CN106655810B - 一种牵引辅助变流器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牵引辅助变流器，包括柜体，所述柜体内安装有主电路，所述柜体的两侧设置有多个弹性支撑组件，所述弹性支撑组件包括悬挂座和支撑杆，所述悬挂座固定安装于车体上，所述悬挂座的内部中空且两侧设置有安装孔，所述悬挂座的内部设置有支撑座，所述支撑座与悬挂座的内壁之间设置有弹性件，所述支撑座上设置有与所述安装孔相对的支撑孔，所述支撑杆的一端紧固在所述柜体上，另一端穿过所述安装孔后卡固在支撑座的支撑孔内。本发明的牵引辅助变流器具有结构简单、抗振动、布局合理、散热效果好以及运行可靠等优点。

Description

一种牵引辅助变流器

技术领域

本发明主要涉及轨道交通技术领域，特指一种牵引辅助变流器。

背景技术

近年来，随着我国高速铁路的发展，铁路运输对高速动车组车辆的要求也越来越高。变流装置作为列车牵引系统的核心部件，其性能要求更是重中之重。目前各牵引供应商的牵引系统方案主要分为两种：主辅分离方案和主辅一体化方案。主辅分离方案集成度低，分散式的设备布局使车辆底部过度拥挤，有时关键部件的通风、散热需求很难得到满足，同时也给车辆设备布局和整车性能提升带来了一定的困难。另外，分散式的设备也必将增加整车重量，不利于整车轻量化设计。

目前高速动车组牵引辅助变流器集成程度不一，除了实现牵引、辅助变流的集成，在水冷系统设计、辅助逆变器投切方式、辅助输出母线形式、辅助输出接地检测等方面采用方法也各不相同。现有牵引辅助变流器有如下几个特点：

（1）牵引辅助变流器柜体大都采用与车体刚性连接的方式，这种刚性连接安装结构可靠，设计较为简单，但是在整车运行过程中，安装设备振动量较大，紧固螺栓会承受较大的横向切力。

（2）现有高速动车牵引辅助变流器直流侧大都通过串联直流电抗器与中间直流回路连接，以降低辅助变流器的输入谐波。

（3）现有高速动车牵引辅助变流器缺乏针对整个变流装置的火灾报警功能。

（4）现有高速动车牵引辅助变流器水冷系统设计采用双水冷系统，结构虽然对等，但散热功率不一定对称。在散热功率不一致的情况下，通过热交换器与空气进行水热交换时也会出现不一致性，影响整体散热性能的最佳发挥。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、能有效缓冲振动冲击的牵引辅助变流器。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种牵引辅助变流器，包括柜体，所述柜体内安装有主电路，所述柜体的两侧设置有多个弹性支撑组件，所述弹性支撑组件包括悬挂座和支撑杆，所述悬挂座固定安装于车体上，所述悬挂座的内部中空且两侧设置有安装孔，所述悬挂座的内部设置有支撑座，所述支撑座与悬挂座的内壁之间设置有弹性件，所述支撑座上设置有与所述安装孔相对的支撑孔，所述支撑杆的一端紧固在所述柜体上，另一端穿过所述安装孔后卡固在支撑座的支撑孔内。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述柜体的两侧均设置有四个弹性支撑组件，四个弹性支撑组件均匀设置在所述柜体的一侧。

所述弹性件为橡胶件。

所述柜体的两侧设置有用于对柜体进行限位的限位组件。

所述主电路包括两个整流模块、中间直流回路、两个逆变模块、辅变模块和辅助变压器，两个整流模块并联后与所述中间直流回路串联，再与两个并联的逆变模块串联形成牵引主电路，所述辅变模块分别与所述中间直流回路和辅助变压器相连。

所述辅助变压器的三相输出母线上设置有接地检测装置，用于三相输出母线上是否接地。

所述柜体内部设置有火灾检测报警装置，所述火灾检测报警装置包括火灾探测器和环绕在所述柜体内部周侧的感温电缆，所述火灾探测器的一端与所述感温电缆相连、用于检测感温电缆的电阻以判断是否有火灾。

