1 - кронштейн крепления к кузову; 2 - боковые люки; 3 - низковольтные разъемы; 4 - модуль пожаротушения; 5 - клеммы силовых кабелей; 6 - нижние люки; 7 - бонка для заземления; 8 - патрубок для подачи охлаждающей жидкости; 9 - патрубок для рециркуляции охлаждающей жидкости; 10, 14 - конденсаторы промежуточного контура; 11 - поглощающий контур; 12 - конденсаторы фильтра питания; 13, 15 - ферритовый сердечник; 16 - резистор зарядки; 17 - фильтр подавления помех; 18 - блок управления приводом (БУП); 19 - преобразователь постоянного тока; 20 - преобразователь напряжения; 21 - контактор зарядки; 22 - резистор продолжительной зарядки; 23 - диод обратных колебаний; 24 - фазовый модуль импульсного инвертора; 25 - фазовый модуль 4-х квадратного регулятора; 26 - заземляющие контакты; 27 - сетевой контактор; 28 - источник питания модулей IGBT; 29 - резистор обогрева; 30 - вспомогательные контакты; 31 - предохранитель ПСН.

    Тяговый преобразователь включает в себя два инвертора с широтно-импульсной модуляцией для питания тяговых электродвигателей и тормозной регулятор, обеспечивающий электродинамическое торможение. Также тяговый преобразователь имеет блок управления ASG (БУП), который обеспечивает регулирование крутящего момента и число оборотов тяговых электродвигателей. Располагается тяговый преобразователь в подвагонном пространстве на вагоне 01 (05).
    Тяговый преобразователь состоит из следующих функциональных групп:
    - сетевой контактор и зарядное устройство;
    - промежуточный контур с конденсаторами, устройством распознавания замыкания на землю;
    - импульсные инверторы;
    - питание ПСН;
    - управление и контроль.

    Цепь управления тягового преобразователя создается через включенный автоматический выключатель FD-F101 10A "ТП1", цифровые блоки ввода/вывода SIBAS KLIP TE-T01.10 и TE-T02.09, реле аварийной сигнализации пожара JC-K42, контактор FD-Q01 "Включение ТП1", который замыкает свои контакты в цепи провода FD0106 и тяговый преобразователь FD-T01 получает управляющее напряжение 110В.
    Разрешение на питание тяговых двигателей осуществляется при следующих условиях:
    1. Создается цепь питания разблокировки тяги блока управления приводом 1, путем замыкания контактов реле GC-K06 "Поезд активен", реле JD-K02 "системы БЛОК" и реле RA-K03 "Контроль давления питательной магистрали" или замыкания контакта реле GC-K14 "Внештатное движение".
    2. Отсутствие питания, цепи аварийного выключения блока управления приводом 1, разомкнутое состояние контакта реле GB-K01.
    3. Отсутствие сигнала о наличии пожара в контейнере ПСН.
    Обогрев тягового преобразователя происходит через включенный автоматический выключатель FD-F101 10A "ТП1", цифровой блок ввода/вывода SOBAS KLIP TE-T06.06, контактор LA-Q08 "Обогрев ТП" и на минус провода HC0120.

    Принципиальная схема сетевого контактора и устройства предварительного заряда.

    Сетевой контактор служит для связи или разделения контактной сети со звеном постоянного тока. Представляет собой однополюсный размыкатель с приводом от электродвигателя.
    Благодаря сетевому контактору преобразователь может быть отключен от источника питания. Таким образом, в слкчае неполадки, неисправный преобразователь может быть выведен из эксплуатации, не затрагивая другой тяговый преобразователь. Сетевой контактор включается и отключается по команде блока управления ASG (БУП) при нулевом токе и отключенном быстродействующем выключателе.
    Устройство предварительного заряда подключено параллельно с сетевым контактором. В состав устройства предварительного заряда входят контактор предварительного заряда и резистор. При подключении преобразователя к нагрузке, сначала через устройство предварительной зарядки заряжаются конденсаторы звена постоянного тока преобразователя. Как только напряжение звена постоянного тока превысит 95% конечной величины, включается сетевой контактор и выводит ограничительный резистор. Благодаря этому ограничивается пусковой ток, возникающий при подаче входного напряжения на батарею разряженных конденсаторов.
    Контактор предварительного заряда представляет собой однополюсный контактор с электромагнитным приводом, который при включении связывает звено постоянного тока с дросселем сетевого фильтра через резистор предварительного заряда.

    Контактор предварительного заряда.

    Резистор предварительного заряда (14 Ом) используется для ограничения пускового тока в момент подключения питания тягового преобразователя.
    Резистор предварительного заряда используется для ограничения тока предварительного заряда в момент подключения питания тягового преобразователя.

