一種智能變流器冷卻系統(tǒng)及智能冷卻控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要設(shè)及到軌道交通設(shè)備領(lǐng)域，特指一種可適用于動(dòng)車等軌道交通車輛的 智能變流器冷卻系統(tǒng)及智能冷卻控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 牽引變流器作為列車電氣牽引系統(tǒng)的核屯、部件，在列車運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)牽引變壓 器和牽引電機(jī)之間能量轉(zhuǎn)換和傳遞。由于變流器包含大量的功率器件，在能量轉(zhuǎn)換和傳遞 過程中，功率器件會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，該些熱量都需要通過冷卻系統(tǒng)進(jìn)行散熱，因此一套高 效冷卻系統(tǒng)是變流器正常工作的前提保證。
[0003] 目前，動(dòng)車變流器冷卻系統(tǒng)采用水循環(huán)或者風(fēng)循環(huán)進(jìn)行冷卻，只有運(yùn)行和停止兩 種工作狀態(tài)，散熱功率恒定，不能根據(jù)實(shí)際散熱狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。而且，動(dòng)車變流器冷卻 系統(tǒng)工作時(shí)只能處于固定模式，無法根據(jù)變流器的實(shí)際工作環(huán)境和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行冷卻效果 的調(diào)節(jié)，散熱功率不可變。夏季時(shí)，環(huán)境溫度高，散熱條件差，需要冷卻系統(tǒng)帶走更多熱量； 冬季時(shí)，氣候寒冷，雨雪天氣多，自然散熱效果好，需要冷卻系統(tǒng)耗散的熱量少。列車運(yùn)行的 地域不同，散熱條件也不同，一般而言，在我國(guó)南方地區(qū)運(yùn)行，要求冷卻系統(tǒng)耗散的功率高， 北方要求耗散的功率低。冷卻系統(tǒng)是按照最大散熱效果設(shè)計(jì)的，還有一定的裕量，實(shí)際工作 時(shí)就滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，該樣既浪費(fèi)了大量的能量，又降低了冷卻系統(tǒng)的使用壽命，同時(shí)也帶來了 一定噪聲污染。
[0004] 有從業(yè)者提出一種改進(jìn)方案；"一種CR冊(cè)80化牽引變流器冷卻系統(tǒng)"，它是采用水 冷系統(tǒng)吸收變流器內(nèi)功率器件發(fā)出的熱量，再通過熱交換器強(qiáng)迫風(fēng)冷，實(shí)現(xiàn)變流器同外部 空氣換熱。但是，它采用的是開環(huán)控制，不能調(diào)節(jié)冷卻效果。
[0005] 目前動(dòng)車變流器冷卻系統(tǒng)只能W額定的冷卻功率工作，不能根據(jù)實(shí)際工作情況調(diào) 節(jié)冷卻效果。具有不經(jīng)濟(jì)、冷卻效率低的特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于；針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一 種原理簡(jiǎn)單、冷卻效果、節(jié)能效果好的智能變流器冷卻系統(tǒng)及智能冷卻控制方法。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案： 一種智能變流器冷卻系統(tǒng)，包括控制組件、傳感器組件、第一冷卻回路、第二冷卻回路 和中部控制閥組，所述第一冷卻回路包括流經(jīng)第一逆變器和第一整流器并通過管路形成回 路的第一變量累、第一冷卻管、第一冷卻介質(zhì)箱、第一電磁閥、第一熱交換器，所述第二冷卻 回路包括流經(jīng)第二逆變器和第二整流器并通過管路形成回路的第二變量累、第二冷卻管、 第二冷卻介質(zhì)箱、第二電磁閥、第二熱交換器，所述第一冷卻回路和第二冷卻回路均流經(jīng)中 部控制閥組；所述傳感器組件用來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流經(jīng)逆變器、整流器處的水溫、水壓和流量，并 將監(jiān)測(cè)信號(hào)輸入至控制組件；所述控制組件通過傳感器組件的監(jiān)測(cè)信號(hào)控制中部控制閥 組，W完成第一冷卻回路和/或第二冷卻回路工作狀態(tài)的切換。
[000引作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)；所述第一熱交換器和第二熱交換器處設(shè)置有冷卻 風(fēng)扇，所述控制組件用來發(fā)出風(fēng)扇控制信號(hào)W控制冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速和風(fēng)量。
