專利名稱：牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛牽引變流裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種牽引變流裝置的 溫度監(jiān)測系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
目前，隨著軌道交通的快速發(fā)展，各種電力機(jī)車或內(nèi)燃機(jī)車等普遍采用
大功率的牽引變流裝置，例如絕緣4冊(cè)雙極晶體管(Insulate Gate Bipolar Transistor, IGBT)牽引變流器。
牽引變流裝置一般由脈沖整流器、直流濾波電路、逆變器、真空交流接 觸器等主電路設(shè)備和無觸點(diǎn)控制裝置、控制電源等控制電路設(shè)備構(gòu)成，上述 設(shè)備都組裝于一個(gè)箱體內(nèi)，以減小設(shè)備組裝后占用的空間。這樣的設(shè)備配置 雖然可以滿足輕量化和結(jié)構(gòu)緊湊要求，但是設(shè)備運(yùn)行時(shí)，由于單位體積內(nèi)的 熱流量增大，使得設(shè)備散熱問題更為突出，因此，牽引變流裝置通常需要冷 卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻和溫度監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行溫度監(jiān)測。
一般來說，牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)是在牽引變流裝置的主要發(fā)熱 部分，例如，脈沖整流器的功率模塊、逆變器的功率模塊上或它們的散熱器 上設(shè)置溫度檢測和控制裝置并設(shè)定統(tǒng)一的溫度安全值，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的實(shí)際 溫度超過設(shè)定的安全值時(shí)，自動(dòng)斷開牽引變流裝置的主電路，起到過溫保護(hù) 的作用，以確保設(shè)備運(yùn)行的安全。
然而，對(duì)于目前的牽引變流裝置而言，上述溫度監(jiān)測系統(tǒng)并不能完全有 效的對(duì)牽引變流裝置中的各個(gè)電器設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，有時(shí)脈沖整流器的功率模 塊過熱損壞后，逆變器的功率模塊卻正常；其次，即使脈沖整流器的功率模 塊和逆變器的功率模塊被過溫保護(hù)，還是會(huì)有其他的電器設(shè)備因溫度過高而 損壞，從而影響牽引變流裝置的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)和方法，能 夠有效的對(duì)牽引變流裝置中的各個(gè)電器設(shè)備進(jìn)行溫度監(jiān)測，提高牽引變流裝置運(yùn)行的可靠性。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，所述
牽引變流裝置包括脈沖整流器和逆變器，所述溫度監(jiān)測系統(tǒng)包括
設(shè)置于所述脈沖整流器的功率模塊上的第一溫度監(jiān)測裝置，
設(shè)置于所述逆變器的功率^^莫塊上的第二溫度監(jiān)測裝置；
所述第一溫度監(jiān)測裝置和第二溫度監(jiān)測裝置分別根據(jù)所述脈沖整流器的 功率模塊和逆變器的功率模塊的不同發(fā)熱量，具有不同的預(yù)設(shè)溫度安全值。
所述第一溫度監(jiān)測裝置包括第一溫度繼電器和將所述第 一溫度繼電器 固定于脈沖整流器的功率模塊的發(fā)熱表面的安裝部件。
所述第二溫度監(jiān)測裝置包括第二溫度繼電器和將所述第二溫度繼電器 固定于逆變器的功率模塊的發(fā)熱表面的安裝部件。
所述安裝部件包括墊圈、絕緣板和固定螺釘，所述硅橡膠墊圈位于絕 緣板與第 一溫度繼電器或第二溫度繼電器之間，所述固定螺釘連接于所述脈 沖整流器的功率模塊的發(fā)熱表面或逆變器的功率模塊的發(fā)熱表面、將所述絕 緣板、墊圈和第一溫度繼電器或第二溫度繼電器固定。
