CN105262324A - 一种集成式变流器装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成式变流器装置，包括柜体，所述柜体包含依次水平布置的第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第一腔体内设有牵引变流器模块和辅助变流器模块，所述第三腔体内设有功率单元模块，所述第二腔体内设有用于冷却第一腔体内模块的水冷模块和用于冷却第三腔体内模块的风冷模块。本发明具有设计合理、布局紧凑、集成度高、散热效率高的优点。

Description

一种集成式变流器装置

技术领域

本发明主要涉及到轨道交通设备领域，具体涉及一种集成式变流器装置。

背景技术

在高速动车组或城市轨道交通等应用领域，都需使用到牵引、辅助或牵引辅助一体式变流装置，用于车组的牵引、制动控制和车组的辅助负载供电。

部分现有牵引变流器、辅助变流器多采用独立的柜体装载，这对于高速动车组非常有限的车下安装空间来说，十分占用空间；并且现有牵引变流器、辅助变流器多采用风冷却方式，风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使用受到限制；同时，从整体布局来看，其冷却风道是从设备侧面进风再经过变流器内部风道由另一侧出风，设备内部空间规划有限，冷却及电路布置难度大，器件安装拆卸及维护不便，冷却效率不高，同时还带来设备一定的振动噪声问题。

部分现有牵引辅助一体式变流器装置虽也有水冷却方式的运用，但由于水冷却设计采用串联方式，设计单一,串联的水冷却装置中若有一个部件出现故障，会导致整个冷却系统冷却效率降低甚至冷却失效，进而影响车组安全。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于：针对现有技术存在的问题，提供一种设计合理、布局紧凑、集成度高、散热效率高的集成式变流器装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种集成式变流器装置，包括柜体，所述柜体包含依次水平布置的第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第一腔体内设有牵引变流器模块和辅助变流器模块，所述第三腔体内设有功率单元模块，所述第二腔体内设有用于冷却第一腔体内模块的水冷模块和用于冷却第三腔体内模块的风冷模块。

作为本发明的进一步改进，所述水冷模块包括用于形成水冷循环系统的输水管、热交换器、水泵和水箱，所述风冷模块包括用于从外界抽风并吹向第三腔体内的风机组件，所述热交换器设置于风机组件的抽风端以使冷风先经过热交换器后再通过风机组件吹向第三腔体内。

作为本发明的进一步改进，所述水冷模块包括相互独立的两套水冷循环系统，每套所述水冷循环系统均包括输水管和一个热交换器、水泵和水箱，所述风冷模块包括两个风机组件，每个所述热交换器均对应一个风机组件设置。

作为本发明的进一步改进，两个所述热交换器分别对称设置在柜体的两侧壁上，每个所述热交换器与对应的风机组件之间设有用于连通的可拆卸风道。

作为本发明的进一步改进，每个所述热交换器靠近外界的一侧上设有过滤组件。

作为本发明的进一步改进，所述可拆卸风道内设有用于消声的吸音材料。

作为本发明的进一步改进，所述风冷模块包括可调风量隔板组件，所述可调风量隔板组件设置于风机组件和第三腔体之间用于调整吹向第三腔体的风量大小和流向。

作为本发明的进一步改进，所述第三腔体的底部设有出风口，所述出风口处设有用于调节出风量大小和流向的可调出风底板组件。

作为本发明的进一步改进，所述水泵、风机组件及功率单元模块与柜体之间均设有减震垫组件。

作为本发明的进一步改进，所述柜体内设有用于消声的吸音材料。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明的集成式变流器装置，通过优化设计，在柜内同时集成安装了牵引变流器和辅助变流器，并且同时集成了水冷和风冷两种不同冷却模块分别对变流器进行散热，散热效果好、效率高，整个装置集成度高、结构布局紧凑，柜体占用空间小。

（2）本发明的集成式变流器装置，通过合理的布局，使得水冷和风冷两种不同冷却模块共用相同的风机组件，充分利用水冷方式需要的冷风再进一步用于风冷方式，冷却效果好，降低了设备成本。

（3）本发明的集成式变流器装置，其水冷方式采用相互独立的两套水冷循环系统对变流器进行并行散热，当一个部件出现故障时，另一套仍能正常冷却工作，不会对设备造成大的影响，且便于设备维护和检修。

（4）本发明的集成式变流器装置，通过设置可拆卸风道、可调风量隔板组件、可调出风底板组件，加之合理的风道布局，并且能根据不同的功率需求灵活调整冷风的风量和吹向角度，进一步提高了冷却效果。

