Устройство источника питания

Рис.26 Устройство источника.

А1 – датчик температуры охладителя. А2, А3, – входные датчики напряжения. А4 – плата сопряжения с индикацией (HL1 – HL11). А5, А11 – платы питания собственных нужд (с предохранителями F1 – F4 и индикацией о работе этих плат). А6 – микропроцессорный контроллер. А7, А8, А12, А13 – платы управления транзисторными модулями мостов. А9, А14 и А10, А15 – транзисторные мосты А16, А17 – диодные модули А18 – плата согласования с внешними цепями управления. А19, А20 – датчики выходного тока. А21 – выходной датчик напряжения. А22 – плата (управления ключом VT1) подогрева охладителя. А23 – плата (управления ключом VT2) включения контактора «БК». А24 – плата (управления ключом VT3) включения освещения. А25 – плата подачи питания на А7, А8, А12, А13.

C1 и L1 – входной фильтр (с ограничителями напряжений RU1÷RU5 и выравнивающие резисторы R19÷R66 C2÷С13 – электролитические конденсаторы (с балластным резистором 3,9Ом для сглаживания колебаний КС) С14÷С17 – конденсаторы (для ограничения коммутационных перенапряжений). С23 и L2, L3 – LC-фильтр (вторичных обмоток трансформаторов) С24 и L4 – выходной высокочастотный фильтр TV1, TV2 – силовые трансформаторы. VT1, VT2, VT3 – транзисторные ключи.

 

 

В источнике (Рис.26) применяется промежуточное инвертирование входного напряжения в переменное (с частотой не менее 15кГц), с последующей передачей переменного напряжения через высокочастотные трансформаторы, после чего осуществляется выпрямление и сглаживание. Подключение источника к контактной сети осуществляться через демпферный резистор сопротивлением 3,9 ом.

Подключение напряжения контактной сети осуществляется на клеммы: +750в «+750в» -750в.«-750в»

Выходное силовое напряжение снимается с клемм: + 80в («+80в»),-80в («-80в»).

+80в для питания цепей освещения – («+80в Освещение салона»).

Внешние сигналы управления источником поступают на разъем:

 

· «0В (БС)» провод соединен внутри источника с « -80в » бортовой сети

· «Вкл. ИПП» - входной сигнал управления команды на включение источника (уровнем 80в)

· «Вкл. БК» - выходной сигнал управления на включение внешнего контактора (подаётся на катушку контактора «БК» уровнем 80в), подключающего источник к контактной сети 750в

· «Вкл. Осв.» - входной сигнал управления команды на включение освещения (уровнем 80в)

· «Неиспр. ИПП» - выходной сигнал о неисправности источника (замыканием на «0В (БС)» с предельно допустимым током 0,7а)

· «+80в» - напряжение для питания плат источников питания собственных нужд ИПП.

 

Входной фильтр состоит из конденсатора С1, дросселя L1, ограничителей напряжения RU1 – RU5, выравнивающих резисторов R19 - R66. Фильтр осуществляет ограничения уровня импульсных высокочастотных помех, поступающих как в источник из контактной сети, так и от источника в контактную сеть. Электролитические конденсаторы С2 - С13 совместно с балластным резистором 3,9ом, установленным вне источника, осуществляют сглаживание колебаний напряжения контактной сети.

Инвертор источника состоит из двух транзисторных мостов А9, А14 и А10, А15, включенных последовательно относительно питающего напряжения и связанных для деления напряжения со средней точкой батареи конденсаторов. Транзисторные модули мостов являются интеллектуальными устройствами со встроенной в каждый из них схемой защиты по току, перегреву и пониженному напряжению питания цепей управления. Каждый из модулей снабжен соответствующей платой управления (А7, А8, А12, А13), с помощью которых осуществляется гальваническая развязка по цепям управления и контроля аварийного состояния. Конденсаторы С14 - С17 служат для ограничения коммутационных перенапряжений. Нагрузкой каждого из инверторов является первичная обмотка соответствующего силового трансформатора ТV1 или ТV2, включенного в диагональ транзисторного моста. Напряжение, снимаемое с вторичных обмоток трансформаторов, выпрямляется диодными модулями А16, А17.

Выпрямленное напряжение вторичных обмоток трансформаторов сглаживается LС-фильтром. реализованном на дросселях L2, L3, конденсаторе С23. Выходной высокочастотный фильтр состоит из дросселя L4 и конденсатора С24.

В состав источника входят три датчика напряжения, два из которых (А2,А3) позволяют контролировать входное напряжение и его распределение между мостами инвертора, а третий (А21) контролировать выходное напряжение.

Для контроля выходного тока служит датчик тока (А 19), для выдачи информации о величине выходного тока вовне - датчик тока А20.

Для контроля температуры охладителя используется датчик температуры А1.

Сигналы датчиков А1,А2, А3, А19, А21 поступают на плату микропроцессорного контроллера А6.

