CN206060551U - 一种牵引变流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种牵引变流器，包含位于一个柜体内的辅助设备供电单元和两重牵引供电单元，每重所述牵引供电单元均包括整流模块和逆变模块，所述辅助设备供电单元包括辅变模块，所述辅助设备供电单元通过投切接触器在两路独立的中间直流回路之间进行切换。本实用新型具有结构简单紧凑、布局更加合理、集成度更高等优点。

Description

一种牵引变流器

技术领域

本实用新型主要涉及到轨道交通车辆领域，特指一种适用于轨道交通车辆的牵引变流器。

背景技术

随着动车组对牵引系统空间、重量、高功率密度等要求的进一步提高，高度集成化成为发展的必然趋势。传统设计当中，在牵引变流器柜之外，充电机、辅助变流装置等设备往往独立于变流器单独成柜，使得整套牵引及辅助设备所占空间尺寸和重量大大增加。牵引变流器高度集成化设计较好的解决了上述问题，但是伴随着高度集成化设计，牵引变流器柜体结构设计方面新的问题日益凸显。它主要包括以下问题：

（1）随着高度集成化设计，牵引变流器空间尺寸和重量急剧增加，这与客户对于牵引变流器柜体轻量化等要求相矛盾；

（2）高度集成化设计给整柜强度设计带来了新的挑战，同时在空间结构布局方面容易出现布局杂乱、走线交错复杂等问题，也给走线和元器件散热等造成很大困难，维护难度也较高。一般的布局和走线方式很难满足元器件间与电缆间的绝缘距离，容易导致元器件与电缆间的相互电磁干扰。同时，互相传导各自散发出来的热量，造成柜体内部温升很高，进而影响牵引变流器的正常工作。

如专利申请（申请号EP19940118334 19941122）公开了一种变流器，此变流器的主电路包含两个四象限模块，两个主牵引逆变器模块和中间电路，并介绍了三者之间的连接关系，但是没有涉及到柜体布局和水冷系统等问题。又如专利申请(申请号为CN201120199859.1)公开了一种牵引变流器，它公开了牵引变流器的柜体布局，但并没有涉及变流器的主牵引变流器、辅助变流器和充电机的各种供电制式集成问题，也没有考虑变流器冷却系统的集成问题；又如专利申请(申请号为CN200820110038.4)公开了一种大功率牵引变流器，其主要公开了变流器主电路构成，并没有涉及此变流器的整体布局、系统集成和水冷系统等方面的问题。且这三种牵引变流器的变流模块及元器件安装在柜体的同一面，变流模块与支撑电容都是集成式的，分离式布置方式没有提及，不能满足模块重量轻、便于维护的要求。在电路和结构优化设计、柜体减重等方面也没有进行阐述。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单紧凑、布局更加合理、集成度更高的牵引变流器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种牵引变流器，包含位于一个柜体内的辅助设备供电单元和两重牵引供电单元，每重所述牵引供电单元均包括整流模块和逆变模块，所述辅助设备供电单元包括辅变模块，所述辅助设备供电单元通过投切接触器在两路独立的中间直流回路之间进行切换。

作为本实用新型的进一步改进：所述整流模块采用两重四象限PWM整流器。

作为本实用新型的进一步改进：在所述柜体内沿着柜体的长度方向，第一支撑电容和第二支撑电容位于端部，呈上下叠放状的第一逆变模块和第一整流模块、呈上下叠放状的第二逆变模块和第二整流模块、呈上下布置的第一斩波电流传感器和第二斩波电流传感器、斩波电阻在中部依次排列，膨胀水箱和三相滤波电容位于另一个端部。

作为本实用新型的进一步改进：在所述柜体一面上沿着上述柜体的长度方向依次设置有盖板、安全联锁、充电模块柜门、辅变模块柜门、DCU控制箱腔体柜门。

作为本实用新型的进一步改进：所述安全联锁设置于柜门上，通过设备钥匙的机械连锁实现安全锁定。

作为本实用新型的进一步改进：所述柜体内设置有传感器组件及中间回路支撑电容，所述传感器组件包括电压传感器、第一短接接触器KM2 和第二短接接触器KM1 。

作为本实用新型的进一步改进：所述中间舱体内包含散热风机和中间直流复合母排；所述散热风机采用了变极风机，所述中间直流复合母排采用分开布置。

作为本实用新型的进一步改进：还包括冷却系统，所述冷却系统包括热交换器、散热风机、水泵、膨胀水箱、管道和冷却水；所述热交换器用来实现液-气热量的交换；所述水泵用来提供冷却介质的循环动力；所述散热风机用来提供液-气热量交换的动力，且实现部件的风冷散热。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型的牵引变流器，不仅高度集成了牵引变流器模块、辅助变流器模块、辅助变压器、充电机、水冷系统等设备，充分满足高度集成化要求，同时通过优化电路和结构设计，使整柜结构呈现出布局紧凑、合理等特点，整柜空间尺寸和重量都得到有效降低，为变流器增加新的器件完善功能提供了可能。

