本实用新型涉及轨道交通控制设备技术领域，特别涉及一种用于轨道交通的组合柜。
背景技术：
在轨道交通系统中，随着路网规模的扩大和客运量的剧增，能源消耗越来越大，由此使得轨道交通系统中的能量回馈越来越重要。
相关技术中，用于实现能量回馈的组合柜体中的元器件多安装在柜体深处且位于配线板的后面，当需要维修时，需要拆开柜体的背板甚至分解组合柜体才能对内部元器件进行维修，给系统维护带来了很大的不便。
而且，上述技术中，换流系统和储能系统分离设置，将会导致系统体积较大，给系统安装造成不便。
技术实现要素：
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种用于轨道交通的组合柜，通过将储能柜、控制柜和变流柜分体设置，不仅方便维修，而且减少了储能柜中电池组所在回路和控制柜中电池组所在回路之间的干扰，同时可以更合理的安排空间使得大部分元器件均可直接在柜体的前部进行维护，进一步降低了对安装场地的要求，同时控制系统和电池管理系统设置在同一柜体中，有效减少了系统的体积，便于安装。
为实现上述目的，本实用新型提出了一种用于轨道交通的组合柜，包括：储能柜，所述储能柜内设有M1个电池组；控制柜，所述控制柜内设有M-M1个电池组、电池管理系统和控制系统，其中，M为大于1的整数且M1小于M；变流柜，所述变流柜内设有并联连接的N个换流器，其中，N为大于1的整数；其中，所述储能柜、所述控制柜和所述变流柜分体设置，且所述并联连接的N个换流器的一端与轨道交通工具的电能回馈端电连接，所述并联连接的N个换流器的另一端通过所述电池管理系统与M个电池组电连接，所述电池管理系统还与所述控制系统和所述N个换流器进行通信，以在所述轨道交通工具制动时将制动产生的电能存储至所述M个电池组中或者在所述轨道交通工具启动时将所述M个电池组的能量提供给所述轨道交通工具。
根据本实用新型的用于轨道交通的组合柜，包括分体设置的储能柜、控制柜和变流柜，并将M个电池组中的M1个电池组和隔离开关设置在储能柜中，剩余电池组和电池管理系统、控制系统设置在控制柜中，且控制柜的内部设置有内箱体，控制系统设置在内箱体中，并联连接的N个换流器设置在变流柜中。由此，通过将储能柜、控制柜和变流柜分体设置，不仅方便维修，而且减少了储能柜中电池组所在回路和控制柜中电池组所在回路之间的干扰，同时可以更合理的安排空间使得大部分元器件均可直接在柜体的前部进行维护，进一步降低了对安装场地的要求，同时控制系统和电池管理系统设置在同一柜体中，有效减少了系统的体积，便于安装。
另外，根据本实用新型上述的用于轨道交通的组合柜还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述控制柜的内部设置有内箱体，所述控制系统设置在所述内箱体中。
进一步地，所述储能柜内还设有隔离开关，其中，所述并联连接的N个换流器的一端通过所述隔离开关与所述轨道交通工具的电能回馈端电连接。
具体地，所述隔离开关和所述M1个电池组均设置在所述储能柜的前部，且所述隔离开关靠近所述储能柜的上部，所述M1个电池组靠近所述储能柜的下部。
具体地，所述控制柜中还设置有风扇控制箱。
进一步地，从所述控制柜的上部到所述控制柜的下部依次为所述控制系统、所述风扇控制箱、所述电池管理系统和所述M-M1个电池组。
具体地，所述变流柜中还设置有配电系统，用以给所述轨道交通工具分配电能。
进一步地，所述配电系统和所述N个换流器均设置在所述变流柜的前部，且所述配电系统靠近所述变流柜的上部，所述N个换流器靠近所述变流柜的下部。
具体地，所述储能柜中的M1个电池组的前部设置有绝缘板。
具体地，所述控制柜中的M-M1个电池组的前部设置有绝缘板。
附图说明
图1是相关技术中轨道交通双向变流柜的结构示意图；
图2是根据本实用新型一个实施例的用于轨道交通的组合柜的内部结构图；
图3是根据本实用新型一个实施例的用于轨道交通的组合柜的外部结构图；
图4是根据本实用新型一个实施例的用于轨道交通的组合柜的电气连接图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
如图1所示，相关技术中，由于元器件15和16安装在柜体深处，当需要对元器件15和16进行维修时，必须将后面的钣金件(图中未示出)拆开或者将装有元器件11、12、13和14的钣金件拆卸下来才可以进行维修，从而导致日常维修/维护很繁琐，尤其对于空间狭小的安装场所，很可能导致维修/维护无法进行。而且，该技术中，只有换流装置，而无储能装置，不便于轨道交通工具运行时的能量的回收。
为此，本申请提出了一种用于轨道交通的组合柜，下面参照附图来描述根据本实用新型实施例提出的用于轨道交通的组合柜。
结合图2-图4，本实用新型实施例的用于轨道交通的组合柜包括：储能柜10、控制柜20和变流柜30。