所述牽引變流裝置還包括位于功率模塊的安裝側(cè)的設(shè)備室內(nèi)的電阻、傳 感器、控制箱，所述溫度監(jiān)測系統(tǒng)還包括第三溫度監(jiān)測裝置，所述第三溫度 檢測裝置位于所述的設(shè)備室內(nèi)。
所述第三溫度監(jiān)測裝置與第一溫度監(jiān)測裝置和/或第二溫度監(jiān)測裝置并聯(lián) 連接。
所述脈沖整流器的功率;f莫塊和逆變器的功率;f莫塊設(shè)有散熱器，則所述第 一溫度繼電器或第二溫度繼電器與所述散熱器固定連接，所述發(fā)熱表面為所 述散熱器的散熱面。
相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種牽引變流裝置的溫度監(jiān)測方法，包括
分別獲得所述牽引變流裝置中各個(gè)電器設(shè)備正常工作條件下所承受的最將所述各個(gè)最高溫度分別設(shè)為所述各個(gè)電器設(shè)備對(duì)應(yīng)的溫度安全值； 分別監(jiān)測所述各個(gè)電器設(shè)備的實(shí)際溫度；
分別判斷所述各個(gè)電器設(shè)備的實(shí)際溫度是否到達(dá)對(duì)應(yīng)的溫度安全值； 如果是，則斷開牽引變流裝置的主電路。
所述各個(gè)電器設(shè)備包括脈沖整流器、逆變器和設(shè)備室內(nèi)的電阻、傳感 器、控制箱。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)
所述的溫度監(jiān)測系統(tǒng)和方法，針對(duì)脈沖整流器的功率模塊和逆變器的功 率模塊設(shè)定不同的溫度安全值，而現(xiàn)有技術(shù)中的溫度監(jiān)測系統(tǒng)僅有一個(gè)統(tǒng)一 的溫度安全值，上述技術(shù)方案分別監(jiān)測脈沖整流器的功率模塊和逆變器的功 率模塊的實(shí)際溫度，根據(jù)各自的實(shí)際溫度與其對(duì)應(yīng)的溫度安全值進(jìn)行比較和 判斷，當(dāng)實(shí)際溫度高于對(duì)應(yīng)的溫度安全值的時(shí)候，即斷開牽引變流裝置的主 電路進(jìn)行過熱保護(hù)，這樣，可以根據(jù)不同功率模塊的不同發(fā)熱量區(qū)別進(jìn)行過 熱保護(hù)，從而提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。


通過附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在 全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮 放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
圖1為實(shí)施例一中牽引變流裝置的內(nèi)部冷卻系統(tǒng)示意圖2為實(shí)施例一 中牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)和外部冷卻系統(tǒng)示意圖3為實(shí)施例一中所述第一溫度監(jiān)測裝置的分解結(jié)構(gòu)示意圖4為實(shí)施例二中牽引變流裝置的內(nèi)部冷卻系統(tǒng)和溫度監(jiān)測系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖 對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā) 明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面 公開的具體實(shí)施例的限制。
