一种机车变流装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种机车变流装置，包括冷却系统以及安装于同一个柜体中的整流模块单元、中间直流回路单元、逆变模块单元、一路辅助逆变模块单元；整流模块单元用来将电网交流电转变为中间直流电，中间直流电经中间直流回路单元后，一路由逆变模块单元转变为三相交流电并最终供给牵引电机，另一路由辅助逆变模块单元转变为三相交流电供给机车辅助设备。本实用新型专利技术具有结构更加简单紧凑、体积更小、设计制作更加方便、能够综合有效解决空气循环和散热问题等优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术主要涉及到机车用变流设备领域，特指一种机车变流装置。
技术介绍
目前，随着轨道交通快速发展，各种电力机车或者动车组等普遍均采用大功率的机车变流装置，例如绝缘栅双极晶体管(Insulate Gate Bipolar Transistor, IGBT)机车变流装置。传统的机车变流装置主要包括主牵引变流装置和辅助变流装置，且上述两部分装置均单独成柜。主牵引变流装置，主要是用来给电压、电流或者功率等级高的机车牵引电机供电。该设备一般由整流模块、中间直流回路、逆变模块、控制单元、网络通信单元、电压电流检测单元、充电短接回路等主电路设备构成。由于单位体积内的功率模块个数众多，其运行时热流量很大，使得设备散热问题突出。现有主牵引变流装置的冷却系统，主要是针对整流模块和逆变模块等带有大功率IGBT器件的设备进行水冷散热，设计时并未考虑柜体内部其他发热元件引起的柜体内部环境散热问题。辅助变流装置，主要是用来给电压、电流或者功率等级低的机车辅助设备供电。辅助变流装置一般也是由PWM整流器、中间直流回路、逆变模块、控制单元、网络通信单元、电压电流检测单元、充电短接回路等电路设备构成。由于单位体积内的功率模块个数不多，运行时热流量不大，该设备散热通常采用强迫风冷散热进行冷却。但是，采用强迫风冷散热的风道设计非常讲究且冷却风机噪声很大。从上述结构看来，现有主牵引变流装置主要给电压、电流等级高的机车牵引电机供电，而不具有给机车上的电压、电流等级低的辅助负载设备(通风机组、空气压缩机组、空调、加热器、蓄电池充电器、油泵、水泵等辅助设备)供电的功能。一般机车上的辅助负载设备通过辅助变流装置供电。因为机车负载设备众多，负载供电制式不同，导致机车一般配置两台辅助变流装置。这样的两台辅助变流装置安装在机车机械室内将占据很大的空间；使得本来复杂的机械室，更加拥挤不堪。以上传统结构存在以下几个技术问题1.两套变流装置均独立成柜，造成其电能变换交直交环节、冷却系统、控制单元、网络通信系统等重复设计，集成度不高，导致设备成本增加，可靠性大大降低。2.主辅单独成柜，各柜体供电系统使用牵引变压器的不同绕组供电，导致机车布线繁杂，增加了空间布局难度。过分相时，牵引变压器失电，导致辅助负载停机；过度的起停，将会导致辅助负载寿命降低，负载可靠性降低。另外，柜体数量增加，造成机车机械室内空间利用率低，人力物力资源浪费严重，导致机车机械室布置难度加大，占用更多的机车机械室空间，使得运行可靠性大大降低。3.现有机车变流装置的冷却系统，主要是针对整流模块和逆变模块等带有大功率IGBT器件的设备进行水冷散热，设计时并未考虑柜体内部其他发热元件引起的柜体内部空气循环和散热问题，这样将导致密闭柜体内部环境温度持续升高，将会影响功率模块和柜内其他器件的正常运行，严重时将会导致器件因工作温度过高而烧损。
技术实现思路
本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，本技术提供一种结构更加简单紧凑、体积更小、设计制作更加方便、能够综合有效解决空气循环和散热问题的机车变流装置。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案一种机车变流装置，包括冷却系统以及安装于同一个柜体中的整流模块单元、中间直流回路单元、逆变模块单元、一路辅助逆变模块单元；所述整流模块单元用来将电网交流电转变为中间直流电，所述中间直流电经中间直流回路单元后，一路由逆变模块单元转变为三相交流电并最终供给牵引电机，另一路由辅助逆变模块单元转变为三相交流电供给机车辅助设备。作为本技术的进一步改进所述整流模块单元为两个，分别为对应主牵引变流一侧的第一整流模块单元和对应辅助变流一侧的第二整流模块单元。所述整流模块单元包括整流模块前级电路和整流模块；所述整流模块前级电路包括充电电阻、充电接触器和工作接触器，所述整流模块的功率开关器件为IGBT，采用两电平单相桥式电压型变流电路。所述中间直流回路单元包括第一中间电压支撑电容、第二中间电压支撑电容、谐振滤波电容、谐振滤波电感、斩波模块以及中间电压测量电路。所述辅助逆变模块单元采用两电平三相桥式电压型电路，功率开关器件为IGBT。所述柜体正面的左上方布置有控制单元，所述控制单元的下方设有高压电器箱，所述高压电器箱中装设有充电接触器、充电电阻、固定放电电阻；所述整流模块单元放置在柜体正面的中间位置，两个整流模块单元呈上、下布置；所述逆变模块单元中的多个逆变模块以及斩波模块分别位于整流模块单元的两侧，所述辅助逆变模块单元位于柜体最下层的右下角；所述柜体正面最下层的左下角设置有工作接触器及输入输出端子。