CN204304759U - 内燃机车牵引变流器和内燃机车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种内燃机车牵引变流器和内燃机车，其中，牵引变流器包括：功率器件、水冷基板、水冷管道、水冷泵和换热器；所述功率器件设置在所述水冷基板上；所述水冷基板上设有入液口和出液口，分别与设置在所述水冷基板内部的冷却通道连通；所述水冷管道穿过所述换热器，且与所述入液口和出液口连接，以在所述水冷基板和换热器之间形成冷却回路；所述冷却泵设置在所述水冷管道中。本实用新型提供的内燃机车牵引变流器和内燃机车能够对功率模块有效散热，且能够提高内燃机车车厢底部空间的利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及变流器技术，尤其涉及一种内燃机车牵引变流器和内燃机车。
背景技术
内燃机车的电气控制部分主要包括牵引***和辅助***，其中，牵引***又包括牵引变流器、牵引电机等设备，牵引变流器用于提供变频变压的电源给牵引电机，以驱动内燃机车行驶。由于内燃机车的牵引变流器为交直交结构，由柴油发电机组提供能量源，因此，牵引变流器中的直流母线的电压波动非常大，牵引变流器必须在电压波动的时候发挥作用，以输出稳定的电源信号。而在牵引变流器工作的过程中，其中的功率器件频繁动作，散发出的热量如果不能尽快散出，则会因高温而导致功率器件损坏。
现有的牵引变流器通常采用强迫风冷或走行风冷的结构进行冷却和散热，由于强迫风冷需要大功率的风机，需占用较大的空间，而走形风冷则需要较大体积的散热器，也会占用较大的空间，对于内燃机车而言，降低了车厢底部空间的利用率。
实用新型内容
本实用新型提供一种内燃机车牵引变流器和内燃机车，能够对功率模块进行有效散热，且能够提高内燃机车车厢底部空间的利用率。
本实用新型实施例提供一种内燃机车牵引变流器，包括：功率器件、水冷基板、水冷管道、水冷泵和换热器；其中，
所述功率器件设置在所述水冷基板上；
所述水冷基板上设有入液口和出液口，分别与设置在所述水冷基板内部的冷却通道连通；
所述水冷管道穿过所述换热器，且与所述入液口和出液口连接，以在所述水冷基板和换热器之间形成冷却回路；所述冷却泵设置在所述水冷管道中。
如上所述的内燃机车牵引变流器，还包括控制设备；所述控制设备与所述水冷泵连接，用于控制所述水冷泵启动或停止。
如上所述的内燃机车牵引变流器，还包括风机；所述风机的吹风方向朝向所述换热器。
如上所述的内燃机车牵引变流器，还包括控制设备；所述控制设备与所述水冷泵连接，用于控制所述水冷泵启动或停止；所述控制设备还与所述风机连接，用于控制所述风机启动或停止。
如上所述的内燃机车牵引变流器，还包括至少一个温度传感器，所述温度传感器的检测端设置在所述水冷管道上，所述温度传感器的信号输出端与所述控制设备连接。
如上所述的内燃机车牵引变流器，还包括至少一个压力传感器，所述压力传感器的检测端设置在所述水冷管道上，所述压力传感器的信号输出端与所述控制设备连接。
如上所述的内燃机车牵引变流器，所述功率器件为绝缘栅双极型晶体管IGBT。
如上所述的内燃机车牵引变流器，所述冷却管道为聚氯乙烯管。
如上所述的内燃机车牵引变流器，所述水冷基板为铝合金板。
本实用新型又一实施例提供一种内燃机车，包括如上所述的内燃机车牵引变流器。
本实用新型实施例通过采用水冷管道和水冷泵，与水冷基板和散热器形成冷却回路，以液体冷却的方式来降低功率器件的温度，冷却效果较好，并且所采用的各器件体积较小重量轻，在车厢底部占据较少的空间，不但有利于减轻车辆自重，还降低了车厢底部各部件的布置难度，使得结构设计更加紧凑合理，能够满足大功率散热的要求。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的内燃机车牵引变流器的结构示意图一；