其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便 于說明，表示裝置結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意 圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包 含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
為突出本發(fā)明的特點(diǎn)，附圖中沒有給出與本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)必然直接相關(guān)
的部分，例如，牽引變流裝置所在的箱體、機(jī)車車體，智能功率模塊或IGBT 模塊、二極管、緩沖電容器、緩沖電阻器、門極接口電路板、層壓板母線或 低感母排、平衡電阻器和濾波電容器等。
目前，牽引變流裝置一般由脈沖整流器、直流濾波電路、逆變器、真空 交流接觸器等主電路設(shè)備和無觸點(diǎn)控制裝置、控制電源等控制電路設(shè)備構(gòu)成， 上述設(shè)備都組裝于一個(gè)箱體內(nèi)，以減小設(shè)備組裝后占用的空間。這樣的設(shè)備 配置雖然可以滿足輕量化和結(jié)構(gòu)緊湊要求，但是設(shè)備運(yùn)行時(shí)，由于單位體積 內(nèi)的熱流量增大，使得設(shè)備散熱問題更為突出，因此，牽引變流裝置通常需 要冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻和溫度監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行溫度監(jiān)測。
一般來說，牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)是在牽引變流裝置的主要發(fā)熱 部分，例如，脈沖整流器的功率模塊、逆變器的功率模塊上或它們的散熱器 上設(shè)置溫度檢測和控制裝置并設(shè)定統(tǒng)一的溫度安全值，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的實(shí)際 溫度超過設(shè)定的安全值時(shí)，自動(dòng)斷開牽引變流裝置的主電路，起到過溫保護(hù) 的作用，以確保設(shè)備運(yùn)行的安全。
然而，對(duì)于目前的牽引變流裝置而言，上述溫度監(jiān)測系統(tǒng)并不能完全有 效的對(duì)牽引變流裝置中的各個(gè)電器設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，有時(shí)脈沖整流器的功率模 塊過熱損壞后，逆變器的功率模塊卻仍正常；其次，即使脈沖整流器的功率 模塊和逆變器的功率模塊被過溫保護(hù)，還是會(huì)有其他的電器設(shè)備因溫度過高 而損壞，從而影響牽引變流裝置的可靠性。以有時(shí)脈沖整流器的功率模塊過熱損壞后，逆變 器的功率模塊卻仍正常，是因?yàn)闋恳兞餮b置的各個(gè)電器設(shè)備發(fā)熱量不同， 而其正常工作所承受的溫度也不同，但是傳統(tǒng)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)僅對(duì)所有的電 器設(shè)備均設(shè)定相同的溫度安全值，因此造成有的電器設(shè)備已經(jīng)燒壞而有的電 器設(shè)備還未達(dá)到溫度安全值，影響了牽引變流裝置的可靠性。
基于此，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)和方法， 針對(duì)脈沖整流器的功率模塊和逆變器的功率模塊分別設(shè)定各自的溫度安全 值，能夠有效的對(duì)牽引變流裝置中的各個(gè)電器設(shè)備進(jìn)行溫度監(jiān)測，提高牽引 變流裝置運(yùn)行的可靠性。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明所述溫度監(jiān)測系統(tǒng)的 一個(gè)實(shí)施例。
實(shí)施例一
