阅读说明：本技术 牵引变流器及牵引变流器控制方法 (Traction converter and traction converter control method ) 是由 许传磊 史建强 蔡纪卫 马法运 张春磊 潘景宇 孔宴伟 杨志浩 于 2020-02-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种牵引变流器,包括：壳体组件；第一电路组件,所述第一电路组件位于所述壳体组件内；功率模块,所述功率模块包括：第二电路组件,所述第二电路组件位于所述壳体组件内,所述第二电路组件与所述壳体组件相互可移动连接,所述第二电路组件与所述第一电路组件相互电连接。本发明所提供的牵引变流器,将功率模块与变流器其他电路组件进行分体连接,在对牵引变流器进行检修维护时,能够对功率模块进行移动且单独进行检修,无需进行整体拆装,提高了检修维护的便捷性。本发明还提供一种牵引变流器控制方法。(The invention provides a traction converter comprising: a housing assembly; a first circuit assembly located within the housing assembly; a power module, the power module comprising: the second circuit assembly is positioned in the shell assembly, the second circuit assembly and the shell assembly are mutually movably connected, and the second circuit assembly and the first circuit assembly are mutually and electrically connected. According to the traction converter provided by the invention, the power module is connected with other circuit assemblies of the converter in a split manner, so that the power module can be moved and independently overhauled when the traction converter is overhauled and maintained, the integral disassembly and assembly are not required, and the convenience of overhauling and maintaining is improved. The invention also provides a traction converter control method.)

牵引变流器及牵引变流器控制方法

技术领域

本发明属于轨道列车用牵引变流器领域。

背景技术

目前，轨道交通列车用牵引变流器中，通常将功率模块和支撑电容进行一体式设计。

但是一体式设计的功率模块和支撑电容，增加牵引变流器的体积和质量；同时，后期检修维护时需要对功率模块和支撑电容进行整体拆装，不利于后期的检修和维护。

发明内容

针对现有的变流器功率模块检修和维护不便的技术问题，本发明提供了一种变流器，将功率模块与变流器其他电路组件分体连接，在对牵引变流器进行检修维护时，能够将功率模块单独进行检修，无需进行整体拆装，提高了检修维护的便捷性。本发明还提供了一种牵引变流器控制方法，能够对牵引变流器进行实现节能控制，且能够进行智能检测。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种牵引变流器，包括：

壳体组件；

第一电路组件，所述第一电路组件位于所述壳体组件内；

功率模块，所述功率模块包括：

第二电路组件，所述第二电路组件位于所述壳体组件内，所述第二电路组件与所述壳体组件相互可移动连接，所述第二电路组件与所述第一电路组件相互电连接。

进一步，所述第二电路组件还包括：

复合母排，所述复合母排与所述第二电路组件相互电连接，所述第二电路组件通过复合母排与所述第一电路组件相互电连接。

进一步，所述壳体组件包括：

壳体本体，所述壳体本体内设置有支撑件，所述第二电路组件与所述支撑件相互移动连接；

所述第二电路组件设置有紧固组件，所述紧固组件与所述第二电路组件相连接，所述紧固组件与所述支撑件可拆卸连接。

进一步，所述壳体组件还包括导轨副，所述导轨副连接于所述第二电路组件与所述壳体组件之间。

进一步，所述壳体组件上设置有进风口和出风口；

所述功率模块还包括：

第一风道组件，所述第一风道组件位于所述第二电路组件下方，所述第一风道组件为所述第二电路组件散热，所述第一风道组件与所述壳体组件相互移动且可拆卸连接，所述第一风道组件与所述进风口和所述出风口相连通。

