CC BY
85
УДК 621.314.5(045)
Преобразователь для запуска двигатель-генераторных установок автономных локомотивов
А. А. Плешаков
Акционерное общество «Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава» (АО «ВНИКТИ»), Российская Федерация, 140402, Московская обл., Коломна, ул. Октябрьской революции, 410
Для цитирования: Плешаков А. А. Преобразователь для запуска двигатель-генераторных установок автономных локомотивов // Бюллетень результатов научных исследований. - 2021. -Вып. 4. - С. 18-34. DOI: 10.20295/2223-9987-2021-4-18-34
Аннотация
Цель: Подтвердить возможность раскрутки вала двигатель-генераторной установки с использованием пускового преобразователя до частоты вращения, обеспечивающей устойчивое горение топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя (запуск), а также применения полупроводниковых преобразователей на базе современных IGBT-модулей для запуска перспективных двигатель-генераторных установок магистральных и маневровых локомотивов. Методы: Проводилось исследование свойств, характеристик и режимов работы пусковых преобразователей на испытательных стендах. Результаты: Определены недостатки наиболее распространенной в настоящее время стартер-генераторной схемы запуска двигателей. Разработано техническое решение по замене стартер-генераторной схемы запуска двигатель-генераторной установки локомотива на инверторную систему запуска с помощью пускового преобразователя. Выполнены работы по проектированию конструкции устройства. Реализованы базовые алгоритмы системы автоматического управления пускового преобразователя. Проведены стендовые испытания опытного образца пускового преобразователя. Практическая значимость: Разработанное техническое решение в части замены стартер-генераторной схемы запуска двигатель-генераторной установки автономных локомотивов на инверторную систему запуска позволяет повысить их надежность за счет исключения электромеханического привода и замены ряда вспомогательных распределительных механизмов приводов двигателя (69-й группы). Внедрение инверторной системы запуска приводит к сокращению затрат на техническое обслуживание и плановый ремонт локомотивов, снижению его трудоемкости, оптимизации их графика. Предложенные алгоритмы запуска двигатель-генераторной установки дают возможность увеличить ресурс использования аккумуляторной батареи за счет ограничения ее пускового тока, а также улучшить живучесть локомотива благодаря обеспечению возможности запуска двигатель-генераторной установки при низком напряжении аккумуляторной батареи (нижняя граница 45 В).
Ключевые слова: Инверторная система запуска, стартер-генератор, двигатель-генераторная установка, пусковой преобразователь, автономный инвертор напряжения, синхронный генератор, силовой модуль, IGBT-транзистор, управляющий драйвер, регулятор тока возбуждения.
Введение
В соответствии со «Стратегией научно-технического развития холдинга „РЖД" до 2025 года и на перспективу до 2030 года» [1], одним из направлений научных исследований и разработок, нацеленных на повышение энергетической эффективности и производительности перспективного тягового подвижного состава за счет применения передовых инновационных технологий и технических средств, является внедрение силовых преобразователей энергии благодаря электронным компонентам нового поколения, в том числе и отечественного производства.
Преобразователи энергии широко используются на железнодорожном транспорте в регулируемом тяговом электроприводе, а также во вспомогательных приводах. К перспективным направлениям относится внедрение инверторной системы запуска двигатель-генераторных установок вместо существующей в настоящее время стартер-генераторной системы.
Недостатки стартер-генераторной системы запуска двигателей
Необходимость замены стартер-генераторной системы запуска обусловлена следующими ее недостатками:
- наличием узлов трения и, следовательно, износа механических частей;
- низкой надежностью щеточно-коллекторного узла;
- необходимостью периодического технического обслуживания кол-лекторно-щеточного узла в течение всего жизненного цикла локомотива;
- сложностью изготовления и значительной стоимостью стартер-генераторов;
- высокой скоростью нарастания потребляемого тока при запуске двигателя вследствие прямого подключения стартер-генератора к аккумуляторной батарее;
- повышенным износом аккумуляторной батареи;
- невозможностью запуска двигатель-генераторной установки при пониженном уровне напряжения аккумуляторной батареи;
- наличием механической связи стартер-генератора и двигатель-генераторной установки посредством распределительного редуктора (69-я группа двигателя).
