Керовані тиристорні випрямлячі (VCR)

Конструктивно керований тиристорний випрямляч складається з двох шаф із силовими тиристорами, запобіжниками, елементами захисту, управління, контролю. Його живлення здійснюється від сухого трьохобмоткового перетворювального трансформатора з первинною напругою 22 kV.

У VCR застосовані таблеткові силові тиристори виробництва «Dynex» 52 класу, а послідовно з кожним тиристором встановлені силові швидкодіючі запобіжники виробництва фірми «Mersen», за допомогою яких здійснюється захист від внутрішніх коротких замикань. Охолодження — природне повітряне.

Також, у VCR реалізований захист силових напівпровідникових приборів від внутрішніх та зовнішніх комутаційних перенапруг. Від внутрішніх комутаційних перенапруг захист забезпечується RC-колами, від зовнішніх — комбіновано: RC-колами та варисторами (розташовуються на панелі захисту від перенапруг).

Керування тиристорним випрямлячем здійснюється за допомогою мікропроцесорної системи МС-40 розробки «Плутон», реалізованої на базі сучасного сигнального процесора. Система містить аналогові та дискретні входи та виходи, комунікаційний порт, години та індикацію роботи, і у своєму складі має енергонезалежну пам'ять, яка дозволяє зберігати журнал аварій, що є зручним при дослідженні причин технологічних нештатних ситуацій. Передбачене дистанційне керування від системи керування підстанцією (верхнього рівня), а зв'язок забезпечується по протоколу Modbus TCP/IP.

Система МС-40 дозволяє реалізувати всі вимоги, до керування, регулювання та захисту випрямлячів, а також вимоги технологічних алгоритмів забезпечення електропостачання тягової мережі.

Реалізація HMI здійснюється за допомогою панелі оператора у вигляді сенсорного 7-дюймового TFT-дисплея, що дає можливість користувачу обмінюватися інформацією із системою керування. Панель оператора забезпечує:

• виведення повідомлень про режими роботи;
• виведення попереджувальних та аварійних повідомлень;
• вибір режиму керування випрямлячем;
• задання, зміну та збереження параметрів уставок;
• ведення журналу подій випрямляча;
• тестування окремих вузлів випрямляча;
• забезпечення зв'язку випрямляча із системою телемеханіки.

У сучасних залізничних рухомих системах енергія гальмування, що подається назад в тягову мережу постійного струму від гальмуючих потягів, поглинається в основному іншими потягами, що рухаються. Однак часто буває, що поруч немає електропотяга або струм гальмування перевищує струм, який споживається потягами, що знаходяться поблизу. Звичайна діодна випрямна система не може передати надлишкову енергію з мережі тяги постійного струму.

Для забезпечення стабільного рекуперативного гальмування та максимального використання енергія гальмування на підстанції встановлюються інвертуючі перетворювачі (ті ж самі VCR, але які працюють в інверторному режимі).

Системи електроживлення із застосуванням VCR передбачують відносно високу вихідну напругу від підстанцій та менші втрати в тяговій мережі постійного струму. У звичайних транспортних системах таке рішення дозволяє значно збільшувати відстань між підстанціями, що залежить від нахилу характеристики напруги відносно струму, опору контуру мережі постійного струму та інтенсивності руху потягів.

При застосуванні енергоефективної системи живлення на базі VCR можна суттєво зменшити кількість підстанцій, необхідних у разі застосування звичайної системи з діодними випрямлячами, що дозволить значно знизити витрати на матеріали та їх будівництво.