用于制造電能的設(shè)備的開(kāi)關(guān)柜裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造電能的設(shè)備的開(kāi)關(guān)柜裝置，其中，該開(kāi)關(guān)柜裝置具有至少兩個(gè)獨(dú)立的電力開(kāi)關(guān)柜。根據(jù)本發(fā)明通過(guò)使電力開(kāi)關(guān)柜分別具有一個(gè)在機(jī)器端上的接口、一個(gè)功率模塊、一個(gè)電源端上的接口和一個(gè)離散控制單元，其中該功率模塊具有一個(gè)在機(jī)器端上的變流器、一個(gè)電源端上的變流器、一個(gè)直流電壓中間電路和一個(gè)斬波器，其中，電力開(kāi)關(guān)柜通過(guò)機(jī)器端上的接口和電源端上的接口電氣式地相互并聯(lián)在一起，由此實(shí)現(xiàn)了技術(shù)性目的，即，在盡管占用面積小但是可以簡(jiǎn)單安裝和維護(hù)電力開(kāi)關(guān)柜的同時(shí)實(shí)現(xiàn)用于制造電能的設(shè)備的最佳的可伸縮性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于制造電能的設(shè)備的開(kāi)關(guān)柜裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造電能的設(shè)備的開(kāi)關(guān)柜裝置，其中，該開(kāi)關(guān)柜裝置具有至少兩個(gè)獨(dú)立的電力開(kāi)關(guān)柜。
【背景技術(shù)】
[0002]由現(xiàn)有技術(shù)已知需要設(shè)置在電力開(kāi)關(guān)柜中的、特別是用于制造電能的設(shè)備的電子元件，例如變流器或?yàn)V波器。風(fēng)能設(shè)備通常配有雙饋異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)橐赃@種方式僅必須有部分功率通過(guò)設(shè)備的變流器進(jìn)行傳送。然而在轉(zhuǎn)速低于發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速時(shí)設(shè)備效率降低。因此具有全功率變流器的同步發(fā)電機(jī)越來(lái)越多地得到應(yīng)用。然而在這些系統(tǒng)中通過(guò)變流器引導(dǎo)所有提供給電源的功率，因此必須對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)地度量以及可以縮放地進(jìn)行布置。此外由于所需要的較大功率例如在開(kāi)關(guān)柜具有緊湊結(jié)構(gòu)的同時(shí)還對(duì)冷卻設(shè)備提出額外地要求。
[0003]文獻(xiàn)EP1903848B1描述了一種模塊化變頻器以及用于容納功率電子元件的布線(xiàn)柜，在該變頻器中功率電子元件具有輪子。為了將功率電子元件與變頻器的其余部分相連接，需要昂貴的插座連接裝置。
[0004]文獻(xiàn)US7，545，052B2描述了一種方法，該方法應(yīng)該改善風(fēng)能設(shè)備中的發(fā)電設(shè)備中的變流器模塊的效率和可靠性。對(duì)此該風(fēng)能設(shè)備具有多個(gè)變流器模塊，也稱(chēng)為轉(zhuǎn)換器模塊，該轉(zhuǎn)換器模塊不僅可以并聯(lián)在發(fā)電機(jī)端也可以并聯(lián)在電源端，其中轉(zhuǎn)換器模塊可以取決于一個(gè)參數(shù)而彼此之間獨(dú)立地進(jìn)行斷開(kāi)或接通。為了避免過(guò)熱，例如應(yīng)該交替地運(yùn)行轉(zhuǎn)換器模塊或者相應(yīng)地接通和斷開(kāi)通過(guò)發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的功率。該轉(zhuǎn)換器模塊在接通或斷開(kāi)時(shí)經(jīng)過(guò)多個(gè)特定的、由中央CPU控制的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。這樣做的結(jié)果是在中央CPU和轉(zhuǎn)換器模塊之間花費(fèi)高成本來(lái)敷設(shè)電纜。此外在故障時(shí)必須更換全部的模塊。
[0005]文獻(xiàn)US7，859，838B2涉及一種用于在開(kāi)關(guān)柜中放置變流器或變頻器的裝置。對(duì)此該開(kāi)關(guān)柜的框架應(yīng)該進(jìn)行模塊化構(gòu)造，從而在將開(kāi)關(guān)柜帶入到使用地之前，可以將變頻器的元件安裝在開(kāi)關(guān)柜框架模塊中。然而在這種情況下是不利的，變頻器的單個(gè)元件分配到不同的柜上，這需要額外復(fù)雜的布線(xiàn)。在工廠(chǎng)里進(jìn)行安裝之后，僅以高的花費(fèi)才可能在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)之后的可伸縮性。此外，單個(gè)的框架模塊需要相對(duì)多的位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明的技術(shù)性目的在于，在盡管占用面積小但是可以簡(jiǎn)單安裝和維護(hù)電力開(kāi)關(guān)柜的同時(shí)實(shí)現(xiàn)用于制造電能的設(shè)備的最佳的可伸縮性。
[0007]根據(jù)本發(fā)明由此實(shí)現(xiàn)了該技術(shù)性目的，S卩，電力開(kāi)關(guān)柜分別具有一個(gè)在機(jī)器端上的接口、一個(gè)功率模塊、一個(gè)電源端上的接口和一個(gè)離散控制單元，其中功率模塊具有一個(gè)在機(jī)器端上的變流器、一個(gè)電源端上的變流器、一個(gè)直流電壓中間電路和一個(gè)斬波器，其中，電力開(kāi)關(guān)柜通過(guò)電源端上的接口和可選地通過(guò)機(jī)器端上的接口電氣式地相互并聯(lián)在一起。機(jī)器端上的接口可以電氣式地相互并聯(lián)在一起然后和機(jī)器的繞組相連接。在使用具有分開(kāi)的繞組的機(jī)器時(shí)可以考慮使機(jī)器端上的接口電氣式地分別地與各個(gè)繞組相連接。
[0008]這些元件在各個(gè)電力開(kāi)關(guān)柜中的設(shè)置及其共同作用使用于制造電能的設(shè)備達(dá)到最佳的可伸縮性。因?yàn)樘峁┯写篌w上獨(dú)立的電力開(kāi)關(guān)柜，借助該電力開(kāi)關(guān)柜可以以最簡(jiǎn)單的方式通過(guò)調(diào)整電力開(kāi)關(guān)柜的數(shù)量對(duì)功率進(jìn)行縮放。
[0009]基于設(shè)置在電力開(kāi)關(guān)柜中的機(jī)器端的接口和電源端的接口以及除了電源端上和機(jī)器端上的變流器以外還具有用于短接各個(gè)中間電路的斬波器的功率模塊可以這樣設(shè)置元件，即，在單個(gè)元件之間僅形成最小的連接路徑。這種短的連接路徑一方面引起高的功率密度，從而導(dǎo)致非常緊湊的設(shè)置，另一方面由此節(jié)省了成本。此外，對(duì)電力開(kāi)關(guān)柜中的元件的選擇實(shí)現(xiàn)了最佳的能通量，因?yàn)槌藱C(jī)器端的接口和電源端的接口以外不需要橫向連接到其他電力開(kāi)關(guān)柜上，這種橫向連接會(huì)導(dǎo)致電纜線(xiàn)路的復(fù)雜交叉連接。