圖1為本實(shí)施例中牽引變流裝置的內(nèi)部冷卻系統(tǒng)示意圖；圖2為本實(shí)施 例中牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)和外部冷卻系統(tǒng)示意圖。
所述牽引變流裝置，設(shè)置于一封閉的箱體中，包括
位于所述箱體中央的功率單元，位于所述箱體側(cè)面的內(nèi)冷單元，以及包 括外部冷卻系統(tǒng)和內(nèi)部冷卻系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)，還有用于對(duì)牽引變流裝置進(jìn)行 溫度監(jiān)測的溫度監(jiān)測系統(tǒng)。
參照?qǐng)D1和圖2所示，所述外部冷卻系統(tǒng)，設(shè)置在所述功率單元附近， 通過與箱體外界進(jìn)行熱交換對(duì)所述功率單元散熱；所述內(nèi)部冷卻系統(tǒng)，設(shè)置 在所述內(nèi)冷單元附近，通過與所述外部冷卻系統(tǒng)進(jìn)行熱交換對(duì)所述內(nèi)冷單元 散熱。
所述功率單元包括脈沖整流器功率模塊和逆變器功率^t塊，這部分也 即牽引變流裝置主要的發(fā)熱部分。
其中，所述脈沖整流器功率模塊和逆變器功率模塊包括智能功率模塊 (IPM, Intelligent Power Module )或IGBT模塊、二極管、緩沖電容器、緩沖 電阻器、門極接口電路板、層壓板母線或低感母排、平衡電阻器和濾波電容 器。內(nèi)冷單元包括電阻、傳感器、控制箱。所述內(nèi)冷單元是指牽引變流裝 置中、由內(nèi)部冷氣系統(tǒng)冷卻的電器設(shè)備。
上述功率單元和內(nèi)冷單元的電器設(shè)備配置例如為采用單相電壓三點(diǎn)式 PWM脈沖整流器和三相電壓三點(diǎn)式PWM逆變器，箱體中包括U相、V相脈 沖整流器功率模塊和U相、V相、W相逆變器功率模塊；將脈沖整流器功率 模塊和逆變器功率模塊設(shè)置在箱體的中央，以便于集中配置電源設(shè)備；內(nèi)冷 單元中的電阻、傳感器、控制箱等分散在箱體中的特定位置。真空接觸器、 繼電器單元和無觸點(diǎn)控制裝置等配置于箱體前側(cè)，以便于集中檢查。
如圖2所示，本實(shí)施例中，所述牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)包括
設(shè)置于所述脈沖整流器的功率模塊上的第 一溫度監(jiān)測裝置，
設(shè)置于所述逆變器的功率模塊上的第二溫度監(jiān)測裝置；
所述第一溫度監(jiān)測裝置和第二溫度監(jiān)測裝置分別根據(jù)所述脈沖整流器的 功率模塊和逆變器的功率模塊的不同發(fā)熱量，具有不同的預(yù)設(shè)溫度安全值。
正是因?yàn)闋恳兞餮b置的脈沖整流器的功率模塊和逆變器的功率才莫塊發(fā) 熱量不同，而它們正常工作時(shí)所承受的最高溫度也不同，因此可以所述最高 溫度分別作為各自的溫度安全值。
所述第一溫度監(jiān)測裝置包括第一溫度繼電器和將所述溫度繼電器固定 于脈沖整流器的功率模塊的發(fā)熱表面的安裝部件。
所述第二溫度監(jiān)測裝置包括第二溫度繼電器和將所述溫度繼電器固定 于逆變器的功率模塊的發(fā)熱表面的安裝部件。
所述發(fā)熱表面為功率模塊的半導(dǎo)體元器件的外表面。優(yōu)選的，功率模塊 上設(shè)置有散熱器，則所述發(fā)熱表面為所述散熱器的散熱面。
圖3為所述第一溫度監(jiān)測裝置示意圖，如圖3所示，第一溫度監(jiān)測裝置 包括第 一溫度繼電器和將所述溫度繼電器固定于脈沖整流器的功率模塊的 發(fā)熱表面的安裝部件，該發(fā)熱表面至散熱器(圖中未示出)的散熱面，也即 圖中蒸發(fā)部的外表面。
如圖3所示，所述安裝部件包括墊圈(例如硅橡膠墊圈)、絕緣板和固定螺釘，所述墊圈位于絕緣板與第一溫度繼電器之間，所述固定螺釘連接于 所述脈沖整流器的功率模塊(圖中未示出)的發(fā)熱表面(即圖中蒸發(fā)部的外 表面)、將所述絕緣板、墊圏和第一溫度繼電器固定。
該第一溫度監(jiān)測裝置采用密閉構(gòu)造，不需要內(nèi)部維護(hù)和檢查。為進(jìn)行溫 度安全值確認(rèn)等需要取下第一溫度繼電器時(shí)，可通過松開螺釘，卸下墊圏和 絕緣板，可以大大方便安裝和操作。