Инверторная система запуска двигателей
Для устранения вышеуказанных недостатков и повышения надежности перспективных локомотивов специалистами АО «ВНИКТИ» разработа-
но техническое решение, которое заключается в применении инверторной системы запуска двигателя на базе высокотехнологичного пускового преобразователя.
Пусковой преобразователь при питании от аккумуляторной батареи обеспечивает регулирование тока обмотки возбуждения и питание фазных обмоток тягового синхронного генератора тепловоза переменным трехфазным напряжением изменяемой частоты и амплитуды с целью раскрутки вала двигателя до уровня частоты вращения, обеспечивающего его запуск [2]. Кроме того, возможно применение модификации пускового преобразователя, выполняющего дополнительно функцию регулирования напряжения тягового синхронного генератора в соответствии с командами от системы управления верхнего уровня путем формирования тока его обмотки возбуждения.
На начальном этапе проектирования пускового преобразователя основные технические решения, расчет и выбор компонентов силовой схемы, а также базовые алгоритмы управления были реализованы на математических моделях, разработанных в пакете прикладных программ Matlab.
Основные технические характеристики пускового преобразователя и его модификации приведены в таблице [3].
Основные технические характеристики пусковых преобразователей
Параметр ППДГ- 1200-200-У2 ППДГ- 1000-400-У2
Номинальное напряжение питания системы автоматического управления, В 110
Диапазон изменения напряжения питания системы автоматического управления, В 36-150
В режиме запуска двигателя
Тип входного напряжения Постоянное
Номинальное входное напряжение, В 96
Диапазон изменения входного напряжения, В 45-96
Входной ток, А, не более 1700
Диапазон регулирования тока возбуждения тягового генератора, А 0-180
Максимальный пусковой ток на выходе инвертора (действующее значение первой гармоники), А 1200 1000
Максимальное выходное напряжение инвертора (действующее значение первой гармоники), В 200 400
Окончание таблицы
Параметр ППДГ- 1200-200-У2 ППДГ- 1000-400-У2
Режим работы:
- продолжительность попытки пуска, с, не более 8 16
- пауза между попытками пуска, с, не более 60 60
- количество попыток пуска в серии 3 3
- пауза между сериями, мин, не менее 10 10
В режиме работы возбудителя
Тип входного напряжения - Переменное
Максимальное входное напряжение (действующее значение линейного напряжения), В - 400
Диапазон изменения входного напряжения (действующее значение линейного напряжения), В - 160-400
Диапазон регулирования тока возбуждения тягового генератора, А - 0-130
Режим работы - Продолжительный
Устройство и работа пусковых преобразователей
На рис. 1 приведена функциональная схема силовой части пускового преобразователя.
Повышающий преобразователь состоит из четырех идентичных силовых модулей СМ1-СМ4, а также дросселей накачки L1.1, L1.2, L2.1, L2.2. В состав каждого силового модуля входят:
- ЮВТ-модуль из двух последовательно включенных IGBT-тран-зисторов (полумост), шунтированных обратными диодами;
- драйвер для управления IGBT-модулем;
- снабберный конденсатор;
- датчик тока.
В состав РТВ входят силовой модуль СМ5, содержащий элементы, аналогичные модулям СМ1-СМ4, а также конденсатор фильтра О, в РТВ модификации пускового преобразователя ППДГ-1000-400-У2 - дополнительно датчик напряжения ДН2 (на схеме не показан).
АИН состоит из трех включенных параллельно полумостов, а также конденсатора фильтра C2. Управление полумостами осуществляется драйверами, а защита от перенапряжений каждого полумоста - с помощью снабберных конденсаторов. Два выходных фазных тока АИН измеряются датчиками тока ДТ6, ДТ7.
