[发明专利]通过静态技术冷却的电功率转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电功率转换器(convertisseur)，该转换器包括：

-能够参与电流转换的电功率元件(composant électrique depuissance)；

-封闭的冷却回路，该冷却回路包括：

-双相载热流体；

-贴靠所述电功率元件的第一热交换器；

-能够将载热流体的热量排放到冷却回路之外的第二热交换器；

-使载热流体在冷却回路中流动的部件。

本发明涉及一种通过CPL冷却的电功率转换器，该电功率转换器可以在不同领域中使用，特别是在铁路运输设备——即铁路车辆、能量生产设备、和电力传输设备——中使用。

背景技术

可以把该冷却技术纳入在能量转换部分中的不同设备为中频变压器、风力发动机、水力发动机、涡轮机、牵引箱、电马达、内置的转向架和马达、供电变电站、电池、超电容器、飞轮和辅助电源。

为了给牵引马达供电，铁路车辆需要配备车载电功率转换器。由于功率非常大，应冷却转换器，以排出由转换器的变换器件产生的热量。

目前，通过—回路保证冷却，加有乙二醇的水在该回路中流动。加有乙二醇的水以封闭环路的方式在与变换器件接触的第一交换器和第二空气交换器之间流动。一水力泵保证实施加有乙二醇的水的运动。

尤其是由于泵，这种冷却环路体积较大，并且需要大量维护，这种大量维护也是与存在泵有关，这增加了铁路车辆的经营和养护成本。

发明内容

本发明的目的是提出一种体积较小并且需要较少养护的用于铁路车辆的电功率转换器。

为此，本发明的目标是—种上述类型的电功率转换器，其特征在于，贴靠所述电功率元件的所述第一热交换器包括具有毛细芯的毛细蒸发器，该毛细芯能够保证在毛细芯中建立的弯月面处接受的液态的载热流体完全汽化和使载热流体的液相和汽相分离，并且该毛细芯能够保证运送(renvoyer)完全气态的载热流体，载热流体在毛细蒸发器中的液体/蒸汽界面处产生的压力作用下在冷却回路中流动，以形成毛细泵回路。

根据一些特定的实施方式，电功率转换器包括以下特征中的一个或几个：

-回路没有使载热流体流动的机械泵；

-电功率转换器在毛细蒸发器的上游包括液态的载热流体的增压储存器，并且所述增压储存器位于高于毛细蒸发器之处；

-回路包括至少二个在回路中并联布置的毛细蒸发器；

-能够将载热流体的热量排放到冷却回路之外的第二热交换器包括载热流体/空气交换器；

-回路在能够将载热流体的热量排放到冷却回路之外的第二热交换器的下游包括低温冷却交换器；

-电功率转换器包括控制在毛细蒸发器的上游的冷却流体的压力和/或温度参数的部件；

-控制部件包括调节器，该调节器保证根据电功率元件的温度控制在毛细蒸发器的上游的冷却流体的压力和/或温度；

-控制部件包括调节器，该调节器保证根据在电功率转换器中流动的电功率特征(profil)控制在毛细蒸发器的上游的冷却流体压力和/或温度。

附图说明

通过阅读下面只作为实例给出的并参照附图进行的描述将更好地理解本发明，在附图中：

-图1是根据本发明的车载转换器的立体图；

-图2是图1转换器的冷却环路的示意图；

-图3是为控制根据本发明的转换器而实施的算法的程序框图；

-图4是表明对于一个实例转换器的变换器件在牵引阶段产生的热功率的曲线图；以及

-图5是表示图4所示的牵引阶段电气元件的连接点(jonction)温度曲线。

具体实施方式

在图1中，示出用于铁路车辆的电功率转换器10。该转换器一般装在机车或输送乘客或货物的列车的牵引车中。转换器10在车辆中为牵引链的电马达供电。如已经知道的，转换器10包括这里为四相的换流器12和换流器12的冷却环路14。

换流器能够把例如来自吊线悬挂式电缆的直流电转换为具有相关变阻功能的三相电流。

因此，换流器包括这里由一金属板构成的直流输入母线16和四个功率传导条18A、18B、18C、18D，每个条对应于换流器的一个相位和变阻功能。这四个条的端部装配有输出连接端子20A、20B、20C、20D。

在母线16与每个功率条18A、18B、18C、18D之间布置有四个并联安装的半导体变换器件22。这些器件22的每一个都形成一带有绝缘栅双极型晶体管(以“Isulated Gate Bipolar Transisitor”的英文首字母缩写“IGBT”公知)。