所述第二溫度監(jiān)測裝置的組成和結(jié)構(gòu)與所述第一溫度監(jiān)測裝置類似，區(qū) 別在于，兩者溫度繼電器的動(dòng)作溫度不同，也即發(fā)生過熱保護(hù)的溫度安全值 不同。
本實(shí)施例中，所述牽引變流器的溫度監(jiān)測方法，采用所述溫度監(jiān)測系統(tǒng)
進(jìn)行溫度監(jiān)測，該方法包括
分別獲得所述牽引變流裝置中脈沖整流器的功率模塊和逆變器的功率才莫 塊正常工作條件下所承受的最高溫度；
將所述各個(gè)最高溫度分別設(shè)為所述脈沖整流器的功率模塊和逆變器的功 率模塊對(duì)應(yīng)的溫度安全值；
分別監(jiān)測所述脈沖整流器的功率模塊和逆變器的功率模塊的實(shí)際溫度；
分別判斷所述脈沖整流器的功率模塊和逆變器的功率模塊的實(shí)際溫度是 否到達(dá)對(duì)應(yīng)的溫度安全值；
如果是，則溫度繼電器斷開牽引變流裝置的主電路。
以上所述的溫度監(jiān)測系統(tǒng)和方法，針對(duì)脈沖整流器的功率模塊和逆變器 的功率模塊設(shè)定不同的溫度安全值，分別監(jiān)測脈沖整流器的功率模塊和逆變 器的功率模塊的實(shí)際溫度，根據(jù)各自的實(shí)際溫度與其對(duì)應(yīng)的溫度安全值進(jìn)行
比較和判斷，當(dāng)實(shí)際溫度高于對(duì)應(yīng)的溫度安全值的時(shí)候，即斷開牽引變流裝 置的主電路進(jìn)行過熱保護(hù)，從而提高設(shè)^^運(yùn)行的可靠性。
本實(shí)施例中冷卻系統(tǒng)實(shí)質(zhì)是采用風(fēng)冷原理。所述箱體外壁上具有進(jìn)風(fēng)口 和出風(fēng)口，如圖1所示，所述內(nèi)部冷卻系統(tǒng)包括:輔鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)道和熱管換 熱器。其中，
10所述輔鼓風(fēng)機(jī)，位于所述內(nèi)冷單元的上游，用于向所述內(nèi)冷單元輸送氣 流，所述氣流將內(nèi)冷單元的熱量帶至所述熱管換熱器的受熱端，功率模塊的 車側(cè)設(shè)置主鼓風(fēng)機(jī)，所述主鼓風(fēng)機(jī)例如為雙葉輪電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，向功率模塊送 風(fēng)。
所述風(fēng)道，連通所述熱管散熱器的受熱端和輔鼓風(fēng)機(jī)，用于將流經(jīng)所述 熱管換熱器的受熱端的氣流輸送回輔鼓風(fēng)^L。
所述熱管換熱器，其受熱端位于所述內(nèi)冷單元的下游，其散熱端位于所 述外部冷卻系統(tǒng)中。
如圖2所示，所述外部冷卻系統(tǒng)包括:分流裝置，主鼓風(fēng)機(jī)和排風(fēng)通道。 其中，
所述分流裝置，位于進(jìn)風(fēng)口下游，用于將進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入的氣流分流至所述
熱管換熱器的散熱端和主鼓風(fēng)^L,
所述主鼓風(fēng)機(jī)，位于所述功率單元上游，用于向所述功率單元輸入氣流，
所述排風(fēng)通道，位于所述功率單元的下游，用于把流經(jīng)所述功率單元的 氣流輸送至排風(fēng)口。
所謂的上游、下游是按照冷卻系統(tǒng)工作時(shí)送風(fēng)氣流的流動(dòng)方向。
下面介紹上述牽引變流裝置中冷卻系統(tǒng)的工作原理。
所述冷卻系統(tǒng)分為內(nèi)部冷卻系統(tǒng)和外部冷卻系統(tǒng)兩大部分，前者主要為 電阻、傳感器、控制箱等所謂的內(nèi)冷單元冷卻、降溫，后者主要為功率單元 冷卻、降溫。外部冷卻系統(tǒng)與箱體的外界直接進(jìn)行熱交換，而內(nèi)部冷卻系統(tǒng)
和外部冷卻系統(tǒng)這兩大冷卻系統(tǒng)通過熱管換熱器進(jìn)行熱交換。圖1和圖2分 別示出所述內(nèi)部冷卻系統(tǒng)和外部冷卻系統(tǒng)。