[0010]首先離散控制單元的設(shè)置在電力開(kāi)關(guān)柜的安裝以及可縮放性方面實(shí)現(xiàn)了對(duì)靈活性的最優(yōu)化。不需要單獨(dú)操縱電力開(kāi)關(guān)柜的單個(gè)元件，而是可以在內(nèi)部由離散控制單元操縱所有元件。優(yōu)選可以使離散控制單元與所有相關(guān)的執(zhí)行元件(即電力開(kāi)關(guān)柜的所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器)進(jìn)行通信，特別是和功率模塊進(jìn)行通信。也可以讀取或監(jiān)控用于監(jiān)控的溫度傳感器或濕度傳感器。由于信號(hào)路徑短，離散控制單元允許使用簡(jiǎn)單的電氣式數(shù)據(jù)連接，例如連接到IGBT的驅(qū)動(dòng)器和其他的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在信號(hào)路徑長(zhǎng)時(shí)，由于強(qiáng)的電磁干擾信號(hào)僅可以使用光導(dǎo)體。這導(dǎo)致光信號(hào)通常必須轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。由此明顯簡(jiǎn)化了與設(shè)置在電力開(kāi)關(guān)柜中的元件的通信。離散控制單元可以通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)連接線(xiàn)與中央控制單元相連。由此使所需連接線(xiàn)和敷設(shè)電纜的數(shù)量降至最低。優(yōu)選這樣形成離散控制單元，即，該離散控制單元可以經(jīng)由通過(guò)光導(dǎo)體的連接線(xiàn)例如與中央控制單元進(jìn)行通信。然后離散控制單元可以例如與其他的系統(tǒng)(例如其他的控制單元)進(jìn)行通信。在這種情況下，可以將離散控制單元設(shè)置成星形、環(huán)狀、串聯(lián)和/或網(wǎng)絡(luò)布局。
[0011]至少兩個(gè)電力開(kāi)關(guān)柜的機(jī)器端的接口優(yōu)選通過(guò)其他的、像開(kāi)關(guān)或者具有開(kāi)關(guān)和/或防護(hù)元件的發(fā)電機(jī)接線(xiàn)箱這樣的元件連接到電機(jī)(例如發(fā)電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī))上。在這種情況下至少兩個(gè)電力開(kāi)關(guān)柜并聯(lián)。機(jī)器端的接口優(yōu)選形成為聯(lián)接母線(xiàn)，然而其他的連接(例如電纜連接)也是可以的。聯(lián)接母線(xiàn)在機(jī)械結(jié)構(gòu)上具有堅(jiān)固性并且以簡(jiǎn)單的方式提供所需的橫斷面，以傳輸高的功率。此外，聯(lián)接母線(xiàn)還允許在兩個(gè)聯(lián)接母線(xiàn)之間的簡(jiǎn)單的、同樣具有大的橫斷面的連接線(xiàn)。電源端上也可以使用用于并聯(lián)電力開(kāi)關(guān)柜的聯(lián)接母線(xiàn)。
[0012]功率模塊的機(jī)器端的和電源端的變流器優(yōu)選具有電子斷路器，以將交流電轉(zhuǎn)變成直流電或者反之。該電子斷路器可以是例如二極管、晶體管、集成門(mén)極換流晶閘管(IGCT)或者優(yōu)選絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。后者在具有超過(guò)平均水平的堅(jiān)固性和緊湊的構(gòu)造的情況下可以幾乎不消耗功率進(jìn)行運(yùn)行。特別是這樣形成該電子斷路器，即，該電子斷路器可以單獨(dú)地或者以多個(gè)電子斷路器作為模塊裝配在功率模塊中或上。
[0013]優(yōu)選通過(guò)構(gòu)成直流電壓中間電路的電容器實(shí)現(xiàn)了在共同的直流電壓的層面上的、兩個(gè)通過(guò)變流器電氣式連接的電力網(wǎng)的能量耦合。
[0014]斬波器的設(shè)置可以借助于電子斷路器使電能通過(guò)所謂的制動(dòng)電阻轉(zhuǎn)化成熱能并且散發(fā)出去。作為電子斷路器又特別涉及到IGBT，然而其他的電子斷路器也是可能的。在每個(gè)電力開(kāi)關(guān)柜中設(shè)置斬波器是特別有利的，因?yàn)閺亩梢栽诿總€(gè)直流電壓中間電路中散發(fā)能量。因此該斬波器可以與單個(gè)的開(kāi)關(guān)柜的各個(gè)功率相匹配。此外在擴(kuò)展設(shè)備時(shí)省略了對(duì)斬波器的新的參數(shù)選擇，不像在并聯(lián)的直流電壓中間電路中所需要的參數(shù)選擇。此外，由于限定通過(guò)斬波器所散發(fā)的能量也省略了安全措施。原則上可以例如通過(guò)電纜連接任意地在電力開(kāi)關(guān)柜中定位斬波器。如果斬波器設(shè)置在具有直流電壓中間電路的電容器的直流母線(xiàn)上的電源端上的和機(jī)器端上的變流器之間，當(dāng)然是特別有利的。由此實(shí)現(xiàn)了在直流電壓中間電路上的短的、對(duì)稱(chēng)的和直接的連接，這對(duì)電力開(kāi)關(guān)柜的緊湊性起到了有利的作用并且實(shí)現(xiàn)了電容器的均勻分布的熱負(fù)荷。此外，也可以將電子斷路器和斬波器的電阻作為共同的單元來(lái)裝配，或者如果電阻的結(jié)構(gòu)不允許這樣做，也可以使電阻在空間上與斷路器分開(kāi)地進(jìn)行裝配。
[0015]在使用直流母線(xiàn)時(shí)可以簡(jiǎn)單地通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)體面和位于其中的絕緣體實(shí)現(xiàn)具有非常低的感應(yīng)率的直流電壓中間電路。這引起功率模塊的特別緊湊的結(jié)構(gòu)。對(duì)于三電平變流器可以在直流母線(xiàn)中相應(yīng)地設(shè)置第三個(gè)直流導(dǎo)體面，從而可以在沒(méi)有改變電力開(kāi)關(guān)柜的機(jī)械構(gòu)造的情況下提供用于低電壓運(yùn)轉(zhuǎn)和用于中電壓運(yùn)轉(zhuǎn)的開(kāi)關(guān)柜裝置。
[0016]具有電源端的變流器、直流電壓中間電路、斬波器和機(jī)器端的變流器的功率模塊經(jīng)由兩個(gè)變流器(優(yōu)選經(jīng)由銅母線(xiàn))與開(kāi)關(guān)柜的電源端和/或機(jī)器端的接口相連。然而在功率模塊和電源端的接口以及機(jī)器端的接口之間也可以有其他的元件，這些元件同樣經(jīng)由銅母線(xiàn)連接在功率模塊上。銅母線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了損失特別少的電氣連接。當(dāng)然也可以設(shè)有損失相應(yīng)少地形成的電纜連接。
[0017]由此實(shí)現(xiàn)了電力開(kāi)關(guān)柜元件的盡可能的模塊化的構(gòu)造，從而可以對(duì)單個(gè)故障元件進(jìn)行更換，而不需要額外的輔助工具。
[0018]電力開(kāi)關(guān)柜通常優(yōu)選敷設(shè)直至I麗的功率，其中，可以使用直至IkV的低電壓和直至30kV的中等電壓。但是每個(gè)電力開(kāi)關(guān)柜使用更大的功率自然也可以。電力開(kāi)關(guān)柜的功率縮放例如一方面可以通過(guò)調(diào)整電子斷路器的類(lèi)型和/或數(shù)量來(lái)進(jìn)行和/或另一方面可以特別簡(jiǎn)單地通過(guò)設(shè)置不同數(shù)量的根據(jù)本發(fā)明的電力開(kāi)關(guān)柜。
[0019]如果在電力開(kāi)關(guān)柜中的元件設(shè)置大體上與能通量的方向相一致，則是特別有利的。優(yōu)選使元件大體上設(shè)置在一排上。在這種情況下，元件的順序是:機(jī)器端的接口、機(jī)器端的變流器、具有斬波器的直流電壓中間電路、電源端的變流器和電源端的接口。由于易拆裝性和熱效應(yīng)，特別優(yōu)選大體上垂直設(shè)置元件，其中，可以根據(jù)所述順序從上向下地設(shè)置元件，也可以從下向上地進(jìn)行設(shè)置。
