电力动车组牵引变流器智能冷却系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电力动车组牵引变流器智能冷却系统，包括：安装所述牵引变流器所包括的热源部件的一次散热器、以及设置于设备舱内的二次冷却装置；由一次散热器流出的冷却液带走所述热源部件产生的热量；二次冷却装置包括：与一次散热器通过冷却液循环管路连通的二次散热器；冷却液循环管路包括进液管路和出液管路；安装在所述出液管路上的泵；由所述一次散热器流出的冷却液经由出液管路和泵进入所述二次散热器；所述二次散热器将热量从所述冷却液传递给冷却空气；所述冷却液释放热量后，经由所述进液管路返回至所述一次散热器；本发明专利技术能够根据电力动车组的运行环境和工况，动态调节风机转速和冷却空气流量，进而控制冷却强度，避免过度冷却。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及换热
，具体为一种电力动车组牵引变流器智能冷却系统。
技术介绍
目前，应用于电力动车组的智能冷却技术还未得到充分认识和足够重视。现有技术中，电力动车组的车下设备舱内热源所采用的冷却系统存在冷却强度调节不变，能源利用效率不高的缺陷；一些应用于电力动车组的冷却系统如牵引变压器冷却系统、牵引变流器冷却系统、牵引电机冷却系统等仍属于被动冷却系统，这些冷却系统的散热设计标准为满足全负荷时的散热要求，其控制策略为粗放型单点控制方式，以牵引变流器冷却系统为例，现有技术中一般的控制策略是：冷却系统用风机具有高速和低速两种转速运行方式，当列车时速超过n公里时,所述风机采用高速运行方式，当列车进站或列车时速低于n公里时，所述风机采用低速运行方式；这种控制策略不能根据电力动车组的运行环境和运用工况比如热损耗大小的变化，来精确控制牵引变流器冷却系统的冷却空气流量，进而不能精确控制牵引变流器中热源的热量传递过程，导致在低温环境下或部分负荷工况下冷却过度，消耗不必要的辅助功率，造成能源浪费，经济性不好，同时噪音高。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题的提出，而研制一种能够自动调节冷却强度、提高能源利用效率的电力动车组牵引变流器智能冷却系统。本专利技术的技术手段如下：一种电力动车组牵引变流器智能冷却系统，所述电力动车组具有设备舱，所述牵引变流器设置于设备舱内，所述冷却系统包括：安装所述牵引变流器所包括的热源部件的一次散热器、以及设置于所述设备舱内的二次冷却装置；由所述一次散热器流出的冷却液带走所述热源部件产生的热量；所述二次冷却装置包括：与所述一次散热器通过冷却液循环管路连通的二次散热器；所述冷却液循环管路包括进液管路和出液管路；安装在所述出液管路上的泵；由所述一次散热器流出的冷却液经由出液管路和泵进入所述二次散热器；所述二次散热器将热量从所述冷却液传递给冷却空气；所述冷却液释放热量后，经由所述进液管路返回至所述一次散热器；进一步地，所述设备舱具备设置在设备舱侧裙板上的第一空气过滤器；所述二次散热器具有进风侧和出风侧；所述二次冷却装置还包括：设置在所述第一空气过滤器和所述二次散热器进风侧之间的进气通道；以及设置在所述二次散热器出风侧的至少一组风机；进一步地，所述风机安装在具有进风口和出风口的风机箱体内；所述二次冷却装置还包括设置在所述风机箱体侧壁上的热气回流装置；所述热气回流装置包括：与所述风机箱体相连通的回风管路、以及与回风管路和设备舱设定位置处均连通的分布管路；由风机箱体中流出的热空气经过所述回风管路和分布管路回流至所述设备舱设定位置处；所述回风管路上设有电控阀门；另外，所述冷却系统还包括：安装在所述进液管路上的冷却液过滤器、以及与出液管路相连接的膨胀箱；所述二次冷却装置还包括设置在所述二次散热器进风侧的第二空气过滤器；所述一次散热器采用液冷基板；所述液冷基板具备充有冷却液的内腔；进一步地，所述冷却系统还包括智能控制子系统，该智能控制子系统将所述风机转速划分为[0、n1、n2、……、ni、……、ne]多个转速级别，i取值为0、1、2