所述柜体内部设置有多个腔体，所述整流模块、逆变模块、辅变模块和辅助变压器均分隔在不同的腔体中。

所述柜体内部设置有散热系统，所述散热系统包括水泵，主进水管、主出水管、五个支管、风机以及两个热交换器，所述五个支管分别位于所述两个整流模块、两个逆变模块和辅变模块所在的腔体中，并分别与主进水管和主出水管相连，两个热交换器并联后与水泵和主出水管相连。

两个热交换器分别位于所述柜体的两侧的腔体中，所述风机位于所述两个热交换器之间的腔体中。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的牵引辅助变流器，通过在柜体的两侧设置有弹性支撑组件，能够有效地缓冲列车运行过程中对牵引辅助变流器的振动和冲击，减轻振动和冲击对柜体内部器件的影响，另外通过弹性减震，可以减少吊耳安装螺栓承受的横向切力；另外本发明的弹性支撑组件结构简单、安装方便、能有效缓冲振动冲击。

2、本发明的牵引辅助变流器，采用多个腔体布局的方式，使得整个柜体的重心合理分布，为其弹性悬挂方式安装创造便利条件。

3、本发明的牵引辅助变流器，也采用对称式的水冷散热系统，以最大程度发挥冷却风机和热交换器的最佳散热性能，不会出现散热不一致性问题，也不需要选择两种不一样的热交换器和风机。

4、本发明的牵引辅助变流器，设置了火灾检测报警装置，能够有效提高工作可靠性。

5、本发明的牵引辅助变流器，设置了接地检测装置，进一步保证变流器的正常运行。

附图说明

图1为本发明中牵引辅助变流器的方框结构图。

图2为本发明中柜体的结构示意图。

图3为本发明中支撑杆的放大图。

图4为本发明中弹性支撑组件的结构示意图。

图5为本发明中柜体内部各元件布置图。

图6为本发明中水冷散热系统的水路循环图。

图7为本发明中火灾检测报警装置的结构示意图。

图中标号表示：1、柜体；2、主电路；21、整流模块；22、逆变模块；23、辅变模块；24、辅助变压器；25、中间直流回路；3、弹性支撑组件；31、悬挂座；32、支撑座；33、弹性件；34、支撑杆；4、散热系统；41、水泵；42、热交换器；43、风机；44、主进水管；45、主出水管；46、支管；5、火灾检测报警装置；51、感温电缆；52、火灾探测器；6、限位组件；7、接地检测装置。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1至图7所示，本实施例的牵引辅助变流器，包括柜体1，柜体1内安装有主电路2，柜体1的两侧设置有多个弹性支撑组件3，弹性支撑组件3包括悬挂座31和支撑杆34，悬挂座31固定安装于车体上，悬挂座31的内部中空且两侧设置有安装孔，悬挂座31的内部设置有支撑座32，支撑座32与悬挂座31的内壁之间设置有弹性件33（如橡胶件），支撑座32上设置有与安装孔相对的支撑孔，支撑杆34的一端紧固在柜体1上，另一端穿过安装孔后卡固在支撑座32的支撑孔内。本发明的牵引辅助变流器，通过在柜体1的两侧设置有弹性支撑组件3，能够有效地缓冲列车运行过程中对牵引辅助变流器的振动和冲击，减轻振动和冲击对柜体1内部器件的影响，另外通过弹性减震，可以减少支撑杆34安装螺栓承受的横向切力；另外本发明的弹性支撑组件3结构简单、安装方便、能有效缓冲振动冲击。