进一步，还包括：

第二风道组件，所述第二风道组件设置于所述第一电路组件下方，所述第二风道组件为所述第一电路组件散热，所述第二风道组件与所述第一风道组件相连通；

所述第二风道组件设置有风机，所述风机与所述第二风道组件相连通，所述风机将所述第二风道组件内的风吹向出风口。

进一步，还包括门板组件，所述门板组件包括：

门板，所述门板连接于所述进风口处，所述门板设置有门风道，所述第一风道组件通过所述门风道与外部相连通。

进一步，所述门板组件还包括：

风量调整片，所述风量调整片与所述门板相连接，所述风量调整片位于所述门风道朝向所述第一风道组件的一端。

进一步，还包括过滤组件，所述过滤组件与所述门板相连接，所述过滤组件设置于所述门风道朝向外部的一端，所述过滤组件覆盖所述门风道。

进一步，还包括温度传感器及控制系统，所述温度传感器测量所述第二电路组件的温度，所述温度传感器与所述控制系统相互电连接，所述风机与所述控制系统相互电连接。

进一步，还包括风速传感器，所述风速传感器设置于所述过滤组件后侧，所述风速传感器与所述控制系统相互电连接。

进一步，所述功率模块有两个，两个所述第一风道组件对称设置于所述第二风道组件两侧，两个所述第一风道组件分别与所述第二风道组件相连通。

本发明还提供一种牵引变流器控制方法，使用上述牵引变流器，包括以下步骤：

(1)风速传感器测量经过过滤组件后的风速，得到风速数据，并将风速数据发送给控制系统；

(2)控制系统获取风速数据，并根据风速数据计算风量数据；

(3)控制系统设定风量阈值，将风量数据与风量阈值相比较，判断风量是否正常；若风量数据大于风量阈值，风量正常，执行步骤(4)；若风量数据小于风量阈值，通知工作人员进行检修；

(4)温度传感器测量第二电路组件的温度，获取温度数据，并将温度数据发送给控制系统；

(5)控制系统获取温度数据，并设定温度阈值，判断温度是否正常；若温度数据小于温度阈值，温度正常，结束操作；若温度数据大于温度阈值，温度异常，提高风机转速，执行步骤(2)。

进一步，所述步骤(3)中，通知工作人员进行检修具体包括以下步骤：

(6)控制系统获取风机状态，判断风机运转状态；若运转正常，执行步骤(7)；若运转故障，执行步骤(8)；

(7)提示工作人员清洁过滤组件；

(8)提示工作人员检查风机故障。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明所提供的牵引变流器，包括壳体组件、第一电路组件和功率模块，功率模块包括第二电路组件，第二电路组件包括牵引变流器中检修和维护频率较高的元器件。第一电路组件位于壳体组件内。第二电路组件位于壳体组件内且与壳体组件相互移动连接，第二电路组件与第一电路组件相互电连接。在对牵引变流器进行检修时，通常会对第二电路组件进行检修，由于第二电路组件与壳体组件相互可移动连接，则可以将第二电路组件移出壳体组件，也就是说第二电路组件与第一电路组件分体连接。完成检修后，再将第二电路组件移回至原位。本发明所提供的牵引变流器能够将功率模块单独进行检修，无需进行整体拆装，提高了检修维护的便捷性。

2.本发明所提供的牵引变流器，功率模块设置有第一风道组件，第一风道组件与进风口和出风口相连通，用于为第二电路组件散热。同时，第一风道组件与壳体组件相互移动且可拆卸连接，能够根据第二电路组件不同的散热需求，更换不同的第一风道组件，提高了通用性。

3.本发明所提供的牵引变流器，第一风道组件设置于第二电路组件下方，第二风道组件设置于第一电路组件下方，第一风道组件与第二风道组件相连通，第二风道组件与风机相连通，风机将第二风道组件内的风吹向出风口。进风口、第一风道组件、第二风道组件、风机和出风口形成冷却风道，冷却风通过进风口进入，在风机的作用下，经过第一风道组件和第二风道组件，并经由风机从出风口流出，为第一电路组件和第二电路组件进行散热。本发明所提供的牵引变流器，冷却风道采用直通式结构，冷却风道无变向，风阻较小，能够提高冷却效率并降低风噪。

附图说明

图1为本实施例所提供的牵引变流器功率模块的结构示意图；

图2为本实施例所提供的牵引变流器的仰视结构示意图；

图3为图2中牵引变流器的正视结构示意图；

图4为图2中牵引变流器的侧向剖视结构示意图；

图5为图4中门板组件的结构示意图一；

图6为图4中门板组件的结构示意图二；

图7为本实施例所提供的牵引变流器的散热气流走向示意图；

图8为本实施例所提供的牵引变流器控制方法流程图。

对附图标记进行具体说明：

1、功率模块；11、第二电路组件；111、IGBT；112、驱动板；113、复合母排；114、把手；12、第一风道组件；121、第一风道；122、第一密封件；123、第二密封件；13、紧固组件；

