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CN107147307A - 机车牵引逆变器 - Google Patents

机车牵引逆变器 Download PDF

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CN107147307A
CN107147307A CN201710563569.2A CN201710563569A CN107147307A CN 107147307 A CN107147307 A CN 107147307A CN 201710563569 A CN201710563569 A CN 201710563569A CN 107147307 A CN107147307 A CN 107147307A
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李竹可
黄超
王龙刚
唐丽欢
张西哲
李兵
侯涛
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CRRC Yongji Electric Co Ltd
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    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20909—Forced ventilation, e.g. on heat dissipaters coupled to components

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  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种机车牵引逆变器，包括柜体，所述柜体分为两层，上层柜体右侧并列安装有1号功率模块和3号功率模块、左侧并列安装有两个支撑电容，同理，下层柜体右侧并列安装有2号功率模块和4号功率模块、左侧并列安装有两个支撑电容；位于柜体上下层的支撑电容之间安装冷却风机；位于上层冷却风机的前侧设置安装板、后侧设置转换开关，所述安装板上设置接地电阻、电压检测板及电压传感器；位于功率模块的柜体前后侧面布置有放电电阻；所述柜体的右侧下部布置有二次端子X4、二次端子X2和二次端子X1。本发明不同以往机车牵引逆变器的设计结构，同时满足逆变器的空间、电气性能和机械性能要求。