[0020]總體上可以通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)柜裝置在具有非常好的可伸縮性的情況下實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約的、緊湊的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有元件之間的最小的連接路徑并且由此具有最佳的能通量和高的功率密度。
[0021]代替在電源端上并聯(lián)電力開(kāi)關(guān)柜，根據(jù)開(kāi)關(guān)柜裝置的第一個(gè)替代性設(shè)計(jì)可以將電力開(kāi)關(guān)柜分別單獨(dú)地經(jīng)由相應(yīng)的、一個(gè)或多個(gè)變壓器的次級(jí)線(xiàn)圈連接在電源上。在這里可以使用各具有一個(gè)初級(jí)線(xiàn)圈和一個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈的變壓器或者也可以使用各具有一個(gè)初級(jí)線(xiàn)圈和多個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈的變壓器。這樣避免了在多個(gè)機(jī)器端上和電源端上并聯(lián)的電力開(kāi)關(guān)柜之間形成環(huán)形電流。
[0022]依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)柜裝置的另一個(gè)設(shè)計(jì)，功率模塊具有層狀的直流母線(xiàn)，該直流母線(xiàn)在第一側(cè)面上具有斷路器和斬波器，在第二側(cè)面上具有直流電壓中間電路的電容器。[0023]通過(guò)該直流母線(xiàn)以及將斷路器和斬波器連接在直流母線(xiàn)的一側(cè)上和將直流電壓中間電路的電容器連接在另一側(cè)上可以實(shí)現(xiàn)功率模塊的節(jié)省位置的設(shè)置，該功率模塊相應(yīng)地具有高的功率密度。由此還實(shí)現(xiàn)了對(duì)電子斷路器的簡(jiǎn)單接入以及從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的安裝和簡(jiǎn)單維修。
[0024]電容器可以特別是經(jīng)由第一柵格的接線(xiàn)元件導(dǎo)電地與直流母線(xiàn)相連，而至少一個(gè)電子斷路器經(jīng)由第二柵格的接線(xiàn)元件導(dǎo)電地與直流母線(xiàn)相連。
[0025]直流母線(xiàn)的第二柵格實(shí)現(xiàn)了一個(gè)或多個(gè)電子斷路器在直流母線(xiàn)上的各種接線(xiàn)，從而提供了電路布線(xiàn)的簡(jiǎn)單的可伸縮性。接線(xiàn)元件優(yōu)選由直流母線(xiàn)的電連接極的各個(gè)金屬板中的通路孔構(gòu)成，從而單個(gè)的電容器和電子斷路器可以導(dǎo)電地與直流母線(xiàn)相連。第一柵格和第二柵格可以形成為相同的或不同的。由此進(jìn)一步減小占用面積同時(shí)簡(jiǎn)化可伸縮能力。優(yōu)選設(shè)置多個(gè)并聯(lián)的電容器、優(yōu)選電容器組，其中單個(gè)電容器經(jīng)由設(shè)置在第一柵格中的接線(xiàn)元件與直流母線(xiàn)導(dǎo)電地相連。直流母線(xiàn)的第一柵格實(shí)現(xiàn)了電容器的特別緊湊的設(shè)置，因?yàn)闁鸥窭缈梢愿鶕?jù)電容器的尺寸和占用空間來(lái)調(diào)整。
[0026]優(yōu)選這樣形成設(shè)置在第二柵格中的、直流母線(xiàn)的接線(xiàn)元件，S卩，將多個(gè)電子斷路器以軸對(duì)稱(chēng)的設(shè)置方式與直流母線(xiàn)導(dǎo)電地相連。對(duì)于設(shè)置在第二柵格中的接線(xiàn)元件這意味著，電接線(xiàn)極實(shí)現(xiàn)了例如經(jīng)180度旋轉(zhuǎn)的電子斷路器的接觸。電子斷路器的這種軸對(duì)稱(chēng)的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了電路布線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)并且就這點(diǎn)而言進(jìn)一步減小功率模塊和整個(gè)電力開(kāi)關(guān)柜的空間占用。
[0027]通過(guò)設(shè)置適配器母線(xiàn)可以使用不同制造商和/或不同類(lèi)型的電子斷路器，該適配器母線(xiàn)在連接邊上與電力斷路器相匹配并且在另一邊上與第二柵格相匹配。
[0028]當(dāng)然也可以在電力開(kāi)關(guān)柜的內(nèi)部設(shè)置多個(gè)彼此電氣式相連的直流母線(xiàn)，以在電力開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部實(shí)現(xiàn)可伸縮性。這可以經(jīng)由短的銅母線(xiàn)、電纜或者其他的母線(xiàn)從側(cè)面地連接成一排或者背對(duì)背地相連。
[0029]斬波器或者可以直接與直流母線(xiàn)電氣式相連或者可以經(jīng)由特定的適配器母線(xiàn)連接在直流母線(xiàn)上。當(dāng)斬波器直接與直流母線(xiàn)相連時(shí)，一方面節(jié)省了適配器母線(xiàn)的成本。然而也可以對(duì)此使用適配器母線(xiàn)，以使斬波器專(zhuān)用地設(shè)置在電路布線(xiàn)的合適位置上，而不需要改變直流母線(xiàn)。
[0030]通過(guò)將斬波器直接連接在直流母線(xiàn)上實(shí)現(xiàn)了非常小的雜散電感以及電流均勻地通過(guò)直流母線(xiàn)分布和連接在直流母線(xiàn)上的電容器的均勻分布。由此達(dá)到了均勻的熱分布，這又實(shí)現(xiàn)了緊湊的以及更容易得到冷卻的電力開(kāi)關(guān)柜。優(yōu)選將斬波器設(shè)置在直流母線(xiàn)的一側(cè)上的電源端的變流器的電力開(kāi)關(guān)柜和機(jī)器端的變流器的電力開(kāi)關(guān)柜之間。
[0031]依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)柜裝置的另一個(gè)設(shè)計(jì)，電力開(kāi)關(guān)柜分別具有一個(gè)dU/dt濾波器。該濾波器實(shí)現(xiàn)了對(duì)電壓增長(zhǎng)速率的限定。該dU/dt濾波器特別是串聯(lián)機(jī)器端的接口，即設(shè)置在機(jī)器端的變流器和機(jī)器端的接口之間，并且保護(hù)機(jī)器以免電壓改變過(guò)快。通過(guò)使電力開(kāi)關(guān)柜具有dU/dt濾波器，可以避免還有其他的電纜從電力開(kāi)關(guān)柜伸出。特別是dU/dt濾波器具有扼流圈和可選擇具有RC電路。dU/dt濾波器可以通過(guò)母線(xiàn)(例如銅母線(xiàn)、電纜或者絞合線(xiàn))接通。由此保留了元件的模塊性并且可以簡(jiǎn)化維護(hù)工作。用于監(jiān)控dU/dt濾波器的溫度的傳感器可以選擇性地與離散控制單元進(jìn)行通信。
[0032]優(yōu)選電力開(kāi)關(guān)柜在電源端上具有電源濾波扼流圈。該電源濾波扼流圈用于從電源上斷聯(lián)，因此可以使對(duì)電源的反作用(例如諧波電流)降至最低。該電源濾波扼流圈同樣可以通過(guò)母線(xiàn)(例如銅母線(xiàn)、電纜或者絞合線(xiàn))接通。由此保留了元件的模塊性并且可以簡(jiǎn)化維護(hù)工作。特別是通過(guò)絞合線(xiàn)接頭可以靈活地連接在一個(gè)變流器上，這可以快速進(jìn)行裝配或者使用不同制造商的電源濾波扼流圈。用于監(jiān)控電源濾波扼流圈的溫度的傳感器也可以與離散控制單元進(jìn)行通信。在元件設(shè)置在一排時(shí)，優(yōu)選將電源濾波扼流圈設(shè)置在電源端的接口和功率模塊之間或者，如果有冷卻設(shè)備則設(shè)置在電源端的接口和冷卻設(shè)備之間。由于熱效應(yīng)，為了有效地進(jìn)行冷卻大致上垂直地進(jìn)行設(shè)置是特別優(yōu)選的，其中將電源濾波扼流圈設(shè)置在功率模塊或者冷卻設(shè)備的下面。