Рис. 1. Функциональная схема модификации пускового преобразователя ППДГ-1200-200-У2: АИН - автономный инвертор напряжения; Двх - дискретный вход; Двых - дискретный выход; ДН1 - датчик напряжения; ДТ1-ДТ7 - датчики тока; ПП - повышающий преобразователь; СМ1-СМ5 - силовые модули; РТВ - регулятор тока возбуждения; САУ - система автоматического управления пускового преобразователя; С1, С2 - конденсаторы фильтра; CAN - последовательный канал связи; L1.1, L1.2, L2.1, L2.2 - блоки дросселей накачки; NTC - термопреобразователи сопротивления
Силовая часть модификации пускового преобразователя ППДГ-1200-200-У2 построена на базе IGBT-модулей Mitsubishi 7-го поколения типа NX. Чипсет 7-го поколения отличается новыми, более тонкими чипами IGBT и диодными чипами RFC (катодами с ослабленным полем, Relaxed Field Cathode). В модуле типа NX используется медное основание с изоляцией из полиэфирной смолы, при этом изоляция и основание соединены между собой, а пайка, которая требовалась для соединения изоляционного слоя с основанием в обычном приборе, в данном случае не применяется. Внутренним наполнителем служит полиэфирная смола для непосредственной герметизации (DP) [4]. Рассматриваемые модули имеют следующие преимущества:
- низкий уровень статических и коммутационных потерь за счет применения более тонких полупроводниковых пластин. Диодный чип 7-го по-
коления изготовлен с помощью более тонкой полупроводниковой пластины и использует структуру RFC, нанесенную посредством технологии формирования обратного диффузного слоя;
- снижение индуктивности на 30 % по сравнению с обычными модулями;
- уменьшение массы за счет оптимизированной конструкции корпуса и модуля;
- встроенный датчик температуры (типа NTC) для организации тепловой защиты;
- простота сборки оборудования на основе модулей данной серии [5].
Управление полупроводниковыми приборами силовых модулей СМ1-СМ5 и АИН осуществляют драйверы ДР2180П-Б4 производства АО «Электрум АВ» (Россия). ДР2180П-Б4 - это двухканальный драйвер мощных транзисторов с полевым управлением (MOSFET или IGBT), который предназначен для зависимого гальванически развязанного управления двумя мощными транзисторами с предельно допустимым напряжением до 1700 В. Драйвер является усилителем - формирователем сигналов управления затворами транзисторов с частотой до 100 кГц. Он содержит встроенный гальванически развязанный DC/DC преобразователь, обеспечивающий необходимые уровни отпирающих и запирающих напряжений на затворе транзистора [6].
Драйвер обеспечивает функции управления, контроля и защиты управляемого транзистора:
- контроль напряжения насыщения на коллекторе управляемого транзистора, его защитное отключение при выходе из состояния насыщения;
- регулировку порога защитного отключения по напряжению насыщения;
- обеспечение плавного перехода драйвера из активного состояния в неактивное при аварийной ситуации (выходе управляемого транзистора из режима насыщения);
- блокировку управления при аварии;
- сигнализацию о наличии аварии;
- регулировку времени включения/выключения управляемого транзистора путем изменения сопротивления резисторов в выходной цепи (Rgon,
Rgoff);
- блокировку одновременного включения верхнего и нижнего плеч;
- задержку на переключение верхнего и нижнего плеч;
- регулировку задержки на переключение верхнего и нижнего плеч;
- контроль напряжений питания драйвера (встроенные компараторы) на выходе DC/DC преобразователя [7].
Силовая часть модификации пускового преобразователя ППДГ-1000-400-У2 построена на базе IGBT-модулей фирмы АО «Протон-Электро-текс». Выбранные модули спроектированы на основе современных IGBT-чипов Trench FS с высокими динамическими и статическими характеристиками.
Силовые модули, которые применены в составе модификации пускового преобразователя ППДГ-1000-400-У2, имеют такие особенности как [8]:
- медное основание, обеспечивающее оптимальное распределение и отведение тепла;
- улучшенная стойкость к термоциклам;
- низкоиндуктивный корпус и хорошее тепловое сопротивление;
- встроенный датчик температуры (типа NTC) для организации тепловой защиты;
- диодные FRD-чипы;
- небольшая стоимость по сравнению с зарубежными аналогами;
- меньший срок изготовления и поставки по сравнению с зарубежными аналогами.