图2为本实用新型实施例提供的内燃机车牵引变流器的结构示意图二；
图3为本实用新型实施例提供的内燃机车牵引变流器的安装结构示意图一；
图4为本实用新型实施例提供的内燃机车牵引变流器的安装结构示意图二；
图5为本实用新型实施例提供的内燃机车牵引变流器的安装结构示意图三。
具体实施方式
图1为本实用新型实施例提供的内燃机车牵引变流器的结构示意图一。如图1所示，本实施例提供的内燃机车牵引变流器，包括：功率器件1、水冷基板2、水冷管道3、水冷泵4和换热器5。其中，功率器件1设置在水冷基板2上，水冷基板2上设有入液口21和出液口22，分别与设置在水冷基板2内部的冷却通道23连通。水冷管道3穿过换热器5，且与入液口21和出液口22连接，以在水冷基板2和换热器5之间形成冷却回路，冷却回路中填充冷却剂。冷却泵4设置在水冷管道3中，用于对水冷管道3中的冷却剂施压，驱动冷却剂在冷却回路中流动。
在牵引变流器工作的过程中，其中的功率器件1工作产生的热量被流经水冷基板2中的冷却剂吸收，冷却剂沿冷却回路流至换热器5，与换热器5周围的空气进行热交换，使得冷却剂的热量被空气吸收。冷却剂离开换热器5再沿冷却回路流向水冷基板2，以实现循环散发功率器件1发出的热量。
本实施例通过采用水冷管道和水冷泵，与水冷基板和散热器形成冷却回路，以液体冷却的方式来降低功率器件的温度，冷却效果较好，并且所采用的各器件体积较小重量轻，在车厢底部占据较少的空间，不但有利于减轻车辆自重，还降低了车厢底部各部件的布置难度，使得结构设计更加紧凑合理，能够满足大功率散热的要求。
上述冷却剂可以为现有技术中常用的冷却剂，如纯水、氟利昂等。
在上述技术方案的基础上，牵引变流器中还可以包括控制设备，该控制设备与水冷泵4连接，用于控制水冷泵4的启动和停止。该控制设备可以为单独的控制器，也可以与牵引控制所采用的控制器集成为一体。若该控制设备为独立设置的，则可以通过网络及数据线进行相互通信，以确保牵引变流器中各部件的协调工作。
图2为本实用新型实施例提供的内燃机车牵引变流器的结构示意图二。如图2所示，进一步的，牵引变流器中还可以设置风机6，将风机6的吹风方向朝向换热器5，通过强制风冷的方式降低换热器5周围空气的温度，更有利于降低流经换热器5的冷却剂的温度。风机6也可以与控制设备相连，以通过控制设备控制风机6的启动和停止。
上述控制设备可以由技术人员发出指令，进而控制水冷泵4和/或风机6工作，或者，控制设备也可以通过传感器获取当前温度数据，并根据温度数据来控制水冷泵4和/或风机6工作。因此，可以采用温度传感器，将检测端设置在水冷管道3上，信号输出端与控制设备连接，用于检测水冷管道3的温度，并传输给控制设备。当水冷管道3中冷却剂的温度大于设定值时，控制设备控制风机6工作，加速散热。温度传感器检测端在水冷管道3上的具***置可以由技术人员设定，温度传感器的数量可以为至少一个。
另外，牵引变流器中还可以设置压力传感器，其检测端设置在水冷管道3上，信号输出端与控制设备连接，用于检测水冷管道3的压力。
图3为本实用新型实施例提供的内燃机车牵引变流器的安装结构示意图一，图4为本实用新型实施例提供的内燃机车牵引变流器的安装结构示意图二，图5为本实用新型实施例提供的内燃机车牵引变流器的安装结构示意图三。如图3至图5所示，内燃机车的牵引变流器还可以包括电容器组件、接触器组件、熔断器组件、电抗器组件、进线端子组件、出线端子组件等，均采用模块化结构，布设在牵引变流器箱体7中，使得安装、更换和维修更加便捷。牵引变流器中的水冷基板2布设在箱体7中，功率器件1设置在水冷基板2上。换热器5通过水冷管道3与水冷基板2相连，形成冷却回路。
其中，功率器件1可以采用绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，简称IGBT)，也可以采用现有技术中常用的其它功率开关器件。
