一种纯电池供电的复合冷却双向变流柜制造技术

本发明专利技术涉及变流器技术领域，尤其涉及一种纯电池供电的复合冷却双向变流柜，包括柜体，柜体分隔为通风区和密封区；通风区从上至下分别设置有用于安装冷却风机、水冷散热器以及电抗器和变压器的区域，水冷散热器连接有延伸至通风区的冷却循环管道；通风区设置有风道进风口和风道出风口；密封区的冷却循环管道上还连通有用于安装不同器件的水冷基板，密封区设置有与冷却循环管道连通的水泵。本发明专利技术中冷却系统可复用，故减少了冷却风机的数量，使得整理变流柜的体积减小，缩小占地面积，节约能源，既能满足散热要求，还能降低制作成本，具有明显的经济和社会效益。的经济和社会效益。的经济和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种纯电池供电的复合冷却双向变流柜


[0001]本专利技术涉及变流器
，尤其涉及一种纯电池供电的复合冷却双向变流柜。

技术介绍

[0002]高能耗高排放正在向清洁低能耗模式进行转变，在无接触网使用的前提条件下，目前国内调车或轻载型运输使用的机车大多为柴油机驱动，对环境污染严重，纯柴油液传机车面临改造和更新换代。纯电池动力机车可以彻底解决机车柴油机排放问题，是环境更为优化的轨道交通装备。
[0003]目前的纯电池动力机车中采用一种能量双向流动的变流装置，该变流装置包括中间直流电路、分别为机车上的三个牵引电机提供电源的三组牵引逆变器和为机车上辅助负载提供电源的一组辅助逆变器，中间直流电路的一侧连接至机车上的动力蓄电池，另一侧分别与三组牵引逆变器以及辅助逆变器相连接，机车电制动时，变流装置通过牵引逆变器进行能量逆流向，此时牵引逆变器工作在整流模式下，牵引电机制动发电时提供的三相交流电源经整流模式转换成直流电源，对机车上的动力蓄电池进行充电，实现能量二次利用的目的，所以可实现能源再利用，提升能源利用率，但是该变流装置多采用水冷却和强迫风冷却方式进行散热，在安装该变流装置的具体变流柜中，功率开关器件采用水循环通过散热器将热量带走，散热器的热量通过风机和空气进行热交换将热量带走；而变流装置的变压器、电抗器部件通过强迫风冷进行散热，也需要通过风机和空气进行热交换将热量带走，因此散热器、变压器（电抗器）两处位置需要两个风机分别进行冷却，最终变流柜的整体体积较大，占用空间大，而且为了满足散热要求最终制作成本也较高。/>
技术实现思路