Управление полупроводниковыми приборами силовых модулей СМ1-СМ5 и АИН аналогично модификации преобразователя ППДГ-1200-200-У2 осуществляют драйверы типа ДР2180П-Б4.
Структурная схема САУ пускового преобразователя дана на рис. 2, на котором приведены элементы и функциональные блоки:
- датчики тока (ДТ) измеряют входные токи СМ1-СМ4, выходной ток РТВ и выходные токи АИН;
- датчики напряжения (ДН) измеряют напряжение на выходе 1111 и на выходе РТВ (только для модификации преобразователя с функцией возбудителя);
- блок обработки аналоговых сигналов (БОАС) преобразует сигналы с измерительных датчиков в напряжения, которые обрабатываются АЦП микроконтроллера, а также выполняет фильтрацию входных аналоговых сигналов;
- модуль CAN используется для гальванической развязки сигналов, поступающих от системы управления верхнего уровня по каналу связи с интерфейсом CAN;
- блок дискретного ввода/вывода (БДВВ) осуществляет гальваническую развязку и фильтрацию дискретных сигналов;
- блок источников питания (БИП) преобразует входное напряжение питания от аккумуляторной батареи в гальванически развязанные напряжения, необходимые для работы платы управления;
- плата управления (ПУ);
- микроконтроллер (МК) является вычислительным ядром ПУ и выполняет обработку аналоговых, дискретных сигналов от датчиков, формирует ШИМ-сигналы для драйверов управления ЮВТ-транзисторами, обрабатывает статусные сигналы от драйверов управления ЮВТ-транзисторов, образует сигналы для блока индикации;
САУ
Рис. 2. Структурная схема САУ пускового преобразователя
- блок усиления сигналов управления (БУСУ) усиливает сигналы, формируемые МК для управления драйверами ЮВТ-транзисторов;
- блок обработки статусных сигналов от драйверов (БОССД) применяется для согласования уровней сигналов от драйверов ЮВТ-транзисторов с логическими уровнями МК, а также для формирования сигнала о запрете работы пускового преобразователя в случае появления сигнала аварии от одного из управляющих драйверов;
- блок температурного измерителя (БТИ) преобразует сигналы с встроенных в ЮВТ-транзисторы термопреобразователей сопротивления (датчиков температуры), а также выполняет фильтрацию видоизмененных аналоговых сигналов;
- блок индикации (БИ) выполняет функции отображения текущего состояния пускового преобразователя (нормальная работа/авария);
- термопреобразователи сопротивления (ЫТС).
Алгоритм работы инверторной системы запуска на базе пускового преобразователя следующий:
- посредством коммутационной аппаратуры преобразователь подключается к аккумуляторной батарее (АБ);
- по команде от системы управления верхнего уровня начинается процесс запуска двигателя;
- постоянное напряжение с АБ поступает на вход 1111, где повышается до заданного уровня;
- отфильтрованное напряжение ПП поступает на вход РТВ;
- напряжение с выхода РТВ подается на обмотку возбуждения синхронного генератора (ОВСГ);
- напряжение с выхода АИН поступает на статорную обмотку синхронного генератора (СГ);
- САУ регулирует ток возбуждения СГ, а также частоту и амплитуду переменного напряжения его статорной обмотки для раскрутки вала двигателя до частоты, обеспечивающей его запуск, реализует алгоритмы релейных регуляторов тока и напряжений, а также специальный алгоритм, который позволяет не допустить выход системы инверторного запуска из синхронизма при естественном наличии неравномерности нагрузки на валу СГ;
- после запуска двигателя модификация преобразователя ППДГ-1200-200-У2 отключается посредством контакторной аппаратуры от АБ, ОВСГ и статорной обмотки СГ.
При работе модификации пускового преобразователя ППДГ-1000-400-У2 в режиме возбудителя после запуска двигатель-генераторной установки устройство остается подключенным к ОВСГ и статорной обмотке СГ. Переменное напряжение выпрямляется с помощью обратных диодов ЮВТ-транзисторов АИН. РТВ регулирует напряжение на выходе СГ, изменяя ток, протекающий через ОВСГ.