附图说明

图1是本实用新型中主电路的原理示意图。

图2是本实用新型牵引变流器的后视结构原理示意图。

图3是本实用新型牵引变流器的前视结构原理示意图。

图4是本实用新型在具体应用实例中安全联锁的一个视角的示意图。

图5是本实用新型在具体应用实例中安全联锁的另一个视角的示意图。

图6是本实用新型牵引变流器的右视结构原理示意图。

图7是本实用新型牵引变流器的左视结构原理示意图。

图8是本实用新型在具体应用实例中中间舱体的内部布置示意图。

图9是本实用新型在具体应用实例中冷却系统的原理示意图。

图例说明：

1、第一支撑电容；2、第二支撑电容；3、第一逆变模块；4、第二逆变模块；5、第一斩波电流传感器；6、第二斩波电流传感器；7、斩波电阻；8、膨胀水箱；9、三相滤波电容；10、第一整流模块；11、第二整流模块；12、盖板；13、安全联锁；14、充电模块柜门；15、辅变模块柜门；16、DCU控制箱腔体柜门；17、电压传感器；18、第一短接接触器KM2；19、第二短接接触器KM1；20、散热风机；21、中间直流复合母排；22、辅助输出接触器。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型的牵引变流器，包含位于一个柜体内的辅助设备供电单元和两重牵引供电单元，每重牵引供电单元均包括整流模块和逆变模块，辅助设备供电单元包括辅变模块（辅助逆变器），辅助设备供电单元通过投切接触器可以在两路独立的中间直流回路之间进行切换。

在具体应用实例中，整流模块可以根据实际需要采用两重四象限PWM整流器。

如图2所示，在柜体内沿着柜体的长度方向，第一支撑电容1和第二支撑电容2位于端部，呈上下叠放状的第一逆变模块3和第一整流模块10 、呈上下叠放状的第二逆变模块4和第二整流模块11、呈上下布置的第一斩波电流传感器5和第二斩波电流传感器6、斩波电阻7在中部依次排列，膨胀水箱8和三相滤波电容9位于另一个端部。变流器模块中逆变模块和整流模块采用叠层布置，支撑电容与变流器模块为分开布置，有效降低单个变流模块的重量，便于模块的安装和维护，也可以提高模块的散热能力。参见图3，在柜体的另一面上，沿着上述柜体的长度方向依次设置有盖板12、安全联锁13、充电模块柜门14、辅变模块柜门15、DCU控制箱腔体柜门16。

参见图4和图5所示，为在具体应用实例中的安全联锁13，设置于门盖板上，其属于列车高压安全连锁控制系统中的一环，主要功能就是通过设备钥匙之间的机械连锁，防止维护人员在牵引变流器未切断高压电源情况下进行操作。只有在高压系统断电之后，牵引变流器柜门才能打开，有效保障现场操作人员的安全性，并且该安全联锁13具有防水性。

参见图6和图7，为在具体应用实例中柜体的左、右侧视图，柜体内设置有传感器组件及中间回路支撑电容22，传感器组件包括电压传感器17、第一短接接触器KM2 18和第二短接接触器KM1 19。通过对传感器等布局优化，使得布局结构紧凑合理，同时从右视端面侧可以方便的对该侧器件进行维护。

如图8所示，为本实用新型在具体应用实例中变流器中间舱体的内视图，中间舱体内主要包含散热风机20、中间直流复合母排21、辅助输出接触器22等。其中，散热风机20采用了变极风机，分为低速档和高速档两个运行模式。在低速运行模式下，可以有效降低运行噪声，同时可以完全保证辅助变压器满载工况额定散热要求。中间直流复合母排21采用分开布置，便于走线，同时可以提升散热效果。