[0033]此外，如果電力開(kāi)關(guān)柜具有分別串聯(lián)在電源端的接口上和/或機(jī)器端的接口上的(即，設(shè)置在電源端的變流器或機(jī)器端的變流器和電源端的接口或機(jī)器端的接口之間)用于電氣式分離電力開(kāi)關(guān)柜的分離器(例如像閘門(mén)、IGBTs或者IGBCs或者機(jī)械開(kāi)關(guān)這樣的電氣式分離器)，則是有利的。這進(jìn)一步簡(jiǎn)化了維修工作，因?yàn)榭梢砸赃@種方式在電源端上和/或機(jī)器端上將單個(gè)的電力開(kāi)關(guān)柜從電源上分離。該閘門(mén)可以例如經(jīng)由短的銅接線(xiàn)與各個(gè)接口電氣式相連。如果一個(gè)開(kāi)關(guān)柜裝置例如至少部分地具有冗余的電力開(kāi)關(guān)柜，即使在工作時(shí)也可以斷開(kāi)或接通該電力開(kāi)關(guān)柜。因此可以快速而簡(jiǎn)單地維修或更換故障元件。此外，例如如果發(fā)電機(jī)提供不同的功率并且在較小的功率時(shí)可以斷開(kāi)電力開(kāi)關(guān)柜，則提高了效率。此夕卜，在其中一個(gè)電力開(kāi)關(guān)柜中發(fā)生故障時(shí)，該電力開(kāi)關(guān)柜可以電氣式地與其他的電力開(kāi)關(guān)柜分離。因此整個(gè)系統(tǒng)可以以減小的電容繼續(xù)工作并且向電網(wǎng)供電。這對(duì)海上風(fēng)能設(shè)備特別重要，因?yàn)檫@些海上風(fēng)能設(shè)備僅在滿(mǎn)足艱難的前提條件下才能實(shí)現(xiàn)。
[0034]依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)柜裝置的另一個(gè)設(shè)計(jì)，電力開(kāi)關(guān)柜分別具有一個(gè)冷卻設(shè)備，特別是熱交換器?？梢酝ㄟ^(guò)空氣冷卻(例如借助于通風(fēng)器)進(jìn)行冷卻，也可以通過(guò)熱交換器進(jìn)行冷卻。該熱交換器優(yōu)選使用冷卻劑，特別是水。也可以有利地使用水-乙二醇-混合物作為冷卻劑，但是也可以考慮其他任意的液體冷卻介質(zhì)。但是優(yōu)選同時(shí)使用兩種方法，從而可以得到相應(yīng)緊湊的結(jié)構(gòu)。例如允許進(jìn)行水冷的元件(這些元件通常是逆變器的和斬波器的電子斷路器、dU/dt濾波器和電源濾波扼流圈)連接在水冷循環(huán)系統(tǒng)上。對(duì)于其他的元件(例如中間電路電容器)進(jìn)行空氣冷卻是有利的。
[0035]優(yōu)選根據(jù)另一個(gè)設(shè)計(jì)將電力開(kāi)關(guān)柜相對(duì)于周?chē)諝饷芊獾馗艚^。優(yōu)選在這種情況下使用熱交換器，特別是空氣-水-熱交換器，該熱交換器將零件的余熱輸送給水冷循環(huán)系統(tǒng)，從而不需要供應(yīng)冷卻的外界空氣。通過(guò)使用熱交換器，在沒(méi)有供風(fēng)的情況下也確保了在電力開(kāi)關(guān)柜中的元件的足夠的冷卻。電力開(kāi)關(guān)柜的冷卻循環(huán)系統(tǒng)可以相互聯(lián)接地或者彼此獨(dú)立地進(jìn)行工作。由于單個(gè)元件的放熱不同，如果單個(gè)的元件大體上進(jìn)行垂直設(shè)置，則特別有利。在這種情況下，產(chǎn)生的熱量可以通過(guò)自然對(duì)流輸送走。冷卻設(shè)備優(yōu)選設(shè)置在功率模塊的下面，從而可以有助于自然對(duì)流。在使用水-空氣-熱交換器的情況下實(shí)現(xiàn)了最佳的冷卻空氣循環(huán)，該冷卻空氣循環(huán)冷卻功率模塊，特別是設(shè)置在直流母線(xiàn)上的電容器。
[0036]在電力開(kāi)關(guān)柜的內(nèi)部進(jìn)行冷卻尤其可以提高元件在氣候不利區(qū)域中的壽命，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了電力開(kāi)關(guān)柜的密封結(jié)構(gòu)以及避免了外界的潮濕的、含鹽的或臟的空氣對(duì)元件的污染。優(yōu)選對(duì)功率模塊、特別是機(jī)器端的和電源端的變流器以及斬波器、電源濾波扼流圈和/或dU/dt濾波器進(jìn)行水冷卻。也可以有選擇地對(duì)設(shè)置在電源端的和機(jī)器端的接口上的閘門(mén)進(jìn)行空氣冷卻或水冷卻。[0037]除此之外，可以在水冷卻系統(tǒng)中設(shè)置有預(yù)熱設(shè)備，從而在非常低的環(huán)境溫度下一方面可以將功率模塊(特別是電子斷路器)預(yù)熱到工作溫度，另一方面可以避免工作之后在這些元件上的冷凝作用。
[0038]優(yōu)選借助于AC母線(xiàn)并聯(lián)這些電力開(kāi)關(guān)柜。由此可以實(shí)現(xiàn)能夠簡(jiǎn)單安裝的同時(shí)穩(wěn)定的、單個(gè)電力開(kāi)關(guān)柜的并聯(lián)電路?；趥鲗?dǎo)性能，AC母線(xiàn)優(yōu)選由銅制成。在三相交流電的情況下必須提供至少三極匯流排?？梢赃@樣設(shè)置該AC母線(xiàn)，S卩，可以從側(cè)面地、從背后地和/或向上地連接到其他的電力開(kāi)關(guān)柜。電力開(kāi)關(guān)柜的前側(cè)優(yōu)選用于簡(jiǎn)單的安裝接入和維修接入。
[0039]然而，原則上也可以考慮使用電纜和/或絞合線(xiàn)連接電力開(kāi)關(guān)柜。
[0040]依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)柜裝置的另一個(gè)設(shè)計(jì)將電力開(kāi)關(guān)柜從側(cè)面設(shè)置成一排和/或背對(duì)背地設(shè)置。以這種方式盡管達(dá)到了電力開(kāi)關(guān)柜的緊湊設(shè)置也實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的功率匹配。
[0041]依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)柜裝置的有利設(shè)計(jì)，開(kāi)關(guān)柜裝置具有電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜，該電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜具有中央控制單元。通過(guò)中央控制單元可以控制電力開(kāi)關(guān)柜的離散控制單元。如果在離散控制單元和中央控制單元之間建立起連接，則可以通過(guò)該連接以簡(jiǎn)單的方式作用于電力開(kāi)關(guān)柜的每個(gè)元件。例如如果開(kāi)關(guān)柜裝置需要擴(kuò)充另一個(gè)電力開(kāi)關(guān)柜，則僅需電氣式連接電源端的和機(jī)器端的接口并且連接離散控制單元以及輔助電源電壓。因此所需的連接和布線(xiàn)的數(shù)量減少到最小。在這種情況下不需要將離散控制單元設(shè)置成星形、環(huán)狀、串聯(lián)和/或網(wǎng)絡(luò)布局。此外，使用單獨(dú)的電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜改善了開(kāi)關(guān)柜裝置的可伸縮性，因?yàn)檫@種單獨(dú)的電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜在功率調(diào)整時(shí)可以更換或從電力開(kāi)關(guān)柜上分離下來(lái)進(jìn)行調(diào)整。