[0009] 作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)：所述中部控制閥組為第=電磁閥，所述第=電磁 閥為S通閥，所述第一電磁閥和第二電磁閥均為雙通閥。
[0010] 本發(fā)明進(jìn)一步提供一種基于上述智能變流器冷卻系統(tǒng)的智能冷卻控制方法，其步 驟： S1 ;輸入狀態(tài)監(jiān)測(cè)信號(hào)； S2;將狀態(tài)監(jiān)測(cè)信號(hào)與期望的冷卻系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行比較判斷，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)不 同，決定不同的輸出控制手段，進(jìn)入不同的工作模式； S3 ;輸出不同的控制信號(hào)，并且反饋系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
[0011] 作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟S1包括： 5101 ;控制組件讀取傳感器組件傳輸過來的溫度、壓力和流量信息； 5102 ;分別計(jì)算第一整流器、第二整流器、第一逆變器、第二逆變器的出水口溫度與環(huán) 境溫度的差值，得到相應(yīng)功率模塊的溫升值； 5103 ;取其中的較大值分別為1路溫升^ 7；和2路溫升^ 。
[0012] 作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟S2中，將兩路溫升值分別與預(yù)設(shè)的最大 溫升^ 史行比較： 如果超過了安全的溫升，則進(jìn)入工作模式1;采取保護(hù)措施，封鎖模塊脈沖，變流器停 止運(yùn)行，并報(bào)出模塊超溫故障； 如果水累的出水口溫度顯著高于環(huán)境溫度，則認(rèn)為風(fēng)機(jī)或者熱交換器異常，則進(jìn)入工 作模式2;采取保護(hù)措施，報(bào)風(fēng)機(jī)異常； 若溫升正常，通過比較第一變量累、第二變量累設(shè)定的輸出流量與檢測(cè)到的流量，如果 某路累輸出的流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)定的流量值，則認(rèn)為該路累異常；如果沒有水累正常工作，進(jìn) 入模式3 ;采取保護(hù)措施，報(bào)冷卻水累故障； 判定第二變量累是否異常，如異常，則進(jìn)入模式4;利用第一變量累同時(shí)向兩條冷卻回 路輸出冷卻介質(zhì)，最后從兩條回路返回的冷卻介質(zhì)經(jīng)散熱器內(nèi)強(qiáng)制散熱，回流到第一變量 累，進(jìn)行下一回合的循環(huán)冷卻； 如果第一變量累異常則進(jìn)入工作模式5;由正常的第二變量累向冷卻系統(tǒng)提供動(dòng)力， 驅(qū)動(dòng)冷卻介質(zhì)循環(huán)； 如果兩個(gè)變量累工作都正常，則進(jìn)入工作模式6 ;根據(jù)溫升等級(jí)進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： 1、本發(fā)明的智能變流器冷卻系統(tǒng)及智能冷卻控制方法，通過檢測(cè)變流器工作環(huán)境和運(yùn) 行狀態(tài)，實(shí)時(shí)調(diào)水冷介質(zhì)和風(fēng)機(jī)的流量，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)冷卻效果的目的；同時(shí)采用兩臺(tái)變量累， 兩路冷卻回路之間可W互相切換，提高了系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明的智能冷卻系統(tǒng)具有多種 工況，來適應(yīng)不同的工作環(huán)境和實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，即降低了能耗，提高了系統(tǒng)的冷卻效率，延 長(zhǎng)了系統(tǒng)工作的壽命和可靠性，也降低了智能冷卻系統(tǒng)對(duì)外噪聲污染。
[0014] 2、本發(fā)明的智能變流器冷卻系統(tǒng)及智能冷卻控制方法，能夠根據(jù)不同工況智能調(diào) 節(jié)運(yùn)行狀態(tài)，在散熱條件好的時(shí)候，W較低換熱功率運(yùn)行；在散熱條件差的時(shí)候W最大換熱 率運(yùn)行。采用冗余設(shè)計(jì)方案，大大提高了冷卻系統(tǒng)的可靠性；相對(duì)于傳統(tǒng)的冷卻方案，本發(fā) 明的智能冷卻系統(tǒng)兩組冷卻回路可w獨(dú)立控制，也可w兩組冷卻回路之間互相切換。