Конструкция преобразователя
Конструктивно каждая модификация преобразователя выполнена в виде шкафа закрытого исполнения, в котором размещаются элементы силовой части, система автоматического управления, измерительные датчики, а также выводы для подключения силовых проводов. Такой тип конструкции обеспечивает степень защиты оболочки преобразователя 1Р44 [9]. Для снижения вибрации при работе двигатель-генераторной установки преобразователь устанавливается на амортизаторы. Модификация пускового преобразователя ППДГ-1000-400-У2, выполняющая функцию возбудителя после запуска двигателя, дополнительно имеет радиатор охлаждения.
Внешний вид преобразователей приведен на рис. 3 и 4.
Рис. 3. Внешний вид модификации преобразователя ППДГ-1200-200-У2: 1 - съемная крышка; 2 - бонка заземления; 3 - амортизаторы; 4 - установленные рым-болты; 5 - кабельные вводы; 6 - разъемы
0
Рис. 4. В нешний вид модификации преобразователя ППДГ-1000-400-У2 (вид сзади): 1 - радиатор охлаждения
Чй%
1
Предлагаемая схема подключения пускового преобразователя на локомотиве приведена на рис. 5. На схеме приняты следующие обозначения [10]: АБ - аккумуляторная батарея; К1-К3 - силовые контакторы из схемы локомотива; ОВСГ - обмотка возбуждения синхронного генератора; СГ - синхронный генератор; СУВУ - система управления верхнего уровня.
Рис. 5. Схема подключения пускового преобразователя на локомотиве
Экспериментальные исследования
Работоспособность предлагаемой инверторной системы запуска подтверждена при проверке функционирования опытных образцов пусковых преобразователей.
На рис. 6 приведена осциллограмма проверки модификации преобразователя ППДГ-1200-200-У2 в установленном диапазоне входного тока и реализации максимального пускового тока на выходе инвертора (см. таблицу). Испытания проводились на стенде АО «ВНИКТИ» при питании пускового преобразователя от внешнего источника питания. Максимальный пусковой ток на выходе инвертора (действующее значение первой гармоники, рассчитанное осциллографом) составил 1190 А при входном токе 1690 А, что соответствует заявленным значениям.
Рис. 6. Работа пускового преобразователя в установленном диапазоне входного тока и реализации максимального пускового тока на выходе инвертора: /вх - входной ток пускового преобразователя; - мгновенное значение тока фазы Ж модуля инвертора пускового преобразователя
Осциллограмму проверки реализации максимального выходного напряжения инвертора пускового преобразователя (ивых - мгновенное значение выходного напряжения) иллюстрирует рис. 7. Максимальное выходное напряжение инвертора (действующее значение первой гармоники, рассчитанное осциллографом) составило 205 В, что отвечает заявленным параметрам преобразователя.
Вместе с испытаниями на стенде АО «ВНИКТИ» выполнялись запуски перспективных двигатель-генераторов типов 18-9ДГМ (дизельный) и 9ГМГ (газовый) разработки АО «Коломенский завод».
На рис. 8 приведена осциллограмма запуска двигатель-генератора типа 18-9ДГМ при использовании инверторной системы запуска.
Рис. 7. Максимальное выходное напряжение инвертора
Рис. 8. Осциллограмма запуска двигатель-генератора типа 18-9ДГМ: T_SAU - температура радиатора охлаждения полупроводниковых приборов (за время запуска изменение температуры составило 13 °С); 1_У2 - ток возбуждения СГ; -действующее значение фазного тока на выходе АИН; - заданная СУВУ частота
вращения двигателя (запуск двигатель-генераторной установки происходит при частоте вращения коленчатого вала около 200 об/мин); 1_ВБТ4 - среднее значение токов, протекающих через дроссели накачки; и_БС - напряжение на выходе ПП
Заключение
Таким образом, экспериментально подтверждены возможность устойчивого запуска дизель-генераторных установок при использовании пусковых преобразователей, а также их основные заявленные характеристики.
