[實用新型]一種機車變流裝置

有效

• 申請號: 201220486848.6
• 申請日: 2012-09-24
• 公開（公告）號: CN202856629U
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 黃南;翁星方;陳燕平;祁善軍;鄒檔兵;劉大;李星;忻力;楊光;馬伯樂
• 申請（專利權）人: 株洲南車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H05K7/20
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;周長清

技術領域

本實用新型主要涉及到機車用變流設備領域，特指一種機車變流裝置。

背景技術

目前，隨著軌道交通快速發展，各種電力機車或者動車組等普遍均采用大功率的機車變流裝置，例如絕緣柵雙極晶體管（Insulate?Gate?Bipolar?Transistor,IGBT）機車變流裝置。

傳統的機車變流裝置主要包括主牽引變流裝置和輔助變流裝置，且上述兩部分裝置均單獨成柜。主牽引變流裝置，主要是用來給電壓、電流或者功率等級高的機車牽引電機供電。該設備一般由整流模塊、中間直流回路、逆變模塊、控制單元、網絡通信單元、電壓電流檢測單元、充電短接回路等主電路設備構成。由于單位體積內的功率模塊個數眾多，其運行時熱流量很大，使得設備散熱問題突出。現有主牽引變流裝置的冷卻系統，主要是針對整流模塊和逆變模塊等帶有大功率IGBT器件的設備進行水冷散熱，設計時并未考慮柜體內部其他發熱元件引起的柜體內部環境散熱問題。

輔助變流裝置，主要是用來給電壓、電流或者功率等級低的機車輔助設備供電。輔助變流裝置一般也是由PWM整流器、中間直流回路、逆變模塊、控制單元、網絡通信單元、電壓電流檢測單元、充電短接回路等電路設備構成。由于單位體積內的功率模塊個數不多，運行時熱流量不大，該設備散熱通常采用強迫風冷散熱進行冷卻。但是，采用強迫風冷散熱的風道設計非常講究且冷卻風機噪聲很大。

從上述結構看來，現有主牽引變流裝置主要給電壓、電流等級高的機車牽引電機供電，而不具有給機車上的電壓、電流等級低的輔助負載設備（通風機組、空氣壓縮機組、空調、加熱器、蓄電池充電器、油泵、水泵等輔助設備）供電的功能。一般機車上的輔助負載設備通過輔助變流裝置供電。因為機車負載設備眾多，負載供電制式不同，導致機車一般配置兩臺輔助變流裝置。這樣的兩臺輔助變流裝置安裝在機車機械室內將占據很大的空間；使得本來復雜的機械室，更加擁擠不堪。

以上傳統結構存在以下幾個技術問題：

1.?兩套變流裝置均獨立成柜，造成其電能變換交直交環節、冷卻系統、控制單元、網絡通信系統等重復設計，集成度不高，導致設備成本增加，可靠性大大降低。

2.主輔單獨成柜，各柜體供電系統使用牽引變壓器的不同繞組供電，導致機車布線繁雜，增加了空間布局難度。過分相時，牽引變壓器失電，導致輔助負載停機；過度的起停，將會導致輔助負載壽命降低，負載可靠性降低。另外，柜體數量增加，造成機車機械室內空間利用率低，人力物力資源浪費嚴重，導致機車機械室布置難度加大，占用更多的機車機械室空間，使得運行可靠性大大降低。

3.現有機車變流裝置的冷卻系統，主要是針對整流模塊和逆變模塊等帶有大功率IGBT器件的設備進行水冷散熱，設計時并未考慮柜體內部其他發熱元件引起的柜體內部空氣循環和散熱問題，這樣將導致密閉柜體內部環境溫度持續升高，將會影響功率模塊和柜內其他器件的正常運行，嚴重時將會導致器件因工作溫度過高而燒損。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本實用新型提供一種結構更加簡單緊湊、體積更小、設計制作更加方便、能夠綜合有效解決空氣循環和散熱問題的機車變流裝置。

為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案：

一種機車變流裝置，包括冷卻系統以及安裝于同一個柜體中的整流模塊單元、中間直流回路單元、逆變模塊單元、一路輔助逆變模塊單元；所述整流模塊單元用來將電網交流電轉變為中間直流電，所述中間直流電經中間直流回路單元后，一路由逆變模塊單元轉變為三相交流電并最終供給牽引電機，另一路由輔助逆變模塊單元轉變為三相交流電供給機車輔助設備。

作為本實用新型的進一步改進：

所述整流模塊單元為兩個，分別為對應主牽引變流一側的第一整流模塊單元和對應輔助變流一側的第二整流模塊單元。

所述整流模塊單元包括整流模塊前級電路和整流模塊；所述整流模塊前級電路包括充電電阻、充電接觸器和工作接觸器，所述整流模塊的功率開關器件為IGBT，采用兩電平單相橋式電壓型變流電路。

所述中間直流回路單元包括第一中間電壓支撐電容、第二中間電壓支撐電容、諧振濾波電容、諧振濾波電感、斬波模塊以及中間電壓測量電路。

所述輔助逆變模塊單元采用兩電平三相橋式電壓型電路，功率開關器件為IGBT。