CN101431289B - 牵引辅助供电一体式变流装置 - Google Patents

牵引辅助供电一体式变流装置 Download PDF

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裴建红
杨日龙
姜新生
唐子辉
高锦慧
管俊青
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永济新时速电机电器有限责任公司
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Abstract

本发明涉及用于高速动车组的变流装置,具体为牵引辅助供电一体式变流装置。解决现有高速动车组上的牵引变流器及辅助变流器结构独立自成一体,安装固定有极大难度,安装拆卸、维修维护、故障查找处理不方便;以及风冷却结构不便维修、维护等问题。包括箱体,含有整流电路、逆变电路的牵引供电变流器和辅助供电变流器,牵引变流器和辅助变流器集成在同一箱体,并在结构上,采用模块化结构设计,牵引供电变流器和辅助供电变流器共用一个由整流功率模块构成的整流电路,箱体内还设置有水冷却装置。本发明解决了车下安装空间有限的难题和辅助变流器列车母线供电的复杂性。主要功能模块在下部和侧部很容易拆换,维护方便。

Description

牵弓I辅助供电一体式变流装置
技术领域
[0001] 本发明涉及用于高速动车组的变流装置,具体为牵引辅助供电一体式变流装置。 满足动车组的牵引辅助供电需要。
背景技术
[0002] 现有高速动车组上的牵引变流器及辅助变流器结构各自独立,自成一体,分别完 成动车组的牵引、制动控制和动车组的辅助负载供电。高速动车组下安装空间有限,分体的 牵引变流器及辅助变流器在高速动车组下安装固定有极大难度,冷却和电路分散不便布置 连接。牵引变流器及辅助变流器都包括箱体和整流电路、逆变电路,现有牵引及辅助变流器 的结构不是按功能模块的方式设计布置,安装拆卸、维修维护、故障查找处理不方便。现有 辅助变流器的输入电压采用直流600V母线供电,增加了列车供电系统的复杂性。现有牵引 变流器及辅助变流器采用的是风冷却方式,其风冷却结构不便维修、维护,冷却散热功率受 供电负载容量的限制,供电负载功率增加到一定容量后风冷散热技术的使用受到限制。现 有牵引变流器及辅助变流器的箱体结构采用钢板焊接方式,工艺难度大,控制不好焊接时 容易变形。内外表面都需要喷涂油漆,工艺复杂,成本高。
发明内容
[0003] 本发明为了解决现有高速动车组上的牵引变流器及辅助变流器结构独立自成一 体,安装固定有极大难度,安装拆卸、维修维护、故障查找处理不方便,辅助变流器输入电源 电路连接复杂;以及风冷却结构不便维修、维护等问题,提供一种牵引辅助供电一体式变流
直ο
[0004] 本发明是采用如下技术方案实现的:牵引辅助供电一体式变流装置,包括箱体,含 有整流电路、逆变电路的牵引供电变流器和辅助供电变流器,所述的牵引供电变流器和辅 助供电变流器都设置于(同一)箱体内,牵引供电变流器和辅助供电变流器的整流电路、逆 变电路分别由整流功率模块、逆变功率模块构成,并且牵引供电变流器和辅助供电变流器 的逆变功率模块与同一个由整流功率模块构成的整流电路的输出端相连(即牵引供电变 流器和辅助供电变流器共用一个由整流功率模块构成的整流电路);整流功率模块和逆变 功率模块包括带水腔的冷却基板;箱体内还设有各功率模块(包括整流和逆变模块)的水 冷却装置,水冷却装置包括固定于箱体内的冷却风机,固定于箱体内且位于冷却风机前部 的热交换器,固定于箱体内的水泵和膨胀水箱,水泵的出水口与各功率模块冷却基板水腔 的进水口用输水管连通,各功率模块冷却基板水腔的出水口与热交换器的进水口用输水管 连通,热交换器的出水口与水泵的进水口用输水管连通,膨胀水箱经输水管与水泵的进水 口连通。所述的热交换器为一种现有公知产品,其包括带有进、出水管接头的冷却液水道, 冷却液水道上固定有散热翅片。水冷却装置工作时,水泵运行工作,使冷却液循环流动,通 过风机、热交换器进行循环散热。水冷却液从水泵出水口出来进入各变流器功率模块的冷 却基板的水腔,变流器功率模块中半导体器件产生的热量通过冷却基板与循环流过的水冷却液进行热量交换,热量交换后的高温水冷却液进入热交换器内,冷却风机对热交换器进 行风冷,水冷却液的热量通过热交换器的冷却液水道表面及其上的翅片以热辐射和对流散 热的方式得以释放,充分降温后的水冷却液再进入水泵,依次不断循环,完成对变流器功率 模块的水冷却。变流器在正常运行过程中,水冷却液的体积会随温度变化而变化,同时水冷 却液也有一定的损耗,利用膨胀水箱进行液位的指示和对水冷却液进行有效的补充。
[0005] 本发明所述的牵引辅助供电一体式变流装置采用牵引变流器和辅助变流器集成 在同一箱体的紧凑结构,解决了车下安装空间有限的难题;辅助变流器直接从中间直流回 路取输入电源,解决了列车母线供电的复杂性。在结构上,采用模块化结构设计,主要功能 模块在下部和侧部很容易拆换,维护方便;水冷却装置的每一个部件均能容易的在变流器 下部进行检修与维护操作。本发明所述的牵引辅助供电一体式变流装置实现并满足高速 动车组的电气牵引和制动的电源要求以及列车辅助系统供电功率和控制要求,技术性能稳 定。
附图说明
[0006] 图1为本发明所述的牵引辅助供电一体式变流装置的外部结构示意图;
[0007] 图2为本发明所述的牵引辅助供电一体式变流装置的内部结构示意图;
[0008] 图3为本发明所述的牵引辅助供电一体式变流装置主电路原理图;
[0009] 图4为本发明所述的牵引辅助供电一体式变流装置的水冷却装置的冷却液循环 原理图;
[0010] 图5为本发明所述的牵引辅助供电一体式变流装置的水冷却装置中的水泵局部 结构示意图;
[0011] 图中:1-箱体,2-冷却风机,3-热交换器,4-水泵,5-膨胀水箱,6-输水管。 具体实施方式
[0012] 牵引辅助供电一体式变流装置,包括箱体1,含有整流电路、逆变电路的牵引供电 变流器和辅助供电变流器,所述的牵引供电变流器和辅助供电变流器都设置于(同一)箱 体1内,牵引供电变流器和辅助供电变流器的整流电路、逆变电路分别由整流功率模块、逆 变功率模块构成(整流功率模块和逆变功率模块为现有公知产品),并且牵引供电变流器 和辅助供电变流器的逆变功率模块与同一个由整流功率模块构成的整流电路的输出端相 连(即牵引供电变流器和辅助供电变流器共用一个由整流功率模块构成的整流电路);整 流功率模块和逆变功率模块包括带水腔的冷却基板;箱体1内还设有各功率模块(包括整 流和逆变模块)的水冷却装置,水冷却装置包括固定于箱体内的冷却风机2,固定于箱体1 内且位于冷却风机2前部的热交换器3,固定于箱体1内的水泵4和膨胀水箱5,水泵4的 出水口与各功率模块冷却基板水腔的进水口用输水管连通,各功率模块冷却基板水腔的出 水口与热交换器3的进水口用输水管连通,热交换器3的出水口与水泵4的进水口用输水 管连通,膨胀水箱5经输水管6与水泵4的进水口连通。具体制造时,箱体1用镀铝锌钢板 折弯成型,通过在组装连接面涂密封胶和铆螺母螺栓联结的方式组装成不同功能的模块平 台,最后组装成一整体。以克服现有钢板焊接而成的箱体,工艺难度大,控制不好焊接时容 易变形。内外表面都需要喷涂油漆,工艺复杂,成本高等问题。[0013] 图3给出了本发明所述的牵引辅助供电一体式变流装置主电路原理图。整流功率 模块4QC1、4QC2构成了一个整流电路,逆变功率模块INV1、INV2构成了牵引供电变流器的 逆变电路,AUC是其内有逆变功率模块的辅助供电变流器的逆变电路,从图3中可以看出, 牵引供电变流器的逆变电路和辅助供电变流器的逆变电路都与整流功率模块4QC1、4QC2 构成的整流电路的输出端相连。辅助供电变流器的逆变功率模块AUC、整流电路中的整流功 率模块4QC1、4QC2和牵引供电变流器逆变电路中的逆变功率模块INV1、INV2间隔地固定于 箱体1内(如图2所示),以实现牵引供电变流器和辅助供电变流器的一体式结构。辅助供 电变流器逆变电路中的逆变功率模块AUC、整流电路中的整流功率模块4QC1、4QC2和牵引 供电变流器逆变电路中的逆变功率模块INV1、INV2在箱体1内采用间隔排列方式,使功率 模块与电容器可方便容易的通过复合母排实施电路连接。图5是水泵局部结构示意图,水 泵的进、出水口连接有水分配器,通过水分配器与各输水管连接。