所述冷却系统包括位于柜体外部的冷却塔和位于柜体内的柜内功率单元冷却系统和柜内空气循环与降温冷却系统；所述柜内空气循环与降温冷却系统包括安装于柜体内部的水气热交换器和冷却风机，所述水气热交换器与冷却风机集成在一起，所述柜内功率单元冷却系统包括水冷却管，所述水冷却管流经整流模块单元、逆变模块单元、辅助逆变模块单元以及水气热交换器并与冷却塔保持连通。所述冷却塔内通有冷却水，所述冷却塔包括膨胀水箱、热交换器以及水泵，所述水冷却管中循环回来的热的冷却水经热交换器进行冷却后由水泵泵送回水冷却管中。与现有技术相比，本技术的优点在于1、本技术中将主牵引变流部件和辅助变流部件集成在同一柜体内，整体集成度高。相对于独立成柜而言，整个设备的数量减少，成本下降，节省了人力物力，节省了机车机械室空间。2、本技术中的冷却系统，不仅能够对功率单元迅速的散热，还可以保证箱体内部的环境温升较小，两者相辅相成，缺一不可。3、本技术的机车变流装置，其辅助逆变模块单元从变流装置中间直流回路取电，避免了辅助变流装置通过牵弓I变压器辅助绕组供电，减少了交直整流环节。4、本技术的机车变流装置，为主辅一体的变流装置，过分相区有条件控制牵引电机微制动回馈能量，维持辅助逆变模块不断电工作，从而维持辅助负载不间断供电，减少负载不断起停的工作状态，进而延长了辅助负载寿命，减少对变流装置的冲击。5、本技术的机车变流装置，为主辅一体的变流装置，共用冷却一套冷却系统，从而避免了重复设计不同的冷却系统，减少设计难度；共用一套控制系统，从而减少控制系统个数，增加可靠性；共用一套网络通信系统，从而减少网络通信走线，增强了通信可靠性倉泛。附图说明图1是本技术机车变流装置的框架结构示意图。图2是本技术中柜体内正面的布置示意图。图3是本技术中冷却系统的布置示意图。图例说明1、整流模块单元；2、中间直流回路单元；201、第一中间电压支撑电容；202、第二中间电压支撑电容；203、谐振滤波电容；204、谐振滤波电感；205、斩波模块；3、逆变模块单元；301、第一逆变模块；302、第二逆变模块；303、第三逆变模块；4、辅助逆变模块单元；5、柜体；6、控制单元；7、高压电器箱；8、水冷却管；9、工作接触器及输入输出端子；10、冷却风机；11、冷却塔；111、膨胀水箱；112、热交换器；113、水泵；12、水气热交换器。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本技术做进一步详细说明。如图1所示，本技术的机车变流装置，包括安装于同一个柜体5中的整流模块单元1、中间直流回路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机车变流装置，其特征在于：包括冷却系统以及安装于同一个柜体（5）中的整流模块单元（1）、中间直流回路单元（2）、逆变模块单元（3）、一路辅助逆变模块单元（4）；所述整流模块单元（1）用来将电网交流电转变为中间直流电，所述中间直流电经中间直流回路单元（2）后，一路由逆变模块单元（3）转变为三相交流电并最终供给牵引电机，另一路由辅助逆变模块单元（4）转变为三相交流电供给机车辅助设备。

【技术特征摘要】
1.一种机车变流装置，其特征在于包括冷却系统以及安装于同一个柜体(5)中的整流模块单元(I)、中间直流回路单元(2)、逆变模块单元(3)、一路辅助逆变模块单元(4);所述整流模块单元(I)用来将电网交流电转变为中间直流电，所述中间直流电经中间直流回路单元(2)后，一路由逆变模块单元(3)转变为三相交流电并最终供给牵引电机，另一路由辅助逆变模块单元(4)转变为三相交流电供给机车辅助设备。2.根据权利要求1所述的机车变流装置，其特征在于所述整流模块单元(I)为两个，分别为对应主牵引变流一侧的第一整流模块单元和对应辅助变流一侧的第二整流模块单3.根据权利要求2所述的机车变流装置，其特征在于所述整流模块单元(I)包括整流模块前级电路和整流模块；所述整流模块前级电路包括充电电阻、充电接触器和工作接触器，所述整流模块的功率开关器件为IGBT，采用两电平单相桥式电压型变流电路。4.根据权利要求1 3中任意一项所述的机车变流装置，其特征在于所述中间直流回路单元(2)包括第一中间电压支撑电容(201)、第二中间电压支撑电容(202)、谐振滤波电容(203)、谐振滤波电感(204)、斩波模块(205)以及中间电压测量电路。5.根据权利要求1 3中任意一项所述的机车变流装置，其特征在于所述辅助逆变模块单元(4)采用两电平三相桥式电压型电路，所述辅助逆变模块单元(4)的功率开关器件为IGBT。6.根据权利要求4所述的机车变流装置，其特征在于所述柜体...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄南，翁星方，陈燕平，祁善军，邹档兵，刘大，李星，忻力，杨光，马伯乐，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：