这一期讲时代的VVVF，不过不急于讲时代的发展史，分享一篇牵引变流器的专利申请（2021年9月申请，2022年1月发布，申请公开号：CN113992049A）。

内部结构略图中，1为变流器柜体，2为冷却风机，6、7、8分别为三种不同的线缆夹线模块，14为高压腔室，15为通风口及其过滤器，16为安装用吊耳结构。结合图中外面一圈的部件来看，我基本能看出来这篇专利申请说的是什么了，上图。

之前因为某些新车的奇葩声音被传得沸沸扬扬的 tPower-TN28 系列，属于灵活控制方式的强迫风冷机器（大多数为1C4M1群车控方式）。

以下以多数大修大西的变流器为例说明。记高压腔室（HV）柜门所在面为正面，NP 为产品铭牌，多数标记按照专利申请的说明标注。

正面及右侧面

正面包括高压腔室14及冷却风出风口15B。高压腔室内含风机控制单元101、电压电流检测模块103和预充电单元模块5，出风口15B设有过滤器，用于过滤较大固体杂质和水，防止风道堵塞。右侧面靠近出风口15B一侧为附带电气参数的铭牌NPA，靠近变流器模块腔室13一侧则为牵引电机线缆夹线模块8，其采用单独安装板的形式，将线缆的连接器和夹线装置整合为夹线模块，可以提高变流器的组装效率，降低柜体的加工难度。

左侧面

左侧面靠近HV柜门一侧为不带电气参数的铭牌NPB，6为直流电源和斩波电阻线缆夹线模块，由左至右依次为CH1、CH2、CHn1、CHn2、N1、N2、P1、P2端口；7为控制信号和风机电源线缆连接器模块，包括X111、X112、X113、X115等端口，提供控制电平至高速断路器等设备；6和7均采用夹线模块结构，并且略高于高压腔室侧，有利于改善变流器的电磁兼容性能。

背面

背面的冷却风进风口15A同样设有过滤器，并与变流器模块4相连，列车运行时，冷却风从进风口15A流入，通过变流器模块4、冷却风机2和电抗器3后，从出风口15B的下侧流出。冷却风的总体流向与行车方向垂直，可以减少列车的运行气流所产生的影响。

内部：冷却风通路

冷却风机2布置在变流器模块4和电抗器3之间，可提高冷却风的利用率，减少冷却装置的重量、体积和能耗，风机两侧分别设有进风道和出风道，进风道集成在变流器模块4之内，出风道与电抗器腔室12的过渡处设置导风板，以减少气动噪声。

冷却风通路设有温度检测单元9，采用测量精准、易于布置、成本低的温度传感器测量温度。温度检测单元9布置在变流器模块腔室13和电抗器腔室12中，用于检测变流器模块4和电抗器3的温度，并将数据反馈至传动控制单元（见电气原理略图）102，令其传输控制信号给风机控制单元（见电气原理略图）101，实现对冷却风机2的转速控制。

高压腔室14和变流器模块腔室13连通成密封腔室，二者间的过渡处亦设有温度检测单元9，对密封腔室温度进行监控，配合传动控制单元的自动控制作用，可以实现柜内火灾预警的功能。

内部：变流器模块

电气原理略图中，变流器模块4包括支撑电容41、斩波单元42和逆变单元43。

• 支撑电容41和电抗器3构成LC滤波器，用于吸收直流侧电压和电流波动；高压腔室14内的预充电单元模块5包括接触器和电阻，其中接触器与传动控制单元电性连接，由传动控制单元102控制接触器的开关实现对支撑电容的缓慢充电。

• 斩波单元42包括可控半导体器件和制动电阻421，通过制动电阻可以实现抑制中间电压过高或者吸收制动时电机反馈的能量。

• 逆变单元43包括三相桥臂，其与电机44电性连接；逆变器单元集成三相逆变器的三相桥臂将直流电逆变成频率、幅值可调的三相交流电，并驱动电机工作。

内部：电压电流检测模块

电压电流检测模块103布置在高压腔室14内，用于检测冷却风机电源的三相电流值，将其传输给故障预测与健康管理（PHM）单元104，PHM单元104将电压电流检测模块103和温度检测单元9传输的数据与预设数据进行对比，以监测冷却风机2及其进、出风道。

电气原理略图中，电压电流检测模块103包括以下五个子单元：

• 用于检测直流电源105的正负极电流的直流侧电流检测单元1031；

• 用于检测直流电源105的电压的直流侧电压检测单元1032；

• 用于检测支撑电容两端电容的中间电压检测单元1033；

• 用于检测逆变单元交流输出电流的交流侧电流检测单元1034；

• 用于检测斩波侧电流的斩波电流检测单元1035。

上述检测单元集中设计为一个功能模块，可以有效减少体积，提高变流器的组装和维护效率。

内部：故障预测与健康管理（PHM）单元

电气原理略图中，PHM单元104的具体功能包括：

• 对变流器模块4、支撑电容41和电抗器3进行温度检测，并对比预先设定值进行状态预警；

• 通过传动控制单元102，接收接触器反馈的闭合与断开次数，预测接触器的剩余寿命；

• 通过监测风机电源21的三相电流值，实现对风机状态监控和故障预警。

总的来说，PHM单元实现了对变流器中重要器件的故障预测与健康管理，将信息反馈给车辆风机控制单元101，用于调节风机转速，检测风机状态，并向传动控制单元102发送反馈信息，从而达到提示使用者对风机或风道等进行维护的效果。

总结

tPower-TN28 系列牵引变流器具有如下优势：

• 通过采用集成化的变流器模块，以及对变流器柜体内的器件进行合理布局，实现了变流器的小型化，提高了变流器柜体的空间利用率；

• 通过采集重要器件的关键参数，实现设备故障预警及健康管理，提高了设备的可维护性。

回到开头，不要因为某种列车的调制程序“难听”就对它大加批判。虽然“好听”的程序确实存在，但是牵引系统的设计需要考虑的因素远没有那么简单……