上述冷却管道3可以为聚氯乙烯管，具体可以选择耐压且防水性能较好的聚氯乙烯管。水冷基板2可以采用铝合金板，其导热效果较好。冷却管道3与水冷基板2上的入液口21和出液口22可通过可插拔的管件进行连接，并且选用放水性能较好、密封性较好、强度高不易变形的管件。
本实施例提供的牵引变流器可工作在零下40℃至零上40℃之间，海拔高度低于2500m的环境中，按照防水等级为IP65的标准设计。其中，牵引变流器的主电路的输入额定电压为直流1500V，输入电压范围在直流850V至1800V之间，当主电路断电后，支撑电容在自然放电状态下的电压小于直流36V，放电时间小于15分钟；支撑电容在斩波放电状态下的电压小于直流36V，放电时间小于10秒。另外，牵引变流器工作在牵引状态时，其额定输出线电压范围为交流(0-1100)V，频率为(0-150)Hz，额定牵引功率为500KW*4；牵引变流器工作在制动状态时，其额定输出线电压范围为交流(0-1250)V，频率为(0-150)Hz，额定制动功率为600KW*4。牵引变流器中控制电路的输入额定电压为直流74V，输入电压在直流90V至130V之间，牵引变流器与列车网络***采用CanOpen通信标准协议。
本实施例还提供一种内燃机车，包括上述内燃机车牵引变流器，通过采用水冷管道和水冷泵，与水冷基板和散热器形成冷却回路，以液体冷却的方式来降低功率器件的温度，冷却效果较好，并且所采用的各器件体积较小重量轻，在车厢底部占据较少的空间，不但有利于减轻车辆自重，还降低了车厢底部各部件的布置难度，使得结构设计更加紧凑合理，能够满足大功率散热的要求，并且其水冷功能较为完善，又能够实现有效监控，提高了可靠性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种内燃机车牵引变流器，其特征在于，包括：功率器件、水冷基板、水冷管道、水冷泵和换热器；其中，
所述功率器件设置在所述水冷基板上；
所述水冷基板上设有入液口和出液口，分别与设置在所述水冷基板内部的冷却通道连通；
所述水冷管道穿过所述换热器，且与所述入液口和出液口连接，以在所述水冷基板和换热器之间形成冷却回路；所述冷却泵设置在所述水冷管道中。
2.根据权利要求1所述的内燃机车牵引变流器，其特征在于，还包括控制设备；所述控制设备与所述水冷泵连接，用于控制所述水冷泵启动或停止。
3.根据权利要求1所述的内燃机车牵引变流器，其特征在于，还包括风机；所述风机的吹风方向朝向所述换热器。
4.根据权利要求3所述的内燃机车牵引变流器，其特征在于，还包括控制设备；所述控制设备与所述水冷泵连接，用于控制所述水冷泵启动或停止；所述控制设备还与所述风机连接，用于控制所述风机启动或停止。
5.根据权利要求2或4所述的内燃机车牵引变流器，其特征在于，还包括至少一个温度传感器，所述温度传感器的检测端设置在所述水冷管道上，所述温度传感器的信号输出端与所述控制设备连接。
6.根据权利要求5所述的内燃机车牵引变流器，其特征在于，还包括至少一个压力传感器，所述压力传感器的检测端设置在所述水冷管道上，所述压力传感器的信号输出端与所述控制设备连接。
7.根据权利要求1所述的内燃机车牵引变流器，其特征在于，所述功率器件为绝缘栅双极型晶体管IGBT。
8.根据权利要求1所述的内燃机车牵引变流器，其特征在于，所述冷却管道为聚氯乙烯管。
9.根据权利要求1所述的内燃机车牵引变流器，其特征在于，所述水冷基板为铝合金板。
10.一种内燃机车，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的内燃机车牵引变流器。
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