2、壳体组件；21、壳体本体；211、进风口；212、出风口；22、支撑件；

3、第二风道组件；31、第二风道；32、第三风道；33、风机；

4、门板组件；41、门板；411、门风道；42、风量调整片；

5、过滤组件；

6、第一电路组件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明具体实施例中的技术方案进行详细、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明总的技术方案的部分具体实施方式，而非全部的实施方式。基于本发明的总的构思，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都落于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，本申请中所述功率模块中的第二电路组件包括温度耐受性能小的元器件，例如可以是IGBT、驱动板等需要重点检修维护的元器件，也包括其他需要经常检修的元器件，可以根据实际情况进行具体选择；所述的第一电路组件是指牵引变流器除第二电路组件外其余的元器件，例如支撑电容等。

针对现有的变流器功率模块检修和维护不便的技术问题，本发明提供了一种变流器，将功率模块与变流器其他电路组件分体连接，在对牵引变流器进行检修维护时，能够将功率模块单独进行检修，无需进行整体拆装，提高了检修维护的便捷性。下面结合具体实施例对本发明的技术方案作具体说明。

一种牵引变流器，包括：

壳体组件2；

第一电路组件6，第一电路组件6位于壳体组件2内；

功率模块1，功率模块1包括：

第二电路组件11，第二电路组件11位于壳体组件2内，第二电路组件11与壳体组件2相互可移动连接，第二电路组件11与第一电路组件6相互电连接。

本实施例所提供的牵引变流器，包括壳体组件2、第一电路组件6和功率模块1，功率模块1包括第二电路组件11，第二电路组件11为牵引变流器中检修和维护频率较高的器件。第一电路组件6位于壳体组件2内。第二电路组件11位于壳体组件2内且与壳体组件2相互移动连接，第二电路组件11与第一电路组件6相互电连接。在对牵引变流器进行检修时，通常会对第二电路组件11进行检修，由于第二电路组件11与壳体组件2相互可移动连接，则可以将第二电路组件11移出壳体组件2，也就是说第二电路组件11与第一电路组件6分体连接。完成检修后，再将第二电路组件11移回至原位。本实施例所提供的牵引变流器能够将功率模块1单独进行检修，无需进行整体拆装，提高了检修维护的便捷性。

具体地说，参考附图1至6，本实施例所提供的牵引变流器，包括功率模块1、壳体组件2、第二风道组件3、门板组件4、过滤组件5和第一电路组件6。功率模块1、第一电路组件6和第二风道组件3位于壳体组件2内，第二风道组件3为第一电路组件6进行散热，门板组件4与壳体组件2相连接，过滤组件5与门板组件4相连接。

更为具体地说，参考附图2至4，壳体组件2为本实施例所提供的牵引变流器提供支撑保护的作用。壳体组件2包括壳体本体21及支撑件22。壳体本体21设置有进风口211和出风口212，用于为壳体本体21内的元器件进行散热。支撑件22设置于壳体本体21内，支撑件22用于支撑功率模块1。

第一电路组件6设置于壳体本体21内。第一电路组件6包括本实施例所提供的牵引变流器中除功率模块1外其余的元器件，例如可以为支撑电容61等。

参考附图1，功率模块1为牵引变流器的关键部件。功率模块1包括第二电路组件11、第一风道组件12及紧固组件13。第二电路组件11包括温度耐受性能小的元器件，例如可以是IGBT 111、驱动板112等需要重点检修维护的元器件，也包括其他需要经常检修的元器件，可以根据实际情况进行具体选择。第二电路组件11与第一电路组件6相互电连接，实现牵引变流器的功能。作为优选，第二电路组件11与第一电路组件6通过复合母排113相互电连接，能够有效减小电路的杂散电感。

第二电路组件11与壳体本体21相互移动连接。在对牵引变流器进行检修时，通常会对第二电路组件11进行检修，由于第二电路组件11与壳体组件2相互可移动连接，则可以将第二电路组件11移出壳体组件2，也就是说第二电路组件11与第一电路组件6分体连接。完成检修后，再将第二电路组件11移回至原位。当第二电路组件11移回至原位时，第二电路组件11与第一电路组件6可通过复合母排113重新进行电连接。本实施例所提供的牵引变流器能够将功率模块1单独进行检修，无需进行整体拆装，提高了检修维护的便捷性。