Description

机车牵引逆变器
技术领域
本发明涉及铁路机车设备，具体为一种铁路机车牵引逆变器的布置结构。
背景技术
铁道机车是关乎人员安全的重要设备，尤其是中国铁路与世界接轨，机车走向世界的时代下，要求机车有非常高的可靠性。所以机车牵引逆变器装置在狭窄的空间，满足电气性能要求的情况下提升高功率密度非常困难。
目前，现机车牵引逆变器结构各不相同，多用水冷的冷却结构，而风冷的内燃机车变频器还未见报道和实施。
发明内容
本发明目的是在满足空间和电气技术要求的前提下进行器件的柜体设计和布局，提供一种机车牵引逆变器。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种机车牵引逆变器，包括柜体，所述柜体分为两层，上层柜体右侧并列安装有1号功率模块和3号功率模块、左侧并列安装有两个支撑电容，同理，下层柜体右侧并列安装有2号功率模块和4号功率模块、左侧并列安装有两个支撑电容；位于柜体上下层的支撑电容之间安装冷却风机；位于上层冷却风机的前侧设置安装板、后侧设置转换开关，所述安装板上设置接地电阻、电压检测板及电压传感器；位于功率模块的柜体前后侧面布置有放电电阻；所述柜体的右侧下部布置有二次端子X4、二次端子X2和二次端子X1。
通过模块化结构的设计，采用内置变频交流风机和柜体右侧设置四个逆变斩波功率单元的设计方案，同时充分利用风机外围空闲的地方布置支撑电容、开关电路、高压指示电路以及电压电流传感器等，不同以往机车牵引逆变器的设计结构，同时满足逆变器的空间、电气性能和机械性能要求。
附图说明
图1表示牵引逆变器的主电路原理图。
图2a表示机车牵引逆变器的主视图。
图2b表示机车牵引逆变器的右视图。
图2c表示机车牵引逆变器的左视图。
图中：1-转换开关，2-冷却风机，3-1号功率模块，4-2号功率模块，5-3号功率模块，6-4号功率模块，7-接地电阻，8-电压检测板，9-电压传感器，10-支撑电容，11-放电电阻，12-二次端子X4，13-二次端子X2，14-二次端子X1，15-安装板，16-柜体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
从图2中可以看出，牵引逆变器除了四台500KW的逆变斩波器外还有其他辅助的电路。从牵引逆变器的主要技术要求看，在如此狭小的空间内布置四台逆变斩波器，还需要采用风冷结构，结构布置难度非常大。
为优化设计，牵引逆变器采用模块化设计，包括、4路功率逆变输出和斩波制动单元、1路牵引电机与工频供电转换开关、1路接地检测单元、5路高压指示装置、以及强迫通风冷却单元、安全放电保护和相关的检测单元。
布局方案具体为，机车牵引逆变器包括柜体16，柜体16分为两层，如图2b所示，上层柜体右侧并列安装有1号功率模块3和3号功率模块5、左侧并列安装有两个支撑电容10，同理，下层柜体右侧并列安装有2号功率模块4和4号功率模块6、左侧并列安装有两个支撑电容10；位于柜体16上下层的支撑电容10之间安装冷却风机2；如图2c所示，位于上层冷却风机2的前侧（柜体前侧面）设置安装板15、后侧（柜体后侧面）设置转换开关1，安装板15上设置接地电阻7、电压检测板8及电压传感器9，图中可以看出用了三个电压检测板共6路，作为高压指示装置；如图2a所示，位于功率模块的柜体前后侧面布置有放电电阻11；柜体16的右侧下部布置有二次端子X4 12、二次端子X2 13和二次端子X1 14。
由于牵引逆变器外部安装空间的限制，前后与侧面安装板采用螺栓安装在柜体骨架上，内部面安装有密封条，以达到IP54的防护等级。柜体底部开孔，高压与低压电缆由底部开孔进入。柜体左右侧面开进出风口，接外部通风，为柜内电容、模块驱动板等电器进行散热。
牵引逆变器功率模块安装在柜内左侧，散热器采用热管散热器，冷却方式为强迫风冷，冷却风机由辅助发电机供电。逆变器高压进出线与外部控制系统通过端子方式连接，与外部各连接部件（例如主电路接线端子、控制电路接线端子等）易于接近，方便地对变流器模块进行拆装、维护。
牵引逆变器的技术要求如下：
额定功率： 4×500kW，
额定输入电压： 620VDC～2600VDC（纹波电压＜100V），
最大持续输入电流： 1670ADC，
最大输入电压： 3200VDC，
输出电压： 0～2030VAC（线电压，3相基波），
最大输出电流： 300ARMS，
器件类型： IGBT，
IGBT开关频率： 550Hz（牵引和斩波），
IGBT控制占空比： 0～0.85(斩波)，
IGBT温度采集： 散热器基板上安装温度传感器，
输出频率： 0～160Hz，
慢放电时间： 5min内，电压降至48VDC以下，
防护等级： 功率模块：IP20；逆变器外壳：IP54，
效率： 98%，
结构型式： 柜式结构，
安装方式： 地脚安装，
冷却方式： 强迫风冷，
外形尺寸（长宽高）： 1790×1060×1527mm。
通过模块化结构的设计，采用内置变频交流风机和右侧布置四个逆变斩波功率单元的设计方案，同时充分利用风机外围空闲的地方布置支撑电容、开关电路、高压指示电路以及电压电流传感器等，不同以往机车牵引逆变器的设计结构，同时满足逆变器的空间、电气性能和机械性能要求。
本发明机车牵引逆变器专为印度1000KW内燃直流机车升级改内燃交流传动而设计，目前已经通过地面试验验证，正在做机车联调试验。国内机车产品突破印度市场，必然能获得可观经济效益。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖权利要求保护范围中。

Claims (2)

1.一种机车牵引逆变器，包括柜体（16），其特征在于：所述柜体（16）分为两层，上层柜体右侧并列安装有1号功率模块（3）和3号功率模块（5）、左侧并列安装有两个支撑电容（10），同理，下层柜体右侧并列安装有2号功率模块（4）和4号功率模块（6）、左侧并列安装有两个支撑电容（10）；位于柜体（16）上下层的支撑电容（10）之间安装冷却风机（2）；位于上层冷却风机（2）的前侧设置安装板（15）、后侧设置转换开关（1），所述安装板（15）上设置接地电阻（7）、电压检测板（8）及电压传感器（9）；位于功率模块的柜体前后侧面布置有放电电阻（11）；所述柜体（16）的右侧下部布置有二次端子X4（12）、二次端子X2（13）和二次端子X1（14）。
2.根据权利要求1所述的机车牵引逆变器，其特征在于：所述柜体（16）外形尺寸为：1790×1060×1527mm。
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