本实施例中，柜体1运行过程中会有振动或颠簸，柜体1的支撑杆34在支撑座32内发生振动位移，压缩橡胶件，刚性振动由橡胶件进行吸收，以缓冲振动冲击。弹性悬挂安装能够有效地缓冲列车运行过程中对牵引辅助变流器的振动和冲击，减轻振动和冲击对柜体1内部器件的影响，另外通过弹性减震，可以减少支撑杆34安装螺栓承受的横向切力。在本实施例中，柜体1的两侧均设置有四个弹性支撑组件3，四个弹性支撑组件3均匀设置在柜体1的一侧。另外在柜体1的两侧设置有用于对柜体1进行限位的限位组件6，进一步保障柜体1在列车运行中的可靠性和安全性。限位组件6与车体进行连接紧固，中间设有复合材料的垫片，在出厂前调节该垫片的厚度，以限制运行过程中柜体1左右的位移。

本实施例中，主电路2包括两个两重四象限PWM整流模块21、中间直流回路25、两个逆变模块22、辅变模块23和辅助变压器24，两个整流模块21并联后与中间直流回路25串联，再与两个并联的逆变模块22串联形成牵引主电路2，辅变模块23分别与中间直流回路25和辅助变压器24相连。两个逆变器和一个辅助逆变器（辅变模块23）共用直流回路，线路上不设置接触器，辅助逆变器通过低感母排直接与中间直流回路25（简称中间回路）相连，中间回路的连接全部采用低感母排。辅助变压器24输出采用三相三线制输出，同时在三相输出母线上设置了高阻网络接地检测装置7，供电正常时电压传感器检测电阻网络中性点对地电压为0，当辅助母线出现接地时，电压传感器检测电阻板中间点位对地电压将发生变化，从而判断母线接地。

如图7所示，本实施例中，柜体1内部设置有火灾检测报警装置5，火灾检测报警装置5包括火灾探测器52和环绕在柜体1内部周侧的感温电缆51，火灾探测器52的一端与感温电缆51相连、用于检测感温电缆51的电阻以判断是否有火灾。图中R1和R2为电阻板，当装置内某一部分发生火灾时，双芯铰接感温电缆51因为绝缘层的破坏出现短接，整个线路电阻值发生变化，通过火灾探测器52即可检测到阻值的变化，从而触发火灾报警信号。在感温电缆51线路具体布局时，采用多截打断环绕柜体1式布局，即通过两个接线端子将感温电缆51打断为三截，环绕柜体1一周进行布置。

本实施例中，柜体1内部设置有多个腔体，整流模块21、逆变模块22、辅变模块23和辅助变压器24均分隔在不同的腔体中。柜体1内部不同的功率模块与功能部件分别安装在各自独立的腔体中，其中主变模块同侧布置，主逆变模块22同侧布置，牵引辅助变流器各部件的配重示意图如图5所示。通过结构布局的对称设计，使得整个装置的重心合理分布，为装置弹性悬挂方式安装创造便利条件。

本实施例中，柜体1内部设置有散热系统4，散热系统4包括水泵41，主进水管44、主出水管45、五个支管46、风机43以及两个热交换器42，五个支管46分别位于两个整流模块21、两个逆变模块22和辅变模块23所在的腔体中，并分别与主进水管44和主出水管45相连，两个热交换器42并联后与水泵41和主出水管45相连。其中热交换器42实现水气热量的交换；水泵41提供冷却介质的循环动力；冷却风机43一方面提供水气热量交换的动力，实现热能的对外释放，另一方面实现相关部件的风冷散热。本实施例中，两个热交换器42分别位于柜体1的两侧的腔体中，风机43位于两个热交换器42之间的腔体中。

如图6所示，冷却介质由水泵41输入到变流装置的主进水管44，通过与引入分配母管相连的软管进入五个功率模块和一个空气热交换器进行热量交换。在与功率模块进行热量交换后的冷却介质通过软管进入引出分配母管流回主出水管45，主出水管45内的冷却介质分别流入两个完全一样的热交换器42，在热交换器42内部进行冷却介质的冷却，冷却后的冷却介质从热交换器42的出水口一部分流入水泵41，另一部分冷却介质流到膨胀水箱，完成一次循环。冷却风机43将热交换器42外部的冷空气通过热交换器42吸入变流器柜体1风道内，实现热交换器42液-气热量的转移，被加热后的空气再经过辅助变压器24，对其进行冷却后，风从装置的外界风道吹出。水冷系统在结构上的对称设计，主要体现在：1、水冷液从引出水管进入两个完全一致的热交换器42，同时在结构空间布局上，这两个热交换器42也处于完全对称结构，冷却风机43通过热交换器42吸风，实现空气与冷却液的热量交换；2、从引出水管流入两个热交换器42的冷却液流量和水温几乎一致，两个热交换器42工作工况相同。此种对称设计的水冷系统可以最大程度发挥冷却风机43和热交换器42的最佳散热性能，不会出现散热不一致性问题，也不需要选择两种不一样的热交换器42和风机43。

