专利名称：一种牵引变流器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力变换技术领域，特别是涉及一种牵引变流器。
背景技术：
变流器通常用在电力机车以及安装电传动装置的其他机车的牵引主电路中。牵引变流器的功能在于转换直流制和交流制之间的电能量，并对各种牵引电动机其控制和调节作用，从而控制机车的运行。在经济与科技都迅猛发展的当今社会，节能降耗已是迫在眉睫。电力机车经历上百年的发展后，正朝着高集成高输出的方向发展。牵引变流器作为电力机车的核心部件，承担着将电网能量进行一系列转换后用以驱动牵引电机的重大任务。因此，牵引变流器的效率、抗电磁干扰能力在很大程度上决定了电力机车能否低能耗、持续稳定的运行。由于牵引变流器的柜体体积有限，高度集成必然会造成牵引变流器柜体内十分拥挤。这样很容易出现变流器模块与电缆布局杂乱的现象，影响变流器的整体美观；并且高度集成使得模块、电缆间的布线距离减少，降低了电缆间的抗电磁干扰能力。同时，高输出必然有高输入，高能量输入使得变流器内部的模块、电缆间均有较高的温升，这严重影响了模块、电缆以及其他电子元器件的持续正常工作，降低了牵引变流器的使用寿命，甚至于由于温度过高而对变流器产生毁灭性的损坏。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种牵引变流器，能够提高牵引变流器整体的散热效果，以保证牵引变流器的持续正常运行，提高牵引变流器的使用寿命。本实用新型实施例提供一种牵引变流器，所述牵引变流器包括一柜体；所述柜体包括顶板、底板、左侧壁、以及右侧壁；所述牵引变流器还包括设置在所述柜体前部上方的变流器模块和传动控制单元；及，设置在所述柜体前部下方的主电路接线端子；及，设置在所述柜体左侧的控制电源和辅助电源插头；及，设置在所述柜体后部下方的二次谐振电容和设置在所述柜体后部左侧的斩波电阻。优选地，在所述柜体的左侧壁上、对应所述斩波电阻之处开有一边门。优选地，在所述柜体前部的上方、所述变流器模块和传动控制单元之间设置有热交换风机组件；所述热交换风机组件包括一风机和一气-水热交换器。优选地，在所述斩波电阻的下方，设置有斩波电阻风机组件。优选地，在所述柜体后部的面板上、所述斩波电阻对应位置的上方和下方，分别设置有斩波电阻出风口和斩波电阻进风口。优选地，所述柜体还包括采用由下而上的冷却方式的分立式冷却系统。[0017]优选地，所述冷却系统包括冷却主管路；所述冷却主管路包括位于所述柜体右部下方且平行于所述柜体右侧壁的第一主管路；位于所述柜体中部且平行于所述柜体底板的第二主管路；位于所述柜体左部上方且平行于所述柜体左侧壁的第三主管路；位于所述柜体上部且平行于所述柜体顶板的第四主管路；所述第一主管路、第二主管路、第三主管路、第四主管路依次首尾衔接、并依次连通。优选地，所述冷却系统还包括若干条冷却支路；所述冷却支路的两端均与所述冷却主管路连通，且分别围绕所述变流器模块、所述热交换风机组件设置。优选地，所述冷却系统的工作电源独立于所述牵引变流器的电源。优选地，所述柜体包括六个隔舱；每个隔舱具有一个柜门；六个柜门之间设置有安全联锁装置；所述安全连锁装置，用于只有在机车已降弓、跳主断后，所述六个柜门才能打开。优选地，所述牵引变流器的各电气部件之间，采用母排连接。优选地，所述牵引变流器还包括三个均流电抗器；每个均流电抗器分别与一个闸刀开关串联，构成一串联支路；三条串联支路再并联，构成一并联支路；两个固定放电电阻串联后，再并联在所述并联支路两端。根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果本实用新型实施例所述牵引变流器，将变流器模块和传动控制单元等具有散热量大且经常需要检修和拆装的特点的元器件均勻分布安装在柜体的前部上方，既有利于元器件的散热，又能使得维护人员可以很方便的打开正面柜门对该部分元器件进行检修和拆装，提高了牵引变流器的维护效率；将主电路接线端子设置在柜体的前部下方，方便维护人员直接打开正面柜门进行接线操作，提高了操作效率；将二次谐振电容和斩波电阻等不需维护或很少需要维护的元器件设置在柜体后部，节省柜体前部的装配空间。