Датчики обратных связей тягового привода

В таблице 9 приведены LEM-датчики тока (ДТ) и напряжения (ДН), использующиеся в тяговом приводе для управления инвертором и предотвращения аварийных состояний.

                       

                   Таблица 9

Датчик	Функция	Замечания
ДНUc (А12)	Измеряет напряжение на конденсаторе сетевого фильтра	Если напряжение фильтра слишком мало или слишком велико, инвертор отключается. Используется для регулирования тормозного чоппера.
ДТId1 (А6)	Измеряет прямой ток тягового привода	При слишком большом токе инвертор отключается. Используется для организации дифференциальной защиты.
ДТId2 (А4)	Измеряет обратный ток тягового привода	Используется для организации дифференциальной защиты.
ДТа (А16)	Измеряет ток в фазе А на выходе силового инвертора	Используется для управления тяговыми двигателями. При слишком большом токе инвертор отключается.
ДТв (А17)	Измеряет ток в фазе В на выходе силового инвертора	Используется для управления тяговыми двигателями. При слишком большом токе инвертор отключается.
ДНUab (А18)	Измеряет линейное напряжение между фазами А и В на выходе силового инвертора	Используется для управления тяговыми двигателями.
ДНUca (А19)	Измеряет линейное напряжение между фазами С и А на выходе силового инвертора	Используется для управления тяговыми двигателями.

 

Датчики питаются напряжением +24 В / - 24 В. Выходные сигналы датчиков поступают в БУТП.

Режимы работы и алгоритмы функционирования тягового привода

Тяговый режим

Первая зона регулирования – зона пуска

При включении напряжения бортовой сети блок управления электроприводом БУТП инициализируется и включает выключатель быстродействующий ВБ и зарядный контактор ЗК. При включении главного разъединителя и наличии напряжения сети происходит заряд конденсатора фильтра Сф через зарядный резистор Rз и дроссель сетевого фильтра Lф. При напряжении на Сф близком к напряжению сети БУТП включает линейный контактор ЛК и размыкает ЗК. После установки основного контроллера реверса в положение «Вперед» или «Назад» привод готов к отработке команд управления тягой.

В соответствии с командами, поступающими от блока управления вагоном (БУВ), формируется сигнал заданного значения тока двигателей. Предусмотрены четыре тяговые позиции «Ход1», «Ход2», «Ход3», «Ход4», которые в процентном отношении составляют соответственно 40, 60, 75, 100% от максимального тока на один двигатель. Каждая уставка тока автоматически корректируется в соответствии с загрузкой вагона по сигналам БУВ. Задание тока двигателей осуществляется плавно с определенным темпом.

 Канал регулирования тока стабилизирует выходной ток силового инвертора на заданном уровне для 4-х параллельно включенных тяговых двигателей. При этом с увеличением частоты вращения двигателей напряжение на них возрастает. Для поддержания заданного значения тока двигателей БУТП изменяет скважность широтно-импульсной модуляции (ШИМ) управления транзисторов силового инвертора.

Канал регулирования частоты тока статора формирует сигнал задания частоты в функции заданного значения напряжения статора двигателей относительно сигнала минимальной частоты их вращения. Сигнал задания напряжения статора вычисляется в БУТП в функции требуемого потока статора двигателей.

 

Вторая зона регулирования – зона постоянства мощности

Во второй зоне сигнал заданного значения двигателей ограничивается на уровне, соответствующем “раскрытию” силового инвертора на 90%. Неполное раскрытие по скважности МСИ обусловлено необходимым запасом напряжения на регулирование заданного значения тока двигателей. Если величина сетевого напряжения выше номинального значения и для реализации заданного значения тока не требуется полное открытие инвертора, то сигнал задания напряжения статора ограничивается на уровне, обеспечивающем номинальное напряжение тяговых двигателей.

Описанный алгоритм обеспечивает автоматический переход на регулирование момента или мощности ТАД и, с учетом напряжения в контактной сети, формирует номинальные или частные тяговые характеристики привода инвариантно к температурным изменениям параметров двигателей.

При разгоне с места до максимальной скорости с заданным машинистом максимальным пусковым током двигателей («Ход 4», полная загрузка вагона) система регулирования начиная со скорости 45 км/ч автоматически линейно снижает величину тока задания до 230 А в точке 65 км/ч.

Изменение направления вращения ТАД осуществляется путем смены формирования чередования фаз токов ТАД.

 

Проезд неперекрываемых токоразделов

Для обеспечения благоприятного протекания переходных процессов в тяговом приводе при проезде неперекрываемых токоразделов предусмотрено автоматическое выключение тягового привода по сигналу датчика сетевого тока привода. При Id <30 А привод выключается (снимаются импульсы управления с транзисторов силового инвертора).

Если при проезде неперекрываемого токораздела напряжение на конденсаторе сетевого фильтра станет меньше 530 В, то линейный контактор размыкается и включается зарядный контактор. При появлении сетевого напряжения происходит заряд конденсатора фильтра до напряжения сети через зарядный контактор, последующее включение линейного контактора и автоматическое включение силового инвертора. Если напряжение на конденсаторе фильтра не успевает снизиться до 530 В дозаряд конденсатора происходит без зарядного резистора. Время на повторное автоматическое включение привода в тягу не превышает 2.5 сек.

В режиме электрического торможения, при отсутствии рекуперации, линейный контактор размыкается, и, если до токораздела тяговый привод вошел в режим реостатного торможения, то проезд токораздела не окажет никакого влияния на работу тяговых двигателей.

Если установка контроллера машиниста в тормозное положение произошла в момент прохождения вагоном неперекрываемого токораздела, то тяговые двигатели не перейдут в режим электрического торможения до тех пор, пока на токоприёмниках вагона не появится высокое напряжение.

При включении электротормоза и отсутствии высокого напряжения в контактном рельсе электрического торможения не будет совсем. В этом случае на вагонах состава блоки управления вагоном включат замещение электротормоза, в зависимости от положения контроллера машиниста.

 

Переход из тяги в выбег

При установке контроллера машиниста в позицию «Выбег» в соответствии с сигналами БУВ блок управления приводом производит быстрое снижение тока двигателей с последующим снятием управляющих импульсов с силовых транзисторов МСИ. Выключение производится по специальному алгоритму, обеспечивающему эффективное снижение остаточных э.д.с. двигателей с целью возможности быстрого перехода в любой другой режим. Линейный контактор остается включенным.

 

Режим тяги с выбега

В этом режиме вводится дополнительная функция - ограничение темпа нарастания сигнала задания напряжения на двигателях до значения, соответствующего текущей скорости движения вагона. Такой алгоритм входа в тягу призван обеспечить плавное, без рывков нарастание реализуемой мощности двигателей, особенно на высоких скоростях движения поезда.

 

Резервное управление

Резервное управление осуществляется только в режиме тяги и независимо от команд управления БУВ. В общем случае блок управления вагоном не участвует в работе тягового привода. После установки резервного контроллера реверса в положение «Вперед» или «Назад» привод готов к отработке команд управления тягой по резервному управлению от кнопок «Ход 1» и «Ход 2».