一种列车充电机论文和设计-洪振海

全文摘要

本实用新型公开了一种列车充电机，包括：列车充电机本体，列车充电机本体整体采用长方体结构，在列车充电机本体外层设置了壳体，在列车充电机本体两端分别设置了进风口和出风口，在壳体内设置了舱室A、舱室B、舱室C、舱室D、舱室E，并在壳体内连接设置了风机室和风道室，舱室A和舱室C为AC‑DC逆变整流模块，舱室B内设置了二极管散热器组件、熔断器组件和风机控制组件，舱室D内设置了输入预充电组件，舱室E内设置了电源及输出控制组件，本实用新型一种列车充电机，充电机功能强大，性能稳定，抗冲击，使用寿命长。

主设计要求

1.一种列车充电机，包括：列车充电机本体，列车充电机本体整体采用长方体结构，在列车充电机本体外层设置了壳体，壳体采用合金钢材料制作，整体采用焊接制作，其特征在于，在列车充电机本体两端分别设置了进风口和出风口，在进风口上设置了进风口滤网，在壳体内设置了舱室A、舱室B、舱室C、舱室D、舱室E，并在壳体内连接设置了风机室和风道室，其中，舱室C和舱室D在风道一侧，舱室A和舱室B在风道的另一侧，舱室A和舱室C结构完全相同，舱室A和舱室C为AC-DC逆变整流模块，舱室B内设置了二极管散热器组件、熔断器组件和风机控制组件，舱室D内设置了输入预充电组件，舱室E内设置了电源及输出控制组件，充电机设置了控制与通讯接口，并且设置了输电线路，输电线路分别是蓄电池正线、蓄电池负线、BN1正线、BN2正线、BD正线及BN1\/BN2\/BD负线共2×6条线路，列车充电机本体通过数据线连接了司机室，在司机室上设置了控制面板，控制面板上设置了启动按钮和停机按钮,所述的风机室内设置了散热风机，散热风机两端分别设置了风机室箱体门封板和风机进风口封板,风道室为中空通道结构，在风道室设置了2个3相电抗器。

设计方案

1.一种列车充电机，包括：列车充电机本体，列车充电机本体整体采用长方体结构，在列车充电机本体外层设置了壳体，壳体采用合金钢材料制作，整体采用焊接制作，其特征在于，在列车充电机本体两端分别设置了进风口和出风口，在进风口上设置了进风口滤网，在壳体内设置了舱室A、舱室B、舱室C、舱室D、舱室E，并在壳体内连接设置了风机室和风道室，其中，舱室C和舱室D在风道一侧，舱室A和舱室B在风道的另一侧，舱室A和舱室C结构完全相同，舱室A和舱室C为AC-DC逆变整流模块，舱室B内设置了二极管散热器组件、熔断器组件和风机控制组件，舱室D内设置了输入预充电组件，舱室E内设置了电源及输出控制组件，充电机设置了控制与通讯接口，并且设置了输电线路，输电线路分别是蓄电池正线、蓄电池负线、 BN1正线、 BN2正线、 BD正线及BN1\/BN2\/BD负线共2× 6条线路，列车充电机本体通过数据线连接了司机室，在司机室上设置了控制面板，控制面板上设置了启动按钮和停机按钮,所述的风机室内设置了散热风机，散热风机两端分别设置了风机室箱体门封板和风机进风口封板,风道室为中空通道结构，在风道室设置了2个3相电抗器。

2.根据权利要求1所述的一种列车充电机，其特征在于，舱室D的输入电压为AC380V±5%，舱室E额定输出电压DC110V。

3.根据权利要求1所述的一种列车充电机，其特征在于，在列车控制面板上设置了蓄电池电压检测按钮，分别是蓄电池电压检测按钮A和蓄电池电压检测按钮B，当按下蓄电池电压检测按钮A，蓄电池电压检测值设定为83V；当按下蓄电池电压检测按钮B，蓄电池电压检测值设定为95V。

