一種內(nèi)燃機(jī)車用變流器裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型主要涉及軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，特指一種內(nèi)燃機(jī)車用變流器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力牽引系統(tǒng)中，交流傳動以其特有的優(yōu)勢發(fā)揮著越來越重要的作用。交流傳動系統(tǒng)最基本的任務(wù)是通過電力電子器件對電能的電壓和頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對牽引電動機(jī)傳調(diào)速的目的。變流器裝置就是實(shí)現(xiàn)上述功能的裝置，是交流傳動系統(tǒng)的核心部件。通常要求變流器裝置安裝在有限的空間里，根據(jù)系統(tǒng)的要求輸出相應(yīng)的功率，即為負(fù)載提供電壓和頻率可調(diào)節(jié)的電源。
[0003]由于變流器裝置的電能轉(zhuǎn)化功能是通過電力電子器件實(shí)現(xiàn)的，電力電子器件在工作時會產(chǎn)生大量的熱量。為了保證電力電子器件可以穩(wěn)定可靠的工作，變流器裝置要能夠具備很好的散熱能力，所以冷卻技術(shù)是變流器裝置的關(guān)鍵技術(shù)之一。冷卻效果關(guān)系到牽引變流器裝置部件的穩(wěn)定運(yùn)行、使用安全和使用壽命等，是保障交流傳動系統(tǒng)可靠工作的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，且變流器裝置正在向小型化和輕量化方向發(fā)展，輕便和有效的散熱技術(shù)也成為研究的重點(diǎn)。
[0004]另外，變流器裝置采用的電力電子器件需要在高頻率下進(jìn)行開通和關(guān)斷，工作時容易引起很高的電壓變化率和電流變化率。實(shí)際上，變流器裝置的主電路內(nèi)各器件通過電纜連接后存在雜散分布的電容和電感，會產(chǎn)生一系列問題，比如:電力電子器件開關(guān)過程中會產(chǎn)生的瞬態(tài)過電流和過電壓，特別是變流器裝置輸出電源經(jīng)過長距離電纜驅(qū)動牽引電動機(jī)時會引起過電壓;而控制系統(tǒng)以低電壓和小電流為主，容易受到電力電子器件工作時產(chǎn)生的強(qiáng)電磁干擾信號的影響，干擾控制系統(tǒng)的信號采集和輸出，甚至使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生誤動作。
[0005]變流器裝置需要在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，對于軌道交通行業(yè)而言，變流器裝置的安裝空間緊張，接口類型較多，還需要能在車輛上狹小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)零部件的拆卸和維護(hù)。這樣對變流器裝置的小型化、輕量化和可維護(hù)性都提出了很高的要求。伴隨電氣傳動控制理論與電力電子器件的不斷更新和迅猛發(fā)展，交流傳動系統(tǒng)在國內(nèi)外內(nèi)燃機(jī)車上的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)已趨于成熟。交流傳動系統(tǒng)通過大功率變頻變壓變流器裝置驅(qū)動交流電動機(jī)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良調(diào)速性能，從而使交流傳動內(nèi)機(jī)車得到充分的發(fā)展。
[0006]內(nèi)燃機(jī)車變流器裝置多安裝在機(jī)車車輛的電氣室內(nèi)，須滿足安裝可靠、接線方便、易于維護(hù)和更換等要求。變流器裝置內(nèi)部多為電氣部件和電子部件，需要一個良好的工作環(huán)境，因此對變流器裝置的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、防電磁干擾、散熱系統(tǒng)有一定的要求。機(jī)車工作時處于運(yùn)動狀態(tài)，工作環(huán)境多變，也需要變流器裝置具有一定的防沖擊、防振動以及防塵的功會K。
[0007]交直交內(nèi)燃機(jī)車(即交流傳動內(nèi)燃機(jī)車)變流器裝置需要電能輸入端及輸出端作為外部接口，并包含一個或多個變流模塊和相應(yīng)的控制設(shè)備。變流模塊的電路可以實(shí)現(xiàn)整流或逆變功能。變流器裝置輸入端接收的電能一般為三相交流電，通過整流電路變換為直流電能后再輸入到逆變電路，經(jīng)過逆變調(diào)節(jié)后從變流器裝置輸出端提供變壓和變頻的交流電源。輸出的交流電源為電壓相位差互為120°的三相交流電。本變流器裝置能夠用半導(dǎo)體開關(guān)元件實(shí)現(xiàn)交流傳動內(nèi)燃機(jī)車變流器裝置輸出變壓和變頻電能的需要。
[0008]目前交流傳動內(nèi)燃機(jī)車變流器裝置主電路一般采用三相二極管整流器加VVVF逆變器模式，VVVF逆變器牽引一臺或者多臺交流電動機(jī)。內(nèi)燃機(jī)車變流器裝置的冷卻方式包括風(fēng)冷散熱和水冷散熱兩種方式。由于冷卻介質(zhì)的比熱容差異，水冷散熱系統(tǒng)的散熱效率明顯優(yōu)于風(fēng)冷系統(tǒng)，可以大大提高電力電子器件的可靠性，還可以使變流器裝置內(nèi)保持很高的清潔度，相對風(fēng)冷散熱而言，能降低維護(hù)和保養(yǎng)成本。變流器裝置電磁干擾一直是機(jī)車領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，如何降低或減少電磁干擾，優(yōu)化布線也成為重要問題。
[0009]而目前GE內(nèi)燃車牽引變流器裝置的缺陷:
