CN210075051U - 一种大功率机车变流器用新型水冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大功率机车变流器用新型水冷系统，包括水冷却主管路、水泵、内部一次散热器、外部二次散热器、膨胀水箱和水分配器；内部一次散热器为多个电力电子器件初级散热器水冷基板；水冷却主管路包括冷却液输入管路和冷却液输出管路，其中冷却液输入管路和冷却液输出管路连接有多个内部一次散热器；冷却液输入管路的入液口连接至水泵的出水口；冷却液输出管路的出液口连接至膨胀水箱，膨胀水箱的出液口通过管路连接至水分配器，水分配器通过管路连接至外部二次散热器的进液口。本实用新型解决了大功率变流器功率模块内电力电子器件的散热问题，设置了冷却液显示同位连通连接设计，实现了冷却液的注排方式方便易行。

Description

一种大功率机车变流器用新型水冷系统

技术领域

本实用新型属于机车变流器技术领域，涉及一种水冷系统，尤其是一种大功率机车变流器用新型水冷系统。

背景技术

通过对变流器散热的研究发现，液体冷却是针对功率密度较大的电力电子器件最好的散热方式。因此，变流器功率模块散热设计采用水冷系统进行液体冷却，以保证对变流器内部电力电子器件的有效散热。因此水冷系统设计性能对于保证变流器的核心部件——功率模块的可靠运行十分重要。

变流器用水冷系统中应用大量的冷却管路，形成冷却液的流动通道，同时完成冷却装置中的冷却液的分配功能，使用管路进行连接是目前最简单易行的方式。现有技术方案存在以下问题：

(1)冷却注液不易方便操作；

(2)只能利用管路连接和分支的方式进行冷却液的分流；

(3)分支管路连接是硬性连接，对设计尺寸精度要求比较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种大功率机车变流器用新型水冷系统，该系统能够保障牵引变流器和辅助变流器内部功率模块的降温散热，且实用可靠。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种大功率机车变流器用新型水冷系统，包括水冷却主管路、水泵、内部一次散热器、外部二次散热器、膨胀水箱和水分配器；所述内部一次散热器为多个电力电子器件初级散热器水冷基板；所述水冷却主管路包括冷却液输入管路和冷却液输出管路，其中冷却液输入管路和冷却液输出管路连接有多个内部一次散热器；所述冷却液输入管路的入液口连接至水泵的出水口；所述冷却液输出管路的出液口连接至水分配器，所述膨胀水箱的进水口通过排气管路连接主水分配器和水泵进水口，所述水分配器通过管路连接至外部二次散热器的进液口，所述外部二次散热器的出液口通过管路连接至水泵的进液口。

进一步，上述外部二次散热器为空-水热交换器。

进一步，上述空-水热交换器的上部设置有用以强制风冷的冷却风机。

进一步，上述空-水热交换器的水路管路上设置有温度传感器。

进一步，上述水泵的出水口连接的管路上设置有压力传感器。

进一步，上述水泵的进水口管路上设置有注水接头。

进一步，上述冷却风机和空-水热交换器一起集成在机车上的复合冷却塔中，通过相应的管路与牵引变流柜冷却回路进行连接，形成一套功能完备的水冷却系统。

进一步，上述膨胀水箱设置有液位计。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型解决了大功率变流器功率模块内电力电子器件的散热问题，设置了冷却液显示同位连通连接设计，实现了冷却液的注排方式方便易行。

进一步，本实用新型冷却系统管路设计采用柜内、柜外的整体化连接方式，内部管路采用整体加分支管路分配的结构方式。

进一步，本实用新型柜外管路流量计的设计可实现应用过程中流量的可视化。

附图说明

图1为本实用新型的水冷系统连接结构示意图；

图2为本实用新型的水冷系统立体结构示意图。

其中：1为水冷却主管路；2为水泵；3为注水接头；4为外部二次散热器；5为冷却风机；6为膨胀水箱；7为不锈钢管；8为水分配器；9为一次散热器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1：本实用新型的大功率机车变流器用新型水冷系统，包括水冷却主管路1、水泵2、内部一次散热器9、外部二次散热器4、膨胀水箱6和水分配器8；内部一次散热器9为多个电力电子器件初级散热器水冷基板；水冷却主管路1包括冷却液输入管路1.1和冷却液输出管路1.2，其中冷却液输入管路1.1和冷却液输出管路1.2连接有多个内部一次散热器9；冷却液输入管路1.1的入液口连接至水泵2的出水口；冷却液输出管路1.2的出液口连接至水分配器8，膨胀水箱6的进水口通过排气管路连接主水分配器8和水泵2进水口，水分配器8通过管路连接至外部二次散热器4的进液口，所述外部二次散热器4的出液口通过管路连接至水泵2的进液口。

