用于模拟电力牵引变流模块所处风冷环境的装置的制作方法

本发明涉及机车技术领域，具体涉及一种用于模拟电力牵引变流模块所处风冷环境的装置。

背景技术：

随着经济的快速发展，地铁、动车和高铁等现代机车越来越受人们的欢迎，由于它的快捷、便利，如今已成为人们出行的常用交通工具。电力牵引变流模块作为现代机车的核心组成，其能够为现代机车的驱动电机所需的电能。

为了保证现代机车能长期安全行驶，需要对即将出厂的电力牵引变流模块进行质量检测，但本申请的发明人在实施质量检测的过程中付出创造地发现，由于电力牵引变流模块在机车行驶过程中会被迫进行风冷散热，但现有技术在测试电力牵引变流模块的过程中却并没有模拟电力牵引变流模块所处风冷环境，由此导致对电力牵引变流模块的质量测试结果严重偏离实际应用，影响产品质量评估和行驶安全评估的准确性。

技术实现要素：

为了解决上述全部或部分问题，本发明目的在于提供一种用于模拟电力牵引变流模块所处风冷环境的装置，其可以保证电力牵引变流模块的质量测试结果更加贴近实际应用，由此提高产品质量评估和行驶安全评估的准确性。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于模拟电力牵引变流模块所处风冷环境的装置，其包括：风源单元，用于产生预定气流；供风管道，其包括与所述风源单元相连的进风口和与大气接通的出风口，以及设在所述进风口和出风口之间的且能装入所述电力牵引变流模块的装配口。

进一步地，所述的风源单元包括变频风机。

进一步地，所述装置还包括用于衔接所述风源单元和供风管道的集风管道，所述集风管道的过流面积沿着预定气流的流动方向逐渐递减，所述集风管道的与所述供风管道相连的端部的过流面积小于所述变频风机的出口的过流面积。

进一步地，所述集风管道和供风管道的横截面为矩形。

进一步地，所述装置还包括用于支撑所述风源单元的第一支架，用于支撑供风管道和集风管道的第二支架。

进一步地，所述装置还包括用于支撑所述电力牵引变流模块的第三支架。

进一步地，所述第三支架为可升降式支架。

进一步地，所述第一支架的底部上设有地脚螺栓孔，所述第二支架和/或第三支架的底部上设有脚轮。

进一步地，所述模拟电力牵引变流模块包括装入所述装配口的散热翅片及贴在所述散热翅片上的功率半导体器件，所述功率半导体器件为igbt模块。

由上述技术方案可知，本发明的优点在于，供风管道能够充分汇聚风源单元输出的预定气流，然后以均匀地风速吹向电力牵引变流模块，从而能够充分模拟车辆实际工作的散热条件，使电力牵引变流模块在良好的散热环境下进行测试，从而提高测试的准确性；此外，风源单元可控制供风管道中的预定气流的流速，能够模拟车辆的不同工况，例如以不同流速吹向电力牵引变流模块，可以模拟车辆运行中在某一特定的温度下的散热条件；或者以特定的流速吹向电力牵引变流模块，可以模拟车辆运行中在某一特定的风速下的散热条件。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述。在图中：

图1为根据本发明实施例的用于模拟电力牵引变流模块所处风冷环境的装置的结构示意图；

图2显示了图1所示的装置及电力牵引变流模块，其中该电力牵引变流模块未装入该装置内；

图3也显示了图1所示的装置及电力牵引变流模块，其中该电力牵引变流模块已装入该装置内。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行进一步的描述。

图1为根据本发明实施例的用于模拟电力牵引变流模块所处风冷环境的装置的结构示意图；图2和图3均显示了图1所示的装置及电力牵引变流模块。如图1到图3所示，装置100用于模拟电力牵引变流模块200所处风冷环境，其中模拟的电力牵引变流模块包括能够装入装配口32(详见下文)的散热翅片200a及贴在散热翅片200a上并位于装置100外的功率半导体器件200b。该功率半导体器件优选为igbt模块。igbt模块主要包括igbt芯片，该igbt芯片主要由若干个且顺序相邻的绝缘栅双极型晶体管结构(英文全称insulatedgatebipolartransistor，英文简称igbt)组成。功率半导体器件200b作为电力牵引变流模块的核心部件，其性能直接决定电力牵引变流模块的产品质量，所以在质量测试过程中主要测试功率半导体器件200b在不同散热条件下的性能参数变化，以此评估电力牵引变流模块的产品质量。

该装置100包括风源单元1和供风管道3。风源单元1用于产生预定气流。供风管道3包括与风源单元1相连的进风口和与大气接通的出风口31，以及设在进风口和出风口31之间的且能装入电力牵引变流模块的装配口32。该装置100能够模拟电力牵引变流模块200在工作状态时所处风冷环境，保证电力牵引变流模块200的质量测试结果更加贴近实际应用，由此提高产品质量评估和行驶安全评估的准确性。此外，装置100的结构简单，拆装方便，无需人工抬运，使用安全高效，便于实施推广应用。

风源单元1能够产生风的装置，比如包括变频风机或普通风机。风源单元1最好包含能够产生可控风能的变频风机，通过控制电源频率来控制该变频风机的转速，实现风量的精准控制，满足不同的散热要求。也就是说，在机车处于加速、减速或恒速状态时，电力牵引变流模块200所处的风环境可以通过变频风机模拟出来，保证电力牵引变流模块200的质量测试结果更进一步地贴近实际应用。

