，整流單元包括整流模塊前級電路和兩個整流模塊。整流模塊前級電路包括充電電阻、充電接觸器和工作接觸器，整流模塊用來向電機側逆變模塊提供一個相匹配的恒定的直流電壓源。牽引變壓器的兩個次級繞組接入動車組變流裝置箱內，通過前端的充電接觸器、充電電阻和牽引接觸器引入動車組變流裝置的整流單元。
[0030]本實施例中，中間直流回路是整流單元和逆變單元之間的中間環節，包括中間電壓支撐電容、諧振濾波電容、斬波電路、中間電壓測量電路和固定放電電阻，具有穩定中間直流回路電壓、二次諧振濾波、中間直流回路的電壓進行監測、限制中間直流回路過電壓和停機后的快速放電功能。
[0031]本實施例中，逆變單元包括兩個主逆變模塊和一個輔變模塊，即中間直流回路并接三路負載。逆變單元中主逆變模塊和/或輔變模塊與整流單元中整流模塊的結構相同并可以互換，只是改變控制方式就能實現整流或者逆變功能。主逆變模塊的作用是將恒定的直流電壓轉換為三相交流(O?1404V、0?200Hz)供給牽引電機；輔變模塊(輔助逆變模塊)的作用是將恒定的直流電壓轉換為三相交流恒壓恒頻(380V/50HZ)或者變壓變頻(O?380V、0?50HZ)供給動車組上輔助用電設備。
[0032]本實施例中，輔變模塊是經輔助降壓濾波裝置供電給動車組變流裝置外部的輔助設備。輔助降壓濾波裝置包含濾波電容和輔助變壓器。
[0033]本實施例中，還包括二次濾波裝置，用來對中間直流回路進行濾波，然后向逆變單元中主逆變模塊和輔變模塊提供電源。該二次濾波裝置包括二次濾波電抗器和斬波電阻。
[0034]本發明的高集成變流裝置還包括水冷散熱裝置，水冷散熱裝置通過冷卻液的循環帶走功率元件在工作時所發出的熱量，具有冷卻效率高、體積小、使用清潔、維護簡單、不受環境影響等特點，非常適合動車組大功率變流裝置的冷卻使用。本發明中的整套水冷散熱裝置集成在變流裝置內部，配有熱交換器、冷卻風機、水泵、膨脹水箱、冷卻管道和冷卻介質(冷卻水)。熱交換器用來實現液一氣熱量的交換，水泵用來提供冷卻介質的循環動力。冷卻風機一方面用來提供液-氣熱量交換的動力，實現熱能的對外釋放，另一方面用來實現相關部件的風冷散熱。冷卻管道是冷卻介質的循環通道，為了防止在冬季純水結冰的現象，冷卻介質采用純水和乙二醇按照一定比例混合而成，管道上安裝有溫度、壓力傳感器，通過傳動控制單元對冷卻系統進行實時監控及保護。
[0035]如圖2所示，本實施例中，冷卻管道包括主進水管、主出水管、若干分支水管和軟管。冷卻介質由水泵泵往變流裝置的主進水管道，通過與主進水管道相連的軟管連接六個功率模塊并與功率模塊的功率器件進行熱量交換；在與功率模塊進行熱量交換后熱的冷卻介質通過軟管流回主出水管道，主出水管道內的冷卻介質流入熱交換器；在熱交換器內部進行冷卻介質的冷卻，冷卻后的冷卻介質從熱交換器的出水口一部分流入水泵，另一部分冷卻介質從熱交換器流到膨脹水箱，完成一次循環。
[0036]依據牽引變流器冷卻系統的工作原理，整個牽引變流器冷卻系統性能主要取決于熱交換器散熱的效果。為此，本發明的變流裝置柜內部進一步布置了兩個風機(如離心風機)，以實現熱交換器內部冷卻介質的冷卻。風機將熱交換器外部的冷空氣通過熱交換器吸入變流器柜體風道內，以實現熱交換器液-氣熱量的轉移。被加熱后的空氣吹向輔助變壓器和斬波電阻用以實現兩者的冷卻。
[0037]由上可知，本發明將牽引控制單元(D⑶)、整流單元、中間直流回路、逆變單元、二次濾波裝置、輔助降壓濾波裝置、水冷散熱裝置、控制系統和網絡通信系統在同一柜體內，集成度高。獨立成柜的設備數量減少，節省人力物力，節省動車組底部的安裝空間。本發明變流裝置的供電功能高度集成，有利于控制系統的控制、監測和網絡通信系統的走線，使動車組控制系統和網絡系統可靠性增強。
