一種智能變流器冷卻系統(tǒng)及智能冷卻控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明主要設及到軌道交通設備領域，特指一種可適用于動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】
[0002] 牽引變流器作為列車電氣牽引系統(tǒng)的核屯、部件，在列車運行過程中實現牽引變壓 器和牽引電機之間能量轉換和傳遞。由于變流器包含大量的功率器件，在能量轉換和傳遞 過程中，功率器件會產生大量的熱量，該些熱量都需要通過冷卻系統(tǒng)進行散熱，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，動車變流器冷卻系統(tǒng)采用水循環(huán)或者風循環(huán)進行冷卻，只有運行和停止兩 種工作狀態(tài)，散熱功率恒定，不能根據實際散熱狀況進行動態(tài)調節(jié)。而且，動車變流器冷卻 系統(tǒng)工作時只能處于固定模式，無法根據變流器的實際工作環(huán)境和運行狀態(tài)進行冷卻效果 的調節(jié)，散熱功率不可變。夏季時，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，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。列車運行的 地域不同，散熱條件也不同，一般而言，在我國南方地區(qū)運行，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計的，還有一定的裕量，實際工作 時就滿負荷運轉，該樣既浪費了大量的能量，又降低了冷卻系統(tǒng)的使用壽命，同時也帶來了 一定噪聲污染。
[0004] 有從業(yè)者提出一種改進方案；"一種CR冊80化牽引變流器冷卻系統(tǒng)"，它是采用水 冷系統(tǒng)吸收變流器內功率器件發(fā)出的熱量，再通過熱交換器強迫風冷，實現變流器同外部 空氣換熱。但是，它采用的是開環(huán)控制，不能調節(jié)冷卻效果。
[0005] 目前動車變流器冷卻系統(tǒng)只能W額定的冷卻功率工作，不能根據實際工作情況調 節(jié)冷卻效果。具有不經濟、冷卻效率低的特點。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術問題就在于；針對現有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供一 種原理簡單、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] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用W下技術方案： 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、第一冷卻介質箱、第一電磁閥、第一熱交換器，所述第二冷卻 回路包括流經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中 部控制閥組；所述傳感器組件用來實時監(jiān)測流經逆變器、整流器處的水溫、水壓和流量，并 將監(jiān)測信號輸入至控制組件；所述控制組件通過傳感器組件的監(jiān)測信號控制中部控制閥 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)的進一步改進；所述第一熱交換器和第二熱交換器處設置有冷卻 風扇，所述控制組件用來發(fā)出風扇控制信號W控制冷卻風扇的轉速和風量。
[0009] 作為本發(fā)明系統(tǒng)的進一步改進：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)測信號； S2;將狀態(tài)監(jiān)測信號與期望的冷卻系統(tǒng)運行狀態(tài)進行比較判斷，根據實際運行狀態(tài)不 同，決定不同的輸出控制手段，進入不同的工作模式； S3 ;輸出不同的控制信號，并且反饋系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
[0011] 作為本發(fā)明方法的進一步改進：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)明方法的進一步改進：所述步驟S2中，將兩路溫升值分別與預設的最大 溫升^ 史行比較： 如果超過了安全的溫升，則進入工作模式1;采取保護措施，封鎖模塊脈沖，變流器停 止運行，并報出模塊超溫故障； 如果水累的出水口溫度顯著高于環(huán)境溫度，則認為風機或者熱交換器異常，則進入工 作模式2;采取保護措施，報風機異常； 若溫升正常，通過比較第一變量累、第二變量累設定的輸出流量與檢測到的流量，如果 某路累輸出的流量遠遠小于設定的流量值，則認為該路累異常；如果沒有水累正常工作，進 入模式3 ;采取保護措施，報冷卻水累故障； 判定第二變量累是否異常，如異常，則進入模式4;利用第一變量累同時向兩條冷卻回 路輸出冷卻介質，最后從兩條回路返回的冷卻介質經散熱器內強制散熱，回流到第一變量 累，進行下一回合的循環(huán)冷卻； 如果第一變量累異常則進入工作模式5;由正常的第二變量累向冷卻系統(tǒng)提供動力， 驅動冷卻介質循環(huán)； 如果兩個變量累工作都正常，則進入工作模式6 ;根據溫升等級進行流量調節(jié)。
[0013] 與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于： 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，通過檢測變流器工作環(huán)境和運 行狀態(tài)，實時調水冷介質和風機的流量，實現調節(jié)冷卻效果的目的；同時采用兩臺變量累， 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，來適應不同的工作環(huán)境和實際運行狀態(tài)，即降低了能耗，提高了系統(tǒng)的冷卻效率，延 長了系統(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，能夠根據不同工況智能調 節(jié)運行狀態(tài)，在散熱條件好的時候，W較低換熱功率運行；在散熱條件差的時候W最大換熱 率運行。采用冗余設計方案，大大提高了冷卻系統(tǒng)的可靠性；相對于傳統(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 自動調節(jié)輸出冷卻介質流量，實現冷卻效果的精確控制。本發(fā)明具有節(jié)能、冷卻效率高、經 濟環(huán)保等優(yōu)點；采用冗余設計方法，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)在具體應用實例中的結構原理示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)在具體應用實例中控制組件的傳感信號輸入與控制信 號輸出的原理示意圖。
[001引圖3是本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)在具體應用實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用實例中的邏輯示意圖。
【具體實施方式】
[0020] W下將結合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[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中部控制閥組。所述傳感器組件用來實時監(jiān)測流經逆變器、整流 器處的水溫、水壓和流量，并將監(jiān)測信號輸入至控制組件。所述控制組件通過傳感器組件的 監(jiān)測信號控制中部控制閥組，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)明能夠檢測環(huán)境溫度和變流器實際工作狀態(tài)，自動調節(jié)輸出冷卻介質的流量，冷卻 條件差、溫升高時，輸出冷卻介質流量大；冷卻條件好、溫升低時，輸出冷卻介質流量小。采 用雙變量累連接兩個二位=通電磁閥的冗余設計方案，在其中一個累故障時，轉換相應的 電磁閥的工位，可W用正常的累向兩個冷卻回路提供冷卻介質，保證系統(tǒng)正常運行?？刂平M 件可W根據兩重模塊實際工作溫升不同，對兩個變量累的輸出流量進行獨立調節(jié)，輸出不 同的流量，從而實現兩個冷卻回路工作在相同溫升水平。
[0022] 在具體應用時，第一熱交換器和第二熱交換器處設置有冷卻風扇，控制組件用來 發(fā)出風扇控制信號W控制冷卻風扇的轉速和風量。
[0023] 在具體應用時，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，為具體應用時，控制組件的傳感信號輸入與控制信號輸出的原理示 意圖。如圖3所示，為具體應用時，控制組件的控制原理示意圖。傳感器組件將檢測到的溫 度、壓力和流量信息輸入控制組件；控制組件通過邏輯運算，與控制目的進行比較判斷，輸 出控制信號，W控制上述各電磁閥進行換位、風扇的轉速和變量累的流量，最終實現冷卻系 統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、安全運行的目的。
[0025] 在正常工作狀態(tài)下，冷卻介質（冷媒）經第一變量累加壓，通過第一電磁閥，對第一 整流器和第一逆變器(第一重變流器）進行冷卻。在吸收熱量之后，進入第一熱交換器，通 過冷卻風扇進行強制風冷