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)

1.一种牵引辅助变流器，包括柜体（1），所述柜体（1）内安装有主电路（2），其特征在于，所述柜体（1）的两侧设置有多个弹性支撑组件（3），所述弹性支撑组件（3）包括悬挂座（31）和支撑杆（34），所述悬挂座（31）固定安装于车体上，所述悬挂座（31）的内部中空且两侧设置有安装孔，所述悬挂座（31）的内部设置有支撑座（32），所述支撑座（32）与悬挂座（31）的内壁之间设置有弹性件（33），所述支撑座（32）上设置有与所述安装孔相对的支撑孔，所述支撑杆（34）的一端紧固在所述柜体（1）上，另一端穿过所述安装孔后卡固在支撑座（32）的支撑孔内。

2.根据权利要求1所述的牵引辅助变流器，其特征在于，所述柜体（1）的两侧均设置有四个弹性支撑组件（3），四个弹性支撑组件（3）均匀设置在所述柜体（1）的一侧。

3.根据权利要求2所述的牵引辅助变流器，其特征在于，所述弹性件（33）为橡胶件。

4.根据权利要求1或2或3所述的牵引辅助变流器，其特征在于，所述柜体（1）的两侧设置有用于对柜体（1）进行限位的限位组件（6）。

5.根据权利要求1或2或3所述的牵引辅助变流器，其特征在于，所述主电路（2）包括两个整流模块（21）、中间直流回路（25）、两个逆变模块（22）、辅变模块（23）和辅助变压器（24），两个整流模块（21）并联后与所述中间直流回路（25）串联，再与两个并联的逆变模块（22）串联形成牵引主电路（2），所述辅变模块（23）分别与所述中间直流回路（25）和辅助变压器（24）相连。

6.根据权利要求5所述的牵引辅助变流器，其特征在于，所述辅助变压器（24）的三相输出母线上设置有接地检测装置（7），用于三相输出母线上是否接地。

7.根据权利要求1或2或3所述的牵引辅助变流器，其特征在于，所述柜体（1）内部设置有火灾检测报警装置（5），所述火灾检测报警装置（5）包括火灾探测器（52）和环绕在所述柜体（1）内部周侧的感温电缆（51），所述火灾探测器（52）的一端与所述感温电缆（51）相连、用于检测感温电缆（51）的电阻以判断是否有火灾。

8.根据权利要求5所述的牵引辅助变流器，其特征在于，所述柜体（1）内部设置有多个腔体，所述整流模块（21）、逆变模块（22）、辅变模块（23）和辅助变压器（24）均分隔在不同的腔体中。

9.根据权利要求6所述的牵引辅助变流器，其特征在于，所述柜体（1）内部设置有散热系统（4），所述散热系统（4）包括水泵（41），主进水管（44）、主出水管（45）、五个支管（46）、风机（43）以及两个热交换器（42），所述五个支管（46）分别位于所述两个整流模块（21）、两个逆变模块（22）和辅变模块（23）所在的腔体中，并分别与主进水管（44）和主出水管（45）相连，两个热交换器（42）并联后与水泵（41）和主出水管（45）相连。

10.根据权利要求9所述的牵引辅助变流器，其特征在于，两个热交换器（42）分别位于所述柜体（1）的两侧的腔体中，所述风机（43）位于所述两个热交换器（42）之间的腔体中。