[0038]以上僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種高集成變流裝置，其特征在于，包括位于同一個變流柜內的牽引控制單元、整流單元、中間直流回路和逆變單元，所述牽引控制單元用來對整流單元、逆變單元進行實時控制，所述整流單元用來接入電源并輸出直流電壓至中間直流回路，所述中間直流回路是整流單元和逆變單元之間的中間環節；所述逆變單元用來將直流電轉變為三相交流電供給牽引電動機、且為動車組變流裝置外部的輔助設備供電。
2.根據權利要求1所述的高集成變流裝置，其特征在于，所述逆變單元包括兩個主逆變模塊和一個輔變模塊，所述主逆變模塊用來將恒定的直流電壓轉換為三相交流供給牽引電機；所述輔變模塊用來將恒定的直流電壓轉換為三相交流恒壓恒頻或者變壓變頻供給車上輔助用電設備。
3.根據權利要求2所述的高集成變流裝置，其特征在于，所述輔變模塊通過輔助降壓濾波裝置供電給輔助設備，所述輔助降壓濾波裝置包含濾波電容和輔助變壓器。
4.根據權利要求2所述的高集成變流裝置，其特征在于，所述逆變單元中主逆變模塊和/或輔變模塊與整流單元中整流模塊的結構相同。
5.根據權利要求1或2或3所述的高集成變流裝置，其特征在于，所述整流單元包括整流模塊前級電路和兩個整流模塊，所述整流模塊前級電路包括充電電阻、充電接觸器和工作接觸器，所述整流模塊用來向電機側逆變模塊提供一個相匹配的恒定的直流電壓源。
6.根據權利要求1或2或3所述的高集成變流裝置，其特征在于，所述中間直流回路包括中間電壓支撐電容、諧振濾波電容、斬波電路、中間電壓測量電路和固定放電電阻。
7.根據權利要求1或2或3所述的高集成變流裝置，其特征在于，還包括二次濾波裝置，用來對中間直流回路進行濾波，然后向逆變單元中逆變提供電源。
8.根據權利要求7所述的高集成變流裝置，其特征在于，所述二次濾波裝置包括二次濾波電抗器和斬波電阻。
9.根據權利要求1或2或3所述的高集成變流裝置，其特征在于，還包括水冷散熱裝置，所述水冷散熱裝置包括冷卻風機以及通過冷卻管道相連的熱交換器、水泵、膨脹水箱，所述冷卻管道內填充由冷卻介質；所述熱交換器用來實現液一氣熱量的交換，所述水泵用來提供冷卻介質的循環動力。
10.根據權利要求9述的高集成變流裝置，其特征在于，所述冷卻管道包括主進水管、主出水管、若干分支水管和軟管，所述冷卻介質由水泵泵往主進水管，所述主進水管道通過軟管連接功率模塊并進行熱量交換；在與功率模塊進行熱量交換后熱的冷卻介質通過軟管流回主出水管，主出水管內的冷卻介質流入熱交換器，在熱交換器內部進行冷卻介質的冷卻，冷卻后的冷卻介質從熱交換器的出水口一部分流入水泵，另一部分冷卻介質從熱交換器流到膨脹水箱。
【專利摘要】本發明公開了一種高集成變流裝置，包括位于同一個變流柜內的牽引控制單元、整流單元、中間直流回路和逆變單元，牽引控制單元用來對整流單元、逆變單元進行實時控制，整流單元用來接入電源并輸出直流電壓至中間直流回路，中間直流回路是整流單元和逆變單元之間的中間環節；逆變單元用來將直流電轉變為三相交流電供給牽引電動機、且為動車組變流裝置外部的輔助設備供電。本發明具有結構簡單緊湊、集成度高、性能可靠等優點。
【IPC分類】H02M7-00, H05K7-20
【公開號】CN104767398
【申請號】CN201510146064
【發明人】榮智林, 李華, 劉大, 劉永江, 李星, 祁善軍, 程俊, 彭程, 陳斌
【申請人】株洲南車時代電氣股份有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月31日