    Резистор предварительного заряда.

    Конденсаторы промежуточного контура используются для накопления энергии и стабилизации напряжения промежуточного контура. Их наличие необходимо для защиты инверторов тяговых преобразователей от пульсаций напряжения в контактной сети. Поэтому конденсатор энергетически отделяет магистраль питания от нагрузки.
    Каждое звено промежуточного контура состоит из пяти конденсаторов емкость по 1мФ каждый. Конденсаторы установлены непосредственно на шинах промежуточного контура.

    Параллельно промежуточному контуру включены высокоомные сопротивления, выполняющие функцию резисторов продолжительной разрядки. Резисторы продолжительной разрядки обеспечивают разрядку конденсаторов промежуточного контура при аварийном отключении тягового преобразователя.

    Регистрация разностного тока служит для распознавания замыкания на землю. Устройство регистрации состоит из двух встроенных в подводящий и обратный провод преобразователей тока и блока обработки сигналов в БУП.
    Преобразователи тока измеряют ток на подводящем и обратном проводе. Замыкание на землю приводит к возникновению тока утечки, который проходит через минусовой потенциал преобразователя тока 2. Если замыкание на землю настолько низкоомное, что разностный ток между обоими преобразователями тока выходит за пределы установленного диапазона, то регистрируется замыкание на землю и БУП инициирует разгруппирование поврежденного тягового преобразователя.

    Упрощенная схема регистрации разностного тока.

    1 - регистрация плюсового тока; 2 - регистрация минусового тока; 3 - БУП - блок управления приводом.

    АХ - тормозной регулятор; С - конденсатор; RB - тормозной резистор.

    Тормозной регулятор выполняет свою функцию с помощью тормозного резистора. Задача тормозного регулятора:
    - рабочая разрядка промежуточного контура;
    - ограничение перенапряжений;
    - разрядка промежуточного контура в случае неполадки;
    - отвод энергии торможения.

    Электрическая схема инвертора.

    Для питания асинхронных двигателей с частотным управлением используют трехфазные статические преобразователи - инверторы. На входе таких инверторов подаетсяпостоянное сглаженное напряжение, а на выходе формируется трехфазное переменное напряжение регулируемой величины и частоты. В конструкции импульсного инвертора применяются силовые полупроводниковые приборы - биполярные транзисторы с изолированным затвором. Каждый импульсный инветор состоит из трех фазовых модулей, подключенных параллельно к источнику постоянного входного напряжения и образующих трехфазный ШИМ-преобразователь.

    Фазовый модуль инвертора.

    Каждый фазовый модуль состоит из двух биполярных транзисторов с изолированным затвором. Импульсный инвертор имеет жидкостное охлаждение. В качестве охлаждающей жидкости используется антифриз. Для подключения трубопроводов жидкостного охлаждения используются быстроразъемные соединения.
    Биполярные транзисторы с изолированным затвором работают по принципу простых переключателей с высокой тактовой частотой. Это позволяет любым образом соединять три выходные клеммы U, V, W с контактами P(+) и N(-) промежуточного контура. Схема переключения выбрана таким образом, что появляется синусоидальный сигнал

    Напряжения между двумя клеммами в полном рабочем цикле импульсного инвертора.

    На рисунке ниже показаны напряжения между двумя клеммами. Максимально возможная амплитуда сопряженного выходного напряжения зависит от уровня напряжения промежуточного контура Ud.

    Инвертор в режиме синхронизации.

    Среднеквадратичное значение выходного тока может регулироваться путем изменения коэффициента использования преобразователя на биполярных транзисторах с регулируемым затвором. Частота повторений формы кривой выходного напряжения соответствует выходной частоте импульсного инвертора.
    При торможении направление крутящего момента на валу электродвигателя противоположно направлению вращения. Напряжение и ток сильно смещены по фазе. Благодаря основному напряжению импульсный инвертор может усиливать такой фазовый сдвиг между напряжением и током.

