- Преобразование постоянного напряжения контактной сети 750в в симметричное трехфазное напряжение, регулируемое по частоте и амплитуде в диапазоне от 0 до 400 в частотой до 50 Гц, для питания электродвигателя мотор компрессора, включая цепи осушителя;
    - Преобразование постоянного напряжения контактной сети 750 в в постоянное стабилизированное напряжение (80±2)в для питания низковольтных электрических цепей вагона, включая цепи освещения;
    - Заряд и разряд АКБ постоянным током;
    - Обмен информацией с устройствами управления более высокого уровня;
    - Питание по поездной магистрали низковольтных цепей другого вагона с вышедшим из строя ПСН;
    - Измерение выходных токов и напряжений.

    Устройство преобразователя. Преобразователь выполнен в виде контейнера, состоящего из сварного стального корпуса, закрывающегося спереди крышкой с герметичным уплотнением, замком и прижимными фиксаторами. Задней стороной контейнера является алюминиевый радиатор охлаждения силовых полупроводниковых элементов.
    Преобразователь имеет входы для подключения к контактной сети и вагонным цепям управления и выходы для подключения аккумуляторной батареи, нагрузок низковольтных цепей вагона и двигателя компрессора.
    Внутри преобразователя размещены следующие функциональные узлы:
    - Входной преобразователь напряжения (ВПН)
    - Источник питания компрессора (ИПК)
    - Бортовой источник питания (БИП)
    - Зарядное устройство (ЗУ)
    - Микропроцессорная система управления (МПСУ).

    Входной преобразователь напряжения (ВПН) является статическим преобразователем, преобразующим напряжение контактной сети 750в в постоянное стабилизированное напряжение на уровне 600 в (540В – 560В), которое поступает в источники питания БИП и ИПК.

    Работа ВПН Работа ВПН: Напряжение 540-560 В с выхода ВПН инвертируется 3-х фазным мостовым инвертором источника, состоящим из трех транзисторных модулей А47, А50 и А53. Транзисторные модули мостов снабжены соответствующими переходными платами А46, А49, А52 и платами драйверов управления А45, А48, А51, с помощью которых осуществляется гальваническая развязка по цепям управления и контроля аварийного состояния и обеспечивается защита по току, перегреву и пониженному напряжению питания цепей управления.
    Для снижения уровня пульсаций на входе инвертора установлены фильтрующие ёмкости С28, С29 с наборами разрядных резисторов А54, А55. Конденсаторы С25 – С27 служат для ограничения коммутационных перенапряжений.
    На выходе инвертора установлен фильтр dU/dt, который ограничивает скорость нарастания импульсов напряжения на обмотках электродвигателя.
    Фильтр состоит из включенных в каждую фазу двигателя дросселей (L3, L4, L5) и соединенной в звезду цепи, содержащей емкости и резисторы (плата А56).
    Для контроля выходного тока служат трансформаторы тока (ТА1-ТА3). Сигналы датчиков ТА1-ТА3 поступают на плату микропроцессорного контроллера А64.2. Микропроцессорный контроллер реализует алгоритм векторного ШИМ управления транзисторными ключами инвертора, осуществляет прием и отработку сигналов срабатывания защит транзисторных ключей через плату сопряжения А60. Одновременно с командой включения компрессора микроконтроллер формирует сигнал включения ключа осушителя А40.

    Источник питания компрессора (ИПК) обеспечивает плавный пуск и питание асинхронного двигателя компрессора переменным трехфазным напряжением, регулируемым по частоте от 0 до 50 Гц и амплитуде от 0 до 400в.

    Бортовой источник питания (БИП) является статическим преобразователем, преобразующим 600в на выходе ВПН в стабилизированное напряжение 80 в постоянного тока на выходе БИП.
    БИП обеспечивает питание электрических цепей вагона, заряд и разряд АКБ собственного вагона, а также питание электрических цепей других вагонов при отказах их ПСН.

    Работа БИП Напряжение 540-560 В с выхода ВПН преобразуется 3-х фазным мостовым инвертором, выполненным на силовых транзисторных модулях А18, А21, А24, алгоритм управления которыми реализуется микроконтроллером А63.1 с помощью драйверов А16/17, А19/20, А22/23.
    Трансформаторы TV1, TV2, TV3 обеспечивают понижение напряжения и гальваническую развязку высоковольтных и низковольтных цепей БИП. Диодные модули А26, А27, А28 составляют 6-ти импульсную схему выпрямления напряжения на выходе инвертора.
    Напряжение освещения вагона (клемма «+80 В свет» разъёма ХТ3.3) подается через дискретный ключ А43 автоматически при появлении напряжения +80 В на выходе БИП. Ключ А43 обеспечивает плавное нарастание напряжения и защиту от коротких замыканий в осветительных цепях вагона.
    Ключ обеспечивает задержку на отключение освещения в течение 20 с при снижении входного напряжения ниже 550 В и отключении БИП.