本实用新型实施例，通过对牵引变流器内部各元器件的特性的综合考虑，对各元器件在柜体中的安装位置和各元器件之间的走线等进行了合理布局，使得柜体内所有元器件装配位置合理、整体布局整洁美观；且综合考虑了各元器件的散热特性，提高了牵引变流器整体的散热效果，以保证牵引变流器的持续正常运行，提高了牵引变流器的使用寿命。
图1为本实用新型实施例所述牵引变流器的正视图；图2为本实用新型实施例所述牵引变流器的后视图；图3为本实用新型实施例所述牵引变流器的左视图；图4为图1的A面剖视图；图5为本实用新型实施例所述牵引变流器的门安全联锁示意图；图6为本实用新型实施例所述牵引变流器柜体的后部面板示意图；图7为本实用新型实施例所述牵引变流器的冷却系统示意图；图为本实用新型实施例所述牵引变流器的均流电抗器的示意图；[0042]图8b为本实用新型实施例所述牵引变流器的均流电抗器的接线图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种牵引变流器，能够提高牵引变流器整体的散热效果，以保证牵引变流器的持续正常运行，提高牵引变流器的使用寿命。参照图1和图2，分别为本实用新型实施例所述的牵引变流器的正视图和后视图。 所述牵引变流器包括一柜体。所述柜体的框架结构包括顶板1、底板2、左侧壁3、以及右侧壁4。上述组成所述柜体的各个组成部分均可以采用铆接、焊接或粘接的方式固定在一起。本实用新型实施例中，所述牵引变流器采用模块化设计，主要包括变流器模块、传动控制单元(Transmission Control Unit, TCU)、热交换器组件、充电短接接触器、谐振电容、斩波电阻、充放电电阻等。本实用新型实施例中，将所述变流器模块和传动控制单元设置在所述柜体的前部上方，将主电路接线端子设置在所述柜体的前部下方，将控制电源和辅助电源插头设置在所述柜体的左侧；将二次谐振电容和斩波电阻设置在所述柜体的后部，且所述二次谐振电容设置在所述柜体后部的下方，所述斩波电阻设置在柜体后部的左侧，在所述柜体的左侧壁上对应所述斩波电阻之处开有一边门。本实用新型实施例所述牵引变流器，将变流器模块和传动控制单元等具有散热量大且经常需要检修和拆装的特点的元器件均勻分布安装在柜体的前部上方，既有利于元器件的散热，又能使得维护人员可以很方便的打开正面柜门对该部分元器件进行检修和拆装，提高了牵引变流器的维护效率；将主电路接线端子设置在柜体的前部下方，方便维护人员直接打开正面柜门进行接线操作，提高了操作效率；将二次谐振电容和斩波电阻等不需维护或很少需要维护的元器件设置在柜体后部，节省柜体前部的装配空间。本实用新型实施例，通过对牵引变流器内部各元器件的特性的综合考虑，对各元器件在柜体中的安装位置和各元器件之间的走线等进行了合理布局，使得柜体内所有元器件装配位置合理、整体布局整洁美观；且综合考虑了各元器件的散热特性，提高了牵引变流器整体的散热效果，以保证牵引变流器的持续正常运行，提高了牵引变流器的使用寿命。如图1所示，所述牵引变流器包括6个变流器模块11，分别为3个四象限整流器模块和3个PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)逆变器功率模块。所述四象限整流器模块，用于将电网上的单相交流电转换成稳定的直流电；所述PWM逆变器功率模块，用于将直流电转换为牵引电机所需要的三相交流电。所述传动控制单元12，用于控制四象限整流、中间直流和牵引逆变三个环节的协调工作；同时，监测牵引电机、主变压器等的相关状态量，用于机车的控制和保护，并和机车的CCU(Communication Control Unit，通信控制器)进行通讯等。