Микропроцессорный контроллер реализует алгоритм управления инвертором, управляет подогревом модулей (А22, VТ1), ограничением нагрузки при их перегреве, включением контактора «БК» (А23, VТ2), включением освещения (А24, VТ3), подачей питания на платы управления ключей инвертора (А4,А25),осуществляет прием и отработку сигналов срабатывания защит транзисторных ключей (А9, А10, А14, А15, VТ1, VТ2, VТ3) через плату сопряжения А4 и обмен сигналами с внешними цепями управления через плату согласования А18.

Источник питания собственных нужд состоит из двух плат питания (А5и А11), преобразующих напряжение аккумуляторной батареи диапазона от 45в до 91в в напряжения требуемого уровня. Во входных цепях плат питания установлены предохранители F1 - F4.

Информация о штатных и аварийных состояниях источника бортового электропитания ИПП выводится на светодиоды, расположенные на плате А4.

 

Работа источника

 

 

При появлении напряжения не ниже 45в на контакте разъема источника включаются источники питания собственных нужд. При этом на платах А5 и А11 включаются светодиоды, свидетельствующие о включенном состоянии этих плат. Все внутренние платы - потребители источника (кроме А7, А8, А12, А13) получают питание. Микропроцессорный контроллер переходит в режим «Инициализация».

В режиме«Инициализация» контроллер проверяет работоспособность внутренних датчиков). Если тестирование сигналов свидетельствует о нормальном состоянии тестируемых устройств, то контроллер переводит источник в режим «Подогрев».

В режиме «Подогрев» контроллер проверяет, превышает ли температура охладителя ключ VТ1 через плату А22 и начинается локальный подогрев охладителя в непосредственной близости от транзисторных модулей. Если во время подогрева приходит команда «Вкл. ИПП», выполнение ее задерживается до момента достижения температуры - 18°с.

После достижения температуры охладителя уровня -18°с или выше, контроллер подаёт питание через плату А25 на модули А7, А8, А12, А13 и переводит источник в режим «Работа».

В режиме «Работа» контроллер формирует команду «Вкл. БК», по которой получает питание катушка внешнего контактора, подключенная к контакту разъема ИПП. Контактор своим замыкающим силовым контактом замыкает цепь « +750в», и на контакте разъема появляется напряжение контактной сети, заряжаются конденсаторы входного фильтра. После этого в режиме «Работа» при авариях снимается сигнал «Неисправность ИПП» и осуществляется автоматический перезапуск источника.

Входное напряжение и его распределение между мостами инвертора контролируется входными датчиками напряжения, после чего контроллер начинает плавно в течение 2 секунд увеличивать длительность импульсов управления на транзисторных модулях инвертора. На выходе источника появляется плавно нарастающее напряжение. После превышения выходным напряжением напряжения аккумуляторной батареи источник начинает подзарядку этой батареи либо со стабилизацией напряжения на уровне 80в, либо со стабилизацией тока на уровне 125а.

Если в процессе работы источника входное напряжение выходит из диапазона 550в<Uвх<975в, контроллер снимает импульсы управления с транзисторных модулей инвертора. После того, как входное напряжение возвращается в указанный диапазон, импульсы управления плавно восстанавливаются.

При превышении температуры охладителя уровня +70°сконтроллер изменяет уставку токоограничения до величины 90а. Если температура охладителя достигает величины +80°с, контроллер снимает импульсы управления с транзисторных модулей инвертора. После остывания охладителя до температуры ниже +80°с управление плавно восстанавливает напряжение на выходе с ограничением тока до уровня 90а. После охлаждения охладителя до уровня ниже +70°Суставка токоограничения увеличивается до 125а.

После подачи внешней команды «Вкл. Освещение.» на контакт «разъема источника питания контроллер включает ключ VТ3 через плату А24. На контакте разъема «+80в Осв.» появляется выходное напряжение источника. Если при включенном освещении входное напряжение находится ниже уровня 550в в течение более 20 сек, контроллер выключает ключ VТ3 и снимает напряжение с цепей освещения.

При снятии сигнала «Вкл. ИПП» источник переходит в режим «Стоп», при этом снимается сигнал управления «Вкл. БК» и выполняется разряд входных емкостей С2 -С13.

 

Источник переходит в режим «Авария» из режима «Работа» в следующих случаях:

 

· При перекосе напряжения на мостах инвертора более 50% от среднего значения (Uср=Uвх/2)

· При превышении выходным током заданной уставки (125а)

· При срабатывании аппаратной защиты любого транзисторного модуля или ключа

· При снижении температуры охладителя ниже уровня -18°с.

 

Все перечисленные выше режимы «Инициализация», «Подогрев», «Работа», «Авария» индицируются на плате А4 комбинацией светодиодов НL7 и НL8, а состояние переменных (тока, напряжений, температуры) и устройств («Включен контактор БК», «Сработала аппаратная защита силовых модулей» и т.д.) индицируется светодиодами НL1-НL6.

