Управляемые тиристорные выпрямители (VCR)

Конструктивно регулируемый тиристорный выпрямитель состоит из двух шкафов с силовыми тиристорами, предохранителями, элементами защиты, управления, контроля. Его питание осуществляется от сухого трехобмоточного преобразовательного трансформатора с первичным напряжением 22 kV.

В VCR применены таблеточные силовые тиристоры производства «Dynex» 52 класса, а последовательно с каждым тиристором установлены силовые быстродействующие предохранители производства фирмы «Mersen», с помощью которых осуществляется защита от внутренних коротких замыканий. Охлаждение — vестественное воздушное.

Также, в VCR реализована защита силовых полупроводниковых приборов от внутренних и внешних коммутационных перенапряжений. От внутренних коммутационных перенапряжений защита обеспечивается RC-цепями, от внешних — комбинированно: RC-цепями и варисторами (располагаются на панели защиты от перенапряжений).

Управление регулируемым тиристорным выпрямителем осуществляется с помощью микропроцессорной системы управления МС-40 разработки Плутон, реализованной на базе современного сигнального процессора. Она содержит аналоговые и дискретные входы и выходы, коммуникационный порт, часы и индикацию работы, энергонезависимую память, позволяющую хранить журнал аварий, что удобно при исследовании причин технологических нештатных ситуаций. Предусмотрено дистанционное управление от системы управления подстанцией (верхнего уровня), а связь обеспечивается по протоколу Modbus TCP/IP.

Система МС-40 позволяет реализовать все требования, предъявляемые к управлению, регулированию и защите VCR, а также требования технологических алгоритмов обеспечения электроснабжения тяговой сети.

Реализация HMI осуществляется с помощью панели оператора, которая представляет собой сенсорный 7-дюймовый TFT дисплей и даёт возможность пользователю обмениваться информацией с системой управления. Панель оператора обеспечивает:

• вывод сообщений о режимах работы;
• вывод предупредительных и аварийных сообщений;
• выбор режима управления выпрямителя;
• задание, изменение и сохранение параметров уставок;
• ведение журнала событий выпрямителя;
• тестирование отдельных узлов выпрямителя;
• связь выпрямителя с системой телемеханики.

В современных железнодорожных подвижных системах энергия торможения, подаваемая обратно в тяговую сеть постоянного тока от тормозящих поездов, поглощается в основном другими движущимися поездами. Однако часто бывает, что поблизости нет электропоезда или ток торможения превышает ток, потребляемый находящимися поблизости поездами. Обычная диодная выпрямительная система не может передать избыточную энергию из сети тяги постоянного тока.

Во избежание этой ситуации и для обеспечения стабильного рекуперативного торможения и максимального использования энергии торможения на подстанции устанавливаются инвертирующие преобразователи (те же VCR, но работающие в инверторном режиме).

Системы электропитания с применением VCR предполагают относительно высокое выходное напряжение от подстанций и меньшие потери в тяговой сети постоянного тока. В обычных транспортных системах такое решение позволяет значительно увеличить расстояние между подстанциями, что зависит от наклона характеристики напряжения от тока, сопротивления контура сети постоянного тока и интенсивности движения поездов.

Принимая во внимание этот факт, при применении энергоэффективной системы питания на базе VCR можно существенно уменьшить количество подстанций, необходимых в случае применения обычной системы с диодными выпрямителями, что позволяет значительно снизить затраты на материалы и их строительство.