在內(nèi)部冷卻系統(tǒng)中，輔鼓風(fēng)機(jī)向分散在密閉室內(nèi)的電阻、傳感器、控制 箱等所謂內(nèi)冷單元吹風(fēng)，氣流使熱量被傳至熱管換熱器的受熱端，由受熱端 再傳至散熱端，而被外部冷卻系統(tǒng)帶走；然后獨(dú)立的風(fēng)道將流經(jīng)所述熱管換 熱器的受熱端的氣流輸送回輔鼓風(fēng)機(jī)，由輔鼓風(fēng)機(jī)循環(huán)的吹向內(nèi)冷單元。在 內(nèi)部冷卻系統(tǒng)里的空氣被循環(huán)利用，沒有箱體外的氣流進(jìn)入，這樣就大大減少了箱體內(nèi)的積灰，也能有效地將熱量帶走。
在外部冷卻系統(tǒng)中，由進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入箱體內(nèi)的空氣被下游的分流裝置分為 兩部分， 一部分流向熱管換熱器的散熱端，帶走內(nèi)部冷卻系統(tǒng)中的熱量，然
后再進(jìn)入主鼓風(fēng)才幾；另一部分空氣則直4妄進(jìn)入主鼓風(fēng)才幾，由主鼓風(fēng)才幾吹向主
要的發(fā)熱部分功率單元，例如為脈沖整流器功率模塊和逆變器功率模塊，將 功率單元的熱量由出風(fēng)口帶出箱體。
可見，上述牽引變流裝置通過整體上配置功率單元和內(nèi)冷單元在箱體中 的位置，由內(nèi)部冷卻系統(tǒng)和外部冷卻系統(tǒng)分別對(duì)內(nèi)冷單元和功率單元進(jìn)行散 熱，而內(nèi)部冷卻系統(tǒng)中的沒有箱體外的空氣流入，^f又與外部冷卻系統(tǒng)進(jìn)^f亍熱 交換對(duì)所述內(nèi)冷單元散熱，外部冷卻系統(tǒng)直接對(duì)功率單元進(jìn)行散熱，如此以 來，無論對(duì)設(shè)置相對(duì)集中的功率單元，還是設(shè)置相對(duì)分散的電阻、傳感器、 控制箱等所謂內(nèi)冷單元，能夠從整體上進(jìn)行散熱，控制電器設(shè)備的溫升，而 且，由于內(nèi)部冷卻系統(tǒng)中沒有外界空氣的進(jìn)入，可以避免灰塵積聚的問題， 從而提高牽引變流裝置運(yùn)行的可靠性。
優(yōu)選的，所述進(jìn)風(fēng)口處還具有空氣過濾器，外界空氣先經(jīng)過空氣過濾器 后再進(jìn)入分流裝置，空氣過濾器將空氣中的灰塵和雜質(zhì)留在過濾器上以凈化 空氣，進(jìn)一步防止箱體內(nèi)灰塵的積聚。
優(yōu)選的，所述外部冷卻系統(tǒng)還包括與所述功率單元的發(fā)熱部分連接的散 熱器，用于給所述功率單元中發(fā)熱部分釋放熱量。所述功率單元的發(fā)熱部分
為脈沖整流器功率模塊和逆變器功率模塊，例如，智能功率模塊或IGBT模塊、 二極管、緩沖電容器、緩沖電阻器、門極接口電路板、層壓板母線或低感母 排、平衡電阻器和濾波電容器等。散熱器能夠使發(fā)熱部分的熱量充分釋放， 以便被氣流帶走，提高散熱效率。
所述散熱器可以為熱管冷卻裝置，優(yōu)選的，所述散熱器采用沸騰冷卻器 (或均溫板)。此沸騰冷卻器采用內(nèi)存制冷容器外壁直接接觸元件的強(qiáng)化散熱 方式，可有效提高IPM (或IGBT)斷開性能(降低主電路配線電感)，增強(qiáng) 裝置冷卻性能、減小體積、降低重量。蒸發(fā)部外壁面直接接觸元件，外壁面 吸收的元件熱量傳遞到內(nèi)壁面后用于內(nèi)部制冷劑沸騰，滯騰產(chǎn)生的蒸汽被直接導(dǎo)向數(shù)量眾多的散熱片組成的冷凝部。蒸汽放出汽化潛熱并液化，在重力 作用下流回蒸發(fā)部。上述循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)高于熱管冷卻裝置幾倍的冷卻性能， 從而有效降低質(zhì)量。所述沸騰冷卻器中，制冷劑選用替代氟利昂，屬于非氟 利昂系制冷劑，既高效，又可以避免對(duì)環(huán)境的破壞。
上述實(shí)施例中，真空接觸器、繼電器單元和無觸點(diǎn)控制裝置等位于箱體 的4全查面?zhèn)?，?shí)際上它們也可作為內(nèi)冷單元，由內(nèi)部冷卻系統(tǒng)進(jìn)行散熱，也