По сравнению с существующей стартер-генераторной системой запуска двигателей предлагаемое АО «ВНИКТИ» техническое решение по использованию инверторной системы запуска на базе пускового преобразователя на новых локомотивах дает следующие преимущества:
- повышение надежности и ресурса двигатель-генераторной установки тепловозов, оборудованных схемой инверторного запуска, за счет исключения стартер-генератора и 69-й группы двигателя;
- отсутствие необходимости технического обслуживания и ремонта щеточно-коллекторного узла;
- оптимизация графиков технического обслуживания и ремонта пускового преобразователя;
- снижение стоимости технического обслуживания (в рамках обслуживания выполняются только внешний осмотр разъемных соединений и монтажа, очистка корпуса от пыли и грязи) и ремонта (замена комплектующих производится только при среднем и капитальном ремонтах) в течение всего жизненного цикла локомотива;
- наличие интеллектуальной системы автоматического управления, обеспечивающей защиту и диагностику пускового преобразователя во время его работы с возможностью передачи информации в систему управления верхнего уровня;
- запуск двигатель-генераторной установки при низком напряжении аккумуляторной батареи (нижняя граница - 45 В), что повышает живучесть новых локомотивов;
- возможность запуска газовых и дизельных двигателей;
- большая эффективность системы запуска;
- ограничение пускового тока аккумуляторной батареи;
- увеличение ресурса использования аккумуляторной батареи.
Таким образом, внедрение систем инверторного запуска будет иметь
положительный эффект в части повышения надежности локомотива, ресурса его двигатель-генераторной установки и аккумуляторной батареи, а также снижения стоимости работ по техническому обслуживанию и ремонту на протяжении всего жизненного цикла новых тепловозов.
Библиографический список
1. Стратегия научно-технического развития холдинга «РЖД» до 2025 года и на перспективу до 2030 года (Белая книга). - URL: https://zszd.rzd.ru/api/media/resources/ c/17/121/18071?action=download (дата обращения: 06.09.2021).
2. Преобразователи пусковые дизель-генераторов. Технические условия. - Коломна: АО «ВНИКТИ», 2020. - 77 с.
3. Преобразователь пусковой дизель-генератора. Техническое задание. - Коломна: АО «ВНИКТИ», 2020. - 22 с.
4. 7th Generation IGBT Module T-Series. Application Note. NX and standard type. Mitsubishi Electric Corporation. - 2019. - 55 p.
5. 7th Generation IGBT Module T/T1-Series. Application Note. Mitsubishi Electric Corporation. - 2018. - 57 p.
6. Драйвер IGBT и MOSFET транзисторов ДР2180П-Б4-(К). Паспорт АЛЕИ.468332. 071 ПС. - Орел: АО «Электрум АВ», 2018. - 14 с.
7. Драйверы транзисторов: Паспорт. - Орел: АО «Электрум АВ», 2018. - 220 с.
8. Рекомендации по применению IGBT-модуля производства АО «Протон-Элек-тротекс». Версия 9. - Орел: АО «Протон-Электротекс», 2019. - 34 с.
9. ГОСТ 14254-2015. Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP). -М.: Стандартинформ, 2019. - 39 с.
10. Преобразователь пусковой дизель-генератора: Руководство по эксплуатации. -Коломна: АО «ВНИКТИ», 2020. - 48 с.