4.根据权利要求1所述的一种列车充电机，其特征在于，舱室A和舱室C采用长方体的箱体，在内部安装了BC模块，通过螺栓把BC模块固定在舱室A和舱室C内，BC模块为充电机的功率转换电路，舱室A和舱室C模块为通用件，能够任意互换,BC模块采用抽屉结构设计，能够在舱室A和舱室C内抽拉，BC模块包括主控板，在主控板上设置了模块前门，模块前门设置了门把手，通过门把手把门打开，在主控板内部设置了模块框架，模块框架为长方体结构，在模块框架底端设置了电容支柱，电容支柱对电容起到支撑作用，在电容支柱上设置了输出电容，在模块框架和模块前门之间连接了前门铰链，在模块框架内部分别固定设置了输入电容，磁环，吸收电阻，输出吸收电容，绝缘子，输入整流桥，其中，输入电容为输入直流母线支撑电容，磁环为高频二极管滤波磁环，吸收电阻为高频二极管吸收电阻，输出吸收电容为DC110V母线输出对地吸收电容，绝缘子采用BC模块输出铜排端子固定，输入整流桥为三相输入整流桥，在模块框架的左侧面设置了电源板和TV1采样板，电源板为电源转换板，将DC110V转换为主控板上所需的±15V，TV1采样板为中间母线电压采样,在模块框架的右侧面设置了电流传感器,电容安装板，隔直电容，其中电容安装板为主回路隔直电容安装板，电流传感器用于输出总电流检测，隔直电容用于主回路高频变压器隔直电容，在模块框架后端设置了BC模块散热器，BC模块散热器连接了散热器翅片风道板，在BC模块散热器设置了圆孔和方孔，在圆孔内设置了高频变压器，在方孔内设置了高频电感，在BC模块散热器和模块框架之间设置了IGBT模块，IGBT模块连接了阻容吸收，高频二极管和IGBT吸收电容。

5.根据权利要求1所述的一种列车充电机，其特征在于:舱室B为长方体结构框架，在舱室B前端设置了舱室B前门，在舱室B内设置了舱室熔断器组件，舱室输出接线铜排组件，舱室风机控制组件，舱室二极管散热器组件，其中，舱室熔断器组件为蓄电池输出正负熔断器组件，舱室输出接线铜排组件为输出接线铜排组件，舱室风机控制组件为风机控制组件，舱室二极管散热器组件为输出DC110V母线二极管及接触器组件,并在舱室B上连接了三个输出防水接头，分别是输出防水接头A，输出防水接头B和输出防水接头C。

6.根据权利要求5所述的一种列车充电机，其特征在于,所述的熔断器组件，包括熔断器组件固定板，熔断器组件固定板为长方体结构，熔断器组件固定板为蓄电池输出熔断器组件固定板，在熔断器组件固定板上设置了电流传感器，电流传感器的个数为2个，电流传感器为蓄电池输出充放电电流传感器,在熔断器组件固定板上还设置了绝缘子和熔断器，绝缘子个数为12个，熔断器为蓄电池输出熔断器，熔断器个数为4个，并且，在熔断器组件固定板上设置了熔断器进线铜排A、熔断器进线铜排B和熔断器进线铜排C。

7.根据权利要求5所述的一种列车充电机，其特征在于,风机控制组件用于控制风机室的风机，包括风机控制组件安装板,风机控制组件安装板为长方体结构，在风机控制组件安装板上设置了上下两个拉手，并且，在风机控制组件安装板上设置了接触器，断路器，和接线端子排，其中，接触器为风机高低速控制接触器，断路器为风机高低速输入电源断路器，并且，在风机控制组件安装板上设置了防水接头，防水接头采用圆柱体结构。

8.根据权利要求5所述的一种列车充电机，其特征在于,二极管散热器组件包括二极管散热器固定板，在二极管散热器固定板上设置了散热片，二极管散热器连接了二极管散热器翅片风道板，二极管散热器固定板上设置了两个二极管A和二极管B，其中二极管A为DC110V直流母线输出二极管，二极管B为BD输出二极管，在二极管散热器固定板上设置了四个接触器，其中两个为BN1输出接触器，两个为BN2输出接触器,在二极管散热器固定板上还分别设置了内部连接铜排A、内部连接铜排B和内部连接铜排C。

9.根据权利要求1所述的一种列车充电机，其特征在于,舱室D包括舱室D舱室门,在舱室D舱门内设置了舱室D预充电电路组件，所述的预充电电路组件，包括预充电电路组件安装板，预充电电路组件安装板采用长方体结构，在预充电电路组件上通过螺钉固定了2个磁环固定板，在磁环固定板上设置了磁环，磁环为3相电源输入滤波磁环，而且在预充电电路组件安装板上设置了两个电阻A和电阻B，其中电阻A为充电机预充电限流电阻，电阻B为主接触器线圈限流电阻，并设置了两个接触器，分别是接触器A和接触器B，接触器A为预充电接触器，接触器B为主接触器。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电气设备技术领域，特别是涉及一种列车充电机整体结构。

