变流器的制作方法

本发明涉及矿用运输设备电力电子，特别地涉及一种变流器。

背景技术：

1、随着国内外大型露天矿山规模的不断扩大，电动轮矿用车作用凸显，在同等产量的情况下，大吨位矿车可以减少用车数量，提高工作效率和安全性，获得较高的经济效益。目前大型电动轮矿用车承担着世界上40％煤、90％铁矿的开采运输任务，在年开采量大于1000万吨的露天矿山中被当作首选运输工具。矿用电动轮自卸车变流器好比车辆的“心脏”，主要起到控制动力输出作用，其性能的好坏直接影响到电动轮矿用车的使用。随着露天矿山场地地理、环境越来越广，对电动轮矿用车的使用要求也越来越高。

2、而目前的矿用电动轮自卸车变流器仍有以不足：1)矿用电动轮自卸车变流器安装在矿用电动轮自卸车车架上，车架高度高，空间狭小，因此需要变流器具有良好的维护性，现有的一些矿用电动轮自卸车变流器没有充分的考虑变流器在车架上的维护，比如说有些变流器进出电缆布置在车架上，容易绊倒作业人员，出现安全问题；2)变流器内部元件对温度环境要求比较严格，温度过大而引起的设备故障比例较大，因此必须使变流器散热降温，来确保变流器安全长周期运行。变流器柜内一般都安装有电容、igbt、电阻等发热器件，发热比较严重。并且矿用电动轮自卸车经常运用在一些海拔3000m甚至5500m以上的高原地区以及温度极高的沙漠地区。现有的一些矿用电动轮自卸车变流器，没有充分的考虑变流器高海拔适应性，在环境极端恶劣的矿区，由于环境温度高，导致变流器现场应用时，发热严重，甚至器件失效，如电容炸裂，影响元件使用寿命。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种变流器，所有器件采用模块化设计，便于生产组装，实现强弱电有效隔离，有效提高了元器件的电磁兼容性能，同时阻隔功率模块组件的热量传导至控制单元和电气板组件，有效提高了整个变流器的可靠性，结构紧凑，易于制造安装和维护。

2、为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

3、一种变流器，包括变流器柜体、功率模块组件、控制单元和电气板组件，其中，变流器柜体内通过安装梁分隔成高压区和低压区，功率模块组件布置在高压区内，控制单元和电气板组件设置在低压区内，功率模块组件与控制单元互相电性连接，高压区与低压区之间采用隔离板互相隔离，高压区和低压区分别设置独立的柜门。

4、根据本发明的变流器，由模块化构成，便于生产组装，大部分弱电控制器件布置在电气板组件上方便元器件的安装拆卸及布线，变流器柜体由框架梁焊接而成，通过隔离板和独立的柜门实现强弱电有效隔离，有效提高了元器件的电磁兼容性能，同时阻隔功率模块组件的热量传导至控制单元和电气板组件，有效提高了整个变流器的可靠性，控制单元与功率模块组件采用光纤连接，隔离板对应位置留置过线孔，结构紧凑，易于制造安装和维护。

5、对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。

6、根据本发明的变流器，在一个优选的实施方式中，功率模块组件、控制单元和电气板组件均布置在安装梁上。

7、具体地，变流器柜体由框架梁焊接而成，所有模块化单元直接安装在焊接梁上，使得变流器能够适用矿用电动轮自卸车上恶劣的振动环境。

8、具体地，在一个优选的实施方式中，功率模块组件包括两组双向dc-dc充电模块、两组主逆变斩波模块、一组辅助逆变斩波模块和辅助电源模块；其中，主逆变斩波模块用于驱动电动轮，辅助逆变斩波模块用于驱动散热风机，双向dc-dc充电模块用于控制动力电池充放电能量流，并与控制单元配合实现矿用卡车的系统电源在动力电池与架线网之间切换，辅助电源模块用于满足变流器的蓄电池充电、空调电源、架线柜冷却风机供电和制动电阻冷却风机供电。

9、具体地，动力电池通过公共直流母排为变流器柜提供直流电源，两个主逆变模块从公共直流母线取得直流电源，逆变成交流电后驱动两个主传电机，两个双向dc/dc单元用于控制动力电池充放电能量流，并配合实现系统电源在动力电池与架线网之前进行平稳切换，辅助电源模块将来自动力电池的直流电提供给空调和架线柜冷却风机；变流器系统24v电源由蓄电池提供，直流回路通过dc-dc给蓄电池充电。主传动控制单元接受整车控制信号控制主逆变斩波模块驱动异步牵引电机，辅助控制单元接受整车控制信号和外部系统压力信号实现协同控制，辅助逆变斩波模块分别驱动驾驶室空调、24v蓄电池充电、液压泵电机、制动电阻风机、变流器散热风机。

10、通过dc-dc模块接入新能源电池和架线柜，在矿用卡车进入架线接触网路段前，矿用卡车处于纯电池动力模式；在进入架线接触网后，手动控制受电弓装置升起，在受电弓装置与接触网紧密接触后，将接触网上的供电引入矿用卡车，矿用卡车进入架线驱动模式，采用外部供电驱动行驶，并通过dc-dc模块给电池充电；在矿用卡车驶离接触网路段前，手动控制受电弓降落，矿用卡车恢复纯电池动力模式，辅助电源模块以满足外部蓄电池充电、空调电源、架线柜冷却风机和制动电阻冷却风机的电源需求。

