[实用新型]一种机车变流装置

说明书

技术领域

本实用新型主要涉及到机车用变流设备领域，特指一种机车变流装置。

背景技术

目前，随着轨道交通快速发展，各种电力机车或者动车组等普遍均采用大功率的机车变流装置，例如绝缘栅双极晶体管（Insulate Gate Bipolar Transistor,IGBT）机车变流装置。

传统的机车变流装置主要包括主牵引变流装置和辅助变流装置，且上述两部分装置均单独成柜。主牵引变流装置，主要是用来给电压、电流或者功率等级高的机车牵引电机供电。该设备一般由整流模块、中间直流回路、逆变模块、控制单元、网络通信单元、电压电流检测单元、充电短接回路等主电路设备构成。由于单位体积内的功率模块个数众多，其运行时热流量很大，使得设备散热问题突出。现有主牵引变流装置的冷却系统，主要是针对整流模块和逆变模块等带有大功率IGBT器件的设备进行水冷散热，设计时并未考虑柜体内部其他发热元件引起的柜体内部环境散热问题。

辅助变流装置，主要是用来给电压、电流或者功率等级低的机车辅助设备供电。辅助变流装置一般也是由PWM整流器、中间直流回路、逆变模块、控制单元、网络通信单元、电压电流检测单元、充电短接回路等电路设备构成。由于单位体积内的功率模块个数不多，运行时热流量不大，该设备散热通常采用强迫风冷散热进行冷却。但是，采用强迫风冷散热的风道设计非常讲究且冷却风机噪声很大。

从上述结构看来，现有主牵引变流装置主要给电压、电流等级高的机车牵引电机供电，而不具有给机车上的电压、电流等级低的辅助负载设备（通风机组、空气压缩机组、空调、加热器、蓄电池充电器、油泵、水泵等辅助设备）供电的功能。一般机车上的辅助负载设备通过辅助变流装置供电。因为机车负载设备众多，负载供电制式不同，导致机车一般配置两台辅助变流装置。这样的两台辅助变流装置安装在机车机械室内将占据很大的空间；使得本来复杂的机械室，更加拥挤不堪。

以上传统结构存在以下几个技术问题：

1. 两套变流装置均独立成柜，造成其电能变换交直交环节、冷却系统、控制单元、网络通信系统等重复设计，集成度不高，导致设备成本增加，可靠性大大降低。

2.主辅单独成柜，各柜体供电系统使用牵引变压器的不同绕组供电，导致机车布线繁杂，增加了空间布局难度。过分相时，牵引变压器失电，导致辅助负载停机；过度的起停，将会导致辅助负载寿命降低，负载可靠性降低。另外，柜体数量增加，造成机车机械室内空间利用率低，人力物力资源浪费严重，导致机车机械室布置难度加大，占用更多的机车机械室空间，使得运行可靠性大大降低。

3.现有机车变流装置的冷却系统，主要是针对整流模块和逆变模块等带有大功率IGBT器件的设备进行水冷散热，设计时并未考虑柜体内部其他发热元件引起的柜体内部空气循环和散热问题，这样将导致密闭柜体内部环境温度持续升高，将会影响功率模块和柜内其他器件的正常运行，严重时将会导致器件因工作温度过高而烧损。

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更加简单紧凑、体积更小、设计制作更加方便、能够综合有效解决空气循环和散热问题的机车变流装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种机车变流装置，包括冷却系统以及安装于同一个柜体中的整流模块单元、中间直流回路单元、逆变模块单元、一路辅助逆变模块单元；所述整流模块单元用来将电网交流电转变为中间直流电，所述中间直流电经中间直流回路单元后，一路由逆变模块单元转变为三相交流电并最终供给牵引电机，另一路由辅助逆变模块单元转变为三相交流电供给机车辅助设备。

作为本实用新型的进一步改进：

所述整流模块单元为两个，分别为对应主牵引变流一侧的第一整流模块单元和对应辅助变流一侧的第二整流模块单元。

所述整流模块单元包括整流模块前级电路和整流模块；所述整流模块前级电路包括充电电阻、充电接触器和工作接触器，所述整流模块的功率开关器件为IGBT，采用两电平单相桥式电压型变流电路。

所述中间直流回路单元包括第一中间电压支撑电容、第二中间电压支撑电容、谐振滤波电容、谐振滤波电感、斩波模块以及中间电压测量电路。

所述辅助逆变模块单元采用两电平三相桥式电压型电路，功率开关器件为IGBT。