背景技术

充电机将车上三相AC380V交流电压转变为DC110V电压，为列车蓄电池充电，并为车上其它直流负载提供电源。

充电机用于高铁、动车、车辆及用到蓄电池供电的相关设施，是重要的供电设备,充电机通常包括输入电路、全桥逆变电路、输出电路及控制电路等充电电路，涉及到整流桥模块、输入接触器、滤波器、限流电阻、放电电阻、输入滤波电容、IGBT模块、IGBT吸收电容，电压电流传感器、驱动板、主控板、接线端子、高频变压器、输出滤波电感、滤波电容、EMI 滤波器等多个器件，苏州万松电气有限公司此前申请的专利号CN201820471047.X，申请日20180404，专利名称：充电机，设计了一种新的充电机结构，达到降低充电机的体积及重量的目的，并且专利号CN201810296111.X：专利名称开放式充电机，同样提供了一种开放式的充电机，降低体积及重量、有利于列车设备的减重、降低列车运行能耗的目的。

随着市场竞争和科学技术的发展，客户对充电机提出了更高的设计技术要求，如：

A）充电机要具有自动识别锂电池和碱性蓄电池的功能；

B）充电机内有要求由90V及83V两级蓄电池欠压保护,当蓄电池欠压时，会自动切断DC110V母线负载；

C）充电机接收不到蓄电池温度数据时，用蓄电池保护电压进行充电；

D）充电机具有数据记录、转储、下载、软件分析等功能，记录存储充电机运行状态、故障、充电过程数据等数据,并且分析充电机运行状态、故障、充电过程数据、充电状态切换等；

E）充电机采用恒压、限流、浮充电的充电方式,在供电中断恢复后，充电机具有自动投入正常运行状态的功能,充电机可在额定工况负载中断时，并无损坏；

F）充电机具有输入过压、输入欠压、输出短路、功率元件故障、接触器故障、过热等保护功能；

G）充电机具有对蓄电池的充电管理功能，并具有根据蓄电池充电特性曲线进行可编程输出的能力；

H）采用镍镉电池时，充电机具有温度补偿功能，可根据蓄电池的温度对充电电压、充电限流值进行补偿；

I）充电机具有通信功能，可实现与整车网络进行信息互换；

J）充电机的噪声应符合整车规定的要求，充电机非通风空间的防护等级不低于中IP54的要求,绝缘和耐压性能满足海拔 2000m 使用要求 ,工作环境温度： -40℃~+40℃；存放温度： -40℃~+70℃。

针对客户上述要求，苏州万松电气有限公司在前述专利的基础上，从新整合设计了一种列车充电机，能够全方位提高充电机的性能，满足客户需求。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种列车充电机，在前期技术上做了改进，防护等级高，提高散热效率，降低充电机的重量，并且各种性能和工作参数有了极大提高，性能稳定。

所述的一种列车充电机，包括：列车充电机本体，列车充电机本体整体采用长方体结构，在列车充电机本体外层设置了壳体，壳体采用合金钢材料制作，整体采用焊接制作。

在列车充电机本体两端分别设置了进风口和出风口，在进风口上设置了进风口滤网，在壳体内设置了舱室A、舱室B、舱室C、舱室D、舱室E，并在壳体内连接设置了风机室和风道室，其中，舱室C和舱室D在风道一侧，舱室A和舱室B在风道的另一侧。

其中，舱室A和舱室C结构完全相同，舱室A和舱室C为AC-DC逆变整流模块，舱室B内设置了二极管散热器组件、熔断器组件和风机控制组件，舱室D内设置了输入预充电组件，舱室E内设置了电源及输出控制组件。

其中，舱室D的输入电压为AC380V±5%，舱室E额定输出电压DC110V,输出电压波动范围满足充电曲线特性,输出电压精度±1.5%，输出电压纹波因数≤5%，输出限流精度≤±5%，输出额定功率30kW× 2。

充电机设置了控制与通讯接口，并且设置了输电线路，输电线路分别是蓄电池正线、蓄电池负线、 BN1正线、 BN2正线、 BD正线及BN1\/BN2\/BD负线共2× 6条线路；

列车充电机本体通过数据线连接了司机室，在司机室上设置了控制面板，控制面板上设置了启动按钮和停机按钮，司机室可以控制充电机内部输出DC110V母线（BN1\/BN2）的接触器，来切断DC110V母线上的负载，充电机内有要求由90V及83V两级蓄电池欠压保护，当蓄电池欠压时，会自动切断DC110V母线负载。

一种优选技术方按，在列车控制面板上设置了蓄电池电压检测按钮，分别是蓄电池电压检测按钮A和蓄电池电压检测按钮B，当按下蓄电池电压检测按钮A，蓄电池电压检测值设定为83V；当按下蓄电池电压检测按钮B，蓄电池电压检测值设定为95V；