即內(nèi)冷單元還包括真空接觸器、繼電器單元和無觸點(diǎn)控制裝置。上述電器 設(shè)備雖然分散于箱體側(cè)面不同的位置，但是均可以由輔鼓風(fēng)機(jī)、獨(dú)立的風(fēng)道 和熱管換熱器組成的內(nèi)部冷卻系統(tǒng)進(jìn)行散熱，其散熱原理與實(shí)施例一相同， 在此不再贅述。
與脈沖整流器和逆變器的溫度監(jiān)測裝置并聯(lián)連接設(shè)備室內(nèi)的溫度監(jiān)測裝 置，可以進(jìn)一步提高可靠性，具體在以下實(shí)施例中說明。
實(shí)施例二
圖4為本實(shí)施例中牽引變流裝置的內(nèi)部冷卻系統(tǒng)和溫度監(jiān)測系統(tǒng)的示意圖。
如圖4所示，對(duì)于目前的牽引變流裝置而言，其發(fā)熱部分不僅有脈沖整 流器的功率模塊和逆變器的功率模塊，而除此之外的電器設(shè)備，例如電阻、 傳感器、控制箱、真空接觸器、繼電器單元和無觸點(diǎn)控制裝置(圖中未示出) 等也會(huì)發(fā)出較大的熱量，輔助鼓風(fēng)機(jī)對(duì)電阻、傳感器、控制箱等進(jìn)行冷卻。
為防止所述輔助鼓風(fēng)機(jī)故障引起功率模塊的半導(dǎo)體元件安裝側(cè)的密閉室 (設(shè)備室)內(nèi)溫度上升，從而導(dǎo)致電器設(shè)備誤動(dòng)作，可以設(shè)置第三溫度監(jiān)測 裝置，從而進(jìn)一步提高牽引變流裝置的可靠性。
如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于，所述牽引變流裝置還包 括位于所述功率模塊安裝側(cè)的設(shè)備室內(nèi)的(即半導(dǎo)體元件的安裝側(cè))電阻、 傳感器、控制箱，則本實(shí)施例中所述溫度監(jiān)測系統(tǒng)還包括第三溫度監(jiān)測裝置， 所述第三溫度監(jiān)測裝置位于所述設(shè)備室內(nèi)。所述第三溫度監(jiān)測裝置與實(shí)施例 一 中的第 一 、第二溫度監(jiān)測裝置的組成 和結(jié)構(gòu)相同，包括第二溫度繼電器和將所述第二溫度繼電器固定的安裝部件 區(qū)別在于，溫度繼電器的動(dòng)作溫度不同，也即發(fā)生過熱保護(hù)的溫度安全值不 同。
該第三溫度監(jiān)測裝置的溫度安全值與所述設(shè)備室內(nèi)的電器設(shè)備的發(fā)熱量 有關(guān)。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上 的限制。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例纟皮露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何 熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上 述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或 修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，
均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
1、一種牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，所述牽引變流裝置包括脈沖整流器和逆變器，其特征在于，所述溫度監(jiān)測系統(tǒng)包括設(shè)置于所述脈沖整流器的功率模塊上的第一溫度監(jiān)測裝置，設(shè)置于所述逆變器的功率模塊上的第二溫度監(jiān)測裝置；所述第一溫度監(jiān)測裝置和第二溫度監(jiān)測裝置分別根據(jù)所述脈沖整流器的功率模塊和逆變器的功率模塊的不同發(fā)熱量，具有不同的預(yù)設(shè)溫度安全值。