、……、e；进一步地，所述智能控制子系统以预设冷却效果作为限定条件，根据所述电力动车组的运行参数、所述牵引变流器的工作参数和设备舱内环境条件来调节所述风机转速处于某一所述转速级别，进而实现对所述冷却空气流量的控制；进一步地，所述智能控制子系统通过如下过程获得i工况下的风机转速ni：采用第一种方式获得i工况下的风机转速ni′，所述第一种方式如下：①通过公式Q＝N×(1-η)得出i工况下所述牵引变流器所需散热量Q；其中，N表示i工况下所述牵引变流器的输入功率、η表示i工况下所述牵引变流器的效率；②通过公式Q＝ε×Wa×(ta1-tw1)和公式Wa＝Va1×ρa1×Cpa1得出i工况下所述二次散热器所需的冷却空气进口流速Va1；其中，ε表示i工况下所述冷却系统的传热效率、Wa表示i工况下所述冷却系统的最小热容量、ta1表示i工况下所述二次散热器的冷却空气进口温度、tw1表示i工况下所述二次散热器的冷却液入口温度、ρa1表示i工况下所述二次散热器的冷却空气进口密度、Cpa1表示i工况下所述二次散热器的冷却空气进口定压比热；③通过公式ni′＝Va1/Vae×ne获得i工况下的风机转速ni′；其中，Vae表示额定工况下所述二次散热器的冷却空气进口流速、ne表示额定工况下风机转速；采用第二种方式获得i工况下的风机转速ni″，所述第二种方式如下：①根据公式Ps＝A1×V2+B1×V+C1得出所需风机总静压Ps；其中，A1、B1、C1为设定常数，V为风机流量；②根据公式Ps＝A2×Va1B2得出i工况下所述二次散热器所需的冷却空气进口流速Va1；其中，A2、B2为设定常数；③通过公式ni″＝Va1/Vae×ne获得i工况下的风机转速ni″；其中，Vae表示额定工况下所述二次散热器的冷却空气进口流速、ne表示额定工况下风机转速；比较第一种方式获得的风机转速ni′、第二种方式获得的风机转速ni″，将风机转速ni′和风机转速ni″中的较大者作为i工况下的风机转速ni；进一步地，通过调节所述电控阀门的开度来控制回流至设备舱设定位置处的热空气流量，进而使得设备舱内温度不低于预设温度、以及设备舱内压力处于预设压力范围；另外，所述冷却系统还包括实时监测子系统，该实时监测子系统至少包括：用于监测所述牵引变流器输入功率的功率监测模块；用于监测所述二次散热器的冷却空气进口温度的第一温度监测模块；用于监测所述二次散热器的冷却空气进口流速的第一流速监测模块；用于监测所述一次散热器的冷却液入口温度的第二温度监测模块；和用于监测所述二次散热器的冷却液入口温度的第三温度监测模块；另外，所述实时监测子系统还包括：用于监测所述二次散热器的冷却空气进口压力的第一压力监测模块；用于监测所述一次散热器的冷却液入口压力的第二压力监测模块；用于监测设备舱内温度的第四温度监测模块；用于监测设备舱内压力的第三压力监测模块；用于监测所述一次散热器的冷却液出口温度的第五温度监测模块；用于监测所述一次散热器的冷却液出口压力的第四压力监测模块；用于监测所述热气回流装置的热空气出口温度的第六温度监测模块；用于监测所述热气回流装置的热空气出口压力的第五压力监测模块；用于监测所述热气回流装置的热空气出口流速的第二流速监测模块；用于监测所述风机电流、电压和功率的测试模块；以及用于监测所述风机转速的转速监测模块。由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的电力动车组牵引变流器智能冷却系统，从系统集成和整体角度，统筹热量与热源、整车之间的关系，采用综合控制和系统管理的方式，将与热传递相关的冷却系统各部件集成为一个有效系统，控制和优化热量传递过程，保证各关键部件和冷却系统的安全高效运行，便于完善地管理并合理地利用热能；能够根据电力动车组的运行环境和工况，动态调节风机转速和冷却空气流量，进而控制冷却强度，避免过度冷却；本专利技术所述智能冷却系统可以减少辅助功率消耗，提高散热效率和能源利用效率，经济性相对较好，能够降低噪音，减少噪声对环境的污染，提高动车组乘客的舒适性；另外，本专利技术所述智能冷却系统可以实现车下设备舱