Статический преобразователь собственных нужд ПСН-210 и ПСН-210-3

    Комплект ПСН-200 для одной секции электровоза включает:
    - шкаф защиты ЗТ М4, в дальнейшем шкаф защиты;
    - два понижающих регулятор РН-3000 М4, в дальнейшем РН3000;
    - два статических преобразователя СТПР-1000 М4, в дальнейшем СТПР1000;
    - два статических преобразователя СТПР-600 М4, в дальнейшем СТПР600;
    - шкаф ПЧ и ЗУ М4, в дальнейшем ПЧ и ЗУ;
    - два блока связи с МПСУ и Д - БС СИ, поставляемые в составе шкафа МПСУиД, в дальнейшем БС;
    - два преобразователя напряжения в код ПНКВ-1-1А, в дальнейшем ПНКВ;
    - контроллер измерительный КИ ППУ, поставляемый в составе шкафа МПСУиД, в дальнейшем КИ.

    Комплект ПСН-210-3 для одной секции электровоза включает:
    - шкаф защиты ЗТ М4, в дальнейшем шкаф защиты;
    - два статических преобразователя СТПР-1000 М4, в дальнейшем СТПР1000;
    - два статических преобразователя СТПР-600 М4, в дальнейшем СТПР600;
    - шкаф ПЧ и ЗУ М4, в дальнейшем ПЧ и ЗУ;
    - два блока связи с МПСУ и Д - БС СИ, поставляемые в составе шкафа МПСУиД, в дальнейшем БС;
    - два преобразователя напряжения в код ПНКВ-1-1А, в дальнейшем ПНКВ;
    - контроллер измерительный КИ ППУ, поставляемый в составе шкафа МПСУиД, в дальнейшем КИ.

    Оборудование комплекта пен выполнено с учётом следующих требований:
    - блочно-модульное исполнение;
    - ремонтопригодность;
    - доступ для осмотра и закрепления контактных соединений, сборочных единиц и деталей;
    - возможность замены блоков при ограниченном демонтаже шин.
    Все составные части преобразователя имеют законченное конструктивное исполнение и снабжены блочными частями соединителей. Объединение блоков осуществляется кабелями, снабженными кабельными частями соединителей.
    Шкафы и остальная аппаратура пен имеют подъемные приспособления для транспортировки и монтажа.
    Охлаждение аппаратуры ПСН - воздушное принудительное от встроенного в шкаф вентилятора. Расход воздуха, размеры и расположение проемов забора и выброса, а также качество очистки охлаждающего воздуха обеспечивают требуемый тепловой режим аппаратуры.
    Прокладка силовых кабелей, шин, проводов высокого напряжения произведена раздельно от проводов цепей управления и диагностики.
    Шкаф и каждый прибор имеют два зажима заземления, один из которых резервный.
    Степень защиты аппаратуры ПСН от соприкосновения обслуживающего персонала с токоведущими частями, от попадания твердых тел и проникновения воды соответствует группе IP21 по ГОСТ 14254.
    Металлические части имеют антикоррозийное защитно-декоративное покрытие за исключением металлических частей, не подверженных коррозии.
    Крепление шин обеспечивает защиту от раскручивания и разрушения крепежа в процессе эксплуатации.
    Сборочные единицы, детали однотипных приборов ПСН и комплект ЗИП взаимозаменяемы.

    Базовый конструктив шкафов ПСН-200

    Шкаф защиты ПСН-210-3

    Шкаф СТПР-1000 М4 ПСН-210-3

    Шкаф СТПР-600 М4 ПСН-210-3

    Шкаф ПЧ и ЗУ М5 ПСН-210-3

    Структурная схема ПСН-200

    Структурная схема ПСН-210-3

    Структурная схема кодовых связей ПСН-200

    Структурная схема кодовых связей ПСН-210-3

    Для начала работы ПСН требуется наличие следующих условий:
    - должно быть подано низковольтное напряжение питания микропроцессорной части аппаратуры ПСН;
    - входное высоковольтное напряжение должно быть в пределах от (2200±50) В до (4000±50) В.
    После подачи низковольтного напряжения микропроцессорная часть каждого из приборов ПСН проводит самодиагностику и по запросу из МПСУиД передает диагностический массив состояния аппаратуры.
    При положительном завершении самодиагностики и подаче команды из МПСУиД на подключение ПСН к высоковольтному напряжению начинается работа ПСН.