    Зарядное устройство (ЗУ) обеспечивает заряд и разряд АКБ вагона заданным током до требуемого напряжения и подключения АКБ к нагрузке при отключенном БИП.

    Работа ЗУ ЗУ включает в себя силовые транзисторные модули на базе IGBT-транзисторов А33, А35 с соответствующими платами драйверов А31/32 и А36/37 дроссель L3, контактор ЗУ KU3 и датчики напряжения А30 и тока А29 заряда/разряда АБ.
    При наличии на выходе БИП напряжения 80 ± 2 В контакт KU3 разомкнут и АБ отключена от низковольтных цепей вагона. При этом ЗУ работает в режиме заряда АБ. Напряжение 80 В с выхода БИП через транзисторные ключи А35, А33 и дроссель L3 подается на выходные клеммы ХТ2.1 «+АКБ» и ХТ2.2 «-АКБ». Алгоритм управления понижающим DC-DC обеспечивает требуемую величину напряжения заряда в функции температуры аккумуляторного отсека.
    При кратковременном исчезновении напряжения на выходе БИП (до 5с) ЗУ переходит в режим работы повышающего DC-DC. Напряжение АБ повышается, стабилизируется на уровне 80 В и подается на выходные клеммы БИП ХТ3.1.1, ХТ3.1.2 «+80 В» для питания низковольтных электрических цепей вагона.
    При длительном отсутствии напряжения на выходе БИП (свыше 5 с) контакт KU3 замыкается и напряжение АБ с клеммы ХТ2.1 «+АКБ» подается напрямую на выходные клеммы БИП ХТ3.1.1, ХТ3.1.2 «+80В». Низковольтные электрические цепи вагона получают питание от АБ, перейдя в аварийный режим работы.

    Микропроцессорная система управления (МПСУ) выполняет следующие функции:
    - Обработка внешней информации о задающих сигналах БКВУ
    - Обработка сигналов, поступающих с основного пульта машиниста
    - Обработка сигналов внешних датчиков
    - Формирование сигналов управления силовыми транзисторными модулями, дискретными ключами и коммутационной аппаратурой ПСН.

    Работа МПСУ МПСУ Преобразователя выполнена на основе микропроцессорных контроллеров типа МК10.5, МК10.6 с платами расширения МК10.5Е, реализующих алгоритмы управления устройствами Преобразователя через платы сопряжения, согласования сигналов управления и драйверы IGBT-транзисторов. При подаче напряжения на внутренние стабилизированные источники питания Преобразователя А61. А65 контроллер А63.1, А63.2, А64.1, А64.2 получают питание и переходят в режим «Инициализации». В этом режиме контроллеры проверяют работоспособность внутренних датчиков и дополнительные условия работоспособности Преобразователя в целом. По результатам тестирования Контроллеры переходят в режим «Работа» или «Неисправность Преобразователя».
    В режиме «Работа» МПСУ готова к реализации алгоритмов управления Преобразователем в соответствии с поступающими командами управления.
    Подключение напряжения контактной сети осуществляется на клеммы: «+750в» «-750в» Выходное силовое напряжение снимается с клемм:«+80в», «-80в». +80в для питания цепей освещения – («+80в Освещение салона»).

    Внешние сигналы управления источником поступают на разъем:
    1. «0В (БС)» провод соединен внутри источника с «-80в» бортовой сети
    2.«Вкл.ПСН» - входной сигнал управления команды на включение источника (уровнем 80в)
    3. «Вкл. Осв.» - входной сигнал управления команды на включение освещения (уровнем 80в)
    4.«Неиспр.ПСН» - выходной сигнал о неисправности источника (замыканием на «0В (БС)» предельно допустимым током 0,7а)
    5.«+80в» - напряжение для питания плат источников питания собственных нужд ПСН.

    Резервные команды с пульта машиниста поступают через разъем Х1 «Управление» на плату сопряжения А57, обеспечивающую гальваническую развязку вагонных цепей управления и входных цепей микроконтроллера А63.1
    Резервная команда «Резервное включение ПСН» +80В, подаваемая на разъем Х1.1 «Управление» включает бортовой источник питания (БИП) и обеспечивает питание электрических цепей вагона стабилизированным напряжением 80В.
    Резервная команда «Резервное включение МК» 0В подаваемая на разъем Х1.2 «Управление», включает источник питания компрессора (ИПК) и обеспечивает плавный пуск и работу двигателя компрессора.