附图说明

图1是本发明在实施例中的立体结构原理示意图。

图2是本发明在实施例中的布局原理示意图。

图3是本发明的水冷模块在实施例中的布局原理示意图。

图4是本发明在实施例中的局部立体结构原理示意图。

图例说明：

1、柜体；11、第一腔体；12、第二腔体；13、第三腔体；2、水冷模块；21、输水管；22、热交换器；23、水泵；24、水箱；3、风冷模块；31、风机组件；32、可拆卸风道；33、可调风量隔板组件；34、可调出风底板组件；4、功率单元模块。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细说明。

如图1至图4所示，本发明提供一种集成式变流器装置，包括柜体1，柜体1包含依次水平布置的第一腔体11、第二腔体12和第三腔体13，第一腔体11内设有牵引变流器模块和辅助变流器模块（如整流模块、逆变模块、辅助电路等），第三腔体13内设有功率单元模块4（如变压器、电抗器、电阻等），第二腔体12内设有用于冷却第一腔体11内模块的水冷模块2和用于冷却第三腔体13内模块的风冷模块3。即本装置在柜内同时集成牵引变流器和辅助变流器，并且同时集成了水冷和风冷两种不同冷却模块。

水冷模块2包括用于形成水冷循环系统的输水管21、热交换器22、水泵23和水箱24，风冷模块3包括用于从外界抽风并吹向第三腔体13内的风机组件31，热交换器22设置于风机组件31的抽风端以使冷风先经过热交换器22后再通过风机组件31吹向第三腔体13内。当需要冷却时，水冷模块2的冷却液不断循环流动以带走第一腔体11内模块的热量，同时风机组件31抽风工作，使得外界的冷风先经过设置于风机组件31抽风端的热交换器22，冷风带走热交换器22散发的热量，即对水冷模块2的冷却液进行降温，便于冷却后的冷却液再次进行循环冷却；并且，经过热交换器22后冷风（此时，冷风虽然带走了热交换器22的部分温度，但其温升并不会很高，其相对于发热的功率模块仍然属于温度更低的冷风）被风机组件31抽取并通过风机组件31吹向第三腔体13内的功率单元模块4，使得冷风进一步对功率单元模块4进行散热。

通过这样的优化设计，本发明在柜内同时集成安装了牵引变流器和辅助变流器，并且同时集成了水冷和风冷两种不同冷却模块分别对变流器进行散热，集成度高、散热效果好、效率高；同时，通过合理的布局，使得水冷和风冷两种不同冷却模块共用相同的风机组件31，充分利用水冷方式需要的冷风再进一步用于风冷方式，冷却效果好，降低了设备成本，并且整个装置结构布局紧凑，柜体占用空间小。

需要说明的是，在本实施例的上述结构的启发下，本领域的普通技术人员还可以采用另外一种实施方式，即第二腔体12内还是同样设有用于冷却第一腔体11内模块的水冷模块2和用于冷却第三腔体13内模块的风冷模块3，但是水冷模块2也包含独立的第二风机组件，该第二风机组件单独为水冷模块2的热交换器22进行吹风或者抽风以降温；而风冷模块3的风机组件31则单独实现为第三腔体13内模块进行吹风或抽风以降温。这样的设置，同样可以达到水冷和风冷两种不同冷却模块分别对变流器进行散热，散热效果好、效率高的技术效果。

进一步，在较佳实施例中，水冷模块2包括相互独立的两套水冷循环系统，每套水冷循环系统均包括输水管21和一个热交换器22、水泵23和水箱24，风冷模块3包括两个风机组件31，每个热交换器22均对应一个风机组件31设置。通过采用相互独立的两套水冷循环系统对变流器进行并行散热，当一个部件出现故障时，另一套仍能正常冷却工作，不会对设备造成大的影响，且便于设备维护和检修。

进一步，在较佳实施例中，两个热交换器22分别对称设置在柜体1的两侧壁上，在每个热交换器22与对应的风机组件31之间设有用于连通的可拆卸风道32。当风机组件31抽风工作时，冷风分别从柜体1的两侧壁方向进入，经过热交换器22后进入可拆卸风道32，再通过连通的风机组件31吹向第三腔体13内。通过设置可拆卸风道32，一是加强了热交换器22和风机组件31之间的连通和密封，加强集中抽风送风效果；二是因为本装置是安装在车组的车底，其安装空间十分有限，在安装、检修维护时都十分受限；可拆卸风道32可以活动拆卸，使得工作人员在车底进行风机组件31的安装或维护时，扩大了安装维护工作空间，便于工作的开展；三是可拆卸风道32的安装减少了风机组件31工作时的噪音外传。

