Система управления для Преобразователя Собственных Нужд ПСН-24 и ПСН-765

Преобразователь собственных нужд (ПСН-24 и ПСН-765) предназначен для питания низковольтных электрических цепей вагона метрополитена, питания асинхронного электродвигателя пневмокомпрессора, заряда аккумуляторной батареи и управления освещением салона вагона. Преобразователь предназначается   для применения на вагонах, работающих в тоннелях на действующих линиях метрополитена и на открытых участках пути, электрифицированных напряжением 750 В постоянного тока.

 

В рамках данной работы была разработана микропроцессорная система управления, построенная на базе контроллеров МК10.6 с платами расширения МК10.5Е производства фирмы ООО «НПФ Вектор».  В 2017 на Таганско-Краснопресненской (фиолетовая) линии метро были запущены поезда новой серии 765 «Москва». Для вагонов этих поездов используются новые преобразователи ПСН-765. Этот преобразователь имеет иную внтуреннюю структуру, однако функционально не отличается от своего предшественника ПСН-24.

В 2013 году начались работы по разработке нового контроллера для построения микропроцессорной системы управления (МПСУ) блока. Контроллер строится на базе новой системы-на-кристалле Concerto производства компании Texas Instruments. Разработанный контроллер (модель МК10.7) используется в новых преобразователях ПСН-765, однако также может применяться в ПСН-24.

Микропроцессорная система управления блока ПСН-765 построена вокруг микроконтроллера Concerto F28M35H52C1. Отличительной особенностью процессора является двухядерная структура, сочетающая в себе ядра C2000 и ARM. Быстродействующее ядро C2000 используется для прямого управления ключами ПСН-765 и отработки сигналов аварий. Подсистема связи основана на ядре ARM Cortex-M3 и имеет широкий спектр периферийных устройств связи, в том числе 1588 Ethernet, USB, 2хCAN, UART, SSI, I2C. Благодаря высокой производительности микроконтроллера F28M35, МК10.7 объединил в себе возможности двух контроллеров МК10.6 вместе с платами расширения МК10.5E.

Микропроцессорная система управления блока ПСН-24 построена вокруг процессора Concerto F28M35H52C1. Отличительной особенностью процессора является двухядерная структура, сочетающая в себе ядра C2000 и ARM. Быстродействующее ядро C2000 используется для прямого управления ключами ПСН-24 и отработки сигналов аварий. Подсистема связи основана на ядре ARM Cortex-M3 и имеет широкий спектр периферийных устройств связи, в том числе 1588 Ethernet, USB, 2хCAN, UART, SSI, I2C.

В составе МПСУ можно выделить следующие конструктивные функциональные блоки:

• Центральный процессор;
• SPI-интерфейс для подключения внешнего дисплея, либо внешнего Wi-Fi- или GPRS-модуля;
• Энергонезависимая flash-память;
• Интерфейс для подключения карты памяти стандарта microSD;
• Два гальванически развязанных интерфейса CAN;
• Цепи преобразования аналоговых входов;
• Цепи усиления сигналов ШИМ;

  Все перечисленные блоки позволяют разработанной МПСУ выполнить заявленные требования и обеспечить управление ПСН-24. 

Функциональные особенности:

• Преобразование напряжения контактной сети 750 В постоянного тока в напряжение бортовой сети 80 В постоянного тока для питания низковольтных электрических цепей вагона.
• Питание асинхронного электродвигателя пневмокомпрессора вагона симметричным трёхфазным напряжением, регулируемым по частоте и амплитуде в диапазоне от 0 до 400 В и от 0 до 50 Гц.
• Заряд аккумуляторной батареи постоянным током.
• Разряд аккумуляторной батареи постоянным током.
• Парциальное питание по поездной магистрали низковольтных цепей другого вагона поезда с вышедшим из строя ПСН-24.
• Измерение напряжений и токов на выходах.
• Обмен информацией с устройствами управления более высокого уровня.
• Возможность регулировки выходного напряжения в диапазоне 76-82 В.
• Поддержание освещения в течение 20 сек при пропадании напряжения контактной сети.

Объемы внедрения

По состоянию на октябрь 2014 года преобразователями типа ПСН-24 оснащен весь парк электродепо «Новогиреево» (248 шт.), весь парк электродепо «Варшавское» (312 шт.) и часть парка электродепо «Владыкино» (184 шт.).

ОАО «МЕТРОВАГОНМАШ» продолжает выпуск вагонов серии 81-760/761 с установленными на них преобразователями типа ПСН-24 для нужд метрополитена Москвы.

Также производится запуск в серию новых блоков ПСН-765 на контроллере Контроллер МК10.7.