第一风道组件12为第一电路组件6进行冷却散热。参考附图1及附图4，第一风道组件12包括第一风道121、第一密封件122和第二密封件123。第一风道121设置于第二电路组件11的下方，第一风道121与壳体本体21相对移动且可拆卸连接，第一风道121与进风口211和出风口212相连通，冷却风经由进风口211进入第一风道121后由出风口212流出，将第二电路组件11的热量带走，为第二电路组件11进行冷却散热。作为优选，第一风道121与第二电路组件11可拆卸连接，第一风道121与壳体本体21相互移动且可拆卸连接，在实际应用中，能够根据第二电路组件11不同的散热需求，更换不同的第一风道121，提高了功率模块1的通用性。作为进一步优选，第一风道121与壳体本体21之间设置有导轨副(附图中未示出)，具体地说，导轨副设置于支撑件22与第一风道121之间，能够对第一风道121及第一电路组件6起到运动导向的作用，方便功率模块从壳体组件中抽出，进一步方便检修维护。为提高第一风道121的冷却性能，第一密封件122和第二密封件123连接于第一风道121的两端。

紧固组件13对功率模块1起到锁紧及定位的作用。具体地说，紧固组件13与第二电路组件11相连接，紧固组件13与支撑件22可拆卸连接。检修维护之前，将紧固组件13与支撑件22进行拆卸，将第二电路组件11及第一风道组件12拉出进行检修维护；完成检修维护后，将第二电路组件11及第一风道组件12推回至原位，再将紧固组件13与支撑件22进行锁紧固定。作为优选，为便于将第二电路组件11及第一风道组件12拉出及推回，本实施例所提供的功率模块1还设置有把手114。

第二风道组件3为第一电路组件6进行冷却散热。具体地说，参考附图4，第二风道组件3包括第二风道31、第三风道32和风机33。第二风道31设置于第一电路组件6的下方，为第一电路组件6进行冷却散热。第二风道31与第一风道121相连通，尤其是通过第二密封件123相连通。第二密封件123的设置，防止冷却风从第一风道121与第二风道31之间的接口处流出，从而保证了冷却性能。第三风道32与第二风道31相连通，风机33通过第三风道32与第二风道31相连通，风机33将第三风道32内的风吹向出风口212。进风口211、第一风道121、第二风道31、第三风道32、风机33和出风口212形成冷却风道。冷却风通过进风口211进入，在风机33的作用下，经过第一风道121将第二电路组件11的热量带走，进一步经过第二风道31将第一电路组件6的热量带走，然后经过第三风道32，由风机33吹向出风口212，实现对第一电路组件6和第二电路组件11的冷却散热。本实施例所提供的牵引变流器，冷却风道采用直通式结构，冷却风道无变向，风阻较小，能够提高冷却效率并降低风噪。

作为优选，本实施例所提供的牵引变流器，功率模块1有两个，即将功率模块1进行对称设置，对称设置的功率模块1具有两个第一风道组件12，两个第一风道组件12分别与第二风道组件3相连通。风机33居中安装，风机33通过第二风道组件3同时为两个第一风道组件12即两个功率模块1进行散热，提高散热效率，同时也降低了设计、生产、组装成本。

进一步为便于对功率模块1的检修维护，本实施例所提供的牵引变流器还包括门板组件4。参考附图4至附图6，门板组件4包括门板41和风量调整片42。门板41连接于壳体本体21的进风口211处，门板41设置有门风道411，第一风道组件12通过门风道411与外部相连通。对功率模块1进行检修维护时，可将门板41打开，而无需将本实施例所提供的牵引变流器整体拆卸，提高了检修维护的便捷性。进一步为实现冷却风道内风量的调节，本实施例所提供的门板组件4还设置有风量调整片42，风量调整片42与门板41相连接，风量调整片42位于门风道411朝向第一风道121的一端。门风道411与第一风道121相连通，尤其是通过第一密封件122相连通，防止冷却风从门风道411与第一风道121之间的接口处流出，从而保证了冷却性能。

过滤组件5用于对进入门风道411的冷却风进行过滤。具体地说，过滤组件5与门板41相连接，过滤组件5设置于门风道411朝向外部的一端，过滤组件5覆盖门风道411。

本实施例所提供的牵引变流器，还包括温度传感器及控制系统(附图中未示出)，温度传感器与控制系统相互电连接，控制系统能够获取温度传感器的温度数据，并对温度数据进行计算处理。风机33与控制系统相互电连接。控制系统能够获取风机33的状态，并能够控制风机33的运转状态。从而实现对本实施例所提供的牵引变流器的节能控制。