    ПСН обеспечивает:
    1) по уставке, поступающей из МПСУиД по кодовой линии связи, и измеренным значениям токов возбуждения и якоря ПСН формирует и поддерживает в -обмотках возбуждения двух последовательно соединенных тяговых двигателей ток возбуждения - каналы 7 и 8;
    2) по уставкам, поступающим из МПСУиД по кодовой линии связи, управляет подключением ПЧ, обеспечивает подачу переменного трехфазного напряжения, регулируемого по частоте и амплитуде на асинхронные вспомогательные машины (вентиляторы обдува тяговых двигателей, компрессор), - каналы 1, 2, 3;
    3) электропитание ПЧ системы микроклимата кабины и МВП - каналы 4, 9;
    4) заряд аккумуляторной батареи и электропитание цепей управления и освещения - каналы 5 и 6;
    5) сбор диагностической информации от приборов ПСН по кодовым линиям связи и передачу ее в МПСУиД.

    Для сбора диагностической информации в ПСН организованы две внутренние магистральные кодовые линии связи по интерфейсу RS-485.
    Для сбора диагностической информации по магистралям используются два блока БС-ПС (на базе блоков БС-СИ), которые обеспечивают:
    1) сбор диагностической информации от абонентов магистралей - приборов ПСН;
    2) формирование диагностических массивов и выдачу их по запросу из МПСУиД;
    3) прием управляющей информации от МПСУиД (уставки, команды включения-выключения) и передачу ее в соответствующий прибор ПСН.

    Силовая схема подключения ПСН-200

    Силовая схема подключения ПСН-210-3 для электровозов №15, 27-113, 115-147, 152-177

    Силовая схема подключения ПСН-210-3 для электровозов №114, 148-151, с 178

    Силовая схема подключения ПСН-200 обеспечивает резервирование устройств ПСН при их выходе из строя, при этом на электровозе обеспечивается работа по схеме последовательного возбуждения.
    Например, при выходе из строя РН3000 (А2-1), переключение выключателя QRl обеспечивает отключение этого РН3000 и подключение РН3000 (А2-2). В этом случае обеспечивается электропитание всех необходимых потребителей от одного РН3000, что является достаточным при работе на схеме последовательного возбуждения. Аналогичные переключения производятся при выходе из строя РН3000 (А2-2) переключателем QR2.
    При неисправности СТПР1000 производится его отключение, так как выход 200 В (входное электропитание для каналов 5 и 6) резервирован - обеспечивается от двух СТПР1000, мощности одного из СТПР1000 достаточно для обеспечения электропитания указанных каналов.
    СТПР600 переключаются аналогично РН3000 - переключателями QR4 (для А2-3), QR5 (для А2-4) соответственно.

    Силовая схема подключения ПСН-210-3 обеспечивает резервирование электропитания напряжением 600 В, при этом на электровозе обеспечивается работа по схеме последовательного возбуждения.
    Силовая схема подключения ПСН-210-3 для электровозов №15, с №27 по 113, с №115 по 147, с №152 по 177. Штатное положение ножей QRl-ввepx, QR2-вверх.
    При выходе из строя СТПР600, переключение ножа QRl обеспечивает отключение СТПР600 и подключение выхода 600 В от СТПР 1000.

    Силовая схема подключения ПСН-210 - 3 для электровозов №114, с № 148 по 151 и далее, начиная с № 178. Штатное положение ножей QRl - вверх, QR2 - вниз.
    При выходе из строя СТПР1000, переключение ножей QRl, QR2 обеспечивает отключение СТПР1000 и подключение выхода 600 В от СТПР600.

    Схема электрическая соединений шкафа защиты для электровозов №15, 27-51

    Схема электрическая соединений шкафа защиты для электровозов №52-113, 115-147, 152-177

    Схема электрическая соединений шкафа защиты для электровозов №114, 148-151, с 178

    Шкаф защиты обеспечивает:
    - активное подавление высоковольтных помех, содержащихся во входном напряжении 3 кВ;
    - отключение аппаратуры ПСН от контактной сети с выдачей дискретного сигнала в МПСУиД при существенном повышении напряжения контактной сети для сохранения работоспособности аппаратуры.
    Шкаф защиты представляет собой L-C фильтр (Ll, Ll, С2) сглаживающий высоковольтную импульсную составляющую входного напряжения. Напряжение после дросселя и ограничителя поступает на детектор Al.
    Работа шкафа защиты начинается по сигналу «Возврат защиты» - кратковременный сигнал, поступающий по цепям управления электровоза на модуль управления А2 и детектор Al. Делитель напряжения А4 используется также для разряда конденсаторов.
    Срабатывание шкафа защит - формирование сигнала «Блокировка» (Б+, Б-) в цепь быстродействующего выключателя осуществляется на уровне 9 кВ.
    Для проверки положения трех крышек прибора в схему введены три бесконтактных датчика PSl...РSЗ, информация с которых поступает на концентратор блокировок А12 и по индикации, которая выведена на нем, можно определить состояние крышек.