由上述可知，所述变流器模块11和传动控制单元12，均是所述牵引变流器的主要工作元器件，该部分元器件具有散热量大且经常需要检修和拆装的特点。因而，在本实用新型实施例中，将所述变流器模块11和传动控制单元12均勻分布安装在所述柜体的前部上方，既有利于元器件的散热，又能使得维护人员可以很方便的打开正面柜门对该部分元器件进行检修和拆装，提高了牵引变流器的维护效率。同时，结合图1可知，将所述变流器模块和传动控制单元设置在所述柜体的前部上方，该部分元器件充分靠近柜体的顶板1、左侧壁3和右侧壁4，大大增加了该部分元器件的散热效率，保证元器件的持续正常工作，提高了牵引变流器的使用寿命。本实用新型实施例中，将所述主电路接线端子13设置在所述柜体的前部下方，维护人员直接打开正面柜门即可进行接线操作，提高了操作效率。如图1所示，所述主电路接线端子13上安装有输入电流传感器14、输出电流传感器15、以及斩波电流传感器16等。将所述主电路接线端子13设置在柜体的前部，可以大大提高传感器的安装效率。所述二次谐振电容17、均流电抗器18属于不需维护或很少需要维护的元器件，因此将该类元器件设置在所述柜体的后部，如图2所示。所述均流电抗器18，用于对三重四象限脉冲整流桥提供给中间回路的电流进行均流控制，能够抑制环流，减小流过隔离闸刀的电流。所述均流电抗器18与二次谐振电容17都具有不需维护或很少需要维护的特点。在所述牵引变流器的安装现场，所述牵引变流器一般都需要靠墙放置，其柜体后部将抵靠墙面，无法打开。一旦固定牵引变流器的位置后，为保证其使用安全，所述牵引变流器不宜于频繁挪动，因此，考虑到该因素，本实用新型实施例中，将不需维护或很少需要维护的元器件设置在柜体后部。参照图2，设置在所述牵引变流器柜体内部的各元器件之间，均采用母排连接，如图2中的变流器模块连接母排19和二次母排20。相较于电缆的连接方式，采用母排连接可以大大降低线路中的杂散电感；且电缆具有很大的发热量，而母排却能实现很好的散热效果，因此，采用母排替代电缆的连接方式，能够有效的降低线路上的热量散发。优选地，将所述热交换风机组件21设置在所述柜体的前部上方、所述变流器模块 11和传动控制单元12的中间位置处，如图1所示。所述热交换风机组件21包含一个具有三相电动机的风机和一个气-水热交换器。所述热交换风机组件21用于冷却所述牵引变流器内部的空气，保证所述牵引变流器内的空气循环，放置局部高温的形成。将所述热交换风机组件21设置在具有高散热特点的变流器模块11和传动控制单元12的中间，能够大大提高所述变流器模块11和传动控制单元12的散热效率，保证所述牵引变流器的持续正常工作。参照图3，为本实用新型实施例所述牵引变流器的左视图。如图3所示，在所述柜体的左侧后方，设置所述控制电源和辅助电源插头22。结合图2和图3所示，所述斩波电阻25设置在所述柜体后部的左侧、靠近顶板1 的位置。在所述柜体的左侧壁3上对应所述斩波电阻25的位置之处开有一边门沈。通过所述边门26，维护人员可以很方便的实现对所述斩波电阻25的检修和拆装。参照图4，为图1的A面剖视图。由图4，可以清楚的看到用于连接二次谐振电容 17的二次母排20、以及设置在所述牵引变流器柜体的前部下方的主电路接线端子13。参照图5，为本实用新型实施例所述牵引变流器的门安全联锁示意图。由图5可知，所述牵引变流器的柜体被划分为六个隔舱，每个隔舱具有单独的柜门。该六个柜门之间设置有安全联锁装置27。所述安全连锁装置27用于保证只有在机车已降弓、跳主断后，所述牵引变流器的各隔舱的柜门才能打开。通过所述安全联锁装置27，能够有效的保证操作人员的人身安全。[0062]参照图6，为本实用新型实施例所述牵引变流器的柜体的后部面板示意图。如图6 所示，在所述牵引变流器的柜体的后部面板上，设置有斩波电阻出风口 28和斩波电阻进风口 29。