CN104953792A - 一种低地板车辆牵引变流器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低地板车辆牵引变流器，包括柜体，所述柜体由中隔板分为前后两部分，其中柜体前部安装有传动控制单元、一个变流器模块、多个电流传感器和多个电压传感器，所述柜体前部设置有输出接触器安装位置；所述柜体后部安装有CCU机箱、风机，所述风机出口侧的柜体后部安装有线路电抗器。本发明的牵引变流器集成了CCU机箱，用一个变流器模块实现了现有的双变流器模块功能，解决了低地板车辆车顶安装空间不足的问题；本发明的牵引变流器防雨功能强大，可以更好地避免牵引变流器故障。
Description
技术领域
本发明涉及城市轨道交通领域,特别是一种低地板车辆牵引变流器。
背景技术
低地板车辆车底空间小，其牵引变流器、高压电器箱等均安装在车辆顶部，因车辆顶部原本已经安装有受电弓等设备，可利用的空间不充裕。现有的牵引变流器集成度不高，CCU机箱、输出接触器等均设置在牵引变流器外，同一个牵引变流器柜无法同时满足永磁电机和异步电机的使用需求，即无法一柜多用，并且防雨功能不强，容易发生故障。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种高集成的低地板车辆牵引变流器，可同时满足永磁电机和异步电机的使用需求，实现一柜多用，解决低地板车辆车顶安装空间不足的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种低地板车辆牵引变流器，包括柜体，所述柜体由中隔板分为前后两部分，其中柜体前部安装有传动控制单元、一个变流器模块、多个电流传感器和多个电压传感器，所述柜体前部设置有输出接触器安装位置；所述柜体后部安装有CCU机箱、风机，所述风机出口侧的柜体后部安装有线路电抗器。
所述CCU机箱安装在远离所述线路电抗器的柜体后部，所述传动控制单元、变流器模块安装在远离所述线路电抗器的柜体前部。CCU机箱、传动控制单元、变流器模块容易受到电磁辐射，远离线路电抗器，可以更好地防止电磁辐射。
所述传动控制单元、CCU机箱安装在柜体的同侧，传动控制单元、CCU机箱控制线均为低压线，安装在同侧，使得布线整齐简洁。
所述柜体其中两个侧面分别设有低压进出线接口和高压进出线接口，所述低压进出线接口和高压进出线接口上方的柜体侧面分别固定有第一防雨挡板和第二防雨挡板，起防雨作用，避免接口进水。
所述柜体四个侧面顶部均为L形，且所述L形水平部分朝所述柜体内部延伸，所述柜体顶部的顶盖门四个侧边边沿均向下折弯900，且折弯部分长度与所述L形垂直部分长度匹配，所述顶盖门覆盖所述柜体四个侧面顶部，且所述L形位于所述顶盖门折弯部分内侧。无论是牵引变流器上面淋雨还是侧面淋雨，雨水均不会渗到牵引变流器内部。
所述变流器模块包括两个结构相同的并联支路，其中一个并联支路包括牵引电机驱动输出支路和制动电阻输出支路，所述牵引电机驱动输出支路与所述制动电阻输出支路并联，所述牵引电机驱动输出支路包括三个带有上下桥臂的IGBT元件，三个IGBT元件并联，且上下桥臂的中点与牵引电机连接；所述制动电阻支路包括一个开关管和与所述开关管串联的二极管，所述开关管和二极管的连接中点接制动电阻；所述两个输出支路均与支撑电容并联，所述支撑电容两端与直流电源两端连接。将2个变流器模块整合为1个变流器模块，既节省了空间，又降低了物料成本。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明的牵引变流器预留有输出接触器安装位置，当主机厂使用的是异步电机时，输出接触器不接入主电路，牵引变流器内不装输出接触器；当主机厂使用的是永磁电机时，输出接触器接入主电路，牵引变流器内安装输出接触器参与永磁电机的控制，满足永磁电机和异步电机的使用需求，实现一柜多用；本发明的牵引变流器集成了CCU机箱，用一个变流器模块实现了现有的双变流器模块功能，解决了低地板车辆车顶安装空间不足的问题；本发明的牵引变流器防雨功能强大，可以更好地避免牵引变流器故障。
附图说明
图1为本发明一实施例内部结构布置图；
图2为本发明一实施例主视图；
图3为本发明一实施例变流器模块电路原理图；
图4为本发明一实施例柜体顶端防雨设计示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一实施例包括柜体，所述柜体由中隔板21分为前后两部分，其中柜体前部安装有传动控制单元16、一个变流器模块5、五个电流传感器6、7、8、9、10和三个电压传感器11、12、13，充电电阻3、充电接触器，所述柜体前部设置有输出接触器20安装位置；所述柜体后部安装有CCU机箱17、风机22、短接接触器4，所述风机22出口侧的柜体后部安装有线路电抗器1。