11、进一步地，在一个优选的实施方式中，主逆变斩波模块布置在变流器柜体的正面靠近下方的位置，辅助逆变斩波模块布置在变流器柜体正面靠近中间的位置，dc-dc充电模块布置在变流器柜体正面其中一侧靠近上方的位置，控制单元和电气板组件布置在变流器柜体正面另一侧靠近上方的位置。

12、具体地，功率模块组件中主逆变斩波模块、辅助逆变斩波模块和dc-dc充电模块均安装有pcb电路板，需要常维护，布置于变流器柜正面，便于维护，主逆变斩波模块，辅助逆变斩波模块和dc-dc充电模块并排布置，且采用共直流母排连接，结构紧凑，易于制造安装和维护，通过分层分腔布局的方式，实现常维护的器件正面或在司机室过道维护，满足狭小范围内的维护要求。

13、进一步地，在一个优选的实施方式中，辅助电源模块布置在变流器柜体的背面靠近上方的位置。

14、具体地，由于辅助电源模块需要为蓄电池充电以及为空调、架线柜冷却风机和制动电阻冷却风机提供电源，且辅助电源模块进出电缆均为小电缆连接，布置方式比较灵活，因此将辅助电源模块布置于柜体背面上侧以减少辅助电源模块到正面右上侧对外接口的线缆长度。

15、进一步地，在一个优选的实施方式中，本发明的变流器还包括对外电缆接线口，对外电缆接线口布置在变流器柜体背面靠近中间的位置。

16、具体地，需要连接到电池、架线柜、车底下的动力进线和出线电缆，集中在变流器背部中间位置，方便整车布线，避免大电缆在车架上绕线。

17、进一步地，在一个优选的实施方式中，本发明的变流器还包括风冷散热组件，风冷散热组件包括第一散热风机和第二散热风机，第一散热风机布置在高压区内，第二散热风机布置在低压区内。

18、具体地，通过优化柜内布局，形成双内循环系统分别对高压腔体和低压腔体进行散热，有效防止柜内局部热量积聚，保证柜内散热性能。

19、进一步地，在一个优选的实施方式中，本发明的变流器还包括散热风道组件，散热风道组件包括进风风罩、顶板、隔板、第一风道板、第二风道板、第三风道板和底板，其中，顶板布置在变流器柜体顶部，进风风罩布置在顶板顶部，底板设置在变流体柜体底部，隔板布置在变流器柜体内将变流器柜体前后分隔，隔板上并列设置有第一风道板和第二风道板，第三风道板设置在第一风道板和第二风道板底部与底板形成风道汇合腔，进风风罩的进风口、顶板上的进风口和第一风道板形成第一风道，进风风罩的进风口、顶板上的进风口和第二风道板形成第二风道，第一风道和第二风道在风道汇合腔汇合。

20、具体地，采用强迫风冷的散热方式，依据功率模块发热损耗以及对温度的敏感性，设置两个并联的风道，使用柜内风冷散热组件，防止柜内局部热量积聚，保证柜内器件散热性能良好。由于各车型外部散热部件的散热风量和压损等参数各不相同，可以在第一风道和第二风道内设置挡风板，调整风道系统阻力，提高变流器的适用性，并且，风道汇合腔的柜门上设置有风道安装梁，方便外部风道的布置和连接。

21、进一步地，在一个优选的实施方式中，第一风道从上到下依次设置有辅助电源模块、辅助逆变斩波模块和主逆变斩波模块的散热器，第二风道从上往下设置有dc-dc充电模块和主逆变斩波模块的散热器，功率模块组件还包括电抗器，电抗器位于风道汇合腔内。

22、具体地，dc-dc充电模块，辅助电源模块发热功率小，温度敏感，布置在风道上游，主逆变斩波模块和辅助逆变斩波模块发热功率大，温度敏感，分开布置在风道中游，电抗器发热功率大，温度不敏感，布置在风道下游，因此使得所有功率模块都能获得良好的散热。

23、进一步地，在一个优选的实施方式中，进风风罩的进风口设置有滤网口，进风风罩呈屋檐状，顶板的进风口处设置有折弯板。

24、优选地，进风风罩的进风口设置有滤网口，可以防止石头进入风道，风罩外形设计为屋檐形式，防止雨水进入风道，顶板的进风口处焊接有折弯板，可以防止雨水流入风道内部，折弯板上焊接有螺母，可以根据散热系统需求安装挡风板进行各风道进风口面积调节。

25、与现有技术相比，本发明的优点在于：由模块化构成，便于生产组装，大部分弱电控制器件布置在电气板组件上方便元器件的安装拆卸及布线，变流器柜体由框架梁焊接而成，通过隔离板和独立的柜门实现强弱电有效隔离，有效提高了元器件的电磁兼容性能，同时阻隔功率模块组件的热量传导至控制单元和电气板组件，有效提高了整个变流器的可靠性，控制单元与功率模块组件采用光纤连接，隔离板对应位置留置过线孔，结构紧凑，易于制造安装和维护。