    Упрощенная схема силовой части регулятора РН3000

    Понижающий регулятор РН3000 устанавливается в ПСН-200, из состава комплекта ПСН-210-3 понижающий регулятор исключен.
    По принципу действия РН3000 представляет собой понижающий регулятор постоянного напряжения и обеспечивает на выходе напряжение постоянного тока, среднее значение которого 1000 В (±10 %).
    Понижающий регулятор РН3000 построен по классической схеме понижающего DC-DC конвертера, где в качестве ключевого элемента используется IGBT модуль.
    В схеме используется накопительная индуктивность L1, включенная последовательно с нагрузкой. Для сглаживания пульсаций в нагрузке параллельно ей включен конденсатор Cl. Ключевой транзистор SWl включен между источником питания GBl и накопительной индуктивностью Ll. Управление работой силовой части (состоянием ключевого элемента) осуществляет система управления. Ключевой элемент SWl - IGBT модуль замыкается на время (ON) и размыкается на время (OFF).
    Включение в схему диода VD1 обеспечивает непрерывность тока в индуктивности и исключает появление опасных выбросов напряжения на транзисторе в момент коммутации.
    На лицевую сторону выведены органы индикации: восемь светодиодных индикаторов и один семисегментный знакосинтезирующий индикатор:
    - «Питание в норме» - индикатор зеленого цвета;
    - «Питание пониженное» - индикатор красного цвета;
    - « Сброс» - индикатор красного цвета;
    - « Iмах» - индикатор красного цвета;
    - «Разблокировка» - индикатор зеленого цвета;
    - «Контактор» - индикатор зеленого цвета;
    - «Упр.VТ» - индикатор зеленого цвета;
    - « t мах» - индикатор красного цвета.

    В процессе работы РН3000 на светодиодную индикацию выводится следующая информация:
    - индикаторы «Питание в норме» и «Питание пониженное» - соответственно индицируют состояние входного напряжения 50 В;
    - индикатор «Сброс» - индицирует наличие перезапусков микропроцессорной части ЦКУ;
    - индикатор « Iмах» - информирует о превышении допустимого тока в нагрузке;
    - индикатор «Разблокировка» - информирует о готовности к работе микропроцессорной части РН3000;
    - индикатор «Контакт» - разрешает подключение высоковольтного напряжения к РН3000;
    - индикатор «Упр.VТ» - индицирует наличие управления на транзисторе IGBT;
    - « t мах» - информирует о превышении допустимой температуры в месте установки температурных датчиков.
    На знакосинтезирующий индикатор выводится информация о величине управления - значение скважности (длительности в % от цикла работы) подключения транзисторов VTl, VT2 к выходу. Длительность подключения определяет величину выходного напряжения РН3000.
    ЦКУ обеспечивает сбор диагностической информации по состоянию силовой и низковольтной части РНЗООО, формирует диагностический массив и по запросу выдает этот массив в БС-ПС.
    Для проверки положения трех крышек прибора в схему введены три бесконтактных датчика PSI...РSЗ, информация с которых поступает на концентратор блокировок А29 и по индикации, которая выведена на нем, можно определить состояние крышек.

