Конструкция модуля силового инвертора

 

Трёхфазный инвертор состоит из пятнадцати (3 ветви по 5 штук) IGBT-модулей (полумост – 1700В, 800А), соединённых параллельно и конденсатора фильтра. Реостатный чоппер состоит из пяти IGBT-модулей (полумост - 1700В, 800А), так же соединённых параллельно.

Каждый IGBT модуль включает в себя по два транзистора и обратных диода. Конденсатор фильтра инвертора состоит из 15 конденсаторов (по пять на каждую фазу инвертора), подсоединенных параллельно IGBT модулям. Эти конденсаторы служат для подавления одиночных бросков напряжения, которые могут возникать при коммутации IGBT.

Для защиты тягового оборудования от перенапряжений в контактной сети параллельно конденсатору фильтра инвертора включен дополнительный варистор Rогр2.

Радиатор модуля силового инвертора расположен в вентиляционном канале и обдувается вентилятором инвертора. Модуль оборудован датчиком температуры, который передает сигнал перегрева в БУТП. Датчик температуры состоит из трех термостатов, установленных на радиаторе и соединенных последовательно. Датчик настроен на уставку температуры срабатывания +85°С (контакты термостата размыкаются). По этому сигналу БУТП отключает модуль силового инвертора. При снижении температуры до +70°С (контакты термостата замыкаются) блок управления включает МСИ в работу.

Общий вид модуля силового инвертора приведен на рис.53.

Модуль инвертора содержит электронное оборудование, установленное на основании охладителя (1). Обратная поверхность охладителя снабжена ребрами для эффективного отвода тепла с поверхности основания.

По обеим сторонам основания охладителя расположены угловые крепления (2), при помощи которых модуль закреплён внутри блока тягового инвертора. Крепления снабжены роликами (3), которые упрощают процесс изъятия модуля из отсека контейнера.

Ребра охладителя забраны в металлический кожух (4), который образует вентиляционный канал для воздушного принудительного охлаждения. Модуль устанавливается в контейнер таким образом, что вентиляционный канал МСИ через резиновое уплотнение (5) стыкуется с воздушным каналом вентилятора охлаждения.

Модуль инвертора имеет низковольтный разъем (6) (цепи управления). Подключение силовых цепей постоянного и переменного тока осуществляется через шины (7). Кабели присоединяются к шинам при помощи двухболтового крепления, установленного на шинах.

 

Конструкция силового инвертора

 

IGBT – модули имеют изолированное основание и поэтому установлены прямо на заземлённом охладителе через специальную теплопроводящую пасту. Два изолированных друг от друга токоотвода (сборная расщепленная шина) соединяют силовые транзисторы между собой по входному напряжению. Пятнадцать конденсаторов расположены в три ряда по пять штук в каждом. Каждый конденсатор подключен непосредственно к расщеплённой шине и зафиксирован стеклотекстолитовыми держателями.

В пазы держателей с лицевой стороны МСИ вставлены три печатные платы драйверов управления силовыми транзисторами (8). Каждая плата имеет два канала и управляет верхними и нижними транзисторами одной фазы инвертора.

Платы интерфейса затворов транзисторов установлены непосредственно на IGBT – модулях и находятся под токоотводами.

Плата драйвера управления транзисторами чоппера тормозного реостата установлена на стеклотекстолитовом держателе силовых шин.

 

Работа инвертора

 

Шесть из восьми IGBT модулей (IT1-IT6) образуют трехфазный силовой инвертор, который служит для питания тяговых двигателей. Модули IGBT инвертора коммутируются с частотой 2400 Гц и управляются БУТП с использованием широтно-импульсной модуляцией для преобразования входного постоянного напряжения в выходное трехфазное напряжение переменное по амплитуде и частоте, которое подводится к тяговым двигателям.

Блок управления обеспечивает задержку на отпирание следующего транзистора, чтобы предотвратить возникновение короткого замыкания при одновременном отпирании двух транзисторов одной фазы. Во время этой задержки ток проводят обратные диоды, включенные параллельно каждому транзистору.

Транзистор IT7 работает в качестве реостатного тормозного чоппера, управляемого БУТП. Транзистор модуля IT8 всегда заперт и используется только в качестве обратного диода тормозного резистора.

Когда требуется перейти в режим реостатного торможения транзистор IT7 начинает работать с частотой 1200 Гц и переменной скважностью, тем самым, рассеивая тормозную энергию в тормозном резисторе. Реостатное торможение необходимо, когда тяговая сеть не может принять ток рекуперации. При этом напряжение на конденсаторе сетевого фильтра составляет 950В.

Реостатный тормозной чоппер так же используется в режиме тяги в качестве закорачивающей цепи при превышении напряжением тяговой сети значения 1050В.