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于， 所述第 一溫度監(jiān)測裝置包括第 一溫度繼電器和將所述第 一溫度繼電器固定 于脈沖整流器的功率模塊的發(fā)熱表面的安裝部件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于， 所述第二溫度監(jiān)測裝置包括第二溫度繼電器和將所述第二溫度繼電器固定 于逆變器的功率模塊的發(fā)熱表面的安裝部件。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在 于，所述安裝部件包括墊圈、絕緣板和固定螺釘，所述硅橡膠墊圈位于絕 緣板與第一溫度繼電器或第二溫度繼電器之間，所述固定螺釘連接于所述脈 沖整流器的功率模塊的發(fā)熱表面或逆變器的功率模塊的發(fā)熱表面、將所述絕 緣板、墊圏和第一溫度繼電器或第二溫度繼電器固定。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于， 所述牽引變流裝置還包括位于功率模塊的安裝側(cè)的設(shè)備室內(nèi)的電阻、傳感器、 控制箱，所述溫度監(jiān)測系統(tǒng)還包括第三溫度監(jiān)測裝置，所述第三溫度檢測裝 置位于所述的設(shè)備室內(nèi)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于， 所述第三溫度監(jiān)測裝置與第一溫度監(jiān)測裝置和/或第二溫度監(jiān)測裝置并聯(lián)連 接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在 于，所述脈沖整流器的功率模塊和逆變器的功率模塊設(shè)有散熱器，則所述第 一溫度繼電器或第二溫度繼電器與所述散熱器固定連接，所述發(fā)熱表面為所述散熱器的散熱面。
8、 一種牽引變流裝置的溫度監(jiān)測方法，其特征在于，包括分別獲得所述牽引變流裝置中各個(gè)電器設(shè)備正常工作條件下所承受的最 南溫度；將所述各個(gè)最高溫度分別設(shè)為所述各個(gè)電器設(shè)備對(duì)應(yīng)的溫度安全值； 分別監(jiān)測所述各個(gè)電器設(shè)備的實(shí)際溫度；分別判斷所述各個(gè)電器設(shè)備的實(shí)際溫度是否到達(dá)對(duì)應(yīng)的溫度安全值； 如果是，則斷開牽引變流裝置的主電路。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述牽引變流裝置的溫度監(jiān)測方法，其特征在于，所 述各個(gè)電器設(shè)備包括脈沖整流器、逆變器和設(shè)備室內(nèi)的電阻、傳感器、控制箱。
全文摘要
本發(fā)明提供一種牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)和方法，所述牽引變流裝置包括脈沖整流器和逆變器，所述溫度監(jiān)測系統(tǒng)包括設(shè)置于所述脈沖整流器的功率模塊上的第一溫度監(jiān)測裝置，設(shè)置于所述逆變器的功率模塊上的第二溫度監(jiān)測裝置；所述第一溫度監(jiān)測裝置和第二溫度監(jiān)測裝置分別根據(jù)所述脈沖整流器的功率模塊和逆變器的功率模塊的不同發(fā)熱量，具有不同的預(yù)設(shè)溫度安全值。采用所述牽引變流裝置的溫度監(jiān)測系統(tǒng)和方法，能夠有效的對(duì)牽引變流裝置中的各個(gè)電器設(shè)備進(jìn)行溫度監(jiān)測，提高牽引變流裝置運(yùn)行的可靠性。
文檔編號(hào)G01K13/00GK101451892SQ200910076610
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者杰 丁, 張曙光, 張秋紅, 徐景秋, 陳燕平, 馬伯樂 申請(qǐng)人:鐵道部運(yùn)輸局;株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司