进一步，在较佳实施例中，每个热交换器22靠近外界的一侧上设有过滤组件，用于对抽入的冷风进行过滤。同时，在可拆卸风道32内设有用于消声的吸音材料，进一步降低风机组件31工作时的噪音外传。

进一步，在较佳实施例中，风冷模块3包括可调风量隔板组件33，可调风量隔板组件33设置于风机组件31和第三腔体13之间用于调整吹向第三腔体13的风量大小和流向。由于第三腔体13内安装有不同的功率单元模块4，不同的功率单元模块4散热量不同，对冷风的需求量自然也各不相同；为科学合理的对进入第三腔体13的冷风进行精确分配，进一步提高冷却效果和冷却效率，可通过调整可调风量隔板组件33，对冷风风量大小和流向有针对性的进行控制。在本实施例中，可调风量隔板组件33包括不同面积大小的通风口，其可通过活动的滑动板对通风口的面积和朝向进行调整；在其他实施例中，可调风量隔板组件33还可以设置为百叶窗形式，也能通对百叶的开合范围调整和朝向角度调整进而实现风量大小和风向的控制。当然，可调风量隔板组件33还可能为其他形式，只要能够调整冷风的进风量大小和风向即可，并不限于上述实施例的形式。

进一步，在较佳实施例中，第三腔体13的底部设有出风口，出风口处设有用于调节出风量大小和流向的可调出风底板组件34。通过在底部设置出风口，使得冷却后的热风最终朝向车底地面排出，不会对车底的其他设备造成温升影响。同时，通过设置可调出风底板组件34，一是能够调整排风速率，调整第三腔体13内冷风的停留时间；二是能够调整排风角度，使得车组进站时不会造成扬尘。

进一步，在较佳实施例中，水泵23、风机组件31及功率单元模块4与柜体1之间均设有减震垫组件，柜体1内设有用于消声的吸音材料。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种集成式变流器装置，包括柜体（1），其特征在于，所述柜体（1）包含依次水平布置的第一腔体（11）、第二腔体（12）和第三腔体（13），所述第一腔体（11）内设有牵引变流器模块和辅助变流器模块，所述第三腔体（13）内设有功率单元模块，所述第二腔体（12）内设有用于冷却第一腔体（11）内模块的水冷模块（2）和用于冷却第三腔体（13）内模块的风冷模块（3）。

2.根据权利要求1所述的集成式变流器装置，其特征在于，所述水冷模块（2）包括用于形成水冷循环系统的输水管（21）、热交换器（22）、水泵（23）和水箱（24），所述风冷模块（3）包括用于从外界抽风并吹向第三腔体（13）内的风机组件（31），所述热交换器（22）设置于风机组件（31）的抽风端以使冷风先经过热交换器（22）后再通过风机组件（31）吹向第三腔体（13）内。

3.根据权利要求2所述的集成式变流器装置，其特征在于，所述水冷模块（2）包括相互独立的两套水冷循环系统，每套所述水冷循环系统均包括输水管（21）和一个热交换器（22）、水泵（23）和水箱（24），所述风冷模块（3）包括两个风机组件（31），每个所述热交换器（22）均对应一个风机组件（31）设置。

4.根据权利要求3所述的集成式变流器装置，其特征在于，两个所述热交换器（22）分别对称设置在柜体（1）的两侧壁上，每个所述热交换器（22）与对应的风机组件（31）之间设有用于连通的可拆卸风道（32）。

5.根据权利要求4所述的集成式变流器装置，其特征在于，每个所述热交换器（22）靠近外界的一侧上设有过滤组件。

6.根据权利要求4所述的集成式变流器装置，其特征在于，所述可拆卸风道（32）内设有用于消声的吸音材料。

7.根据权利要求2～6中任意一项所述的集成式变流器装置，其特征在于，所述风冷模块（3）包括可调风量隔板组件（33），所述可调风量隔板组件（33）设置于风机组件（31）和第三腔体（13）之间用于调整吹向第三腔体（13）的风量大小和流向。

8.根据权利要求7所述的集成式变流器装置，其特征在于，所述第三腔体（13）的底部设有出风口，所述出风口处设有用于调节出风量大小和流向的可调出风底板组件（34）。

9.根据权利要求2～6中任意一项所述的集成式变流器装置，其特征在于，所述水泵（23）、风机组件（31）及功率单元模块与柜体（1）之间均设有减震垫组件。

10.根据权利要求1～6中任意一项所述的集成式变流器装置，其特征在于，所述柜体（1）内设有用于消声的吸音材料。