Цепи заряда и разряда конденсатора сетевого фильтра

При подаче питания (54 – 82) В на контейнер тягового инвертора блок управления БУТП включает ВБ и зарядный контактор ЗК. Линейный контактор ЛК в этот момент разомкнут, изолируя модуль силового инвертора (МСИ) от тяговой сети. После включения разъединителя QS и подачи высокого напряжения на контейнер происходит заряд конденсатора сетевого фильтра Сф через резистор Rз, ограничивающий ток заряда конденсатора.

Напряжение на конденсаторе фильтра контролируется LEM - датчиком напряжения ДНUc. Когда напряжение на фильтре достигает определённой уставки, БУТП включает линейный контактор и подключает модуль силового инвертора непосредственно к тяговой сети. Зарядный контактор размыкается для предотвращения протекания тягового тока через резистор заряда конденсатора, который рассчитан только на ток заряда конденсатора. Для обеспечения требуемых алгоритмов работы ВБ, ЛК, ЗК имеют вспомогательные блок контакты, использующиеся для передачи в БУТП информации о состоянии главных контактов аппаратов.

Разрядный резистор Rр обеспечивает безопасный разряд конденсатора сетевого фильтра перед проведением технического обслуживания. Время разряда конденсатора через разрядный резистор составляет 2 мин.

Для защиты тягового оборудования от перенапряжений в контактной сети параллельно конденсатору фильтра включен нелинейный полупроводниковый резистор (варистор) Rогр.1.

 

Линейный контактор

Линейный контактор ЛК представляет собой однополюсный электромагнитный контактор. Он используется для отключения тяговой системы от контактной сети в случае возникновения неисправности или в штатном режиме при электрическом реостатном торможении без рекуперации энергии в контактную сеть.

В нормальных рабочих условиях, когда требуется размыкание контактора, сначала снимаются управляющие сигналы с транзисторов МСИ. Таким образом, контактору не требуется разрывать цепь под нагрузкой.

Линейный контактор имеет вспомогательные контакты, использующиеся для передачи в БУТП информации о состоянии главных контактов.

 

Датчики входного и обратного линейного тока

Это LEM – датчики тока, контролирующие входной и обратный линейный ток тягового привода (ДТId1(А6) и ДТId2(А4) соответственно). Сигнал о величине входного тока используется в БУТП для электронной защиты превышения потребляемого тока. Сигнал о величине обратного тока используется в БУТП для электронной дифференциальной защиты, которая контролирует входной и обратный токи на наличие дисбаланса для обнаружения замыкания на землю внутри тягового оборудования.

 

Промежуточный дроссель фильтра

Промежуточный дроссель фильтра Lп (А11) представляет собой малоиндуктивный дроссель, подавляющий колебания тока, которые могут возникать между конденсатором фильтра Cф и конденсатором фильтра Си, установленном в модуле силового инвертора. Колебания тока могут быть вызваны зарядом конденсатора сетевого фильтра, изолирующими вставками контактной сети или размыканием ВБ.

 

Модуль силового инвертора

Модуль силового инвертора (МСИ) состоит из заземлённого алюминиевого радиатора охлаждения, на котором закреплены восемь модулей IGBT (IT1 - IT8, биполярные транзисторы с изолированным затвором) и конденсатор фильтра (Си). Конденсатор фильтра инвертора состоит из 15-ти конденсаторов (по 5 на каждую фазу инвертора), подсоединённых 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 Rогр.2.

Радиатор модуля силового инвертора расположен в вентиляционном канале и обдувается вентилятором инвертора ВИ. Модуль оборудован датчиком температуры, который передает сигнал перегрева в БУТП. Датчик температуры состоит из трёх термостатов, установленных на радиаторе и соединённых 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) и блок управления включает МСИ в работу.

 

 

Силовой инвертор

Шесть из восьми IGBT модулей (IT1- IT6) образуют 3-фазный силовой инвертор, который служит для питания тяговых двигателей (M1…4).

Модули IGBT инвертора коммутируются с частотой 2400 Гц и управляются БУТП с использованием широтно-импульсной модуляции для преобразования входного постоянного напряжения в выходное 3-фазное напряжение переменное по амплитуде и частоте, которое подводится к тяговым двигателям.

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

 

Реостатный тормозной чоппер

Транзистор IT7 работает в качестве реостатного тормозного чоппера, управляемого БУТП. Транзистор модуля IT8 всегда заперт, и модуль 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 Rт. Реостатное торможение необходимо, когда тяговая сеть не может принять ток рекуперации. При этом напряжение на конденсаторе сетевого фильтра составляет 950 В.

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

 

Тормозной резистор

Тормозной резистор Rт крепится на раме вагона отдельно от блока тягового инвертора. Он состоит из нескольких ленточных малоиндуктивных резистивных элементов, собранных на изоляторах внутри стального корпуса. Резистор охлаждается вентилятором, установленным на одной стороне резистора.