[0042]然而，也可以這樣設(shè)置中央控制單元，S卩，該中央控制單元也可以與其他的系統(tǒng)進(jìn)行通信。因此可以設(shè)置各種不同的端口和數(shù)據(jù)總線(xiàn)，例如以太網(wǎng)、CANOpen或者其他數(shù)字或模擬輸入端和輸出端，以致于例如也可以顧及到并且影響發(fā)電機(jī)的數(shù)據(jù)或者轉(zhuǎn)子的數(shù)據(jù)。
[0043]此外，電源接線(xiàn)柜還用于連接電力開(kāi)關(guān)柜和電源。
[0044]優(yōu)選電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜具有一個(gè)或多個(gè)電源濾波器。該電源濾波器用于限定電力網(wǎng)中以及來(lái)自電力網(wǎng)的電干擾。這樣的電源濾波器可以由電感器、電容器和/或電阻構(gòu)成。通過(guò)將電源濾波器設(shè)置在電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜中，由此使該電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜串聯(lián)所有的電力開(kāi)關(guān)柜并且僅需設(shè)置唯一的濾波器。然而將電源濾波器分別集成到電力開(kāi)關(guān)柜中原則上也是可以的。
[0045]電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜優(yōu)選具有一個(gè)輔助電源電壓和/或一個(gè)電源開(kāi)關(guān)。該輔助電源電壓由電源端上的交流電優(yōu)選產(chǎn)生單相230V交流電壓。然而任意的直流和/或交流電壓都是可以的。從外部輸送輔助電壓也是可以的，以使在這種情況下在電源接線(xiàn)柜中的輔助電源電壓僅用作電力開(kāi)關(guān)柜的分配節(jié)點(diǎn)。這樣可以以簡(jiǎn)單的方式為所有的電力開(kāi)關(guān)柜提供輔助電源電壓。通過(guò)一個(gè)或多個(gè)電源開(kāi)關(guān)可以以簡(jiǎn)單的方式將電力開(kāi)關(guān)柜從電源上分離。
[0046]優(yōu)選這樣形成中央控制單元和離散控制單元，即，中央控制單元和離散控制單元能夠經(jīng)由光導(dǎo)體相互連接在一起。以這種方式減少所需的電纜連接，這額外地簡(jiǎn)化了安裝和可伸縮性。在使用光導(dǎo)體時(shí)避免了由于可能的高頻干擾脈沖而出現(xiàn)的信號(hào)干擾。
[0047]特別是通過(guò)用于制造電能的、具有根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)柜裝置的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了以上所述的目的。如上所述，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)柜裝置可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本的、緊湊的、具有元件之間的最小的連接路徑的構(gòu)造，并且由此實(shí)現(xiàn)了具有最佳的能通量和高的功率密度的構(gòu)造。
[0048]這特別適用于根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)計(jì)的用于制造電能的設(shè)備，該設(shè)備形成為具有發(fā)電機(jī)的風(fēng)能設(shè)備并且具有根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)柜裝置。正如開(kāi)頭所述，例如使用雙饋異步電動(dòng)機(jī)或者同步電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)。因?yàn)轱L(fēng)能設(shè)備根據(jù)大小或使用地的風(fēng)力產(chǎn)生各種不同的功率，因此所使用的元件和特別是變流器必須能夠相應(yīng)地匹配該功率。這是以根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)柜裝置特別簡(jiǎn)單且成本低地來(lái)實(shí)現(xiàn)的。此外，通常對(duì)風(fēng)能設(shè)備中的可用空間(例如風(fēng)力發(fā)電設(shè)備塔的內(nèi)部中)進(jìn)行了限定，因此電力開(kāi)關(guān)柜的緊湊結(jié)構(gòu)以及從而整個(gè)的開(kāi)關(guān)柜裝置的緊湊結(jié)構(gòu)是有利的。特別是在使用具有全功率變流器的同步發(fā)電機(jī)時(shí)，通過(guò)變流器引導(dǎo)全部的電功率，因此在具有最佳的冷卻狀態(tài)的同時(shí)緊湊和能夠伸縮的結(jié)構(gòu)是有利的。例如電力開(kāi)關(guān)柜的背對(duì)背設(shè)置實(shí)現(xiàn)了最小的所需空間，而沒(méi)有降低可使用性和維修方便性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0049]下面根據(jù)結(jié)合圖示的實(shí)施例的描述進(jìn)一步闡明本發(fā)明。其中:
[0050]圖1以電路圖的形式示意性地示出了電力開(kāi)關(guān)柜的實(shí)施例的構(gòu)造，
[0051]圖2以框圖的形式示意性地示出了電力開(kāi)關(guān)柜的另一個(gè)實(shí)施例的元件設(shè)置，
[0052]圖3以立體圖示出了具有斬波器的功率模塊的一個(gè)實(shí)施例，
[0053]圖4以立體圖示出了功率模塊的另一個(gè)實(shí)施例，
[0054]圖5以電路圖的形式示意性地示出了風(fēng)能設(shè)備的開(kāi)關(guān)柜裝置的實(shí)施例的構(gòu)造，
[0055]圖6以立體圖示出了電力開(kāi)關(guān)柜的另一個(gè)實(shí)施例，
[0056]圖7示出了開(kāi)關(guān)柜裝置的各種不同的實(shí)施例，以及
[0057]圖8以示意圖示出了具有開(kāi)關(guān)柜裝置的風(fēng)能設(shè)備的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0058]圖1以電路圖的形式示意性地示出了電力開(kāi)關(guān)柜I的實(shí)施例的構(gòu)造。
[0059]正如電路圖所示，電力開(kāi)關(guān)柜I在第一末端上具有機(jī)器端的接口 2和在第二末端上具有電源端的接口 4。在本實(shí)施例中，兩個(gè)接口 2、4敷設(shè)有三個(gè)用于提供三相電流的導(dǎo)體。接口 2、4可以以電纜或者AC母線(xiàn)、優(yōu)選銅母線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)機(jī)器端的接口 2可以并聯(lián)多個(gè)開(kāi)關(guān)柜I并且可以與發(fā)電機(jī)68 (例如永磁同步發(fā)電機(jī))導(dǎo)電相連。電力開(kāi)關(guān)柜I通過(guò)電源端的接口 4導(dǎo)電地與電源(例如供電網(wǎng))電氣相連。優(yōu)選至少兩個(gè)電力柜通過(guò)電源端的接口 4相并聯(lián)。對(duì)此也可以在電源和電源端的接口 2之間連接其他的元件，例如開(kāi)關(guān)或者濾波器，特別是電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜72。