本实用新型的外部二次散热器4为空-水热交换器。空-水热交换器的上部设置有用以强制风冷的冷却风机5。空-水热交换器的水路管路上设置有温度传感器T。水泵2的出水口连接的管路上设置有压力传感器P。水泵2的进水口管路上设置有注水接头。

参见图2，以应用在新型机车变流器用冷却系统为例，说明该发明的具体方：牵引变流器和辅助变流器共用一套水冷却系统，冷却系统中冷却水泵2、膨胀水箱6放置在变流柜内，冷却风机5和外部二次散热器4一起集成在机车上的复合冷却塔中，通过相应的管路与牵引变流柜冷却回路进行连接，形成一套功能完备的水冷却系统。该冷却系统管路设计采用柜内、柜外的整体化连接方式，内部管路采用整体加分支管路分配的结构方式，柜外管路设计有流量计可实现应用过程中流量的可视化。即，本实用新型的水泵2设置在柜体内部下端；水冷却主管路1的冷却液输入管路1.1和冷却液输出管路1.2之间通过主变分支管路总成和辅变分支管路总成连接有多个内部一次散热器9，其中主变分支管路总成和辅变分支管路总成均设置在柜体内；主变分支管路总成和辅变分支管路总成分别连接至需要冷却的功率模块水冷却基板(即内部一次散热器9)构成循环水冷结构。主变分支管路总成和辅变分支管路总成均由柔性管路构成。膨胀水箱6与水冷却主管路1之间通过软管连接。

通过水泵2的进水口管路上的注水接头(快速接头)为水冷系统注液，在变流器工作过程中，由水泵2驱动水冷系统中冷却液的循环；变流器功率模块中电力电子器件产生热量通过功率模块中水冷基板内循环流过的冷却液进行热量交换，将进行过热量交换的冷却液通过水分配器8的进水口抽入到空-水热交换器中，然后从水分配器8的出水口将水冷却液抽回到水泵2，依次不断循环。为了达到更好的冷却效果，外部二次散热器4通过其上方的冷却风机5进行强制风冷。

本实用新型的水冷却系统具有压力保护和温度保护功能，压力传感器和温度传感器安装在水泵出口处。当水冷却液的压力超出系统要求的范围，压力传感器输出故障信号进行保护；温度传感器用于检测水冷却液的温度，当温度超出系统要求的范围时，温度传感器输出故障信号进行保护。

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，可以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。柜外管路流量计的设计，能够对冷却液的流量进行测试，实现对冷却装置的保护作用。

Claims (8)

1.一种大功率机车变流器用新型水冷系统，其特征在于，包括水冷却主管路(1)、水泵(2)、内部一次散热器(9)、外部二次散热器(4)、膨胀水箱(6)和水分配器(8)；所述内部一次散热器(9)为多个电力电子器件初级散热器水冷基板；所述水冷却主管路(1)包括冷却液输入管路(1.1)和冷却液输出管路(1.2)，其中冷却液输入管路(1.1)和冷却液输出管路(1.2)连接有多个内部一次散热器(9)；所述冷却液输入管路(1.1)的入液口连接至水泵(2)的出水口；所述冷却液输出管路(1.2)的出液口连接至水分配器(8)，所述膨胀水箱(6)的进水口通过排气管路连接主水分配器(8)和水泵(2)进水口，所述水分配器(8)通过管路连接至外部二次散热器(4)的进液口，所述外部二次散热器(4)的出液口通过管路连接至水泵(2)的进液口。

2.根据权利要求1所述的大功率机车变流器用新型水冷系统，其特征在于，所述外部二次散热器(4)为空-水热交换器。

3.根据权利要求2所述的大功率机车变流器用新型水冷系统，其特征在于，所述空-水热交换器的水路管路上设置有温度传感器T。

4.根据权利要求2所述的大功率机车变流器用新型水冷系统，其特征在于，所述空-水热交换器的上部设置有用以强制风冷的冷却风机(5)。

5.根据权利要求4所述的大功率机车变流器用新型水冷系统，其特征在于，所述冷却风机(5)和空-水热交换器一起集成在机车上的复合冷却塔中，通过相应的管路与牵引变流柜冷却回路进行连接，形成一套功能完备的水冷却系统。

6.根据权利要求1所述的大功率机车变流器用新型水冷系统，其特征在于，所述水泵(2)的出水口连接的管路上设置有压力传感器P。

7.根据权利要求1所述的大功率机车变流器用新型水冷系统，其特征在于，所述水泵(2)的进水口管路上设置有注水接头。

8.根据权利要求1所述的大功率机车变流器用新型水冷系统，其特征在于，所述膨胀水箱(6)设置有液位计。

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