牵引工况下，经高压电器箱后的DC750V直流电接入牵引变流器柜，经线路电抗器1、充电接触器2、充电电阻3、短接接触器4后进入变流器模块5，变流器模块将直流电逆变为VVVF交流电供给牵引电机；五个电流传感器中，其中一个电流传感器分别用于检测主回路接地和牵引变流器的输入电流、两个用于检测变流器的输出电流、两个用于检测制动电流；三个电压传感器分别用于外部网压的检测、熔断器的状态判断和变流器柜的输入电压、变流器模块的输入电压，固定放电电阻14接在变流器模块5支撑电容15的两端，用于安全放电，支撑电容15接在变流器模块5直流输入的DC+、DC-上，用于中间直流电压支撑及滤波。变流器模块5的D相（图3最左侧桥臂）输出经变流器柜对外接线端子接制动电阻箱，用于车辆再生制动时多余能量的吸收。
牵引变流器内置传动控制单元16及CCU机箱17，分别负责变流器控制和列车级网络控制；传动控制单元16及CCU机箱17放置在同侧，其控制线均为低压线，控制插头集中布置，整齐简洁；同时相比传统牵引变流器，内置CCU机箱17，节省了CCU机箱作为一个独立控制柜所占用的车顶空间。
牵引变流器预留输出接触器20的安装位置，用于永磁电机与异步电机的切换，可以实现一柜多用。当主机厂使用的是异步电机时，输出接触器20不接入主电路，牵引变流器内不装输出接触器20；当主机厂使用的是永磁电机时，输出接触器20接入主电路，牵引变流器内安装输出接触器20参与永磁电机的控制。
中隔板21将较强电磁辐射源—线路电抗器1放置在右上角，线路电抗器1周围放置风机22、短接接触器4等抗辐射能力强的部件；而变流器模块15、传动控制单元16、CCU机箱17等较易受到辐射的部件则放置在远离线路电抗器1的一端，中隔板21则起到阻隔电磁辐射的作用。
图2是本发明涉及牵引变流器的正视图，牵引变流器的低压进出线接口23和高压进出线接口24均布置在行车方向，车顶在行车方向布置有群板，可以利用裙板与牵引变流器之间的空隙进行高低压进出线的布线，牵引变流器与其他的电器柜之间的距离就可以很小，最大限度利用车顶空间。牵引变流器安装在车顶，处在一个完全敞开的空间，在进出线接口23和24上面焊接有挡板18和19，起防雨作用。
图3是牵引变流器的变流器模块部分主电路示意图，根据示意图可以得知，2台牵引电机需要2个变流器模块来驱动。本发明涉及的牵引变流器采用单模块结构设计，共8个IGBT元件； 4个IGBT元件就可以构成3路输出驱动一台牵引电机、1路输出至制动电阻(制动电阻在另外的电器箱内) ，1个变流器模块实现2个变流器模块的功能。本发明将2个变流器模块整合为1个变流器模块，既节省了空间，符合本发明高集成的设计思路，又降低了物料成本。
图4是牵引变流器的变流器顶端防雨设计示意图，柜体四个侧面顶部均为L形25，且所述L形水平部分朝所述柜体内部延伸，所述柜体顶部的顶盖门26四个侧边边沿均向下折弯900，且折弯部分长度与所述L形垂直部分长度匹配，所述顶盖门26覆盖所述柜体四个侧面顶部，且所述L形位于所述顶盖门26折弯部分内侧。这样无论是牵引变流器上面淋雨还是侧面淋雨，雨水均不会渗到牵引变流器内部。
Claims (6)
1.一种低地板车辆牵引变流器，包括柜体，其特征在于，所述柜体由中隔板（21）分为前后两部分，其中柜体前部安装有传动控制单元（16）、一个变流器模块（5）、多个电流传感器和多个电压传感器，所述柜体前部设置有输出接触器（20）安装位置；所述柜体后部安装有CCU机箱（17）、风机（22），所述风机（22）出口侧的柜体后部安装有线路电抗器（1）。
2.根据权利要求1所述的低地板车辆牵引变流器，其特征在于，所述CCU机箱（17）安装在远离所述线路电抗器（1）的柜体后部，所述传动控制单元（16）、变流器模块（15）安装在远离所述线路电抗器（1）的柜体前部。
3.根据权利要求2所述的低地板车辆牵引变流器，其特征在于，所述传动控制单元（16）、CCU机箱（17）安装在柜体的同侧。
4.根据权利要求1～3之一所述的低地板车辆牵引变流器，其特征在于，所述柜体其中两个侧面分别设有低压进出线接口（23）和高压进出线接口（24），所述低压进出线接口（23）和高压进出线接口（24）上方的柜体侧面分别固定有第一防雨挡板（18）和第二防雨挡板（19）。
5.根据权利要求4所述的低地板车辆牵引变流器，其特征在于，所述柜体四个侧面顶部均为L形（25），且所述L形水平部分朝所述柜体内部延伸，所述柜体顶部的顶盖门（26）四个侧边边沿均向下折弯900，且折弯部分长度与所述L形垂直部分长度匹配，所述顶盖门（26）覆盖所述柜体四个侧面顶部，且所述L形位于所述顶盖门（26）折弯部分内侧。
6.根据权利要求5所述的低地板车辆牵引变流器，其特征在于，所述变流器模块（5）包括两个结构相同的并联支路，其中一个并联支路包括牵引电机驱动输出支路和制动电阻输出支路，所述牵引电机驱动输出支路与所述制动电阻输出支路并联，所述牵引电机驱动输出支路包括三个带有上下桥臂的IGBT元件，三个IGBT元件并联，且上下桥臂的中点与牵引电机连接；所述制动电阻支路包括一个开关管和与所述开关管串联的二极管，所述开关管和二极管的连接中点接制动电阻；所述两个输出支路均与支撑电容并联，所述支撑电容两端与直流电源两端连接。
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