    Статический преобразователь СТПР1000 для ПСН-200 обеспечивает:
    - преобразование входного напряжения l000B в прямоугольное напряжение амплитудой 500 В, частотой 500 Гц;
    - преобразование прямоугольного напряжения в постоянное напряжение 150 В;
    - преобразование прямоугольного напряжения в напряжение с управляемым значением тока, поступающим в обмотки возбуждения тяговых двигателей.
    В продолжительном режиме работы выходной ток должен быть не менее 600 А. Максимальное значение выходного тока в течение 20 минут должно быть не менее 800 А.
    Работа СТПР1000 происходит следующим образом:
    - входное напряжение 1000 В поступает на IGBT - транзисторы (VTl, VT2), которые формируют выходное напряжение прямоугольной формы амплитудой 500 В, частотой 500 Гц;
    - это напряжение поступает на трансформатор TV1, обеспечивающий понижение его до 64 В и напряжения 150 В;
    - напряжение 150 В используется как входное для преобразователя 110 В и зарядного устройства (шкаф ПЧ);
    - из напряжения 64 В формируется требуемое значение тока возбуждения в цепях обмоток возбуждения тяговых двигателей.
    Для обеспечения заданного значения тока возбуждения в ЦКУ по внутренней магистрали по интерфейсу RS-485 поступает следующая информация:
    - измерение (в кодовом виде) выходного тока возбуждения;
    - информация о токе якоря;
    По внешней магистрали по интерфейсу RS-485 из МПСУиД поступает уставка - значение тока возбуждения, которое необходимо поддерживать в данный момент времени. ЦКУ по заданной уставке тока возбуждения через драйверы управляет скважностью включения тиристоров (VS1, VS2) под управлением ПИД-регулятора, при этом формируется ШИМ-сигнал, который обеспечивает на выходе СТПР 1000 протекание тока, среднее значение которого соответствует заданному из МПСУиД.
    В СТПР1000 реализованы следующие защиты:
    - защита по току, если выходной ток превысил аварийное значение (например, при коротком замыкании в нагрузке). ЦКУ отключает управление IGBT - транзисторами;
    - защита от превышения напряжения на входе СТПР1000 (выходе РН3000). При резком сбросе тока возбуждения энергия, запасенная в индуктивности обмоток возбуждения, проходит на вход СТПР1000, при этом ограничитель напряжения обеспечивает гашение этой энергии за счет включения в цепь резистора;
    - при срабатывании защит из состава электровоза к выходу СТПР1000 может быть приложено напряжение контактной сети - в этом случае драйверы тиристоров обеспечивают полное открытие тиристоров, то есть максимальное значение тока возбуждения;
    - защита по температуре внутри прибора - датчики температуры формируют кодовый сигнал, поступающий в ЦКУ, при превышении температуры ЦКУ отключает управление IGBT- транзисторами.
    - для проверки положения трех крышек прибора в схему введены три бесконтактных датчика PSl...РSЗ, информация с которых поступает на концентратор блокировок А23 и по индикации, которая выведена на нем, можно определить состояние крышек.

    Статический преобразователь СТПР1000 М4 для ПСН-210-3 обеспечивает:
    - преобразование входного напряжения контактной сети в напряжение с управляемым значением тока, поступающим в обмотки возбуждения тяговых двигателей. Выходной ток в продолжительном режиме по указанным выходам должен быть не менее 540 А. Максимальное значение выходного тока должно быть не менее 800 А в течение 20 минут;
    - формирование резервного тракта электропитания с выходным напряжением 600 В.
    Работа СТПР1000 происходит следующим образом:
    - входное напряжение 3000 В через дроссель поступает в инвертор, построенный на IGBT - транзисторах. Управление инвертором происходит по средством оптических сигналов из ЦКУ и на выходе формируется напряжение прямоугольной формы амплитудой 3000 В частотой 2000 Гц;
    - напряжение с инвертора поступает на трансформатор Т1, который обеспечивает гальваническую развязку, понижение напряжения и передачу его по трем каналам на панель выпрямителей;
    - два управляемых выпрямителя аналогично преобразуют прямоугольное напряжение в напряжение с управляемым значением тока для трактов электропитания обмоток возбуждения ОВ1 и ОВ2 и один неуправляемый выпрямитель преобразует напряжение для резервного тракта электропитания с выходным напряжением 600 В.
    Для обеспечения заданных значений токов возбуждения тяговых двигателей в ЦКУ по по интерфейсу RS-485 поступает следующая информация:
    - с ПНКВ внутри панели выпрямителей поступают данные токов возбуждения;
    - на входы ЦКУ поступает информация о токах якорей;
    - по внешней магистрали по интерфейсу RS-485 из МПСУиД поступают уставки - значения токов возбуждения в обмотках для каналов ОВ1 и ОВ2 соответственно, которые необходимо поддерживать в данный момент времени.
    ЦКУ по заданным уставкам тока возбуждения через драйверы управляет скважностью включения тиристоров (под управлением ПИД-регулятора), при этом формируются ШИМ-сигналы, которые обеспечивают на выходе СТПР1000 протекание токов ОВ1 и ОВ2, средние значения которых соответствуют заданным из МПСУиД.
    В панели выпрямителей обеспечивается защита тиристоров от перенапряжений. Также в СТПР1000 реализованы следующие защиты:
    - защита по неуправляемому току каналов ОВ1 и ОВ2 - информация с датчика тока поступает в ЦКУ, при превышении тока ЦКУ отключает управление IGBT - транзисторами;
    - защита по току короткого замыкания канала 600 В - если выходной ток превысил аварийное значение, ЦКУ отключает управление IGBT - транзисторами;
    - защита по превышению напряжения на входе СТПР1000 - при резком сбросе тока возбуждения энергия, запасенная в индуктивности обмоток возбуждения, проходит на вход СТПР1000;
    - защита по току первичной обмотки трансформатора Tl - при срабатывании защиты подача тока на первичную обмотку прекращается, в течение 30 с после выключения происходит плавное нарастание тока;
    - защиты по температуре внутри инвертора и внутри выпрямителя - датчики температуры формируют кодовый сигнал, поступающий в ЦКУ, при превышении температуры ЦКУ отключает управление IGBT- транзисторами;
    - защита драйвера транзистора - при ее срабатывании ЦКУ отключает управление IGBT - транзисторами.
    Для проверки положения трех крышек прибора в схему введены три бесконтактных датчика А 11, А 12, А 13, информация с которых поступает на концентратор блокировок Al0 и по индикации, которая выведена на нем, можно определить состояние крышек.
    В СТПР1000 размещены два вентилятора охлаждения с напряжением питания 50 В.

