1.2Описание составных частей
Упрощенная схема блока БСПТ представлена на Рисунок 6 – Рис. 9. Внутренний вид блока показан на Рисунок 11.
В состав каждого блока БСПТ входят следующие функциональные силовые узлы (Рисунок 11):
отделитель (ОТД) VT3, VT4, транзисторный полумост CM600DY–24A (CM400DY–24A)(Рисунок 12);
блок конденсаторов (фильтр) состоящий из 20 (12) конденсаторов PEH 200 YO4150M B2 включенных в десять (шесть) параллельных ветвей по два последовательно с подключенными двумя разрядными резисторами FRA100 4,7 кОм (поз. 18);
ограничитель напряжения (ОН) VT5, транзисторный полумост CM600DY–24A (CM400DY–24A) (Рисунок 12);
трехфазный мостовой автономный инвертор VTA1, VTA2 VTB1, VTB2 VTC1, VTC2 состоит из одиночных транзисторов BSM 400GA120DLC (Рисунок 13);
каждый транзисторный модуль управляется своим драйвером для одиночных транзисторов и для полумостов;
снаббер фазы А1, А2, В1, В2, С1, С2;
датчики тока фазы А(В, С) LT300–SP50–У2;
датчик тока через тормозной резистор LT300–SP50–У2;
датчик входного тока LT300–SP50–У2;
вентиляторы обдува охладителя EBM 09576–2–4013.
Кроме того, в состав блока БСПТ входят следующие модули и платы:
модуль микропроцессора (МП);
модуль обеспечения собственных нужд преобразовательной установки (заряда конденсатора фильтра, управления вентиляторами, механическими тормозами), измерения напряжения фильтра и контактной сети (МСН);
модуль питания МП, МСН, датчиков напряжения, тока, частоты вращения, драйверов силовых транзисторных ключей, а также управления ЛК (МБП);
печатная плата, обеспечивающая соединения модулей, подключения устройств внутри БСПТ и ввода/вывода сигналов схемы троллейбуса (КРОСС);
модуль преобразования аналоговых сигналов уставки (от педалей водителя) в цифровой код (код Грея) (АНАЛОГ-ГРЕЯ);
плата управления контактором собственных нужд и зуммером (ПЛАТА СОГЛАСОВАНИЯ).
Плата подключения вентиляторов
Рис. 7 Рис. 8 Рис. 9
Рисунок 6 - Упрощенная схема блока БСПТ
Рис. 7 Упрощенная схема блока БСПТ
Рис. 8 Упрощенная схема блока БСПТ
Рис. 9 Упрощенная схема блока БСПТ
Рис. 7 Рис. 8 Рис. 9
Рисунок 10 - Упрощенная схема блока БСПТ
Рисунок 11 - Внутренний вид блока БСПТ
Рисунок 12 - Транзисторный полумост CM600DY–24A (CM400DY–24A)
 
Рисунок 13 - Транзисторный модуль BSM 400GA120DLC
1.2.1Отделитель входного конденсаторного фильтра от КС и собственных нужд троллейбуса является входным защитным устройством блока БСПТ по току и представляет собой транзисторный ключ (поз. 1 Рисунок 11), охваченный обратным диодом. ОТД предназначен для предотвращения разряда конденсаторов в контактную сеть, при отсутствии напряжения в КС, при КЗ во входных цепях БСПТ.
При выключенном ОТД электрическое торможение становится чисто реостатным. ОТД выключается при напряжении на фильтре ниже 450 В, а также при срабатывании в ОТД токовой защиты. Транзисторный ключ ОТД защищен снаббером, расположенным на драйвере и предназначенным для сглаживания фронтов коммутационных перенапряжений (поз. 1, 5 Рисунок 11).
1.2.2Энергия заряженного блока конденсаторов (поз. 2 Рисунок 11) обеспечивает возбуждение тяговых двигателей ТАД при входе в тормозной режим и одновременном отсутствии напряжения в КС.
Разрядные резисторы (поз. 18 Рисунок 11), обеспечивают равномерное распределение напряжения по ступеням. Постоянная времени разряда около 1 мин. Полное время разряда составляет 3–5 мин. Конденсаторы электрически соединены между собой плоскими изолированными шинами, служащими одновременно элементами несущей конструкции блока. Средние точки параллельных ветвей электрически объединены. Полная емкость конденсаторов блока Сф=7500 мкФ (5000 мкФ), допустимое напряжение U=1000 В.
1.2.3Ограничитель напряжения (ОН) (поз. 3, 5 Рисунок 11) стабилизирует напряжение на уровне 730 В в режиме торможения или на уровне 770 В в других режимах.
При работе ОН более 7с коэффициентом заполнения более 0,2 или с непрерывным током в тормозных сопротивлениях, выдается команда на разбор силовой схемы. Силовая схема также разбирается при КЗ в цепях ОН, когда срабатывает токовая защита в ОН, которая также блокирует работу инвертора.
1.2.4Автономный инвертор (поз. 4, 5, 6 Рисунок 11) предназначен для преобразования постоянного напряжения на его входе в переменное трехфазное напряжение регулируемых частоты и амплитуды, среднее значения которых определяются в МП.