结合图2和图3所示，在所述斩波电阻25的下方，设置有斩波电阻风机组件30 ；在所述牵引变流器柜体的后部面板上、所述斩波电阻25对应位置的上方，设置有斩波电阻出风口 28 ；在所述牵引变流器柜体的后部面板上、所述斩波电阻25对应位置的下方，设置有斩波电阻进风口 29。由于所述斩波电阻25具有发热量大的特点，通过所述斩波电阻风机组件30可以对斩波电阻25进行由下向上的冷却，同 时，通过所述斩波电阻出风口 28和斩波电阻进风口 29，能够很方便的将所述斩波电阻25散发出来的热量带出柜体，避免使热量滞留在柜体内部，传给柜体内的其他元器件，保证所述牵引变流器的持续正常运行。参照图7，为本实用新型实施例所述的牵引变流器的冷却系统示意图。所述冷却系统采用分立式冷却系统和由下而上的冷却方式。所述冷却系统包括冷却主管路31和冷却支路32。所述冷却主管路31包括位于所述柜体右部下方且平行于所述柜体右侧壁2的第一主管路311，位于所述柜体中部且平行于所述柜体底板2的第二主管路312，位于所述柜体左部上方且平行于所述柜体左侧壁3的第三主管路313，位于所述柜体上部且平行于所述柜体顶板1的第四主管路314。所述第一主管路311、第二主管路312、第三主管路313、 第四主管路314依次首尾衔接、并依次连通。所述冷却系统还包括若干条冷却支路32，所述冷却支路32两端均与所述冷却主管路31连通，且分别围绕所述变流器模块11、所述热交换风机组件21设置，如图7所示。所述冷却系统中，冷却液体由所述位于柜体的右部下方的第一主管路311流入， 流经所述第二主管路312、第三主管路313，直至从位于所述柜体上方的第四主管路314流出，构成由下向上的冷却液体循环系统，使得冷却液体能够注满所有的冷却管，达到了很好的冷却效果，实现了整个柜体的有效散热，保证所述牵引变流器柜体内所有元器件的持续正常工作。需要说明的是，本实用新型实施例中，所述冷却系统的水泵的电源独立于所述牵引变流器的电源，由此减少了牵引变流器的负载。参照图8a和图8b，分别为本实用新型实施例所述牵引变流器的均流电抗器的示意图和接线图。图8b中，K1、K2、K3为所述牵引变流器的闸刀开关32，结合图1所示，设置在所述牵引变流器的柜体前部下方；LX1、LX2、LX3为所述均流电抗器18，R12和R13为固定放电电阻，结合图1所示，设置在所述牵引变流器的柜体前部下方。所述牵引变流器包括三个均流电抗器18 ；每个均流电抗器18分别与一个闸刀开关32串联，构成一串联支路 ’然后，三条串联支路再并联，构成一并联支路；两个所述固定放电电阻R12和R13串联后，再并联在所述并联支路两端。通常，由于牵引变流器具有直流回路电缆多的结构特点，很容易造成环流，使中间直流回路电缆的温升很高，存在烧坏中间直流回路电缆的危险。本实用新型实施例中，针对牵引变流器的上述特性，设计了三个中间回路均流电抗器18，对三重四象限整流桥提供给中间回路的电流进行均流，能够有效抑制环流，减小流过所述间刀开关32的电流，且能有效降低中间直流回路的电缆温度。本实用新型实施例中，将发热量大的变流器模块和传动控制单元均勻分布在柜体内的前半部分，并尽量靠近柜体的边缘设置，有利于保持柜体内部温度的均衡，不会造成柜体内部局部温度过高的现象。同时，在牵引变流器的柜体内部，还安装有一个水-气热交换器，和冷却风机集成在一起，构成热交换风机组件，用于变流器柜体内部的空气循环与降温，还可以防止出现局部过热点。另外，将斩波电阻布置在所述柜体的左后方靠近顶板的位置处，并设置有出风口和进风口，通过安装在所述斩波电阻下方的风机组件对所述斩波电阻进行由下而上的冷却，由此可以很方便的将斩波电阻散发出来的热量带出柜体，不会将热量传给柜体内的其他元器件。本实用新型实施例中，所述牵引变流器柜体内部的细小电缆均采用扎线带扎好， 沿着U型的柜体横梁布线，这样既可以保证柜体内部的整齐，使得柜体内部不会因为布满电缆而显得杂乱无章，又节约了空间。