    Включение ПСН всех вагонов производится тумблером S-6 «Вкл. ИПП» вспомогательном ПМВ головного вагона. При этом команда на включение ПСН через УПИ-2 передается в БКПУ, где формируется и по САN-шине передается основная команда в БКВУ вагонов, которые передают ее в ПСН и на всех вагона включаются ПСН
    Включение преобразователя в работу осуществляется при наличии входного напряжения 750 в и напряжения питания цепей управления не менее 50в.
    При включении преобразователя замыкается контакт KU2 и через резистор R1 происходит плавный заряд ёмкостей входного фильтра С1...С12, после выхода на установившееся значение напряжения замыкается контакт KU1, контакт KU2 размыкается. Схема получает питание на прямую от контактной сети.
    При снижении напряжения на конденсаторах фильтра в процессе работы ниже 550 в снова размыкается контакт KU1 и замыкается KU2, включая цепь заряда ёмкостей через резистор R1.
    Контроль за напряжениями в сети и на ёмкостях входного фильтра осуществляется датчиками напряжения. Дальнейший запуск преобразователя осуществляется по командам на включение, либо по основной схеме - по CAN-шине от блока компьютера вагонного управления (БКВУ); либо по резервной - с органов управления основного пульта управления машиниста.
    Резервная команда «Рез. Вкл. ПСН» - +80 в, подаваемая на разъём «Управление» включает бортовой источник питания (БИП) и обеспечивает питание электрических цепей вагона стабилизированным напряжением 80 в.

    Включение мотор-компрессора В состав ПСН входит отдельный дискретный ключ, включающий одновременно с компрессором осушитель воздуха. Для контроля выходного тока служат трансформаторы тока. Резервная команда «Рез. Вкл. МК» - 0В, подаваемая на разъём «Управление» включает источник питания компрессора (ИПК) и обеспечивает плавный пуск и работу двигателя компрессора.
    Включение ИПК производится по следующим командам:
    - По команде от блока БКВУ по CAN-шине;
    - По команде резервного включения, поступающей от основного пульта машиниста ОВ (минус цепи 80 в) «Управление».
    При включении на разряженную напорную магистраль ИПК работает до достижения давления 8 атм. После этого сигнал на включение снимается и повторно формируется при снижении давления до 6,2 атм.

    Питание освещения салона С помощью отдельного дискретного ключа, при поступлении внешней команды, БИП обеспечивает включение освещения салона вагона. Напряжение освещения вагона (клемма «+80 в свет») подается через дискретный ключ автоматически при появлении напряжения +80 в на выходе БИП. Ключ обеспечивает плавное нарастание напряжения и защиту от коротких замыканий в осветительных цепях вагона.
    Ключ также обеспечивает задержку на отключение освещения в течение 20 сек при снижении входного напряжения ниже 550 в и отключении БИП.

    Работа зарядного устройства Зарядное устройство обеспечивает заряд и разряд АБ вагона, состоящей из 56 аккумуляторов типа KRL55.
    Зарядное устройство представляет собой двунаправленный понижающее - повышающий преобразователь постоянного напряжения, выполненный на основе силовых IGBT транзисторных модулей. ЗУ обеспечивает заряд и разряд АБ заданным током до требуемого напряжения и подключение АБ к нагрузке при отключенном БИП.
    При наличии на выходе БИП напряжения 80 ± 2 в контакт KU3 разомкнут и АБ отключена от низковольтных цепей вагона. При этом ЗУ работает в режиме подзаряда АБ. Напряжение 80 в с выхода БИП через транзисторные ключи, и дроссель L3 подается на выходные клеммы «+АКБ» и «-АКБ».
    При кратковременном исчезновении напряжения на выходе БИП (до 5 сек) ЗУ переходит в режим работы повышающего заряда. Напряжение АБ повышается, стабилизируется на уровне 80 в и подается на выходные клеммы БИП «+80 в» для питания низковольтных электрических цепей вагона.
    При длительном отсутствии напряжения на выходе БИП (свыше5сек.) контакт KU3 замыкается и напряжение АБ с клеммы «+АКБ» подается напрямую на выходные клеммы БИП «+80 в». Низковольтные электрические цепи вагона получают питание от АБ, перейдя в аварийный режим работы.