[0010]I)主發(fā)電機(jī)輸出通過熔斷器接入牽引變流器裝置，沒有實(shí)現(xiàn)兩架牽引系統(tǒng)的隔離；
[0011]2)—個整流器帶六路逆變器，若出現(xiàn)整流器或逆變器故障，整車動力全部損失，影響機(jī)車的運(yùn)行；
[0012]3)采用IGBT元件分立式布置，每個IGBT后面安裝獨(dú)立的銅散熱器，整柜器件布置分散，不便于組裝和維護(hù)；
[0013]4)電阻制動靠DB接觸器控制，制動功率不能精確控制，且直流接觸器帶載分?jǐn)鄷r拉弧，故障率高；
[0014]5)門安全聯(lián)鎖采用機(jī)械開關(guān)聯(lián)鎖，對門安裝精度要求高，易發(fā)生誤報(bào)；
[0015]6)沒有高壓警示燈，無法對中間電路電壓進(jìn)行直觀的判斷，檢修時有安全風(fēng)險(xiǎn)。
[0016]另外EMD內(nèi)燃車變流器裝置的缺點(diǎn)有:
[0017]I)整流器和逆變器分離，且距離較遠(yuǎn)，集成度低，非獨(dú)立放置的變流器裝置；
[0018]2)變流器裝置主電路采用架空的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如果單個逆變器失效，則整車損失一半的動力；
[0019]3 )沒有門安全聯(lián)鎖設(shè)備，存在安全隱患。
[0020]4)沒有高壓警示燈，無法對中間電路電壓進(jìn)行直觀的判斷，檢修時有安全風(fēng)險(xiǎn)。
[0021]5)采用風(fēng)冷的散熱方式，在外部環(huán)境惡劣時，需要花費(fèi)很多成本清理散熱器。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0022]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、布局合理、方便拆裝及維修的內(nèi)燃機(jī)車用變流器裝置。
[0023]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案為:
[0024]—種內(nèi)燃機(jī)車用變流器裝置，包括柜體，所述柜體的至少一側(cè)安裝有多個柜門，所述柜體內(nèi)設(shè)置有多組并聯(lián)設(shè)置的供電主電路，每組供電主電路包括相互串聯(lián)的三相整流器以及一個以上的三相逆變器;所述供電主電路與柜門一一對應(yīng)，所述供電主電路安裝于對應(yīng)柜門對應(yīng)的柜體區(qū)域內(nèi)。
[0025]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):
[0026]所述柜體的至少一側(cè)安裝有兩個柜門，同一側(cè)的兩個柜門呈對開狀設(shè)置;所述供電主電路的組數(shù)為兩組，所述柜體的其中一側(cè)的兩個柜門對應(yīng)柜體內(nèi)的兩組供電主電路。
[0027]每組供電主電路包括三個相互串聯(lián)的三相逆變器，每個三相逆變器中并聯(lián)有直流斬波組件以及直流電容。
[0028]安裝各組供電主電路的柜體區(qū)域內(nèi)從上至下分為四層，分別為第一層、第二層、第三層和第四層，所述直流電容并排安裝于第二層，所述三相逆變器和三相整流器并排安裝于第三層，所述第一層設(shè)置有與所述直流電容并聯(lián)的高壓警示燈、控制單元以及用于對各供電主電路進(jìn)行通斷的接觸器。
[0029]所述柜體內(nèi)與供電主電路相對的一側(cè)安裝有用于檢測供電主電路電流的電流檢測件、用于檢測供電主電路電壓的電壓檢測件、用于連接供電主電路中各部件的低感母排。
[0030]所述柜體上與柜門相鄰的兩側(cè)均開設(shè)有檢修蓋板，所述檢修蓋板對應(yīng)于所述柜體內(nèi)的直流電容。
[0031]所述柜體的一側(cè)設(shè)置有進(jìn)水管和出水管。
[0032]所述三相整流器為三相二極管整流器，所述三相逆變器為VVVF逆變器。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0034]本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)車用變流器裝置，在柜體內(nèi)獨(dú)立設(shè)置有多組供電主電路，且各供電主電路安裝獨(dú)立且對應(yīng)于一柜門，不僅方便安裝、拆卸以及測試，而且結(jié)構(gòu)簡單、布局合理且體積較小。本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)車用變流器裝置，供電主電路中各部件模塊化且分區(qū)設(shè)置，進(jìn)一步減少了柜體的體積。
【附圖說明】
[0035]圖1為本實(shí)用新型的供電主電路方框圖。
[0036]圖2為本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖3為本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)不意圖。
[0038]圖4為本實(shí)用新型的左視結(jié)構(gòu)不意圖。
[0039]圖5為本實(shí)用新型的右視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖6為本實(shí)用新型的后視結(jié)構(gòu)不意圖。
[0041]圖7為本實(shí)用新型正面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖8為本實(shí)用新型背面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖中標(biāo)號表示:1、柜體;11、第一柜門；12、第二柜門；13、小柜門；14、絕緣蓋板；15、檢修蓋板；16、進(jìn)水管；17、出水管；18、電纜固定件;2、供電主電路;21