如图9所示，为本实用新型的冷却系统示意图。整套冷却系统集成在变流装置内部，配有热交换器、散热风机20、水泵、膨胀水箱8、管道和冷却水。热交换器实现液—气热量的交换；水泵提供冷却介质的循环动力；散热风机20一方面提供液-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。为了防止在冬季纯水结冰的现象，冷却介质采用纯水和乙二醇按照一定比例混合而成，管道上安装有温度、压力传感器，通过传动控制单元对冷却系统进行实时监控及保护。

水冷管道由主进水管、主出水管、若干分支水管和软管共同组成。冷却介质由水泵输入到变流装置的主进水管道，通过与主进水管道相连的软管连接六个功率模块并与功率器件进行热量交换；在与功率模块进行热量交换后热的冷却介质通过软管流回主出水管道，主出水管道内的冷却介质流入热交换器；在热交换器内部进行冷却介质的冷却，冷却后的冷却介质从热交换器的出水口一部分流入水泵，另一部分冷却介质从热交换器流到膨胀水箱8，完成一次循环。

依据牵引变流器冷却系统的工作原理，整个牵引变流器冷却系统性能主要取决于热交换器散热的效果。为此变流装置柜内部布置了两个离心风机，以实现热交换器内部冷却介质的冷却。风机将热交换器外部的冷空气通过热交换器吸入变流器柜体风道内，实现热交换器液-气热量的转移，被加热后的空气再经过辅助变压器，对其进行冷却后，风从风机下方出风口吹出。

综上所述，本实用新型的变流器结构在设计中采用模块化设计，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，方便区分与更换，同时，采用支撑电容与变流器模块分离设计，模块采用叠层布置，有效降低单个变流模块的重量，便于模块的安装和维护，也可以提高模块的散热能力。通过对牵引变流器电路和结构的优化设计，整柜在尺寸和质量方面相较于同类型牵引变流器柜也有了明显降低。例如，上方方案在实施之后，装置外形尺寸为3760mm×2140mm×610mm（L×W×H），重量为2600kg，既有某同类型牵引变流器柜尺寸为4460mm×2080mm×600mm（L×W×H），其重量为3100kg，本实用新型装置长度减小700mm，重量降低500Kg，在满足高度集成化设计的前提下，轻量化和缩减尺寸效果显著。

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

Claims (8)

1.一种牵引变流器，其特征在于，包含位于一个柜体内的辅助设备供电单元和两重牵引供电单元，每重所述牵引供电单元均包括整流模块和逆变模块，所述辅助设备供电单元包括辅变模块，所述辅助设备供电单元通过投切接触器在两路独立的中间直流回路之间进行切换。

2.根据权利要求1所述的牵引变流器，其特征在于，所述整流模块采用两重四象限PWM整流器。

3.根据权利要求1或2所述的牵引变流器，其特征在于，在所述柜体内沿着柜体的长度方向，第一支撑电容（1）和第二支撑电容（2）位于端部，呈上下叠放状的第一逆变模块（3）和第一整流模块（10）、呈上下叠放状的第二逆变模块（4）和第二整流模块（11）、呈上下布置的第一斩波电流传感器（5）和第二斩波电流传感器（6）、斩波电阻（7）在中部依次排列，膨胀水箱（8）和三相滤波电容（9）位于另一个端部。

4.根据权利要求3所述的牵引变流器，其特征在于，在所述柜体一面上沿着上述柜体的长度方向依次设置有盖板（12）、安全联锁（13）、充电模块柜门（14）、辅变模块柜门（15）、DCU控制箱腔体柜门（16）。

5.根据权利要求4所述的牵引变流器，其特征在于，所述安全联锁（13）设置于柜门上，通过设备钥匙的机械连锁实现安全锁定。

6.根据权利要求1或2所述的牵引变流器，其特征在于，所述柜体内设置有传感器组件及中间回路支撑电容（22），所述传感器组件包括电压传感器（17）、第一短接接触器KM2（18）和第二短接接触器KM1 （19）。

7.根据权利要求1或2所述的牵引变流器，其特征在于，所述中间舱体内包含散热风机（20）和中间直流复合母排（21）；所述散热风机（20）采用了变极风机，所述中间直流复合母排（21）采用分开布置。

8.根据权利要求1或2所述的牵引变流器，其特征在于，还包括冷却系统，所述冷却系统包括热交换器、散热风机（20）、水泵、膨胀水箱（8）、管道和冷却水；所述热交换器用来实现液—气热量的交换；所述水泵用来提供冷却介质的循环动力；所述散热风机（20）用来提供液-气热量交换的动力，且实现部件的风冷散热。