В источнике производится автоматическое повторное включение после срабатывания любой из защит с выдержкой паузы на включение зависящей от скорости разряда входных емкостей, но не менее 5 секунд.

В случая трехкратного срабатывания подряд аварийной защиты одного типа в течение 10 минут, повторное включение возможно только при участии обслуживающего персонала, выполняющего действия по сбросу счётчика однотипных аварий.

Включение ИПП

 

Подключение ИПП производится тумблером S13 «Включение ИПП», расположенным на вспомогательном пульте машиниста, при этом сигнал (команда) на включение передается в БУП. БУП по манчестерской связи передает эту команду в БУВ- ы вагонов, которые передают ее в ИПП и на всех вагонах включаются ИПП.

Подключение ИПП к высокому напряжению происходит при включении контактора КМ-1.

Включение контактора КМ-1

 

При включении аккумуляторной батареи на вагоне напряжение батарейное появляется на контакте разъема источника (не ниже 45в), что приводит квключению в ИПП источников питания собственных нужд.

При этом на платах А5 и А11 включаются светодиоды, свидетельствующие о включенном состоянии этих плат. Все внутренние платы - потребители источника (кроме А7, А8, А12, А13) получают питание, микропроцессорный контроллер отрабатывает режимы «Инициализация», «Подогрев», «Работа» (Смотри раздел-Работа источника).

В режиме «Работа» контроллер формирует команду «Включение БК» (Рис.27), по которой получает питание катушка контактора КМ-1 (установлен в БК), подключенная к контакту разъема источника. Землю катушка также получает по проводу «ОВ» в ИПП. Контактор КМ-1, включившись своими замыкающими силовыми контактами замыкает цепь «+750в», и на контакте разъема ИПП появляется напряжение контактной сети.

Рис.27 Включение ИПП

Бортовая сеть вагона

Рис.28 Схема включения источников бортовой сети

Автономным источником питания бортовой сети (Рис.28) является аккумуляторная батарея (АБ), предназначенная для электропитания постоянным током цепей управления вагона и низковольтных вспомогательных цепей.

Дополнительным источником питания бортовой сети является ИПП, предназначенный для преобразования напряжения контактной сети постоянного тока 750 в в постоянное стабилизированное напряжение (80±2) вольта.

ИПП и АБ всех вагонов соединены параллельно двухпроводной линией питания, изолированной от корпуса вагонов (плюсовой поездной провод -550,минусовой поездной-500),такое соединение уменьшает возможность короткого замыкания при механических повреждениях изоляции проводов.

Подключение АБ к бортовой сети осуществляется выключателем батареи ВБ-13 на ПМВ, при этом напряжение подается:

 

· Через контакты включённого автомата защиты SF-1 «питание общее» и диод, на панель поездной защиты (ППЗ)

· Через одну пару контактов включенного автомата защиты SF-32 «цепи уравнительные» и добавочное сопротивление на поездные провода 549 (550)

· На вольтметр, показывающий напряжение данной АКБ (при условии отключения ВБ на остальных вагонах или отключения автомата «цепи уравнительные» на этом вагоне)

· На панель вагонной защиты (ПВЗ) (кроме автоматов защиты «открытие левых дверей» и «открытие правых дверей», на которые подаётся напряжение с автомата защиты «двери открытие» на ППЗ

· На автомат защиты на ПВЗ SF-7 «ИПП»

· Через другую пару контактов включённого автомата защиты «цепи уравнительные» напряжение поступает с поездных проводов 549 (550) на вагонную схему.

• Через включенные контакты автоматазащиты SF-1 "питание общее"поступает питание с АКБ (через плавкий предохранитель, контакты выключателя батарей и диод) и ИПП на ППЗ. Дополнительно по параллельной цепи через диод с проводов 459(550) также поступает питание на ППЗ.

При включении ИПП напряжение источника подается к цепям питания освещения салонов через автомат SF19, постоянное напряжение 80в на подзаряд АКБ и на поездные провода 549 (550).

Примечание: При отключённом (выбитом) автомате защитыSF-32«цепи уравнительные»:

 

• Через одни контакты автомата напряжение не будет поступать с АКБ этого вагона на провода 549(550) т. е на другие вагоны

• Через другие контакты автомата, напряжение с других вагонов не будет поступать с проводов 549(550) на подзаряд АКБ и схему управления данного вагона.

Контроль за напряжением бортовой сети осуществляется повольтметру в каждом вагоне (при включенном ВБ всего состава - напряжение 549,550 проводов),по штатному монитору машинисту. «напряжение бортовой сети»

О включении ИПП, неисправности, включении освещения через БУВ вагонов сигнал по поездной магистрали управления передаются в БУП и устройства отображения информации.