[0060]在接口 2、4之間設(shè)置功率模塊6。該功率模塊具有一個(gè)機(jī)器端的變流器8、一個(gè)電源端的變流器10、一個(gè)直流電壓中間電路12和一個(gè)斬波器14。斬波器14由電子斷路器16和制動(dòng)電阻18構(gòu)成。電子斷路器16在這種情況下是IGBT。變流器8、10具有多個(gè)IGBT形式的電子斷路器8’、10’。然而也可以使用其他電子斷路器。通過(guò)兩個(gè)電容器20、22表示直流電壓中間電路12，這兩個(gè)電容器通常作為電容器組48由多個(gè)并聯(lián)的電容器構(gòu)成。[0061]此外，電力開(kāi)關(guān)柜I優(yōu)選具有兩個(gè)閘門(mén)24、26，這兩個(gè)閘門(mén)串聯(lián)接口 2、4。借助閘門(mén)24、26可以使整個(gè)的開(kāi)關(guān)柜I作為統(tǒng)一體從電源和發(fā)電機(jī)68上分離。這特別是對(duì)維護(hù)和維修用途、安裝或在故障時(shí)是有利的。電源濾波扼流圈29用于從變流器和電源上斷聯(lián)。
[0062]為了避免特別是在發(fā)電機(jī)上的電壓梯度在機(jī)器端的變流器8和閘門(mén)24之間優(yōu)選設(shè)置dU/dt濾波器30。
[0063]電力開(kāi)關(guān)柜I此外還具有離散控制單元32。該控制單元可以與電力開(kāi)關(guān)柜I的任意元件進(jìn)行通信，然而優(yōu)選與電力開(kāi)關(guān)柜中的所有的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器(例如與變流器
8、10、斬波器14和/或閘門(mén)24、26)進(jìn)行通信。電力開(kāi)關(guān)柜I以這種方式大體上構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一體，因此開(kāi)關(guān)柜裝置64、96、98可以簡(jiǎn)單地通過(guò)提供相應(yīng)數(shù)量的電力開(kāi)關(guān)柜I與發(fā)電機(jī)68的功率相適應(yīng)。在這里離散控制單元經(jīng)由一個(gè)、或者通常兩個(gè)光導(dǎo)體34與其他的控制單元相連接。然而，其他的借助于網(wǎng)絡(luò)電纜的傳輸技術(shù)或者無(wú)線(xiàn)的傳輸方法也是可以考慮的。離散控制單元32首先本身在電力開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了短的信號(hào)路徑，因此盡管存在強(qiáng)的電磁擾動(dòng)場(chǎng)但是在這里進(jìn)行簡(jiǎn)單的電氣式連接也是可能的。通過(guò)提供離散控制單元32，在任何情況下所需要的到中央控制設(shè)備的電纜連接數(shù)量都降低至最少。
[0064]原則上，元件在電力開(kāi)關(guān)柜I中的真實(shí)定位并不是通過(guò)電路圖的元件設(shè)置而固定的。然而如果元件大致上以與電路圖中相同的順序設(shè)置，則是有利的。
[0065]圖2以框圖的形式示意性地示出了電力開(kāi)關(guān)柜36的另一個(gè)實(shí)施例的元件設(shè)置。首先在元件的緊湊設(shè)置方面，在具有單個(gè)元件的可簡(jiǎn)單拆裝性和足夠以及有效的冷卻的可行性的同時(shí)通過(guò)大致上以這樣的順序?qū)⒃O(shè)置在一排是特別有利的，即，機(jī)器端的接口 2、可選擇的機(jī)器端的閘門(mén)24、dU/dt濾波器30、功率模塊6、電源濾波扼流圈39、可選擇的電源端的閘門(mén)26和電源端的接口 2。這種設(shè)置當(dāng)然也可以以相反的順序進(jìn)行。像所示出的、在電力開(kāi)關(guān)柜36中的元件的垂直設(shè)置由于簡(jiǎn)單的拆裝性和冷卻時(shí)的熱效應(yīng)是優(yōu)選的。在這里自然對(duì)流可以有助于冷卻。離散控制單元32以及中間電路預(yù)充電單元可以在這種情況下在電力開(kāi)關(guān)柜36中靈活地定位。冷卻設(shè)備38通常在多個(gè)在電力開(kāi)關(guān)柜36中的元件上方延伸。然而在功率模塊6和電源濾波扼流圈39之間設(shè)有以空氣-水熱交換器形式的冷卻設(shè)備是有利的。優(yōu)選通過(guò)對(duì)流可以借助水和空氣冷卻單個(gè)元件。也可以有選擇地在電力開(kāi)關(guān)柜36中設(shè)置電源濾波器40。
[0066]圖3以立體圖不出了具有斬波器14的功率模塊6的一個(gè)實(shí)施例。多個(gè)IGBT形式的電子斷路器42借助于適配器母線(xiàn)44連接在直流母線(xiàn)46上。電子斷路器42全部設(shè)置在直流母線(xiàn)46的一側(cè)上。在位于直流母線(xiàn)46對(duì)面的一側(cè)上設(shè)置有電容器組48。此外可以看出電容組48如何經(jīng)由第一柵格(未示出)以及具有適配器母線(xiàn)44的電子斷路器42如何經(jīng)由第二柵格52與直流母線(xiàn)46電氣相連。優(yōu)選使用矩形的適配器母線(xiàn)44，以在直流母線(xiàn)的平面以外定位斷路器或斬波器。斷路器的這種設(shè)置確保對(duì)斷路器或斬波器更好地進(jìn)行冷卻。
[0067]此外，在直流母線(xiàn)46上也連接有斬波器14。斬波器14用于保護(hù)電容器組48以及電子斷路器42以免發(fā)生過(guò)電壓。電子斷路器42與額外設(shè)置在直流母線(xiàn)46上的斬波器14的結(jié)合允許斬波器14直接連接在電容器組48上。因此取消直流母線(xiàn)46和斬波器14之間的電纜連接。因?yàn)橹虚g電路電壓通常超過(guò)1000V，所以這在安全技術(shù)方面以及在功率模塊6的電磁兼容性方面都是有利的。此外還減小了占用面積。[0068]圖3中的功率模塊6還具有帶有冷卻劑接口 56的冷卻器54。通過(guò)在電子斷路器42之間設(shè)置冷卻器54可以使用僅有的冷卻器54有效地冷卻電子斷路器并且可以緊湊地設(shè)置電子斷路器。
[0069]圖4以立體圖示出了功率模塊6的另一個(gè)實(shí)施例。電子斷路器42組裝在三個(gè)結(jié)構(gòu)組合件58、60、62中并且設(shè)置在直流母線(xiàn)46上。每一個(gè)結(jié)構(gòu)組合件都具有一個(gè)冷卻器，優(yōu)選水冷器。在位于對(duì)面的一側(cè)上又設(shè)置有電容器組48。如果結(jié)構(gòu)組合件58、62具有變流器8、10的電子斷路器8’、10’，而中間的結(jié)構(gòu)組合件60具有斬波器14的一個(gè)或多個(gè)電子斷路器以及可選擇地具有電阻18，則是特別優(yōu)選的。可以很容易的看出，例如如果單個(gè)的結(jié)構(gòu)組合件58、60、62發(fā)生故障，可以以簡(jiǎn)單的方式更換該結(jié)構(gòu)組合件。此外非常簡(jiǎn)單地通過(guò)加入或移除其他的組合件58、60、62實(shí)現(xiàn)了可伸縮性。
[0070]圖5以電路圖的形式示意性地示出了開(kāi)關(guān)柜裝置64的實(shí)施例的構(gòu)造。該開(kāi)關(guān)柜裝置具有圖1中的電力開(kāi)關(guān)柜I和兩個(gè)另外的、優(yōu)選的、結(jié)構(gòu)相同的電力開(kāi)關(guān)柜I’、1’’。電力開(kāi)關(guān)柜是并聯(lián)的。電力開(kāi)關(guān)柜在開(kāi)關(guān)柜裝置64中具有不同的設(shè)計(jì)也是可以考慮的，以在必要時(shí)實(shí)現(xiàn)更好的功率匹配。僅設(shè)置兩個(gè)或設(shè)置多于三個(gè)電力開(kāi)關(guān)柜自然也是可以考慮的。通過(guò)轉(zhuǎn)子66發(fā)動(dòng)永磁同步發(fā)電機(jī)68。該同步發(fā)電機(jī)通過(guò)可以選擇地設(shè)置在發(fā)電機(jī)接線(xiàn)箱(未示出)中的發(fā)電機(jī)斷路器70與電力開(kāi)關(guān)柜1、I’、I’ ’導(dǎo)電地相連接。