Дата поступления: 15.10.2021 Решение о публикации: 26.10.2021
Контактная информация:
ПЛЕШАКОВ Андрей Александрович - зав. лабораторией; plechakov@vnikti.com
Converter for starting motor-generator sets of autonomous locomotives
A. A. Pleshakov
Joint-Stock Company Research, Design and Technology Institute of Rolling Stock (JSC "VNIKTI"), 410, Oktyabr'skoy Revolyutsii ul., Kolomna, Moscow Region, 140402, Russian Federation
For citation: Pleshakov A. A. Converter for starting motor-generator sets of autonomous locomotives. Bulletin of scientific research results, 2021, iss. 4, pp. 18-34. (In Russian) DOI: 10.20295/2223-9987-2021-4-18-34
Summary
Objective: To confirm the possibility of using a starting converter to spin up the shaft of the motorgenerator set to a speed that ensures stable combustion of the air-fuel mixture in the motor cylinders (starting), as well as of using semiconductor converters based on modern IGBT modules for starting promising motor-generator sets of mainline and shunting locomotives. Methods: The properties, characteristics, and operating modes of starting converters were studied on test benches. Results: The downsides of the currently most commonly used starter-generator circuit for engine starting have been identified. A technical solution has been developed to replace the startergenerator circuit with an inverter starting system using a starting converter for starting the locomotive motor-generator. The device structure has been designed. The basic algorithms of the automatic control system of the starting converter have been implemented. Bench tests of a starting converter prototype have been carried out. Practical importance: The developed technical solution in terms of replacing the starter-generator circuit with an inverter starting system for starting the motorgenerator set of autonomous locomotives makes it possible to increase their reliability by removing the electromechanical drive and replacing a number of engine drive auxiliary camshaft mechanisms (group 69). The inverter starting system will reduce the maintenance and scheduled repair costs, decrease the labor input, and optimize the time-schedule of locomotives. The proposed algorithms for starting the motor-generator set enable increasing the battery life by limiting its starting current, as well as improving the fault tolerance of a locomotive due to the possibility of starting the motorgenerator set at a low battery voltage (lower limit of 45 V).
Keywords: Inverter starting system, starter generator, motor-generator set, starting converter, autonomous voltage inverter, synchronous generator, power module, IGBT, control driver, field current regulator.
References
1. Strategiya nauchno-tekhnicheskogo razvitiya kholdinga "RZhD " do 2025 goda i na perspektivu do 2030 goda (Belaya kniga) [The strategy of scientific and technological development of the Russian Railways Holding up to 2025 and for the future up to 2030 (White Book)]. Available at: https://zszd.rzd.ru/api/media/resources/c/17/121/18071?action=download (accessed: September 06, 2021).
2. Preobrazovateli puskovyye dizel'-generatorov. Tekhnicheskiye usloviya [Diesel-generator starting converters. Specifications]. Kolomna, JSC "VNIKTI" Publ., 2020, 77 p. (In Russian)
3. Preobrazovatel' puskovoy dizel '-generatora. Tekhnicheskoye zadaniye [Diesel-generator starting converter. Technical Assignment]. Kolomna, JSC "VNIKTI" Publ., 2020, 22 p. (In Russian)
4. 7th Generation IGBT Module T-Series. Application Note. NX and standard type. Mitsubishi Electric Corporation Publ., 2019, 55 p.
5. 7th Generation IGBT Module T/Tl-Series. Application Note. Mitsubishi Electric Corporation Publ., 2018, 57 p.
6. Drayver IGBT i MOSFET tranzistorov DR2180P-B4-(K). Pasport ALEI.468332.071 PS [Driver for IGBT and MOSFETs DR2180P-B4-(K). Certificate ALEI.468332.071 PS]. Orel, AO "Elektrum AV" Publ., 2018, 14 p. (In Russian)
7. Drayvery tranzistorov. Pasport [Transistor drivers. Certificate]. Orel, AO "Elektrum AV" Publ., 2018, 220 p. (In Russian)
8. Rekomendatsii po primeneniyu IGBT-modulya proizvodstva AO Proton-Electrotex. Versiya 9 [Recommendations for the use of IGBT module manufactured by JSC Proton-Electrotex. Version 9]. Orel, AO "Proton-Electrotex" Publ., 2019, 34 p. (In Russian)
9. GOST 14254-2015. Stepeni zashchity, obespechivayemyye obolochkami (Kod IP) [State Standard 14254-2015. Degrees of protection provided by enclosures (IP Code)]. Moscow, Standartinform Publ., 2019, 39 p. (In Russian)
10. Preobrazovatel' puskovoy dizel'-generatora. Rukovodstvo po ekspluatatsii [Diesel generator starting converter. Operating manual]. Kolomna, JSC "VNIKTI" Publ., 2020, 48 p. (In Russian)
Received: October 15, 2021 Accepted: October 26, 2021
Author's information:
Andrey A. PLESHAKOV - Head of laboratory; plechakov@vnikti.com