    Фазовый угол между током и напряжением в режиме торможения

    Назначение и устройство. Блок управления приводом (БУП) расположен в тяговом преобразователе. Он управляет тяговым преобразователем в соответствии с заданными значениями усилия тяги и торможения, а также производит диагностику неисправностей системы привода.
    В блоке управления приводом обрабатываются следующие главные функции:
    - подготовка команд;
    - ввод и обработка заданных значений;
    - электрические функции защиты от юза и буксования;
    - регулировка заданного усилия тяги и торможения;
    - управление тяговым преобразователем;
    - контроль параметров сети;
    - контрольные устройства для защиты компонентов привода;
    - тестирование оборудования привода;
    - подготовка диагонстических данных по тяге.
    Диагностика неисправностей привода и контролируемых центральным блоком управления компонентов ведет к следующему:
    - срабатывание быстродействующего выключателя;
    - импульсная блокировка силовой части привода;
    - применение тормозного регулятора для ограничения напряжения промежуточного контура вплоть до автоматической, временной или длительной разгруппировки элементов или всего тягового преобразователя.
    Центральный блок управления через шины WTB и MVB получает от БУП сообщения о состоянии тягового преобразователя. Сигналы для управления тяговым преобразователем принимаются БУП через входные каскады, а передаются через выходные.
    БУП состоит из процессорных модулей, установленных на выдвижных шасси в корпус. Под этим выдвижными шасси расположен вентилятор, обеспечивающий охлаждение БУП. Связь с центральным блоком управления (ЦБУ) осуществляется через поездную шину.

    Входной каскад U/f (EUF)
    Входной каскад U/f (EUF) осуществляет преобразование аналоговых сигналов напряжения в частотные сигналы. Измерительные сигналы передаются через торцевой штекер на дифференциальный усилитель, параметры усиления которого задаются через два расположенных в паяных опорных точках сопротивления. Эти выходы располагаются на базовом штекере.

    Метод измерения - интегральный, благодаря чему отдельные пиковые значения измеряемой величины не приводят к неточностям, как это случается при регистрации мгновенных значений с помощью обычного аналого-цифрового преобразователя.
    Для каждого измерительного канала на узле в паяных опорных точках может припаиваться элемент вторичной нагрузки, в целях распределения мощности и точного обеспечения требуемого значения могут параллельно подключаться максимум шесть сопротивлений.
    С помощью восьмого канала и пяти управляющих битов все каналы при инициализации могут компенсироваться совместно, а при работающем блоке по отдельности поочередно без создания помех для регистрации результатов измерения.

    Двоинчный блок ввода без потенциала 110В. Узел EBIN 110V (6FH9356-3D) обеспечивает ввод бинарных сигналов с уровнем напряжения 110В.
    Основные свойства модуля:
    -12 входных каналов "BIN" (двоичных) с отдельными проводами для соединения с корпусом и положительным проводом;
    - входы с номинальными параметрами 110В/7мА;
    - разделение потенциалов;
    - вывод 12 сигналов с отрицанием BOUT[01-12] на контактных выводах базового штекера;
    - вывод 12 сигналов без отрицания BOUT[01-12] на контактных выводах базового штекера;
    - заданный порог срабатывания для входного напряжения;
    - резисторно-емкостные элементы для подавления помех;
    - возможность эксплутации на малой шине без дополнительного проводного монтажа;
    - считывание сигналов без отрицания через малую шину для передачи данных;
    - считывание обозначения и кода узла;
    - входной контакт для целей тестирования "TSTE#" производит в случае сигнала с уровнем "Low" отрицание всех выходных сигналов;
    - контроль вставления базового штекера.
    Каждый из 12 входных каналов имеет на торцевом штекере Х2 по отдному отдельному положительному (BINP) и отрицательному (BINN) входному контакту. Разделение потенциалов для стороны SIBAS производится с помощью оптронов, обладающих высокой устойчивостью к воздействию помех, вызванных быстрыми колебаниями синфазного напряжения на стороне входа.
    Каждый контур ввода и вывода оснащен резисторно-емкостным элементом в целях подавления помех и вибрации контактов. Время задержки сигнала T_V складывается из суммы задержек ввода и вывода.

    Входной каскад регистрации температуры PT100. Узел ETM (6FH9413-3B) служит для регистрации температуры с помощью температурнозависимых платиновых сопротивлений (HN100). Основные свойства модуля:
    - 8 измерительных каналов с соответствующими источниками электропитания с током постоянной величины:
    - четырехпроводный принцип, т.е. токопровод и измерительный провод отделены друг от друга;
    - максимальное измерительное сопротивление 500 Ом;
    - по 2 переключаемых диапазона температур для каждого измерительного канала;
    - согласование измеренных значений температуры с диапазоном напряжения ±10В;
    - возможность выбора всех измеренных значений температуры через мультиплексор;
    - возможно, как внешнее (через контактный вывод), так и внутреннее (через шину для передачи данных) мультиплексорное управление;
    - вывод согласованного измеренного значения температуры через контактный вывод "TEMPOUT";
    - считывание обозначения узла "30Н" под адресом 1FFEH4;
    - контроль вставления контактов в зонах X1/f30---X2/b2 и X1/f32-X2/z2.