一种智能变流器冷却系统及智能冷却控制方法技术方案

一种智能变流器冷却系统及智能冷却控制方法，该系统中的第一冷却回路包括流经第一逆变器和第一整流器并通过管路形成回路的第一变量泵、第一冷却管、第一冷却介质箱、第一电磁阀、第一热交换器，第二冷却回路包括流经第二逆变器和第二整流器并通过管路形成回路的第二变量泵、第二冷却管、第二冷却介质箱、第二电磁阀、第二热交换器，第一冷却回路和第二冷却回路均流经中部控制阀组；控制组件通过传感器组件的监测信号控制中部控制阀组，以完成第一冷却回路和/或第二冷却回路工作状态的切换。该方法基于上述系统来执行。本发明专利技术具有原理简单、冷却效果、节能效果好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种智能变流器冷却系统及智能冷却控制方法
本专利技术主要涉及到轨道交通设备领域，特指一种可适用于动车等轨道交通车辆的智能变流器冷却系统及智能冷却控制方法。
技术介绍
牵引变流器作为列车电气牵引系统的核心部件，在列车运行过程中实现牵引变压器和牵引电机之间能量转换和传递。由于变流器包含大量的功率器件，在能量转换和传递过程中，功率器件会产生大量的热量，这些热量都需要通过冷却系统进行散热，因此一套高效冷却系统是变流器正常工作的前提保证。目前，动车变流器冷却系统采用水循环或者风循环进行冷却，只有运行和停止两种工作状态，散热功率恒定，不能根据实际散热状况进行动态调节。而且，动车变流器冷却系统工作时只能处于固定模式，无法根据变流器的实际工作环境和运行状态进行冷却效果的调节，散热功率不可变。夏季时，环境温度高，散热条件差，需要冷却系统带走更多热量；冬季时，气候寒冷，雨雪天气多，自然散热效果好，需要冷却系统耗散的热量少。列车运行的地域不同，散热条件也不同，一般而言，在我国南方地区运行，要求冷却系统耗散的功率高，北方要求耗散的功率低。冷却系统是按照最大散热效果设计的，还有一定的裕量，实际工作时就满负荷运转，这样既浪费了大量的能量，又降低了冷却系统的使用寿命，同时也带来了一定噪声污染。有从业者提出一种改进方案：“一种CRH380BL牵引变流器冷却系统”，它是采用水冷系统吸收变流器内功率器件发出的热量，再通过热交换器强迫风冷，实现变流器同外部空气换热。但是，它采用的是开环控制，不能调节冷却效果。目前动车变流器冷却系统只能以额定的冷却功率工作，不能根据实际工作情况调节冷却效果。具有不经济、冷却效率低的特点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种原理简单、冷却效果、节能效果好的智能变流器冷却系统及智能冷却控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种智能变流器冷却系统，包括控制组件、传感器组件、第一冷却回路、第二冷却回路和中部控制阀组，所述第一冷却回路包括流经第一逆变器和第一整流器并通过管路形成回路的第一变量泵、第一冷却管、第一冷却介质箱、第一电磁阀、第一热交换器，所述第二冷却回路包括流经第二逆变器和第二整流器并通过管路形成回路的第二变量泵、第二冷却管、第二冷却介质箱、第二电磁阀、第二热交换器，所述第一冷却回路和第二冷却回路均流经中部控制阀组；所述传感器组件用来实时监测流经逆变器、整流器处的水温、水压和流量，并将监测信号输入至控制组件；所述控制组件通过传感器组件的监测信号控制中部控制阀组，以完成第一冷却回路和/或第二冷却回路工作状态的切换。作为本专利技术系统的进一步改进：所述第一热交换器和第二热交换器处设置有冷却风扇，所述控制组件用来发出风扇控制信号以控制冷却风扇的转速和风量。作为本专利技术系统的进一步改进：所述中部控制阀组为第三电磁阀，所述第三电磁阀为三通阀，所述第一电磁阀和第二电磁阀均为双通阀。本专利技术进一步提供一种基于上述智能变流器冷却系统的智能冷却控制方法，其步骤：S1：输入状态监测信号；S2：将状态监测信号与期望的冷却系统运行状态进行比较判断，根据实际运行状态不同，决定不同的输出控制手段，进入不同的工作模式；S3：输出不同的控制信号，并且反馈系统的工作状态。作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤S1包括：S101：控制组件读取传感器组件传输过来的温度、压力和流量信息；S102：分别计算第一整流器、第二整流器、第一逆变器、第二逆变器的出水口温度与环境温度的差值，得到相应功率模块的温升值；S103：取其中的较大值分别为1路温升ΔT1和2路温升ΔT2.。作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤S2中，将两路温升值分别与预设的最大温升ΔTmax进行比较：如果超过了安全的温升，则进入工作模式1：采取保护措施，封锁模块脉冲，变流器停止运行，并报出模块超温故障；如果水泵的出水口温度显著高于环境温度，则认为风机或者热交换器异常，则进入工作模式2：采取保护措施，报风机异常；若温升正常，通过比较第一变量泵、第二变量泵设定的输出流量与检测到的流量，如果某路泵输出的流量远远小于设定的流量值，则认为该路泵异常；如果没有水泵正常工作，进入模式3：采取保护措施，报冷却水泵故障；判定第二变量泵是否异常，如异常，则进入模式4：利用第一变量泵同时向两条冷却回路输出冷却介质，最后从两条回路返回的冷却介质经散热器内强制散热，回流到第一变量泵，进行下一回合的循环冷却；如果第一变量泵异常则进入工作模式5：由正常的第二变量泵向冷却系统提供动力，驱动冷却介质循环；如果两个变量泵工作都正常，则进入工作模式6：根据温升等级进行流量调节。