[0071 ] 電力開(kāi)關(guān)柜1、I’、I’ ’在電源端上與電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜72電氣式相連。該電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜具有一個(gè)中央控制單元74、一個(gè)電源開(kāi)關(guān)76、一個(gè)電源濾波器78和一個(gè)輔助電源電壓80。電源濾波器78以這種方式串聯(lián)所有電力開(kāi)關(guān)柜1、I’、I’ ’并且不需要單獨(dú)地應(yīng)用在每個(gè)電力開(kāi)關(guān)柜中。然而將電源濾波器78設(shè)置在電力開(kāi)關(guān)柜中也是可能的。為了簡(jiǎn)單而快速地從電源上斷開(kāi)電力開(kāi)關(guān)柜1、1’、1’’，電源開(kāi)關(guān)76例如也可以是電子斷路器。可以很容易看出，除了導(dǎo)電地連接電源端的接口 26、26’、26’’與電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜72以夕卜，僅還需要連接離散控制單元32、32’、32’’與中央控制單元74以及連接輔助電源電壓?jiǎn)卧?0與電力開(kāi)關(guān)柜1、I’、I’ ’。以這種方式實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)柜裝置64的低的安裝費(fèi)用以及最佳的可伸縮性。中央控制單元72在本實(shí)施例中經(jīng)由數(shù)據(jù)連接84與風(fēng)能設(shè)備控制器82相連接。風(fēng)能設(shè)備控制器82可以例如通過(guò)發(fā)電機(jī)68或轉(zhuǎn)子66提供數(shù)據(jù)或者影響數(shù)據(jù)或者預(yù)先規(guī)定功率額定值或電流額定值。作為數(shù)據(jù)連接84可以設(shè)置各種不同的端口和數(shù)據(jù)總線(xiàn)，例如以太網(wǎng)、CANOpen或者其他數(shù)字或模擬輸入端和輸出端。
[0072]圖6以立體圖示出了電力開(kāi)關(guān)柜86的另一個(gè)實(shí)施例。電力開(kāi)關(guān)柜86具有AC母線(xiàn)作為電源端的接口和機(jī)器端的接口 2、4。這些接口是為三相交流電而敷設(shè)的。電源端的接口 4的AC母線(xiàn)水平重疊地設(shè)置，而機(jī)器端的接口 2的AC母線(xiàn)相繼地垂直設(shè)置。然而，其他的設(shè)置同樣也是可以的。閘門(mén)26設(shè)置在電源端的接口 4的區(qū)域中。
[0073]電源濾波扼流圈39集成在電力開(kāi)關(guān)柜86中的電源端的接口 4的上面。在電源濾波扼流圈的上面裝配了一個(gè)冷卻設(shè)備38，該冷卻設(shè)備具有空氣-水熱交換器88和通風(fēng)器90。電源濾波扼流圈39可以特別是通過(guò)水冷循環(huán)92進(jìn)行冷卻。
[0074]圖4中的功率模塊6設(shè)置在通風(fēng)器90的上面。然而也可以在這里設(shè)置功率模塊的其他的實(shí)施形式。通過(guò)這樣的設(shè)置特別是可以通過(guò)通風(fēng)器90有效地冷卻功率模塊6的電容器組48。結(jié)構(gòu)組合件58、60、62在這種情況下通過(guò)水冷循環(huán)92進(jìn)行冷卻或者也可有選擇地在開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)之前進(jìn)行加熱，以使結(jié)構(gòu)組合件達(dá)到工作溫度。
[0075]dU/dt濾波器30設(shè)置在功率模塊6的上面，該濾波器同樣通過(guò)冷卻設(shè)備38進(jìn)行冷卻。
[0076]最后，機(jī)器端的接口 2以AC母線(xiàn)的形式設(shè)置在dU/dt濾波器30的上面。
[0077]可以容易看出，框架94中的電力開(kāi)關(guān)柜86中的單個(gè)元件如何大致上垂直設(shè)置設(shè)置成一排。大體上呈水平狀的設(shè)置或者以相反順序進(jìn)行設(shè)置當(dāng)然也是可以的。通過(guò)這種以給出的大致上符合能通量的方向的順序所進(jìn)行的設(shè)置可以非常緊湊并且容易拆裝地設(shè)置電力開(kāi)關(guān)柜86中的元件，而同時(shí)可以對(duì)它們進(jìn)行足夠地冷卻。
[0078]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)柜裝置96、98的各種不同的實(shí)施方式。開(kāi)關(guān)柜裝置96從上面顯示出三個(gè)開(kāi)關(guān)柜100、102、104。在這種情況下開(kāi)關(guān)柜100、102背對(duì)背地設(shè)置，而開(kāi)關(guān)柜104從側(cè)面橫向于開(kāi)關(guān)柜100、102地設(shè)置。尤其開(kāi)關(guān)柜100、102、104是電力開(kāi)關(guān)柜，其中優(yōu)選開(kāi)關(guān)柜100、102、104的其一還是電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜。這種設(shè)置是特別有利的，僅必須在電力開(kāi)關(guān)柜100和102中為各個(gè)額定電流敷設(shè)AC母線(xiàn)。僅在電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜104中將AC母線(xiàn)聚集以連接到電源上，從而在這種開(kāi)關(guān)柜中僅必須敷設(shè)用于兩個(gè)開(kāi)關(guān)柜100和102的額定電流總和的AC母線(xiàn)。由此可以節(jié)省銅制連接件的成本。
[0079]開(kāi)關(guān)柜裝置98從上面顯示出四個(gè)開(kāi)關(guān)柜100、102、104、106。開(kāi)關(guān)柜100、106和102、104分別從側(cè)面并排設(shè)置，而開(kāi)關(guān)柜100、102和106、104分別背對(duì)背地設(shè)置。尤其開(kāi)關(guān)柜100、102、104、106是電力開(kāi)關(guān)柜，其中優(yōu)選開(kāi)關(guān)柜100、102、104、106的其一還是電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜。
[0080]開(kāi)關(guān)柜的其他的幾何形狀的設(shè)置當(dāng)然也是可以的，特別是側(cè)面地設(shè)置在一排或者重疊地設(shè)置或者少于三個(gè)或者大于四個(gè)開(kāi)關(guān)柜的設(shè)置都是可以的。
[0081]可以明顯地看出，通過(guò)開(kāi)關(guān)柜裝置96、98實(shí)現(xiàn)了節(jié)省位置的設(shè)置，其中通過(guò)前端100’、102’、104’、106’可以同時(shí)對(duì)每個(gè)開(kāi)關(guān)柜的元件進(jìn)行簡(jiǎn)單的接入。必須為相應(yīng)的裝置這樣簡(jiǎn)單地設(shè)置電源端的接口和機(jī)器端的接口 2、4，S卩，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)置。