其中，储能柜10中设有M1个电池组200，控制柜20中设有M-M1个电池组200、电池管理系统400和控制系统500，变流柜30中设有并联连接的N个换流器300。其中，M和N均为大于1的整数且M1小于M，M、M1和N的取值具体可根据实际需求进行设置。
在该实施例中，储能柜10、控制柜20和变流柜30分体设置，且并联连接的N个换流器300的一端与轨道交通工具的电能回馈端电连接，并联连接的N个换流器300的另一端通过电池管理系统400与M个电池组200电连接，电池管理系统400还与控制系统500和N个换流器300进行通信，以在轨道交通工具制动时将制动产生的电能存储至M个电池组200中或者在轨道交通工具启动时将M个电池组200的能量提供给轨道交通工具。
需要说明的是，储能柜10、控制柜20和变流柜30分体设置，即储能柜10、控制柜20和变流柜30均具有独立的柜体。其中，储能柜10、控制柜20和变流柜30之间可采用可拆卸设置方式，储能柜10、控制柜20和变流柜30也可集成设置在同一个柜体中，且储能柜10、控制柜20和变流柜30之间通过隔板隔开。
具体地，当储能柜10、控制柜20和变流柜30之间可拆卸设置时，储能柜10的柜体上、控制柜20的柜体上和变流柜30柜体上均可设有连接件，通过连接件可将储能柜10、控制柜20和变流柜30组装成一个整柜。参照图2、图3，储能柜10的左侧设有第一连接件，控制柜20的左右两侧分别设有第二连接件和第三连接件，交流柜30的右侧设有第四连接件，其中，通过第一连接件和第二连接件可将储能柜10和控制柜20组装在一起，通过第三连接件和第四连接件可将控制柜20与交流柜30组装在一起。在该实施例中，在实际使用安装时，可将储能柜10、控制柜20和变流柜30一起运送到安装场地，然后由安装人员进行组装并柜。由此，储能柜10、控制柜20和换流柜30不仅可以并柜作为一个整体安装，也可以分处不同的场所，作为三个部分进行安装，从而满足安装场地更为狭小的场所。
在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，储能柜10中还可设有隔离开关100，其中，并联连接的N个换流器300的一端通过隔离开关100与轨道交通工具的电能回馈端电连接。
举例而言，用于轨道交通的组合柜由储能柜10、控制柜20和变流柜30组成，当M取值为14，M1的取值为8，N的取值为6时，储能柜10中设有隔离开关100和8个电池组200以及其他电气元件，控制柜20中设有6个电池组200、电池管理系统400和控制系统500，而变流柜30中可设置有6个并联连接的换流器300(具有自动均衡负载功能)，同时电池管理系统400与控制系统500和6个换流器300通过通信线相连以建立通信连接。当控制系统500接收到轨道交通工具的制动信号时，控制6个并联连接的换流器300进行换流，并通过电池管理系统400将轨道交通工具制动时产生的电能存储至14个电池组200中，以实现制动能量回收；当控制系统500接收到轨道交通工具的启动信号时，控制6个并联连接的换流器300进行反向换流，并通过电池管理系统400将14个电池组200的能量提供给轨道交通工具，以辅助轨道交通工具快速启动。
具体地，当轻轨或者其它电力轨道交通工具进站时，其上的双模电机将整车的动能转化为1500V的直流电，并通过电能回馈端输入至本实用新型的组合柜中。在1500V的直流电进入后，电流先通过隔离开关100，其中，当电流小于预设电流值时，隔离开关100允许电流通过输送至6个并联连接的换流器300中；当电流大于等于预设电流值时，隔离开关100会自动断开，以对后续电气元件进行保护，防止电流过高烧坏电气元件，保证系统的安全性。在1500V的直流电通过隔离开关100进入6个并联连接的换流器300后，控制系统500开始控制6个并联连接的换流器300处于降压工作状态，以将1500V的直流电转换为750V的直流电传输到电池管理系统400中。电池管理系统400将电流传输给串联连接的14个电池组200以进行能量存储，实现制动能量回收，同时监控充电过程是否正常，如果充电过程异常或者接收到控制系统500发出的停止充电指令，则断开电路以终止对14个电池组200进行充电。
当轻轨或者其它电力轨道交通工具出站时，电池管理系统400控制串联连接的14个电池组200开始放出750V的直流电，其中，当放电电压和放电电流均无问题时，电流通过电池管理系统400传输至6个并联连接的换流器300，此时，控制系统500控制6个并联连接的换流器300处于升压工作状态，以将750V的直流电转换为1500V的直流电，然后通过隔离开关100输送至整车。