    Статический преобразователь СТПР600 для ПСН-200 обеспечивает преобразование постоянного входного напряжения 1000 В в напряжение постоянного тока 600 В для питания преобразователей частоты.
    Работа СТПР600 происходит следующим образом:
    - входное напряжение 1000 В поступает на IGВТ-модуль (VTl) через дроссель, развязывающие конденсаторы, резисторные и варисторную сборки.
    - с выхода IGВТ-модуля прямоугольное напряжение через трансформатор TV1, обеспечивающий гальваническую развязку входного и выходного напряжений, поступает на выпрямляющие диоды VD1, VD2. Выпрямленное напряжение через сглаживающий дроссель и защитные конденсаторы поступает на выходной разъем инвертора.
    Информация с блока измерения входного напряжения поступает в ЦКУ, также в ЦКУ поступает информация о выходном напряжении инвертора. По этой информации обеспечивается регулирование выходного напряжения СТПР600 изменением скважности подключения транзисторов IGВТ-модуля через драйвер транзисторного модуля.
    Сборки варисторов обеспечивают защиту диодов от перенапряжений. Также в СТПР600 реализованы защиты аналогично С ТПР1000:
    - по току и по температуре внутри прибора.
    - для защиты по превышению напряжения при резком сбросе тока в моменты отключения компрессора размещен ограничитель напряжения. Ограничитель напряжения обеспечивает сброс этой энергии подключением в цепь резистора и, таким образом, не пропускает повышенное напряжение на вход СТПР600.
    - для проверки положения трех крышек прибора в схему введены три бесконтактных датчика PSl...РSЗ, информация с которых поступает на концентратор блокировок А25 и по индикации, которая выведена на нем можно определить состояние крышек.

    Статический преобразователь СТПР600 М4 для ПСН-210-3 обеспечивает преобразование постоянного входного напряжения 3000 В в напряжение постоянного тока 600 В для питания преобразователей частоты и системы микроклимата кабины машиниста.
    Работа СТПР600 М4 для ПСН-210-3 происходит следующим образом:
    - входное напряжение 3000 В через сборку фильтра подается на силовой блок;
    - с выхода силового блока прямоугольное напряжение поступает на трансформатор TVl, обеспечивающий гальваническую развязку входного и выходного напряжений;
    - напряжение с трансформатора поступает на выпрямляющие диоды, на выходе которых сборка фильтра сглаживает пульсации напряжения в нагрузке.
    Информация о входных и выходных токах и напряжениях СТПР600 поступает в центральный контроллер управления ЦКУ. По этой информации в ЦКУ обеспечивается регулирование выходного напряжения изменением скважности подключения транзисторов в радиаторе транзисторов.
    При кратковременном пропадании питания управления СТПР600 (напряжение 50 В) существует блок резервного питания, который питает приборы с внутренней аккумуляторной батареи.
    В СТПР600 реализованы следующие защиты:
    - по току короткого замыкания канала 600 В - если выходной ток превысил аварийное значение, ЦКУ отключает управление IGBT - транзисторами;
    - по превышению напряжения на входе и выходе СТПР600 - при превышении ЦКУ отключает управление IGBT- транзисторами;
    - по току первичной цепи трансформатора (TV1) - при срабатывании защиты подача тока на первичную обмотку прекращается, в течение 30 секунд после выключения происходит плавное нарастание тока;
    - по температуре внутри инвертора и внутри выпрямителя - датчики температуры формируют кодовый сигнал, поступающий в ЦКУ, при превышении температуры ЦКУ отключает управление IGBT - транзисторами;
    - защита драйвера транзистора - при ее срабатывании ЦКУ отключает управление IGBT - транзисторами.
    Для проверки положения трех крышек прибора в схему введены три бесконтактных датчика, информация с которых поступает на концентратор блокировок, и по индикации, которая выведена на нем, можно определить состояние крышек.
    Для поддержания температурного режима в СТПР600 размещены два вентилятора обдува напряжением питания 110 В.