[0015] 3、本發(fā)明的智能變流器冷卻系統(tǒng)及智能冷卻控制方法，采用閉環(huán)控制方法，可W 自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出冷卻介質(zhì)流量，實(shí)現(xiàn)冷卻效果的精確控制。本發(fā)明具有節(jié)能、冷卻效率高、經(jīng) 濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)；采用冗余設(shè)計(jì)方法，提高了系統(tǒng)的可靠性及使用壽命。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)在具體應(yīng)用實(shí)例中的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)在具體應(yīng)用實(shí)例中控制組件的傳感信號(hào)輸入與控制信 號(hào)輸出的原理示意圖。
[001引圖3是本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)在具體應(yīng)用實(shí)例中控制組件的控制原理示意圖。
[0019] 圖4是本發(fā)明的冷卻控制方法在具體應(yīng)用實(shí)例中的邏輯示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] W下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021] 本發(fā)明的智能變流器冷卻系統(tǒng)，包括控制組件、傳感器組件、第一冷卻回路、第二 冷卻回路和中部控制閥組，所述第一冷卻回路包括流經(jīng)第一逆變器和第一整流器并通過管 路形成回路的第一變量累、第一冷卻管、第一冷卻介質(zhì)箱(膨脹箱)、第一電磁閥、第一熱交 換器，所述第二冷卻回路包括流經(jīng)第二逆變器和第二整流器并通過管路形成回路的第二變 量累、第二冷卻管、第二冷卻介質(zhì)箱(膨脹箱)、第二電磁閥、第二熱交換器，所述第一冷卻回 路和第二冷卻回路均流經(jīng)中部控制閥組。所述傳感器組件用來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流經(jīng)逆變器、整流 器處的水溫、水壓和流量，并將監(jiān)測(cè)信號(hào)輸入至控制組件。所述控制組件通過傳感器組件的 監(jiān)測(cè)信號(hào)控制中部控制閥組，W完成第一冷卻回路和/或第二冷卻回路工作狀態(tài)的切換。 即，本發(fā)明能夠檢測(cè)環(huán)境溫度和變流器實(shí)際工作狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出冷卻介質(zhì)的流量，冷卻 條件差、溫升高時(shí)，輸出冷卻介質(zhì)流量大；冷卻條件好、溫升低時(shí)，輸出冷卻介質(zhì)流量小。采 用雙變量累連接兩個(gè)二位=通電磁閥的冗余設(shè)計(jì)方案，在其中一個(gè)累故障時(shí)，轉(zhuǎn)換相應(yīng)的 電磁閥的工位，可W用正常的累向兩個(gè)冷卻回路提供冷卻介質(zhì)，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行?？刂平M 件可W根據(jù)兩重模塊實(shí)際工作溫升不同，對(duì)兩個(gè)變量累的輸出流量進(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié)，輸出不 同的流量，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)冷卻回路工作在相同溫升水平。
[0022] 在具體應(yīng)用時(shí)，第一熱交換器和第二熱交換器處設(shè)置有冷卻風(fēng)扇，控制組件用來 發(fā)出風(fēng)扇控制信號(hào)W控制冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速和風(fēng)量。
[0023] 在具體應(yīng)用時(shí)，中部控制閥組為第S電磁閥，第一電磁閥和第二電磁閥均為雙通 閥，第S電磁閥為S通閥。
[0024] 如圖2所示，為具體應(yīng)用時(shí)，控制組件的傳感信號(hào)輸入與控制信號(hào)輸出的原理示 意圖。如圖3所示，為具體應(yīng)用時(shí)，控制組件的控制原理示意圖。傳感器組件將檢測(cè)到的溫 度、壓力和流量信息輸入控制組件；控制組件通過邏輯運(yùn)算，與控制目的進(jìn)行比較判斷，輸 出控制信號(hào)，W控制上述各電磁閥進(jìn)行換位、風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速和變量累的流量，最終實(shí)現(xiàn)冷卻系 統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、安全運(yùn)行的目的。
[0025] 在正常工作狀態(tài)下，冷卻介質(zhì)（冷媒）經(jīng)第一變量累加壓，通過第一電磁閥，對(duì)第一 整流器和第一逆變器(第一重變流器）進(jìn)行冷卻。在吸收熱量之后，進(jìn)入第一熱交換器，通 過冷卻風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