相较于图1所示的技术，本实用新型实施例的用于轨道交通的组合柜，增加了储能柜，并将储能柜、控制柜和变流柜分体设置，实现了轨道交通工具回馈能量存储的有效管理，且方便维修，并减少了储能柜中电池组所在回路和控制柜中电池组所在回路之间的干扰，同时可以更合理的安排空间使得大部分元器件均可直接在柜体的前部进行安装、调试和维护，进一步降低了对安装场地的要求，另外将控制系统和电池管理系统设置在同一柜体中，有效减少了系统的体积，便于安装。
在本实用新型的一个实施例中，控制柜20的内部可设置有内箱体，控制系统500设置在该内箱体中，以方便维修，且减少了控制柜20中控制系统500和电池组200的干扰。
具体地，控制柜20中的内箱体可以是一个独立的箱体，也可以是一个内门，该内门与控制柜20的其它柜面形成一个箱体，以将控制系统500很好的保护起来，并利用该内门，使得柜体前部可安装空间扩大，从而使得整个控制系统的电气元件均可在前端进行维护。而对于比较危险的器件，例如电池组200，可用绝缘板将其隔离，即在本实用新型的实施例中，M个电池组200的前部设置有绝缘板(图中未示出)，从而有效防止发生触电危险，同时还可在隔离开关100的前部设置绝缘板，使得维修人员在前部进行维修时，不会发生触电危险，有效保护维修人员的安全。
由此，通过将储能柜和控制柜分体设置，且控制系统设置在内箱体中，实现了控制系统与电池组的分离安装，实现了储能柜中一次回路与控制柜中二次回路的分开设置，从而不仅方便维修，而且减少了一次回路对二次回路的干扰，同时可以更合理的安排空间使得大部分元器件均可直接在柜体的前部(前门)进行维护。
进一步地，在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，隔离开关100和M1个电池组200均设置在储能柜10的前部，且隔离开关100靠近储能柜10的上部，M1个电池组200靠近储能柜10的下部。
其中，由于隔离开关100和M1个电池组200均设置在储能柜10的前部，因而可以使得检修人员站在柜体的前部实现对隔离开关100和M1个电池组200的安装、维修等，有效避免了当安装场地狭小而元器件设置在柜体深处且位于配线板背面时，导致检修繁琐甚至无法进行检修的问题。
在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，控制柜20中还可设置有风扇控制箱600，用以进行散热。
进一步地，如图2所示，从控制柜20的上部到控制柜20的下部依次为控制系统500、风扇控制箱600、电池管理系统400和M-M1个电池组200。
具体地，由于电池组200在进行充放电时会产生大量的热，电池管理系统400和控制系统500在工作过程中也可能会产生热，而且电池组200、电池管理系统400和控制系统500处于相对比较封闭的空间中，因此热量很难在短时间内散发出去，从而导致元器件一直工作在较高的温度下，影响元器件的可靠性及使用寿命等，因此在本实用新型的实施例中，可在控制柜20中设置一个风扇控制箱600，以对控制柜20进行散热，防止温度过高影响整个系统的安全性和可靠性。应当理解，当控制柜20与储能柜10和/或换流柜30之间存在通孔时，风扇控制箱600可对控制柜20以及储能柜10和/或换流柜30进行散热。
同时，从线路连接以及使用习惯等方面考虑，如图2所示，可将M-M1个电池组200设置在柜体的下部，将电池管理系统400设置在电池组200的上方，以及将控制系统500设置在柜体的最上方，而风扇控制箱600设置在电池管理系统400与控制系统500之间，以对电池管理系统400和控制系统500同时散热，保证电池管理系统400和控制系统500的安全可靠运行。
在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，变流柜30中还设有配电系统700，用以给轨道交通工具分配电能。
进一步地，配电系统700和N个换流器300均设置在变流柜30的前部，且配电系统700靠近变流柜30的上部，N个换流器300靠近变流柜30的下部。
具体地，为了保证轨道交通工具的正常运行，可通过配电系统700对轨道交通工具进行供电，并且为了最大程度的利用变流柜30的内部空间，以及方便柜体之间的连接，可将N个换流器300有序的放在变流柜30的下部，上部放置配电系统700，同时也极大的方便了后期维修人员的检修。
综上所述，根据本实用新型实施例的用于轨道交通的组合柜，将储能柜、控制柜和变流柜分体设置，以及通过内箱体将控制系统和M-M1个电池组分离安装，不仅方便维修，而且减少了电池组对控制系统的干扰，同时可以更合理的安排空间使得大部分元器件均可直接在柜体的前部进行维护，进一步降低了对安装场地的要求，同时控制系统和电池管理系统设置在同一柜体中，有效减少了系统的体积，便于安装。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。