另外，所述牵引变流器柜 体内部，采用大量的母排代替大电缆进行柜体内部布线，省去了吸收电路，使电路更为简洁可靠，且大大减少了柜体内部的发热源，有效地抑制了柜体内部温度的上升，以及元器件之间的电磁干扰。以上对本实用新型所提供的一种牵引变流器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种牵引变流器，其特征在于，所述牵引变流器包括一柜体；所述柜体包括顶板、底板、左侧壁、以及右侧壁；所述牵引变流器还包括设置在所述柜体前部上方的变流器模块和传动控制单元；及，设置在所述柜体前部下方的主电路接线端子；及，设置在所述柜体左侧的控制电源和辅助电源插头；及，设置在所述柜体后部下方的二次谐振电容和设置在所述柜体后部左侧的斩波电阻。
2.根据权利要求1所述的牵引变流器，其特征在于，在所述柜体的左侧壁上、对应所述斩波电阻之处开有一边门。
3.根据权利要求1所述的牵引变流器，其特征在于，在所述柜体前部的上方、所述变流器模块和传动控制单元之间设置有热交换风机组件；所述热交换风机组件包括一风机和一气-水热交换器。
4.根据权利要求1所述的牵引变流器，其特征在于，在所述斩波电阻的下方，设置有斩波电阻风机组件。
5.根据权利要求4所述的牵引变流器，其特征在于，在所述柜体后部的面板上、所述斩波电阻对应位置的上方和下方，分别设置有斩波电阻出风口和斩波电阻进风口。
6.根据权利要求1至5任一项所述的牵引变流器，其特征在于，所述柜体还包括采用由下而上的冷却方式的分立式冷却系统。
7.根据权利要求6所述的牵引变流器，其特征在于，所述冷却系统包括冷却主管路；所述冷却主管路包括位于所述柜体右部下方且平行于所述柜体右侧壁的第一主管路；位于所述柜体中部且平行于所述柜体底板的第二主管路；位于所述柜体左部上方且平行于所述柜体左侧壁的第三主管路；位于所述柜体上部且平行于所述柜体顶板的第四主管路；所述第一主管路、第二主管路、第三主管路、第四主管路依次首尾衔接、并依次连通。
8.根据权利要求7所述的牵引变流器，其特征在于，所述冷却系统还包括若干条冷却支路；所述冷却支路的两端均与所述冷却主管路连通，且分别围绕所述变流器模块、所述热交换风机组件设置。
9.根据权利要求8所述的牵引变流器，其特征在于，所述冷却系统的工作电源独立于所述牵引变流器的电源。
10.根据权利要求1-5任一项所述的牵引变流器，其特征在于，所述柜体包括六个隔舱；每个隔舱具有一个柜门；六个柜门之间设置有安全联锁装置；所述安全连锁装置，用于只有在机车已降弓、跳主断后，所述六个柜门才能打开。
11.根据权利要求1-5任一项所述的牵引变流器，其特征在于，所述牵引变流器的各电气部件之间，采用母排连接。
12.根据权利要求1至5任一项所述的牵引变流器，其特征在于，所述牵引变流器还包括三个均流电抗器；每个均流电抗器分别与一个闸刀开关串联，构成一串联支路；三条串联支路再并联，构成一并联支路；两个固定放电电阻串联后，再并联在所述并联支路两端。
专利摘要本实用新型公开了一种牵引变流器，所述牵引变流器包括一柜体；所述柜体包括顶板、底板、左侧壁、以及右侧壁；所述牵引变流器还包括设置在所述柜体前部上方的变流器模块和传动控制单元；及，设置在所述柜体前部下方的主电路接线端子；及，设置在所述柜体左侧的控制电源和辅助电源插头；及，设置在所述柜体后部下方的二次谐振电容和设置在所述柜体后部左侧的斩波电阻。采用本实用新型实施例，能够提高牵引变流器整体的散热效果，以保证牵引变流器的持续正常运行，提高牵引变流器的使用寿命。
文档编号H05K5/00GK202085082SQ201120199859
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者丁杰, 刘大, 张义, 忻力, 李彦涌, 翁星方, 胡家喜, 饶沛南, 马伯乐, 黄南 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司