[发明专利]一种机车用简统化牵引变流器的设计方法

说明书

本发明涉及牵引变流器方案设计方法，具体为一种机车用简统化牵引变流器的设计方法。本发明提供了一种简统化的牵引变流器设计方法，即将牵引变流器的器件按照模块化思想进行合理布局、按照框架式结构进行箱体设计，牵引变流器设计时计算各器件的发热量，合理设计其散热方式、设计箱体的密封等级、走线方式、电磁干扰以及器件的可靠性、可操作性、可维护性；同时对牵引变流器进行强度、模态及热仿真，保证其设计的合理性。该简统化结构可用于机车牵引变流器的设计基型，大大减少了变流器设计时间，提高变流器的设计周期，由于该基型结构的强度、模态已进行验证，提高了牵引变流器箱体的可靠性。

技术领域

本发明涉及牵引变流器方案设计方法，具体为一种机车用简统化牵引变流器的设计方法。

背景技术

牵引变流器是机车关键部件之一，机车牵引变流器一般安装在列车的机械间内，主要由输入单元、整流功率模块、逆变功率模块、中间直流检测单元、接地检测单元、支撑电容、电阻、TCU控制单元及低压检测单元等组成，主要实现牵引变压器向牵引电机的交-直-交电力电子变换，完成对牵引电机的驱动和控制，从而控制机车的运行。

为缩短牵引变流器的设计周期，提高机车牵引变流器的运行可靠性、可操作性、可维护性，将机车变流器按照简统化、模块化、功能单元化的思想进行总体结构布局，进而进行牵引变流器箱体的设计，形成机车牵引变流器的统型平台，为今后机车牵引变流器的设计提供基型，方便设计。目前，机车牵引变流器未形成一个统一的模型，不同设计师设计的牵引变流器柜体、器件的布局差异很大，进行新产品设计时不仅设计周期长，而且变流器柜体的强度、模态等都需要重新验证，增加了变流器设计的难度和时间。

一般牵引变流器进行方案设计时，根据主电路拓扑及用户提供的技术参数，对牵引变流器中的关键器件进行选型；同时根据用户提供的外形尺寸进行牵引变流器设计，由于空间尺寸的限制、铜排布置的简便、柜体的美观，对于关键器件的选择通常为定制件，便于牵引变流器的设计。其缺点是：机车牵引变流器的器件未实现简统化，故不同变流器中的器件的供应商、结构不同，变流器器件库中的器件多种多样，新产品设计时缺少成熟应用器件的可靠性的验证数据。机车牵引变流器的设计还根据用户提供的主电路拓扑，在变流器箱体中实现所有器件的布局；在牵引变流器方案布局时，主要按照高低压分区原则，考虑器件的可操作性、可维修性，最终实现其电气功能。其缺点是：机车牵引变流器的器件布局未实现模块化，故变流器中的器件布局比较分散，尤其是低压检测器件的位置分散，布线较凌乱，影响美观。机车牵引变流器的箱体设计还要满足GB/T21563中冲击振动要求及模态要求。而机车牵引变流器的箱体未采用框架式结构设计，未形成变流器箱体结构基型，不同设计师设计的变流器箱体结构不同，不仅设计周期长，而且箱体的强度、模态都得重复验证，设计效率低。牵引变流器的密封等级根据用户要求进行设计。而用户对牵引变流器的的密封等级要求低，变流器长时间运行后箱体内灰尘等污染物积攒较多，影响变流器的维修维护。

发明内容

本发明提供了一种简统化的牵引变流器设计方法，即将牵引变流器的器件按照模块化思想进行合理布局、按照框架式结构进行箱体设计，牵引变流器设计时计算各器件的发热量，合理设计其散热方式、设计箱体的密封等级、走线方式、电磁干扰以及器件的可靠性、可操作性、可维护性；同时对牵引变流器进行强度、模态及热仿真，保证其设计的合理性。该简统化结构可用于机车牵引变流器的设计基型，大大减少了变流器设计时间，提高变流器的设计周期，由于该基型结构的强度、模态已进行验证，提高了牵引变流器箱体的可靠性。