Проекты / Силовая электроника и преобразование энергии

Многофункциональный источник постоянного тока 20 кВт

Промышленный DC-источник и приводной силовой блок для депо: питание от трехфазной сети 380 В, выход 20...110 В до 550 А, обратная связь по скорости и испытания с реальной тяжелой нагрузкой.

Задача

Что нужно было решить

В депо нужно было вращать колесную пару локомотива при обточке без выкатывания и без использования штатной тяговой системы. Для токарной обработки важно удерживать стабильную скорость вращения, даже когда резцы входят в металл и нагрузка на двигатель меняется.

Результат

До чего довели проект

Был разработан силовой источник постоянного тока мощностью до 20 кВт с электронной системой управления. Устройство подключается к трехфазной сети, формирует регулируемое DC-напряжение и ток, работает с тяговым двигателем и корректирует режим по обратной связи от энкодера.

Многофункциональный источник постоянного тока 20 кВт: плата контроллера, рендер KiCad

Материалы проекта

Фотографии и рабочие материалы

Многофункциональный источник постоянного тока 20 кВт: плата контроллера, фото

Многофункциональный источник постоянного тока 20 кВт: вращение колесной пары с обратной связью по скорости

Инженерный контекст

Какие ограничения были важны

Это приводной блок для тяжелой механической нагрузки

При обточке важны высокий ток, стабильная скорость и устойчивость к резким изменениям момента

Обратная связь по скорости нужна, чтобы компенсировать изменение усилия резания

Устройство должно быть пригодно для эксплуатации в депо и понятного подключения оператором

Сделано

Что входило в работу

архитектура силового источника 20 кВт

силовая схема преобразователя

плата управления на STM32

низкоуровневое PWM-управление

измерительные входы и обработка ADC

интерфейс индикации на LCD

обратная связь по скорости вращения колесной пары

корпус силового блока и SVG-чертежи деталей

сборка опытного образца и испытания в депо

Подробности

Инженерное описание проекта

Приводная задача

Обычный регулируемый источник напряжения не удержит скорость при переменной нагрузке резания. Поэтому силовой блок работает как управляемый привод тягового двигателя с обратной связью по скорости.

Испытания

Блок использовался для длительной обточки колесной пары, для перемещения локомотива внутри депо и проверялся как сварочный источник. Зарядный режим был проработан как возможное применение, но отдельно не испытывался.

Практическая ценность

Один промышленный силовой блок может работать как привод для мобильного станка, технологический источник для перемещения локомотива, мощный DC-источник и основа для дополнительных режимов.