所述的舱室A和舱室C采用长方体的箱体，在内部安装了BC模块，通过螺栓把BC模块固定在舱室A和舱室C内，BC模块为充电机的功率转换电路，舱室A和舱室C模块为通用件，能够任意互换。

BC模块采用抽屉结构设计，能够在舱室A和舱室C内抽拉，可以整体将BC模块抽出，实现快速的进行更换及维修。

所述的BC模块包括主控板，在主控板上设置了模块前门，模块前门设置了门把手，通过门把手把门打开，便于BC模块的维护检修。

在主控板内部设置了模块框架，模块框架为长方体结构，在模块框架底端设置了电容支柱，电容支柱对电容起到支撑作用，在电容支柱上设置了输出电容，输出电容用于输出滤波电容，

在模块框架和模块前门之间连接了前门铰链，通过前门铰链便于模块前门与模块框架的固定，在模块框架内部分别固定设置了输入电容，磁环，吸收电阻，输出吸收电容，绝缘子，输入整流桥，其中，输入电容为输入直流母线支撑电容，磁环为高频二极管滤波磁环，吸收电阻为高频二极管吸收电阻，输出吸收电容为DC110V母线输出对地吸收电容，绝缘子采用BC模块输出铜排端子固定，输入整流桥为三相输入整流桥，

在模块框架的左侧面设置了电源板和TV1采样板，电源板为电源转换板，将DC110V转换为主控板上所需的±15V，TV1采样板为中间母线电压采样。

在模块框架的右侧面设置了电流传感器,电容安装板，隔直电容，其中电容安装板为主回路隔直电容安装板，电流传感器用于输出总电流检测，隔直电容用于主回路高频变压器隔直电容，

在模块框架后端设置了BC模块散热器，BC模块散热器连接了散热器翅片风道板，

在BC模块散热器设置了圆孔和方孔，在圆孔内设置了高频变压器，在方孔内设置了高频电感，在BC模块散热器和模块框架之间设置了IGBT模块，IGBT模块连接了阻容吸收，高频二极管和IGBT吸收电容。

舱室B为长方体结构框架，在舱室B前端设置了舱室B前门，在舱室B内设置了舱室熔断器组件，舱室输出接线铜排组件，舱室风机控制组件，舱室二极管散热器组件，其中，舱室熔断器组件为蓄电池输出正负熔断器组件，舱室输出接线铜排组件为输出接线铜排组件，舱室风机控制组件为风机控制组件，舱室二极管散热器组件为输出DC110V母线二极管及接触器组件。

并在舱室B上连接了三个输出防水接头，分别是输出防水接头A，输出防水接头B和输出防水接头C，其中，输出防水接头A为输出50mm2接线防水接头，输出防水接头B为输出16mm2接线防水接头，输出防水接头C为输出95mm2接线防水接头。

所述的熔断器组件，包括熔断器组件固定板，熔断器组件固定板为长方体结构，熔断器组件固定板为蓄电池输出熔断器组件固定板，在熔断器组件固定板上设置了电流传感器，电流传感器的个数为2个，电流传感器为蓄电池输出充放电电流传感器。

在熔断器组件固定板上还设置了绝缘子和熔断器，绝缘子个数为12个，熔断器为蓄电池输出熔断器，熔断器个数为4个，并且，在熔断器组件固定板上设置了熔断器进线铜排A、熔断器进线铜排B和熔断器进线铜排C。

风机控制组件用于控制风机室的风机，包括风机控制组件安装板,风机控制组件安装板为长方体结构，在风机控制组件安装板上设置了上下两个拉手，并且，在风机控制组件安装板上设置了接触器，断路器，和接线端子排，其中，接触器为风机高低速控制接触器，断路器为风机高低速输入电源断路器，并且，在风机控制组件安装板上设置了防水接头，防水接头采用圆柱体结构。

二极管散热器组件包括二极管散热器固定板，在二极管散热器固定板上设置了散热片，二极管散热器连接了二极管散热器翅片风道板，

二极管散热器固定板上设置了两个二极管A和二极管B，其中二极管A为DC110V直流母线输出二极管，二极管B为BD输出二极管。并且，在二极管散热器固定板上设置了四个接触器，其中两个为BN1输出接触器，两个为BN2输出接触器。在二极管散热器固定板上还分别设置了内部连接铜排A、内部连接铜排B和内部连接铜排C。