本实施例所提供的牵引变流器，还包括风速传感器(附图中未示出)，风速传感器设置于过滤组件5后侧。具体地说，风速传感器设置于冷却风道内，位于过滤组件5的后侧。风速传感器可以对风量进行实时监控，通过所测数据对风机33的转速进行调节，实现节能控制。同时，也可以对风量进行检测，判断过滤组件5的堵塞情况，提醒工作人员对过滤组件5进行清洁，从而实现智能监测。

为了便于对本发明技术方案的理解，下面对本实施例所提供的变流器散热装置的检修维护过程及散热过程作进一步描述。

检修维护过程：在对牵引变流器进行检修时，尤其是对功率模块1进行检修时，首先打开门板组件4，然后将紧固组件13与支撑件22进行拆卸，通过把手114将第二电路组件11及第一风道组件12拉出壳体本体21，第二电路组件11通过复合母排113与第一电路组件6脱离，对第二电路组件11进行检修维护；完成检修维护后，通过把手114将第二电路组件11及第一风道组件12推回至原位，第二电路组件11通过复合母排113与第一电路组件6电连接，然后将紧固组件13与支撑件22进行安装锁紧，复位门板组件4。

散热过程：参考附图7，风机33通电动作，冷却风通过进风口211进入，在风机33的作用下，经过第一风道121将第二电路组件11的热量带走，进一步经过第二风道31将第一电路组件6的热量带走，然后经过第三风道32，由风机33吹向出风口212，实现对第一电路组件6和第二电路组件11的冷却散热。

本实施例还提供一种牵引变流器控制方法，使用上述牵引变流器，具体包括以下步骤：

(1)风速传感器测量经过过滤组件5后的风速，得到风速数据，并将风速数据发送给控制系统；

(2)控制系统获取风速数据，并根据风速数据计算风量数据；

(3)控制系统设定风量阈值，将风量数据与风量阈值相比较，判断风量是否正常；若风量数据大于风量阈值，风量正常，执行步骤(4)；若风量数据小于风量阈值，通知工作人员进行检修；

(4)温度传感器测量第二电路组件11的温度，获取温度数据，并将温度数据发送给控制系统；

(5)控制系统获取温度数据，并设定温度阈值，判断温度是否正常；若温度数据小于温度阈值，温度正常，结束操作；若温度数据大于温度阈值，温度异常，提高风机33转速，执行步骤(2)。

具体地说，参考附图8，首先风速传感器测量经过过滤组件5后的风速，即冷却风道内的风速，并将风速数据发送至控制系统；控制系统获取风速数据后，对风速数据进行计算处理得到风量数据；控制系统设置风量阈值，来判断风量是否正常；如果风量数据小于风量阈值，则风量异常，则通知工作人员进行检修；如果风量数据大于风量阈值，则风量正常，继续进行下一步操作，对第二电路组件11的温度进行测量，并进行节能控制。

当风量正常时，温度传感器测量第二电路组件11的温度，得到温度数据，并将温度数据发送至控制系统；控制系统获取温度数据，并设定温度阈值，判断第二电路组件11的温度是否正常；如果温度数据小于温度阈值，则温度正常，控制系统结束操作；如果温度数据大于温度阈值，则温度异常，控制系统调节风机33的转速，提高散热效率，并控制风速传感器及温度传感器重新测量，直至温度数据小于温度阈值，控制系统结束操作。

进一步为了提高工作人员检修的便捷性，辅助工作人员对检修情况的具体判断，对牵引变流器实现智能监测，步骤(3)中，通知工作人员进行检修具体包括以下步骤：

(6)控制系统获取风机33状态，判断风机33运转状态；若运转正常，执行步骤(7)；若运转故障，执行步骤(8)；

(7)提示工作人员清洁过滤组件5；

(8)提示工作人员检查风机33故障。

具体地说，当风量数据小于风量阈值时，判断为故障情形，需要进行检修。需要检修时，控制系统获取风机33的状态，如果风机33运转正常，则判断为过滤组件5堵塞，提示工作人员清洁过滤组件5；如果风机33运转故障，则故障由风机33的非正常运转导致，提示工作人员检查风机33的故障。本实施例所提供的牵引变流器控制方法，能够辅助工作人员对故障发生位置进行初步判断，提高了检修维护的效率。