Claims (3)

  1. 一种牵引辅助供电一体式变流装置,包括箱体(1),含有整流电路、逆变电路的牵引供电变流器和辅助供电变流器,其特征为:所述的牵引供电变流器和辅助供电变流器都设置于箱体(1)内,牵引供电变流器和辅助供电变流器的整流电路、逆变电路分别由整流功率模块、逆变功率模块构成,并且牵引供电变流器和辅助供电变流器的逆变功率模块与同一个由整流功率模块构成的整流电路的输出端相连;整流功率模块和逆变功率模块包括带水腔的冷却基板;箱体(1)内还设有各功率模块的水冷却装置,水冷却装置包括固定于箱体内的冷却风机(2),固定于箱体(1)内且位于冷却风机(2)前部的热交换器(3),固定于箱体(1)内的水泵(4)和膨胀水箱(5),水泵(4)的出水口与各功率模块冷却基板水腔的进水口用输水管连通,各功率模块冷却基板水腔的出水口与热交换器(3)的进水口用输水管连通,热交换器(3)的出水口与水泵(4)的进水口用输水管连通,膨胀水箱(5)经输水管(6)与水泵的进水口连通。
  2. 2.如权利要求1所述的牵引辅助供电一体式变流装置,其特征为:箱体(1)用镀铝锌 钢板折弯成型。
  3. 3.如权利要求1或2所述的牵引辅助供电一体式变流装置,其特征为:辅助供电变流 器逆变电路中的逆变功率模块、整流电路中的整流功率模块和牵弓I供电变流器逆变电路中 的逆变功率模块在箱体(1)内间隔排列。
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