Блок управления тяговым приводом
Блок управления тяговым электроприводом БУТП (в дальнейшем именуемый блок) предназначен для управления автономным инвертором напряжения на IGBT модулях, питающим четыре тяговых двигателя вагона метрополитена в режимах тяги и электрического торможения.
Основные технические характеристики блока приведены в таблице 14.
Таблица 14
№ п.п. | Наименование параметра | Значение параметра |
Тип: | БУТП-1 | |
Описание: | Электронный блок управления тяговым асинхронным приводом | |
Напряжение питания, В | 24 В | |
Потребляемая мощность, Вт, не более | ||
Внутренние источники питания: | ||
Аналоговые цепи, В | ±15 | |
Цифровые цепи, В | ||
Микропроцессоры | ||
Управляющий DSP: | 16-бит DSP TMS320LF2407 (Texas Instruments) микропроцессор с тактовой частотой 30 МГц | |
DSP с плавающей точкой: | 32-бит DSP TMS320VC33 (Texas Instruments) микропроцессор с тактовой частотой 100 МГц | |
Память | ||
Flash EPROM в управляющем DSP, кБайт | ||
SRAM в управляющем DSP, кword | ||
DARAM в управляющем DSP, word | ||
DPRAM для обмена DSP, кБайт | ||
ОЗУ в микропроцессоре с плавающей точкой, кword | ||
Периферийные устройства | ||
Последовательный канал | RS422 | |
Последовательный канал | CAN2 | |
АЦП для DSP с плавающей точкой | 12-бит, 8-каналов | |
ЦАП для DSP с плавающей точкой | 10-бит, 4-канала | |
Входные датчики: | ||
Датчики тока, шт. | ||
Датчики напряжения, шт. | ||
Датчики частоты вращения двигателей, шт. | ||
Количество логических входов напряжением 80 В, шт. | ||
Количество логических выходов напряжением 80 В, шт. | ||
Импульсные выходы | ||
Импульсные выходы управления силовым инвертором, шт. | ||
Импульсные выходы управления реостатным тормозным чоппером, шт. | ||
Аналоговые выходы с гальванической развязкой - 0…10 В, шт. | ||
Габариты, мм | 460 x 290 x 150 | |
Масса, кг |
Конструкция блока
Общий вид блока приведен на рис.50, 51.
Блок представляет собой металлический каркас (1) с передней лицевой панелью (2) и задней крышкой (3).
На лицевой панели блока расположен соединитель (4) для подключения технологического жгута контроля сигналов БУТП. Соединитель (5) предназначен для подключения эмулятора контроллера КФТ1 и при обслуживании блока не используется. Соединитель (6), расположенный в вырезе лицевой панели предназначен для подключения персонального компьютера по последовательному каналу с интерфейсом RS422.
В закрытом прозрачном окне расположен батарейный отсек (7) и панель светодиодной индикации (8). В настоящее время установка батареи энергонезависимого питания таймера часов реального времени контроллера КФТ1 не требуется, поскольку регистратор неисправностей тягового привода является отдельным от БУТП устройством.
Светодиодная панель используется при наладке и испытаниях комплекта тягового привода на испытательном стенде завода изготовителя КАТП1 и в эксплуатации при поиске неисправностей электрооборудования тягового привода.
На каркасе блока установлены две ручки (9) для его переноски.
Крепление блока в отсеке контейнера осуществляется 4 болтами М6 через 4 отверстия в каркасе (10).
Маркировка блока нанесена на табличке (11).
На рис.52 приведен вид блока при снятой задней крышке. Внутри каркаса (1) размещается базовая узловая плата блока (2), в которую устанавливаются и крепятся остальные печатные платы электронных узлов блока. Узловая плата служит для организации межплатных электрических соединений узлов блока, на ней установлены электронные компоненты интерфейсов блока и четыре разъема (3) для связи блока с цепями управления тяговым приводом.
Дочерние печатные платы (4) своими соединителями вставляются в соединители узловой платы. Платы конструктивно фиксируются по группам пластиковыми держателями с направляющими (5). При закрытой задней крышке резиновые прокладки с обратной стороны крышки давят на торцы вставленных плат, обеспечивая дополнительную их фиксацию.
Две платы контроллеров (6) соединены разъемами между собой и с узловой платой друг над другом по типу формата PC104. По такому же принципу установлены платы ИП2 и УЗИП2 (7).
Состав блока
Состав блока с кратким описанием функций печатных плат, установленных в БУТП, приведен в таблице 15.