环境温度的动态调节，提高设备舱内设备的运用可靠性以及车辆对环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力动车组牵引变流器智能冷却系统，所述电力动车组具有设备舱，所述牵引变流器设置于设备舱内，其特征在于所述冷却系统包括：安装所述牵引变流器所包括的热源部件的一次散热器、以及设置于所述设备舱内的二次冷却装置；由所述一次散热器流出的冷却液带走所述热源部件产生的热量；所述二次冷却装置包括：与所述一次散热器通过冷却液循环管路连通的二次散热器；所述冷却液循环管路包括进液管路和出液管路；安装在所述出液管路上的泵；由所述一次散热器流出的冷却液经由出液管路和泵进入所述二次散热器；所述二次散热器将热量从所述冷却液传递给冷却空气；所述冷却液释放热量后，经由所述进液管路返回至所述一次散热器。

【技术特征摘要】
1.一种电力动车组牵引变流器智能冷却系统，所述电力动车组具有设备舱，所述牵引变流器设置于设备舱内，其特征在于所述冷却系统包括：安装所述牵引变流器所包括的热源部件的一次散热器、以及设置于所述设备舱内的二次冷却装置；由所述一次散热器流出的冷却液带走所述热源部件产生的热量；所述二次冷却装置包括：与所述一次散热器通过冷却液循环管路连通的二次散热器；所述冷却液循环管路包括进液管路和出液管路；安装在所述出液管路上的泵；由所述一次散热器流出的冷却液经由出液管路和泵进入所述二次散热器；所述二次散热器将热量从所述冷却液传递给冷却空气；所述冷却液释放热量后，经由所述进液管路返回至所述一次散热器。2.根据权利要求1所述的电力动车组牵引变流器智能冷却系统，其特征在于所述设备舱具备设置在设备舱侧裙板上的第一空气过滤器；所述二次散热器具有进风侧和出风侧；所述二次冷却装置还包括：设置在所述第一空气过滤器和所述二次散热器进风侧之间的进气通道；以及设置在所述二次散热器出风侧的至少一组风机。3.根据权利要求2所述的电力动车组牵引变流器智能冷却系统，其特征在于所述风机安装在具有进风口和出风口的风机箱体内；所述二次冷却装置还包括设置在所述风机箱体侧壁上的热气回流装置；所述热气回流装置包括：与所述风机箱体相连通的回风管路、以及与回风管路和设备舱设定位置处均连通的分布管路；由风机箱体中流出的热空气经过所述回风管路和分布管路回流至所述设备舱设定位置处；所述回风管路上设有电控阀门。4.根据权利要求2所述的电力动车组牵引变流器智能冷却系统，其特征在于所述冷却系统还包括：安装在所述进液管路上的冷却液过滤器、以及与出液管路相连接的膨胀箱；所述二次冷却装置还包括设置在所述二次散热器进风侧的第二空气过滤器；所述一次散热器采用液冷基板；所述液冷基板具备充有冷却液的内腔。5.根据权利要求2所述的电力动车组牵引变流器智能冷却系统，其特征在于所述冷却系统还包括智能控制子系统，该智能控制子系统将所述风机转速划分为[0、n1、n2、……、ni、……、ne]多个转速级别，i取值为0、1、2、……、e。6.根据权利要求5所述的电力动车组牵引变流器智能冷却系统，其特征在于所述智能控制子系统以预设冷却效果作为限定条件，根据所述电力动车组的运行参数、所述牵引变流器的工作参数和设备舱内环境条件来调节所述风机转速处于某一所述转速级别，进而实现对所述冷却空气流量的控制。7.根据权利要求5所述的电力动车组牵引变流器智能冷却系统，其特征在于所述智能控制子系统通过如下过程获得i工况下的风机转速ni：采用第一种方式获得i工况下的风机转速ni′，所述第一种方式如下：①通过公式Q＝N×(1-η)得出i工况下所述牵引变流器所需散热量Q；其中，N表示i工况下所述牵引变流器的输入功率、η表示i工况下所述牵引变流器的效率；②通过公式Q＝ε×Wa×(ta1-tw1)和公式Wa＝V...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔丽君，刘俊杰，严兵，于瀚翔，
申请(专利权)人：中车大连机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21