    Шкаф ПЧ и ЗУ для ПСН-200 обеспечивает:
    - электропитание вентиляторов обдува тяговых двигателей и турбокомпрессора. Для решения этой задачи в шкафу размещены три преобразователя частоты ПЧ 30 кВт (Al, А2, АЗ), обеспечивающие преобразование постоянного напряжения 600 В в регулируемые по частоте и амплитуде напряжения 380 В, 50 Гц;
    - электропитание аппаратуры системы микроклимата. Для решения этой задачи в шкафу размещены четыре преобразователя частоты мощностью 3,7 кВт (А7, А8, А9, Al0), обеспечивающие преобразование постоянного напряжения 600 В в требуемый ряд выходных напряжений, а именно:
    1) выход регулируемого по частоте и амплитуде напряжения 380 В, 50 Гц для электропитания кондиционера;
    2) пять выходов соответствующей мощности напряжением 220 В, 50 Гц для электропитания МВП, калориферов и тепловентиляторов 1 и 2, тепловых панелей, кондиционера 220 В.
    3) заряд аккумуляторной батареи - обеспечивается двумя блоками зарядного устройства (А18, А19);
    4) электропитание потребителей 11 О В - обеспечивается тремя блоками ограничителя напряжения 110 В (А15, А16, Al 7).

    Работа шкафа ПЧ и ЗУ.
    Тракт электропитания вентиляторов обдува и турбокомпрессора.
    На два входа шкафа поступает напряжение 600 В (с двух инверторов СТПР600). На ПЧ 30 кВт (Al , А2, АЗ) напряжение поступает через входные конденсаторно-резистивные фильтры.
    Преобразователи частоты представляют собой преобразователи с традиционной структурой регулирования частоты и, соответственно, амплитуды выходного напряжения. Преобразователи частоты обеспечивают:
    - преобразование постоянного напряжения 600 В в переменное трехфазное напряжение 380 В ± 5%, (5-70) Гц ± 5%;
    - плавный разгон при пуске;
    - длительную работу асинхронных двигателей с регулированием выходного напряжения по амплитуде и частоте в диапазоне (16-70) Гц ± 5%.
    На выходе каждого ПЧ установлены фильтры (А4, А5), обеспечивающие ограничение скорости нарастания выходного напряжения в соответствии с требованиями ТЗ на ПСН.
    После фильтров напряжение 380 В регулируемой частоты поступает на соответствующий исполнительный механизм: вентилятор обдува ТЭД 1-2, вентилятор обдува ТЭД 3-4, турбокомпрессор.
    Для организации управления ПЧ 30 кВт и контроля их состояния в шкафу размещен центральный контроллер управления - ЦКУ ПЧ, который управляет подключением трех ПЧ, транслирует величину частоты выходного напряжения каждого ПЧ.
    В шкафу ПЧ размещены четыре вентилятора охлаждения (Ul-U4).
    Тракт электропитания потребителей системы микроклимата.
    На вход преобразователей частоты (А7, А8, А9, Al0) поступает входное напряжение 600 В. На выходе преобразователей установлены синусные фильтры (Al 1-A14), обеспечивающие синусоидальную форму выходного трехфазного напряжения. Для исполнительных механизмов однофазных потребителей системы микроклимата на выходе фильтров установлены понижающие трансформаторы 380/220 (T1, Т2, ТЗ).
    Управление каждым ПЧ и контроль его состояния осуществляется контроллером системы микроклимата по магистрали по интерфейсу RS-485. В шкафу МПСУиД размещается блок связи с системой микроклимата (БС-СМ), который подслушивает указанную магистраль в части состояния ПЧ и потребителей системы микроклимата, формирует диагностический массив и выдает этот массив по запросу из БС-ПС
    Тракт ЗУ и преобразователя 110 В.
    На вход ЗУ и ограничителей напряжения через развязывающие диоды VDl, VD2 поступает напряжение 150 В.
    Зарядное устройство представляет собой стабилизатор тока. Стабилизатор тока обеспечивает стабилизацию тока заряда при разряженной аккумуляторной батарее с ограничением на заданном уровне и стабилизацию напряжения при заряженной батарее.
    Уровни ограничения тока и напряжения устанавливаются в зависимости от режима работы «зима» - «лето» в соответствии с техническими условиями на аккумуляторную батарею.
    Два зарядных устройства (А18, А19) обеспечивают требуемую мощность.
    В ЗУ формируются два сигнала «Отказ» - по каждому из блоков ЗУ. В каждом из блоков ЗУ организован прием сигнала «Зима-Лето».
    Необходимая мощность по выходному напряжению 110 В обеспечивается тремя ограничителями напряжения (А15, Аl6, A17).
    На выход напряжения от ЗУ и преобразователя 110 В поступают через дроссели L1, L2 . По ограничителям напряжения формируется обобщенный сигнал «Отказ».
    Для управления и диагностики состояния ЗУ и Пр 110 В в составе шкафа МПСУиД размещены:
    - шунты RS8, RS9 - для нормализации тока заряда батареи и тока тракта 110 В соответственно;
    - датчик температуры;
    - контроллер измерительный.
    Контроллер измерительный обеспечивает прием, измерение, преобразование в кодовый вид и формирование массива диагностики по следующим параметрам:
    - тока заряда батареи;
    - напряжения заряда батареи;
    - тока, потребляемого по цепи 110 В;
    - напряжения цепи 110 В;
    - температуры с датчика температуры;
    - сигналов «Отказ» из ЗУ и Пр 110 В.
    По информации о температуре в КИ формируется команда «Зима-Лето», которая транслируется в ЗУ.
    Массив диагностики по интерфейсу RS-485 выдается по запросу из БС-ПС.
    Для проверки положения трех крышек прибора в схему введены три бесконтактных датчика PSl...РSЗ, информация с которых поступает на концентратор блокировок А28 и по индикации, которая выведена на нем, можно определить состояние крышек.