Таблица 15
№ п.п. | Наименование | Обозначение | Описание | кол-во |
Узловая плата | УП2 | Базовая узловая плата для крепления и связей остальных печатных плат блока между собой. Содержит соединители для связи блока с цепями управления тяговым приводом. | ||
Контроллер с фиксированной точкой | КФТ1 | Управляет инвертором и реостатным тормозным чоппером. Обрабатывает информацию датчиков частоты вращения двигателей. Обеспечивает основные алгоритмы управления тяговым приводом. | ||
Контроллер с плавающей точкой | КПТ1 | Осуществляет расчеты сигналов обратных связей по напряжениям и токам. Реализует алгоритмы регуляторов контуров привода. | ||
Интерфейс дискретных сигналов | ИДС2 | Содержит 5 гальванически развязанных входных канала на напряжение 24 В. | ||
Калибратор аналоговых сигналов | КАС3 | Обеспечивает прием, масштабирование, фильтрацию и передачу на АЦП контроллера с плавающей точкой сигналов датчиков напряжения тягового привода. Формирует сигналы аппаратной защиты привода по напряжению. | ||
Калибратор аналоговых сигналов | КАС4 | Обеспечивает прием, масштабирование, фильтрацию и передачу на АЦП контроллера с плавающей точкой сигналов датчиков тока тягового привода. Формирует сигналы аппаратной защиты привода по току. | ||
Формирователь сигналов защит | ФСЗ2 | Принимает все сигналы аппаратных защит, осуществляет собственное управления силовыми аппаратами привода, передает информацию в управляющий процессор о включении защит. | ||
Усилитель сигналов | УС2 | Усиливает сигналы импульсов управления IGBT модулями МСИ (четыре гальванически развязанных выходных канала) Принимает информацию от драйверов об их состоянии и передает их на плату ФСЗ. (четыре гальванически развязанных входных канала). | ||
Выходные реле | ВР2 | Содержит 6 гальванически развязанных выхода (сухие контакты реле) с управлением по SPI интерфейсу блока. | ||
Выходные реле | ВРП2 | Содержит 6 гальванически развязанных выхода (сухие контакты реле) с управлением по параллельному интерфейсу блока. | ||
Цифро-аналоговый преобразователь | ЦАП2 | Содержит 4 гальванически развязанных выхода для передачи информации в БУВ. | ||
Индикация режимов | ИР2 | Содержит индикатор, содержащий 8 светодиодов, батарею для энергонезависимой памяти и 9-и штырьковый разъем последовательного порта. | ||
Источник питания | ИП2 | Источник питания блока: 5 В, ± 15 В. | ||
Устройство защиты источника питания | УЗИП2 | Осуществляет контроль работы источника питания блока. Осуществляет контроль наличия в блоке всех плат устройств. |
Функции светодиодных индикаторов (СДИ) панели индикации приведены в таблице. Информация о СДИ в таблице 16 представлена в порядке их расположения на панели сверху вниз.
Таблица 16
Номер СДИ | Функция | Значение |
HL1 | Сигнал срабатывания дифференциальной защиты: З АИН | Светится - неисправность |
HL2 | Сигнал срабатывания защиты блока питания вентиляторов: З БПВ | Светится - неисправность |
HL3 | Сигнал срабатывания защиты по максимальному прямому току привода: Idm | Светится - неисправность |
HL4 | Сигнал срабатывания защиты по максимальному фазному току двигателей: Imm | Светится - неисправность |
HL5 | Сигнал срабатывания защиты по максимальному напряжению на конденсаторе сетевого фильтра: Ucm | Светится - неисправность |
HL6 | Сигнал срабатывания защиты драйвера фазы А силового инвертора: З_А_ОК | Светится - неисправность |
HL7 | Сигнал срабатывания защиты драйвера фазы В силового инвертора: З_В_ОК | Светится - неисправность |
HL8 | Сигнал срабатывания защиты драйвера фазы С силового инвертора: З_С_ОК | Светится - неисправность |
HL9 | Наличие вторичного напряжения ИП блока: 5 В | Светиться - норма |
HL10 | Наличие вторичного напряжения ИП блока: 15 В | Светиться - норма |
HL11 | Наличие вторичного напряжения ИП блока: минус 15 В | Светиться - норма |
HL12 | Сигнал срабатывания защиты ИП блока | Светиться - норма |
Работа блока
Блок управления тяговым приводом обеспечивает выполнение следующих основных функций:
- Управление БВ, контакторами, тормозным чоппером, силовым инвертором питания тяговых двигателей в режиме тяги и электрического следящего реостатного торможения.
- Электронную защиту силовых цепей тягового электрооборудования в аварийных режимах.
- Управление силой тяги торможения двигателей в функции загрузки вагона (автоведение).
- Защита от юза и буксования колесных пар.
- Эксплуатационные задачи и функции самодиагностики, включающие в себя проверку самоинициализации.
- Функции конфигурирования и анализа, включающие возможность перепрограммирования БУТП, встроенный инструментарий записи характеристик привода во времени, панель управления приводом и панель индикации.
§7.3.5 Отсек №6 (Модуль силового инвертора)
Модуль силового инвертора
Модуль силового инвертора (МСИ) преобразует входное напряжение контактной сети постоянного тока в 3-фазное напряжение переменного тока для питания 4-х асинхронных тяговых двигателей вагона, включенных параллельно. В состав МСИ так же входит чоппер тормозного реостата тягового привода.
Основные технические характеристики МСИ приведены в таблице 17.
Таблица 17
№ п.п. | Наименование параметра | Значение параметра |
Напряжение питания силовой цепи постоянного тока, В: | ||
номинальное | ||
максимальное | ||
минимальное | ||
Выходное напряжение длительное (среднеквадратичное значение при номинальном входном напряжении 750В), В | от 0 до 530 | |
Частота коммутаций ШИМ инвертора, Гц | ||
Частота коммутаций ШИМ тормозного чоппера, Гц | ||
Частота выходного 3-х фазного напряжения питания двигателей, Гц | от 1 до 120 | |
Номинальная мощность, кВт | ||
Напряжение цепей управления, В | 15±5% | |
Масса, кг, не более | ||
Габаритные размеры, мм | 1264 x 760 x 328 |