在一些实施例中，变频风机与变频控制器(未图示)电连接。变频风机的特点是同一电源频率下转速恒定不变，因此通过变频控制器改变电源频率可产生不同的风机转速，实现通风风量精准控制，能够满足不同的散热要求。其中，变频控制器可根据设置，将频率为50hz的电网电压频率转换成0～50hz范围可调的电源频率。

通过变频控制器可以使变频风机在固定的风速下运行，从而模拟车辆在某一特定风速下的散热条件。对处于该散热条件下的电力牵引变流模块进行测试，即可以获得功率半导体器件200b在该风速下的运行情况。

进一步地，通过变频控制器改变变频风机的风速，从而可获得功率半导体器件200b在不同风速下的运行情况。

此外，本发明的电力牵引变流模块散热试验装置，还可以模拟车辆在某一特定温度下的散热条件。例如车辆在运行中，功率半导体器件200b可能会处于60℃、80℃等温度条件下。那么通过在实验室再现电力牵引变流模块实际所处的散热条件，从而可以获得功率半导体器件200b在不同的温度下的运行情况，从而反向指导功率半导体器件200b的设计和实施。

为了实现上述模拟特定温度散热条件的目的，本发明的电力牵引变流模块散热试验装置还可以包括温度采集模块(未图示)。该温度采集模块设置在功率半导体器件200b上，用于获得功率半导体器件200b的温度。其中，温度采集模块可以是温度传感器。

进一步地，温度采集模块与变频控制器电气连通，从而可向变频控制器反馈其采集到的温度信号。由此变频控制器可以根据温度采集模块所获得的温度，控制变频风机的风速大小，使功率半导体器件200b的温度维持在特定的温度下或特定的温度范围内。例如当温度采集模块采集到的功率半导体器件200b的温度高于某一特定温度，则变频控制器控制变频风机的增加风速，以使功率半导体器件200b的温度降低到该特定的温度；当温度采集模块采集到的功率半导体器件200b的温度低于某一特定温度，则变频控制器控制变频风机的减小风速，以使功率半导体器件200b的温度增加到该特定的温度。通过对处于不同温度的散热条件下的功率半导体器件200b进行测试，即可获得其在不同温度下的运行情况，从而对车辆的实际运行起到一定的指导作用。

在图1所示的优选实施例中，装置100还包括用于衔接风源单元1和供风管道3的集风管道4。集风管道4的过流面积沿着预定气流的流动方向逐渐递减，集风管道4的与供风管道3相连的端部(即出风口)的过流面积小于变频风机的出口的过流面积。通过这种方式，可以更好地收集变频风机产生的风，并均匀送入供风管道3，使供风管道3内的风分布均匀。其中，集风管道4和供风管道3可选为圆形管道或矩形管道，甚至横截面为不规则多边形的管道。在本实施例中，为了解决节约管道的制造成本，供风管道3优选为矩形管道，即其横截面为矩形。需要说明的是，装配口32的尺寸和方向需要依据待测的电力牵引变流模块200中的散热翅片200a的参数来定，在实际工作时，装配口32与待测的电力牵引变流模块200的凸缘相配合，减少风的泄露。

在图1所示的优选实施例中，装置100还包括用于支撑风源单元1的第一支架21。在第一支架21的底部上设有地脚螺栓孔，以借助地脚螺钉将第一支架21固定在地面上，降低变频风机工作过程中的震动。装置100还包括用于支撑供风管道3和集风管道4的第二支架22。在第二支架22的底部上可设有脚轮221，利于快速移动，且与变频风机的配合。装置100还包括用于支撑电力牵引变流模块的第三支架23。第三支架23优选为可升降式支架，且最好在其底部设有脚轮231，以降低操作者搬运电力牵引变流模块200所需付出的劳动强度。第一支架21、第二支架22和第三支架23均由多根梁柱相互焊接而成。梁柱优选为钢管、槽钢或角铁。

接下来介绍本发明实施例的用于模拟电力牵引变流模块200所处风冷环境的装置100的使用过程，在进行电力牵引变流模块200的通电测试前，需要在机车不同运行状态下收集电力牵引变流模块中所受处环境的风速及其变化，并根据收集信息构建变频风机的电源频率的调整方案，以保证模拟风环境与电力牵引变流模块200在机车行驶过程中所遇的风环境趋近一致。

如图2所示，在准备工作完成后，将待测试的电力牵引变流模块200放置在第三支架上23，利用第三支架23调整电力牵引变流模块200的散热翅片200a的高度与装配口32的高度一致。

如图3所示，移动第三支架23将待测的电力牵引变流模块200中的散热翅片200a送入并限制在装配口32中，启动变频风机，并按照调整方案对变频风机的电源频率进行控制，然后通过专用的现有测试设备对电力牵引变流模块200进行测试，尤其是对功率半导体器件200b进行通电测试，以完成产品质量评估和行驶安全评估。

综上所述，本发明实施例的用于模拟电力牵引变流模块所处风冷环境的装置100可以保证电力牵引变流模块的质量测试结果更加贴近实际应用，由此提高产品质量评估和行驶安全评估的准确性。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。