舱室D包括舱室D舱室门,在舱室D舱门内设置了舱室D预充电电路组件，

所述的预充电电路组件，包括预充电电路组件安装板，预充电电路组件安装板采用长方体结构，在预充电电路组件上通过螺钉固定了2个磁环固定板，在磁环固定板上设置了磁环，磁环为3相电源输入滤波磁环，而且在预充电电路组件安装板上设置了两个电阻A和电阻B，其中电阻A为充电机预充电限流电阻，电阻B为主接触器线圈限流电阻，并设置了两个接触器，分别是接触器A和接触器B，接触器A为预充电接触器，接触器B为主接触器。

舱室E内设置了电源及输出控制组件，舱室E为长方体结构，设置了舱室E舱室门，在舱室门内设置了电源及输出控制组件，并在电源及输出控制组件上设置了穿线板，穿线板为三相电抗器进出线穿墙板，在穿线板上连接了航空插头A和航空插头B，其中，航空插头A为圆形连接器，用于控制、信号线连接，航空插头B为矩形连接体，用于通讯线连接。

仓室E电源及输出控制组件，包括舱室E侧板器件安装板,在安装板上设置了接线端子，并设置了电源控制断路器，并在控制组件上连接了电源变压器，电源变压器输入AC380V转AC80V变压器，提供内部控制电源用，而且，在电源控制断路器上连接了逻辑控制板，该逻辑板控制BN1接触器动作逻辑，在仓室E电源及输出控制组件的最外侧设置了电源转换板，电源转换板输入AC80V转DC110V控制电源。

所述的风机室内设置了散热风机，散热风机两端分别设置了风机室箱体门封板和风机进风口封板。

所述的风道室为中空通道结构，在风道室设置了2个3相电抗器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型一种列车充电机，充电机功能强大，性能稳定，抗冲击，符合IEC 61373:2010《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》中1类A级冲击和振动条件，并且充电机电磁兼容性能符合GB\/T 24338.4-2009《轨道交通电磁兼容第3-2部分：机车车辆设备》所规定的限值要求，使用寿命长，在正常使用条件下，充电机整机设计使用寿命不低于30年或1200万公里，通过对列车充电机整体结构的改进，使得充电机性能有了很大的提高，满足了客户高品质的需求。

附图说明

图1是本实用新型一种列车充电机的整体结构示意图；

图2是本实用新型一种列车充电机的舱室A、舱室C和充电机的位置关系图；

图3是本实用新型一种列车充电机的舱室B位置结构示意图；

图4是本实用新型一种列车充电机的舱室B的熔断器组件结构示意图；

图5是本实用新型一种列车充电机的舱室B的风机控制组件结构示意图；

图6是本实用新型一种列车充电机的舱室B的二极管散热器组件结构示意图；

图7是本实用新型一种列车充电机的舱室D位置结构示意图；

图8是本实用新型一种列车充电机的舱室D的预充电电路组件结构示意图；

图9是本实用新型一种列车充电机的舱室E分解图；

图10为仓室E电源及输出控制组件结构图；

图11是本实用新型一种列车充电机的风机室结构图；

图12是本实用新型一种列车充电机的风道室结构图；

附图中各部件的标记如下：

1为进风口，2为出风口，3为舱室A，4为舱室B，5为舱室C，6为舱室D，7为舱室E，8为风机室，9为风道室；

1_1为主控板,1_3门把手；

2_1舱室B门,2_2舱室B熔断器组件, 2_3为舱室B输出接线铜排组件，

2_4为舱室B风机控制组件，2_5为舱室B二极管散热器组件，2_6为输出防水接头A，2_7为输出防水接头B，2_8输出防水接头C；

3_1熔断器组件固定板，3_2电流传感器，3_3绝缘子，3_4熔断器进线铜排A，3_5熔断器进线铜排B，3_6 熔断器进线铜排C，3_7蓄电池输出熔断器；

5_1为风机控制组件安装板，5_2接触器，5_3断路器，5_4 接线端子排，5_5防水接头；

6_1内部连接铜排A，6_2内部连接铜排B，6_3 内部连接铜排C，6_4接触器，6_5二极管A，6_6 二极管B，6_7二极管散热器，6_8二极管散热器风道板；

7_1舱室D舱室门,7_2为舱室D预充电电路组件；

8_1为预充电电路组件安装板，8_2磁环固定板，8_3磁环，8_4 充电机预充电限流电阻，8_5主接触器线圈限流电阻，8_6预充电接触器，8_7主接触器；

9_1舱室E舱室门，9_2舱室E电源及输出控制组件，9_3穿线板，9_4 航空插头A，9_5航空插头B；

10_1舱室E安装板，10_2 接线端子，10_3 断路器，10_4电源变压器，10_5逻辑控制板，10_6电源转换板；

11_1风机门板，11_2散热风机，11_3风机内封板；

12_1为3相电抗器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1到图12，本实用新型实施例包括：