    Преобразователь собственных нужд ПСН-118 используется для комплектации вагонов метрополитена.
    Структурно ПСН состоит из трех устройств, объединенных в единой конструкции: ИДК-118 (Инвертор двигателя компрессора), БПН-118 (Бортовой преобразователь напряжения), КЗС-118 (Конвертор заряда и стабилизации).
    БПН-118 предназначен для преобразования напряжения контактной сети постоянного тока 750В в постоянное напряжение 80В для питания нагрузок бортовой сети вагона и цепей освещения салона.
    КЗС-118 предназначен для заряда аккумуляторной батареи вагона.
    ИДК-118 предназначен для преобразования напряжения контактной сети постоянного тока 750В в переменное трехфазное напряжение 400В +/- 10%, частотой 50Гц для питания асинхронного двигателя компрессора.
    Все три устройства управляются микропроцессорами и имеют возможность перенастройки параметров и характеристик. Имеют встроенную диагностику и индикаторы. ПСН-118 передает информацию о своем состоянии в бортовую систему индикации и диагностики по внутривагонному интерфейсу CAN-B1.

    Содержит следующие функциональные узлы:
    - входной фильтр с фильтром защиты от радиопомех и защитным варистором;
    - трехфазный транзисторный инвертор;
    - выходной синус-фильтр, сглаживающий форму выходного напряжения до синусоиды;
    - системы управления с платами управления, платами питания, платами драйверов и датчиков.

    Содержат следующие функциональные узлы:
    - входной фильтр с устройством защиты от перенапряжений в контактной сети, входным LC-фильтром низких частот и фильтром защиты от радиопомех;
    - два транзисторных мостовых инвертора напряжения БПН;
    - два силовых трансформатора напряжения БПН;
    - измерительный трансформатор тока БПН для измерения тока в первичных обмотках трансформаторов;
    - два входных выпрямителя напряжения БПН;
    - два выходных LC-фильтра низких частот БПН;
    - двунаправленный понижающее – повышающий преобразователь постоянного напряжения КЗС, выполненный на двух полумостовых транзисторных модулях;
    - выходной LC-фильтр низких частот КЗС;
    - систему управления с платами управления, платами питания, преобразующими напряжение 80В бортовой сети в напряжение 24В, а так же преобразующие напряжение 24В в напряжения +5В, +15В, -15В, необходимые для работы системы управления, различными датчиками и контакторами.

    Запуск системы управления ПСН-118 производится подачей напряжения от 50 до 90В от аккумуляторной батареи.
    Через несколько секунд ИДК-118, БПН-118 и КЗС-118 должны выдать на свои индикаторы сообщение «НЕТ КОМАНДЫ ВКЛ.» вывод сообщений ИДК-118 осуществляется на правом, относительно передней крышки индикаторе, вывод сообщений БПН-118 на верхней линейке левого индикатора, КЗС-118 на нижней линейке левого индикатора. КЗС-118 должен дополнительно индицировать отсутствие напряжения контактной сети: «низкое Uк.с. = 0В», в нижней линейке своего индикатора.
    Далее необходимо подать на ПСН напряжение контактной сети, затем – команду на включение от БКВУ или с помощью органной управления основного пульта управления машиниста. Все устройства ПСН-118 должны начать работу.
    БПН-118 начнет стабилизировать напряжение бортовой сети 80В. На верхней линейке левого индикатора должно появиться соответствующее сообщение «PU=80.0B I=200A» о работе БПН.
    КЗС-118 будет осуществлять заряд аккумуляторной батареи. На нижней линейке левого индикатора должно появиться соответствующее сообщение «3I=14,0A U=70B» либо «PU=80.0B I=200A» о работе КЗС.
    На индикаторе ИДК-118 в верхней линейке должно появиться сообщение «ТЕСТ ПЕРЕД ВКЛ.», свидетельствующее о запуске процесса самодиагностики ИДК. В нижней линейке должна индицироваться величина напряжения контактной сети. Длительность самодиагностики составляет 3-5с. Далее – по трем фазам на выходе ИДК начнется плавное увеличение напряжения и частоты при векторном управлении, обеспечивающее плавное приращение момента на валу двигателя. На индикаторе ИДК-118 должны последовательно появляться сообщения в соответствии с режимом работы двигателя, по мере разгона и изменения состояния привода. В течение 15с. Двигатель должен разогнаться до номинальной частоты. При этом – на экране не должно быть сообщений об авариях и неисправностях, например: «А! ПЕРЕГРУЗКА лин.напряж.>600B». Разгон двигателя завершается при состоянии привода «Работа» по достижении номинального выходного напряжения и частоты, что сопровождается индикацией сообщения вида «РБ U=400B I=6A Ukc=750В f=50Гц».
    Необходимо проверить отсутствие сообщения об авариях на обоих экранах. Отключение ПСН-118 производится снятием команды на включение отключением напряжения контактной сети и отключением напряжения питания системы управления.