    Шкаф ПЧ и ЗУ для ПСН-210-3 обеспечивает:
    - электропитание вентиляторов обдува тяговых двигателей и турбокомпрессора. Для решения этой задачи в шкафу размещены три преобразователя частоты ПЧ-600/30 (Al, А2, АЗ), обеспечивающие преобразование постоянного напряжения 600 В в регулируемые по частоте и амплитуде напряжения 380 В, 50 Гц;
    - заряд аккумуляторной батареи 140 В - обеспечивается зарядным устройством (A10);
    - электропитание потребителей 11 О В пропадающего и непропадающего каналов питания - обеспечивается двумя источниками питания ИП600/5К (А7, А8);
    - электропитание пяти ИП-ЛЭ - обеспечивается источником питания ИП600/5К (А9).

    Работа шкафа ПЧ и ЗУ.
    Тракт электропитания вентиляторов обдува и турбокомпрессора.
    На вход шкафа поступает напряжение 600 В.
    Преобразователи частоты представляют собой преобразователи с традиционной структурой регулирования частоты и, соответственно, амплитуды выходного напряжения. Преобразователи частоты обеспечивают:
    - преобразование постоянного напряжения 600 В в переменное трехфазное напряжение 380 В ± 5%, (5-70) Гц± 5%;
    - плавный разгон при пуске;
    - длительную работу асинхронных двигателей с регулированием выходного напряжения по амплитуде и частоте в диапазоне (16-50) Гц± 5%.
    На выходе каждого ПЧ установлены фильтры (А4, А5, А6), обеспечивающие ограничение скорости нарастания выходного напряжения в соответствии с требованиями ТЗ на ПСН.
    После фильтров напряжение 380 В регулируемой частоты поступает на соответствующий исполнительный механизм: вентилятор обдува ТЭД 1-2, вентилятор обдува ТЭД 3-4, турбокомпрессор.
    Организации управления ПЧ-600/30 и контроля их состояния осуществляется по кодовой магистрали из МПСУиД через разъем Xl. МПСУиД управляет подключением трех ПЧ, транслирует величину частоты выходного напряжения каждого ПЧ.
    Для поддержания температурного режима в шкафу ПЧ и ЗУ размещены два вентилятора охлаждения (Ul,U2) с напряжением питания 110 В.
    Тракт источников питания 110 В.
    Необходимая мощность по выходному напряжению 110 В обеспечивается двумя источниками питания (А7, А8), на вход которых поступает напряжение 600 В. Один питает канал пропадающего питания (источник А7), другой канал непропадающего питания (источник А8). Номинальный рабочий ток на выходе источников 42-43 А. Ток перегрузки составляет 44 А.
    Тракт ИП-ЛЭ.
    В шкафу ПЧ и ЗУ расположен источник питания ИП600/5К (А9), который обеспечивает выходное напряжение 160 В ± 5% для пяти следующих потребителей: двух источников питания ПСН, источника питания системы безопасности, источника питания УКТОЛ и МПСУиД (канал I), источника питания МПСУиД (канал II).
    Тракт ЗУ и АБ.
    На вход ЗУ (Al0) и источников питания (А7-А9) поступает напряжение 600В.
    Зарядное устройство представляет собой стабилизатор тока. Стабилизатор тока обеспечивает стабилизацию тока заряда (30±1) А при разряженной аккумуляторной батарее с ограничением на заданном уровне и стабилизацию напряжения (летом 142 В, зимой 152 В) при заряженной батарее.