[0004]为克服现有技术中，纯电池动力机车中采用的变流装置使用的变流柜具有整体体积较大，占用空间大，而且为了满足散热要求最终制作成本也较高的技术缺陷，本专利技术提供了一种纯电池供电的复合冷却双向变流柜。
[0005]本专利技术提供了一种纯电池供电的复合冷却双向变流柜，包括：柜体，柜体通过密封隔板分隔为通风区和密封区，密封隔板上设置有用于电气连接的多个密封过线螺母；通风区从上至下分别设置有用于安装冷却风机、水冷散热器以及电抗器和变压器的区域，水冷散热器连接有延伸至通风区的冷却循环管道，冷却循环管道通过密封结构穿过密封隔板；通风区柜体的上部侧壁上设置有风道进风口，通风区的风道出风口位于通风区底部的柜体上，通风区的前侧设置有第一门板，通风区的其余外壁均设置有蒙皮；密封区中分隔有分别用于安装功率模块与电容组件、低压电器组件、电阻类组件、传感器类组件和铜排组件的区域；密封区的冷却循环管道上还连通有用于安装不同器件的水冷基板，密封区还设置有与冷却循环管道连通的水泵；密封区的前侧设置有第二门板，密封区的其余外壁均设置有蒙皮。
[0006]所述变流柜能满足能量双向流动的同时，还采用单元化、模块化的设计结构，其中
柜体分为密封区和通风区，密封区的防护等级为IP42，密封区和通风区之间的电气线路需要穿过密封隔板，故采用密封过线螺母，所述密封过线螺母即为高密封等级的过线螺母。通风区的风道进风口在上，风道出风口在下，所以风道从上至下，冷却风机为离心式风机，位于风道内部的柜顶处，离心式风机无蜗壳设计，风机叶轮高速旋转时，柜体外冷空气被吸入通风区内部，通风区内上方空间封闭，该区域因空气增多而形成正压，推动吸入的冷空气通过水冷散热器的翅片向下流动，形成向下的冷却气流，冷却气流带走水冷散热器（即冷却循环管道中产生的热量）、电抗器和变压器工作时产生的热量并由天风道出风口排出柜体外。冷却循环管道循环带出的热量同时也是通过冷却风机带动的空气带走，复用了通风区的风冷却部件，减少了柜体的体积和冷却风机的数量，节约了成本。具体密封区的布置，根据实际情况设置，冷却循环管道上连接水冷基板，水冷基板内部也有水循环，部分器件受温度影响较为严重，比如功率器件、电阻器件等，所以将这些部件安装在水冷基板上产生的热量就能被水循环带走，冷却效果好。
[0007]优选的，冷却循环管道位于柜体的后部，冷却循环管道通过分支橡胶软管与水冷基板相连通。各器件位于柜体中且位于柜体前部，这是为了打开柜门方便对不同器件进行检修，将冷却循环管道设置在柜体后部，既能起到冷却作用，又能不阻挡视线，设计合理。具体的，分支橡胶软管末端连接有快速水接头，与水冷基板上的水冷接头进行快速对插，实现快速插拔的功能。
[0008]优选的，密封区中设置有四个使密封区内部空气流动的环控风扇。环控风扇主要是为了使密封区内部的空气流动，以使冷却循环管道中的冷却水能带走更多的热量，而且密封区整体散热均匀。
[0009]优选的，密封区分隔为低压区域和高压区域，低压电器组件位于低压区域，功率模块与电容组件、电阻类组件、传感器类组件和铜排组件位于高压区域。低压电器组件主要包括牵引控制单元、低压控制回路，这些器件放置在低压区域与高压区域隔离开，是为了降低高压回路带来的电磁干扰。功率模块与电容组件主要包括牵引逆变功率模块（1个）、牵引逆变+斩波功率模块（1个）和辅助逆变功率模块（1个）与中间支撑电容（3个），它们采用复合母排进行连接，采用牵引逆变功率模块+中间支撑电容+牵引逆变+斩波功率模块+中间支撑电容+辅助逆变功率模块左右布置的方式，整齐美观，降低主回路中的杂散电感。其中牵引逆变功率模块、牵引逆变+斩波功率模块和辅助逆变功率模块安装至水冷基板上。功率模块的直流正负电极通过复合母排和中间支撑电容连接，功率模块的交流电极通过电连接板进行连接，具有快速插拔的功能，方便维修维护；电连接板通过高压电缆和变流装置的输入输出铜排进行电气连接。电阻类组件包括慢性放电电阻、斩波放电电阻和接地电阻，其中慢性放电电阻和接地电阻安装至水冷基板上。传感器组件包括分别布置在变流装置底部高压电气接口处的输入电流传感器（1个）、牵引输出电流传感器（6个）以及辅助输出电流传感器（5个），中间通过穿过的铜母线进行电流采集和机械固定；还包括放置在靠近斩波电阻的位置处的斩波电流传感器（3个），方便电气连接，通过传感器中间穿过的电缆进行采集电流；还包括放置变流柜左上角区域内的电压传感器，通过高压电缆连接采集电压。
[0010]优选的，密封区通过竖直隔板分隔为左区和右区，左区和右区又分别通过水平隔板分为三层；低压区域位于密封区的右区上层，密封区的其余区域均为高压区域。其中功率模块与电容组件中布置在左区中层和右区中层；斩波电阻、电压传感器以及斩波电流传感
器位于左区上层；铜排组件位于左区下层。
[0011]优选的，密封区还设置有与冷却循环管道连通的膨胀水箱，膨胀水箱位于低压区域，水泵位于右区下层。水泵位于右区下层，为整个变流柜的水冷循环管道提供动力，膨胀水箱放置在右区上层等低压区域，为水冷循环管道热胀冷缩提供补偿，平衡水冷循环管道内外压力优选的，水泵的进水口处设置有温度传感器和压力传感器。设置温度传感器和压力传感器用于检测冷却循环管道内部水的温度和压力。
[0012]优选的，第二门板分割为分别与密封区左区和右区对应的左门和右门，其中右门分割为上门和下门，上门与低压区域位置对应；第一门板和第二门板是采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纯电池供电的复合冷却双向变流柜，其特征在于，包括：柜体(1)，柜体(1)通过密封隔板(2)分隔为通风区(3)和密封区(4)，密封隔板(2)上设置有用于电气连接的多个密封过线螺母；通风区(3)从上至下分别设置有用于安装冷却风机(5)、水冷散热器(6)以及电抗器(7)和变压器(8)的区域，水冷散热器(6)连接有延伸至通风区(3)的冷却循环管道(9)，冷却循环管道(9)通过密封结构穿过密封隔板(2)；通风区(3)柜体(1)的上部侧壁上设置有风道进风口(10)，通风区(3)的风道出风口(11)位于通风区(3)底部的柜体(1)上，通风区(3)的前侧设置有第一门板(12)，通风区(3)的其余外壁均设置有蒙皮(13)；密封区(4)中分隔有分别用于安装功率模块与电容组件(14)、低压电器组件(15)、电阻类组件(16)、传感器类组件(17)和铜排组件(18)的区域；密封区(4)的冷却循环管道(9)上还连通有用于安装不同器件的水冷基板(19)，密封区(4)还设置有与冷却循环管道(9)连通的水泵(20)；密封区(4)的前侧设置有第二门板，密封区(4)的其余外壁均设置有蒙皮(13)。2.根据权利要求1所述的一种纯电池供电的复合冷却双向变流柜，其特征在于，冷却循环管道(9)位于柜体(1)的后部，冷却循环管道(9)通过分支橡胶软管与水冷基板(19)相连通。3.根据权利要求2所述的一种纯电池供电的复合冷却双向变流柜，其特征在于，密封区(4)中设置有四个使密封区(4)内部空气流动的环控风扇。4.根据权利要求1
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3任一项所述的一种纯电池供电的复合冷却双向变流柜，其特征在于，密封区(4)分隔为低压区域和高压区域，低压电器组件(15)位于低压区域，功率模块与电容组件(14)、电阻类组件(16)、传感器类组件(17)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴冰，高升，苑伟华，赵娜，马连凤，
申请(专利权)人：中车永济电机有限公司，
类型：发明
国别省市：