[0082]圖8以示意圖示出了具有根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)柜裝置110的風(fēng)能設(shè)備108。例如可以像開(kāi)關(guān)柜裝置64、96或98那樣形成該開(kāi)關(guān)柜裝置。開(kāi)關(guān)柜裝置110裝配在風(fēng)能設(shè)備108的底座上的外殼112中。然而，開(kāi)關(guān)柜裝置110也可以設(shè)置高塔114的內(nèi)部或者發(fā)電機(jī)68的附近，即，例如風(fēng)能設(shè)備108的吊艙116中。由于風(fēng)能設(shè)備中的可用空間少(特別是在吊艙116中和高塔114中)以及需要使風(fēng)能設(shè)備108與不同的功率范圍相匹配，所以根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)柜裝置110用于風(fēng)能設(shè)備108是特別有利的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造電能的設(shè)備的開(kāi)關(guān)柜裝置，其中，所述開(kāi)關(guān)柜裝置(64、96、98)具有至少兩個(gè)獨(dú)立的電力開(kāi)關(guān)柜(1、1’、1’’、36、86)，其特征在于，所述電力開(kāi)關(guān)柜(1、1’、1’’、36、86)分別具有 -一個(gè)在機(jī)器端上的接口(2)、 -一個(gè)功率模塊(6)、 -一個(gè)電源端上的接口(4)和 -一個(gè)離散控制單元(32、32’、32’ ’)， 其中，所述功率模塊(6)具有 -一個(gè)在機(jī)器端上的變流器(8)、 -一個(gè)電源端上的變流器(10)、 -一個(gè)直流電壓中間電路(12 )和 -一個(gè)斬波器(14), 其中，若干個(gè)所述電力開(kāi)關(guān)柜(1、I’、I’ ’、36、86)通過(guò)所述電源端上的接口(2)和可選地通過(guò)機(jī)器端上的接口(4)電氣式地相互并聯(lián)在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)柜裝置，其特征在于，替代性地將所述電力開(kāi)關(guān)柜(1、I’、1’’、36、86)分別單獨(dú)地經(jīng)由相應(yīng)的、一個(gè)或多個(gè)變壓器的次級(jí)線(xiàn)圈連接在電源上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2 所述的開(kāi)關(guān)柜裝置，其特征在于，所述功率模塊(6)具有層狀的直流母線(xiàn)(46)，所述直流母線(xiàn)在第一側(cè)面上具有斷路器和斬波器(8’、10’、12、42、58、60、62)，在第二側(cè)面上具有直流電壓中間電路(20、22、48)的電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任意一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)柜裝置，其特征在于，所述電力開(kāi)關(guān)柜(1、1，、1，，、36、86)分別具有一個(gè) dU/dt 濾波器(30、30，、30’’)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任意一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)柜裝置，其特征在于，所述電力開(kāi)關(guān)柜(1、I’、I’ ’、36、86)在電源端上具有一個(gè)電源濾波扼流圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任意一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)柜裝置，其特征在于，所述電力開(kāi)關(guān)柜(1、I’、I’ ’、36、86)具有分別串聯(lián)在電源端的接口(4)上和/或機(jī)器端的接口(2)上的用于電氣式分離電力開(kāi)關(guān)柜(24、26、26’、26’ ’ )的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任意一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)柜裝置，其特征在于，所述電力開(kāi)關(guān)柜(1、I，、I，，、36、86)分別具有一個(gè)冷卻設(shè)備(38),特別是熱交換器(88)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7的任意一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)柜裝置，其特征在于，所述電力開(kāi)關(guān)柜(1、1，、1，，、36、86)相對(duì)于周?chē)諝饷芊獾馗艚^。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8的任意一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)柜裝置，其特征在于，借助于AC母線(xiàn)電氣式并聯(lián)若干個(gè)所述電力開(kāi)關(guān)柜(1、1’、1’’、36、86)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9的任意一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)柜裝置，其特征在于，將若干個(gè)所述電力開(kāi)關(guān)柜(1、I’、I’ ’、36、86)從側(cè)面設(shè)置成一排和/或背對(duì)背地設(shè)置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10的任意一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)柜裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)柜裝置(64、96、98)具有獨(dú)立的電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜(72)，所述電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜具有中央控制單元(74)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的開(kāi)關(guān)柜裝置，其特征在于，所述電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜(72)具有至少一個(gè)電源濾波器(78)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的開(kāi)關(guān)柜裝置，其特征在于，所述電源接線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜(72)具有一個(gè)輔助電源電壓(80)和/或一個(gè)電源開(kāi)關(guān)(76)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13的任意一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)柜裝置，其特征在于，設(shè)有中央控制單元(74)和離散控制單元(32、32’、32’’)，它們能夠經(jīng)由光導(dǎo)體(34)彼此連接在一起。
15.用于制造電能的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備具有根據(jù)權(quán)利要求1至13的任意一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)柜裝置(64、96、98)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于制造電能的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備形成為具有發(fā)電機(jī)(68)的風(fēng)能設(shè) 備(108)，特別是形成為海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的風(fēng)能設(shè)備。
【文檔編號(hào)】F03D9/00GK103460826SQ201280017494
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月4日
【發(fā)明者】馬庫(kù)斯·艾希勒, 漢斯-格奧爾格·諾瓦克, 瑪麗安娜·希特帕斯 申請(qǐng)人:伍德沃德肯彭有限公司