    При пропадании бортовой сети батарея выдает накопленную энергию напряжением 140 В для питания потребителей канала непропадающего питания. Этот канал делится на потребителей нестабилизированного напряжения 140 В и потребителей стабилизированного напряжения питания 110 В. В цепи стабилизированного питания расположен ограничитель напряжения, который понижает напряжение с 140 В до 110 В.
    К потребителям стабилизированного напряжения относятся: прожектор, буферные фонари, освещение кабины, шкаф безопасности, освещение машинного отделения, высоковольтная камера, вентиляторы ПСН, тифон, свисток, цепи управления, управление компрессором, КЛУБ, цепи реверсирования, режимный переключатель вспомогательных цепей, цепи управления функцией «Выбег».
    К потребителям нестабилизированного напряжения относятся пять источников питания тракта Ш1-ЛЭ.
    В шкафу ПЧ и ЗУ реализованы следующие защиты:
    - защита по току короткого замыкания на выходе преобразователей частоты - при коротком замыкании отключаются преобразователи;
    - защита по перегрузке выходного тока преобразователей частоты: допускается перегрузка 150% в течении 1 минуты , при превышение этого времени выдается ошибка по кодовой магистрали и отключаются преобразователи; при перегрузке выходного тока на 250% выдается ошибка по кодовой магистрали и отключаются преобразователи;
    - защита по току короткого замыкания на выходе источников питания - при возникновении короткого замыкания источники отключаются;
    - защита на входе шкафа ПЧ по напряжению - добавка тормозная (А15) включается в цепь 600 В при превышении входного напряжения 750 В;
    - для проверки положения трех крышек прибора в схему введены три бесконтактных датчика А12 - А14, информация с которых поступает на концентратор блокировок (A11) и по индикации, которая выведена на нем, можно определить состояние крышек.
    На электровозах №15, с №27 по 147, с №149 по 191, с №194 по 216 применяется схема резервирования ПЧ ножами QR3 - QR5. Исходное положение ножей QR3 - QR5 - вверх. При возникновении неисправности ПЧ ВО ТДl - 2 переключатель QR4 переводится вниз, при этом ПЧ ВО ТД3 - 4 питает оба вентилятора ТД. При возникновении неисправности ВО ПЧ ТД3 - 4 переключатель QR5 переводится вниз, при этом ПЧ ВО ТДl - 2 питает оба вентилятора ТД. При возникновении неисправности ПЧ ТК переключатели QR3 и QR5 переводятся вниз, при этом ПЧ ВО ТДl -2 питает оба вентилятора ТД, а ПЧ ВО ТД3 - 4 питает ТК.
    На электровозах №148, 192, 193 и начиная с №217, применяется схема резервирования шкафа ПЧ и ЗУ, при помощи переключателей. Силовые цепи нагрузок МВl-2 и МВ3-4 объединены и подключены к первому ПЧ, второй ПЧ находится в холодном резерве. Силовые цепи нагрузки МК подключены к третьему ПЧ. Схема резервирования шкафа ПЧ и ЗУ позволяет при отказе ПЧ производить переключение ПЧ в ручном режиме по инструкции, приведенной на лицевой панели шкафа ПЧ и ЗУ.

    По принципу действия m-IКB представляет средство измерения на основе цифрового преобразователя входного напряжения в пропорциональный частотный сигнал и микропроцессора, выполняющего преобразование частотного сигнала в кодовый.

    БС осуществляет кодовое и информационное взаимодействие комплекта ПСН с МПСУиД по интерфейсу RS - 485 в соответствии с исходными данными «Кодовое и информационное взаимодействие ПСН с МПСУиД электровоза 2ЭС6».