高速动车组辅助变流器箱体的热仿真设计方法

基于热传递基本原理的高速动车组辅助变流器箱体热仿真设计流程主要包括建立几何模型、设置仿真初始条件、网格划分及稳态求解计算3个环节.根据辅助变流器的基本技术参数,并结合模拟及混合信号仿真软件Saber对辅助变流器主电路的仿真结果,给出辅助变流器中变压器、电抗器和绝缘栅双极型晶体管等主要发热器件功率损耗的计算公式.以某高速动车组辅助变流器为例,采用计算流体力学软件Flotherm,按照辅助变流器箱体热仿真设计流程,得到额定工况下辅助变流器箱体的温度场和流场分布结果,并制成辅助变流器样机.对比变压器线包和铁芯及功率模块散热片样机实测结果与仿真结果,验证了辅助变流器箱体热仿真设计方法的可行性.     

地铁辅助变流器功率损耗与热仿真分析

辅助变流器功率密度的不断提高使密闭箱体内的发热更加严重,因此辅助变流器热设计的重要性随之显现出来。以地铁辅助变流器为例,首先分析计算箱内各主要电气器件功率损耗,利用FloTHERM流体热仿真软件建立仿真模型,设置初始条件并求解计算,得出变流器运行中箱体内部的温度场和流场分布。之后对辅助变流器的样机进行了温升试验并将多测点实测温度与仿真结果对应位置进行了对比,对比的结果证明了热仿真方法对地铁辅助变流器进行发热情况分析的可行性与准确性,对辅助变流器的热设计提供了参考。     

城轨辅助变流器热设计方法研究

针对辅助变流器热设计的需求,建立有限体积法的迭代方程,并结合城轨辅助变流器的热设计,提出热仿真的设计步骤与方法。依照此方法建立北京城轨13号线辅助变流器箱体与内部主要电气部件的数学模型,采用仿真与公式计算结合的IGBT热损耗计算方法,使用六面体网格离散时间与空间域的模型,借助流体力学软件迭代有限体积法方程进行热仿真的计算,计算结果满足温升要求。依据此热设计结果试制成样机,完成稳态温升试验,并将主要电气部件试验结果与仿真结果进行对比。结果满足设计初衷,验证了有限体积法的热仿真分析方法的可行性。     

地铁车辆电传动系统标准化产品平台研制

通过确定地铁车辆电传动系统平台的系统技术性能及系统主电路,探讨对主要器件和部件的平台化设计与选型,并最终确定简统化接口方案以及牵引变流器平台的总体结构与设计要点。最后通过仿真计算,对牵引变流器箱体进行静强度、振动模态和随机振动疲劳分析,结果证明试制的系列化牵引变流器结构强度以及铝合金型材满足设计要求。     

高可靠牵引变流器IGBT主动结温控制技术研究

轨道交通变流器应用工况相对严苛,对变流器和IGBT器件的可靠性与寿命要求较高。为改善IGBT的结温提高变流器的应用寿命和可靠性,基于机车变流器模块的工作模式构建通用损耗计算模型,实现对变流器IGBT器件结温的在线估算;在此基础上,结合轨道交通应用场景,分别从开关损耗和散热系统2个维度设计了一种综合主动结温控制方法。仿真和试验验证实施主动结温控制是可行的。     

标准地铁列车大功率高频辅助变流器热设计

为了满足标准地铁列车的设计需求,文章提出一种大功率高频辅助变流器,并对其散热性能及核心功率器件的损耗进行分析计算。通过对比热仿真模型和样机温升试验,证明热仿真模型能够比较准确地反映功率器件的温升。     

地铁高频辅助变流器热设计及试验验证

随着地铁辅助变流器的开关频率不断提高,合理的热设计是保证辅助变流器正常工作的前提。针对地铁高频辅助变流器,对产品热设计进行研究。利用PLECS软件计算关键模块的损耗,并设计多并联风道散热系统;采用Icepak软件建立该散热系统仿真模型,仿真得到高频辅助变流器关键模块的温升;最后对高频辅助变流器样机进行温升试验。仿真结果与试验测试结果对比表明,温升吻合性较好,验证了仿真分析的有效性,且关键模块温升小于45 K,满足该系统的散热需求,并为高频辅助变流器热设计及优化提供了方法。     

高度集成化永磁牵引变流器的研制

文章按照标准地铁列车研制及试验项目的统型设计思路,提供了一种高度集成化的永磁牵引变流器,从主电路、箱体结构和布局等方面对该永磁牵引变流器进行了分析和研究,并进行了强度计算和热仿真计算,证明该永磁牵引变流器满足标准地铁列车永磁牵引系统的应用需求。     

基于Icepak的机车牵引变流器热设计

以某机车牵引变流器散热系统为研究对象,对其功率模块和其他热敏感度高的关键部件热损耗进行分析。针对该变流器的整体布局特征,提出各功率模块采用独立风道的方式进行冷却,并在风机的入口前设计导流装置,将各模块的冷却风量按功耗的比例进行分配,均衡冷却效果。采用Icepak软件计算变流器内部的流场分布和功率模块的温度分布,结果表明:各关键部件的散热都能满足设计要求,各功率模块的冷却效果也较为均衡。通过温升试验验证,试验结果与仿真结果基本吻合,验证了方案的可行性。     

高速动车组牵引变流器研制

牵引变流器是高速动车组的核心部件,牵引变流器的自主研制具有重要而深远的意义。对高速动车组牵引变流器研制成果进行梳理和总结,以牵引变流器设计平台为基础实现变流器的可靠设计。从技术方案、箱体强度研究、热仿真分析、电气性能仿真、关键部件研制、控制单元软件设计、牵引系统综合试验等方面进行平台到设计的详细介绍。自主研制的牵引变流器顺利完成型式试验并已通过正线运营考核,验证了可靠性和可用性,提高了我国设计生产牵引变流器的能力,对推动我国高速铁路发展发挥着重要的作用,同时也突显出其服务价值、经济价值与社会价值。