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术的智能变流器冷却系统及智能冷却控制方法，通过检测变流器工作环境和运行状态，实时调水冷介质和风机的流量，实现调节冷却效果的目的；同时采用两台变量泵，两路冷却回路之间可以互相切换，提高了系统的可靠性。本专利技术的智能冷却系统具有多种工况，来适应不同的工作环境和实际运行状态，即降低了能耗，提高了系统的冷却效率，延长了系统工作的寿命和可靠性，也降低了智能冷却系统对外噪声污染。2、本专利技术的智能变流器冷却系统及智能冷却控制方法，能够根据不同工况智能调节运行状态，在散热条件好的时候，以较低换热功率运行；在散热条件差的时候以最大换热率运行。采用冗余设计方案，大大提高了冷却系统的可靠性；相对于传统的冷却方案，本专利技术的智能冷却系统两组冷却回路可以独立控制，也可以两组冷却回路之间互相切换。3、本专利技术的智能变流器冷却系统及智能冷却控制方法，采用闭环控制方法，可以自动调节输出冷却介质流量，实现冷却效果的精确控制。本专利技术具有节能、冷却效率高、经济环保等优点；采用冗余设计方法，提高了系统的可靠性及使用寿命。附图说明图1是本专利技术的冷却系统在具体应用实例中的结构原理示意图。图2是本专利技术的冷却系统在具体应用实例中控制组件的传感信号输入与控制信号输出的原理示意图。图3是本专利技术的冷却系统在具体应用实例中控制组件的控制原理示意图。图4是本专利技术的冷却控制方法在具体应用实例中的逻辑示意图。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术的智能变流器冷却系统，包括控制组件、传感器组件、第一冷却回路、第二冷却回路和中部控制阀组，所述第一冷却回路包括流经第一逆变器和第一整流器并通过管路形成回路的第一变量泵、第一冷却管、第一冷却介质箱（膨胀箱）、第一电磁阀、第一热交换器，所述第二冷却回路包括流经第二逆变器和第二整流器并通过管路形成回路的第二变量泵、第二冷却管、第二冷却介质箱（膨胀箱）、第二电磁阀、第二热交换器，所述第一冷却回路和第二冷却回路均流经中部控制阀组。所述传感器组件用来实时监测流经逆变器、整流器处的水温、水压和流量，并将监测信号输入至控制组件。所述控制组件通过传感器组件的监测信号控制中部控制阀组，以完成第一冷却回路和/或第二冷却回路工作状态的切换。即，本专利技术能够检测环境温度和变流器实际工作状态，自动调节输出冷却介质的流量，冷却条件差、温升高时，输出冷却介质流量大；冷却条件好、温升低时，输出冷却介质流量小。采用双变量泵连接两个二位三通电磁阀的冗余设计方案，在其中一个泵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能变流器冷却系统，其特征在于，包括控制组件、传感器组件、第一冷却回路、第二冷却回路和中部控制阀组，所述第一冷却回路包括流经第一逆变器和第一整流器并通过管路形成回路的第一变量泵、第一冷却管、第一冷却介质箱、第一电磁阀、第一热交换器，所述第二冷却回路包括流经第二逆变器和第二整流器并通过管路形成回路的第二变量泵、第二冷却管、第二冷却介质箱、第二电磁阀、第二热交换器，所述第一冷却回路和第二冷却回路均流经中部控制阀组；所述传感器组件用来实时监测流经逆变器、整流器处的水温、水压和流量，并将监测信号输入至控制组件；所述控制组件通过传感器组件的监测信号控制中部控制阀组，以完成第一冷却回路和/或第二冷却回路工作状态的切换。

【技术特征摘要】
1.一种智能变流器冷却系统，其特征在于，包括控制组件、传感器组件、第一冷却回路、第二冷却回路和中部控制阀组，所述第一冷却回路包括流经第一逆变器和第一整流器并通过管路形成回路的第一变量泵、第一冷却管、第一冷却介质箱、第一电磁阀、第一热交换器，所述第二冷却回路包括流经第二逆变器和第二整流器并通过管路形成回路的第二变量泵、第二冷却管、第二冷却介质箱、第二电磁阀、第二热交换器，所述第一冷却回路和第二冷却回路均流经中部控制阀组；所述传感器组件用来实时监测流经逆变器、整流器处的水温、水压和流量，并将监测信号输入至控制组件；所述控制组件通过传感器组件的监测信号控制中部控制阀组，以完成第一冷却回路和/或第二冷却回路工作状态的切换；所述控制组件读取传感器组件传输过来的温度、压力和流量信息，分别计算第一整流器、第二整流器、第一逆变器、第二逆变器的出水口温度与环境温度的差值，得到相应功率模块的温升值，取其中的较大值分别为1路温升ΔT1和2路温升ΔT2.，将状态监测信号与期望的冷却系统运行状态进行比较判断，根据实际运行状态不同，决定不同的输出控制手段，进入不同的工作模式。2.根据权利要求1所述的智能变流器冷却系统，其特征在于，所述第一热交换器和第二热交换器处设置有冷却风扇，所述控制组件用来发出风扇控制信号以控制冷却风扇的转速和风量。3.根据权利要求1或2所述的智能变流器冷却系统，其特征在于，所述中部控制阀组为第三电磁阀，所述第三电磁阀为三通阀，所述第一电磁阀和第二电磁阀均为双通阀。4.根据权利要求1～3中任意一项智能变流器冷却系统的智能冷却控制方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大，周汉，李华，程俊，刘永江，祁善军，李星，饶沛南，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43