Узлы управления и демпфирования в инверторе имеют общие с ОН и ОТД схемотехнические решения только выполнены на отдельных платах – драйверах и снабберах.
Управление всеми транзисторными ключами обеспечивается индивидуальными драйверами для одиночных модулей (Рисунок 14,а) и для полумостовых (Рисунок 14,б), предназначенными для согласования электрических, мощностных и временных параметров импульсов управления, поступающих из СУ, с параметрами, необходимыми транзисторным ключам для их открытия и запирания.
 
а) б)
Рисунок 14 - Модули управления транзисторами
Питание драйверов обеспечивается изолированными цепями от общего источника питания расположенного на МБП.
Управление драйверами осуществляется по двухпроводным линиям связи, имеющими оптронную гальваническую изоляцию.
Каждый драйвер обеспечивает токовую защиту и защиту от коммутационных перенапряжений ключа, которым он управляет. Токовая защита построена по принципу слежения за падением напряжения на транзисторе и срабатывает при превышении им заданной токовой уставки (определяется величиной падения напряжения в открытом состоянии). Линия связи по каналу токовой защиты построена таким образом, что контролируется целостность этой линии. При ее обрыве защита срабатывает и блокирует возможность пуска АИН.
Драйверы установлены на силовых ключах.
В автономном инверторе применяется регулирование выходного напряжения методом широтно–импульсной модуляции (ШИМ) (частота ШИМ – 1,5 кГц) формирующего ток на каждой позиции в соответствии с заданным.
От коротких замыканий в силовых цепях инвертора и неисправной нагрузки предусмотрена токовая защита.
1.2.5Модуль собственных нужд (МСН) (поз. 12 Рисунок 11).
Для заряда конденсаторов фильтра блок МСН преобразует постоянное напряжение 24 В в переменное с последующей трансформаторной гальванической развязкой и выпрямлением. Диоды выпрямителя рассчитаны на полное напряжение КС и выполняют одновременно функцию выявления максимального напряжения – запираются при наличии напряжения КС. МСН рассчитан на мощность 200 Вт и осуществляет заряд Сф под контролем тока до напряжения 350 В.
На МСН расположены датчики напряжения входного фильтра и входного напряжения.
По сигналам от МП МСН включает и выключает интеллектуальные транзисторы IPS5451S VT1, VT2 (Рисунок 4) управления стояночным тормозом.
МСН управляет скоростью вентиляторов в зависимости от температуры на охладителе.
1.2.6Модуль блока питания МБП (поз. 13 Рисунок 11) предназначен для преобразования постоянного напряжения 24 В в требуемые постоянные уровни. Выходные уровни МБП: +5В для питания цифровых цепей; +15/–15В для питания датчиков тока и напряжения и микросхем, обрабатывающих аналоговые сигналы - гальванически изолированы от АБ и КС напряжения; +15В для питания изолированных цепей связи МП с драйверами; +15В для питания драйверов; +15В для питания датчиков частоты вращения.
По сигналам от МП МБП через интеллектуальный транзистор IPS5451S VT3 (Рисунок 4) формирует сигнал, разрешающий включать ЛК.
1.2.7Плата микропроцессора (МП) (поз. 11 Рисунок 11) предназначена:
–для ввода сигналов управления тяговым электроприводом от контроллера водителя (код позиции рукоятки контролера водителя и признаки режимов «ХОД» и «ТОРМОЗ») и органов управления («ВПЕРЕД/НАЗАД», «ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЗАЩИТЫ», «ПЕРЕВОД СТРЕЛКИ», «АВТОНОМНЫЙ ХОД»);
–изоляции и согласования уровней питания линий связи от схемы троллейбуса (+24 В) и логических микросхем (+5 В);
–для передачи сигналов индикации текущего режима работы и технического состояния тягового привода на пульт водителя;
–для управления механическим тормозом с помощью транзисторов на МСН;
–для выдачи сигнала разрешения взвода ЛК с помощью транзистора на МБП;
–для передачи диагностических сигналов по стандартному интерфейсу RS232 и RS485 по протоколу MODBUS–RTU;
–для формирования средних значений заданных фазных токов, соответствующих углу поворота рукоятки контроллера водителя с текущей частотой f1, требуемой для питания тяговых двигателей. Частота f1, получаемая как алгебраическая сумма частоты вращения ротора двигателя fр с заданной частотой тока в роторе f2 (скольжения), является частотой вращения полей статоров двух параллельно соединенных тяговых двигателей. Направление вращения тяговых двигателей зависит от порядка следования фаз, определяемого признаком «ВПЕРЕД – НАЗАД».
–по стандартному интерфейсу RS 232 предусмотрено подключение к отладочному компьютеру, на котором индицируется состояние СУ–БСПТ, установка рабочих уставок, перепрограммирование работы (Рисунок 5);
–для управления работой транзисторов инвертора в зависимости от ошибки между заданным и фактическим действующим значением тока одной фазы инвертора. При выполнении следующих условий: наличие выбора направления движения; наличие выбранного режима тяги или тормоза; отсутствии сигнала о срабатывании защиты в инверторе, о выходе напряжения на фильтре за верхний предел 850 В или нижний 400В.
–для обеспечения антиюзовой функции – при юзе СУ сбрасывает заданный ток на время, достаточное для восстановления сцепления.
В МП производится логическая обработка признаков «ХОД» и «ТОРМОЗ» с целью формирования сигнала «ТЯГА/ТОРМОЗ».
Управление ОН происходит на основании информации о напряжении на конденсаторе фильтра. СУ обеспечивает режим стабилизации напряжения на Сф, путем изменения длительности проводящего состояния ОН в диапазоне от 5% до 95% при постоянной несущей частоте 1,5 кГц. Условием включения ОН является достижение напряжения на Сф – 720 В в режиме тормоза и 770 В в других режимах.
СУ обеспечивает включенное состояние ОТД только в тормозном режиме и при напряжении на фильтре не менее 450 В.
1.2.8Модуль АНАЛОГ-ГРЕЯ (поз. 15 Рисунок 11) предназначен для преобразования аналоговых сигналов уставки (от педалей водителя) в цифровой код (код Грея) согласно таблице 2 и питания педали ход напряжением 5 ±0,5 В и током не более 20 mА.
Таблица 2.
Уставки для педалей WABCO
№
п./п.
|
Позиция
|
Напряжение на разъеме ХР2
|
КВ1
|
КВ2
|
КВ3
|
Педаль «Ход» ХР2:7 – ХР2:9
|
1
|
0 позиция педаль не нажата
|
0-0,3в
|
0
|
0
|
0
|
2
|
1 позиция
|
0,3в-0,9в
|
1
|
0
|
0
|
3
|
2 позиция
|
0,9-1,5в
|
1
|
1
|
0
|
4
|
3 позиция
|
1,5-2,1в
|
0
|
1
|
0
|
5
|
4 позиция
|
2,1-2,6в
|
0
|
1
|
1
|
6
|
5 позиция
|
2,6-3,2в
|
0
|
0
|
1
|
7
|
6 позиция
|
3,2-3,9в
|
1
|
0
|
1
|
8
|
7 позиция
|
3,9-4,5в
|
1
|
1
|
1
|
Педаль «Тормоз» ХР2:8 – ХР2:9
|
9
|
0 позиция педаль не нажата
|
0-1в
|
0
|
0
|
0
|
10
|
1 позиция
|
1в-1,28в
|
1
|
0
|
0
|
11
|
2 позиция
|
1,28-1,85в
|
1
|
1
|
0
|
12
|
3 позиция
|
1,85-2,14в
|
0
|
1
|
0
|
13
|
4 позиция
|
2,14-2,42в
|
0
|
1
|
1
|
14
|
5 позиция
|
2,42-2,73в
|
0
|
0
|
1
|
15
|
6 позиция
|
2,73-3в
|
1
|
0
|
1
|
16
|
7 позиция
|
3-4,5в
|
1
|
1
|
1
|
Рисунок 15 - Модуль АНАЛОГ-ГРЕЯ
1.2.9Плата управления контактором собственных нужд и зуммером (ПЛАТА СОГЛАСОВАНИЯ) (поз. 16 Рисунок 11). Включает зуммер при снижении напряжения КС ниже 400В транзистором VT7 (IPS021S D2PAK Рисунок 16) и отключает контактор собственных нужд в режиме «Стрелка без тока» транзистором VT5 (IPS5451S D2PAK5 Рисунок 16).
Рисунок 16 - Плата согласования
1.2.10Плата подключения вентиляторов (поз. 12 Рисунок 11).
1.2.11Конструктивно блок БСПТ представляет собой амортизированный модуль весом не более 75 кг, функциональные узлы которого размещены на едином основании в корпусе IP 54. Алюминиевый охладитель является общим для всех силовых полупроводниковых приборов преобразователя и разрядных резисторов. Охладитель является несущим элементом для ключей и датчиков его собственных температур (трех пороговых на поверхности (защитное отключение транзисторов при превышении температуры на охладителе выше 75°С и трех регулирующих скорость работы вентиляторов обдува). Воздуховод образуется основанием моноблока, его днищем и охладителем и продувается потоком воздуха окружающей среды со скоростью до 10 м/с (между ребрами охладителя) высокооборотными вентиляторами, частота вращения которых регулируется в функции температуры на охладителе.
Вентиляторы (поз. 10 Рисунок 11) отделены от внутреннего объема БСПТ, где размещены активные и пассивные элементы, герметичной перегородкой. Воздухозаборное отверстие воздуховода защищено металлической проволочной сеткой с ячейкой 4х4 мм. Атмосферный воздух для охлаждения поступает снизу блока через защитную сетку и выбрасывается со стороны БСПТ, обращенной к левому по ходу движения борту троллейбуса.
Вентиляторы обеспечивают тепловые режимы работы БСПТ во всех режимах работы тягового электропривода. Для защиты от перегревов на охладителе установлены три пороговых датчика с температурой срабатывания 75±30С. Температура отпускания датчиков 60±30С. Сигнал о перегреве поступает в СУ и на пульт.
|
