Details

Предметом исследования является статический преобразователь собственных нужд, предназначенный для питания бортовой сети и подзаряда аккумуляторной батареи городского электротранспорта от контактной сети напряжением 600 В. Цель работы – является модернизация системы управления преобразователя путём замены устаревшего аналогово-цифрового решения на полностью цифровую систему с использованием современного микроконтроллера STM32, обладающего встроенными средствами управления, защиты и диагностики. Тема работы – «Модернизация статического преобразователя собственных нужд». Методология основывается на системном подходе к проектированию аппаратных и программных решений: проведена аналитика исходной схемотехники, сформулированы технические требования к новой плате управления, выполнен выбор аппаратной платформы, а также разработан алгоритм функционирования микроконтроллера. Использовались современные CAD-системы и среда конфигурирования STM32CubeMX. Результаты. В ходе выполнения работы предложена структура соединений внутри блока, которая позволит сократить объём монтажных работ, а также повысить надёжность функционирования, разработана электрическая принципиальная схема платы управления, которая имеет дополнительную функцию – CAN интерфейс, позволивший интегрировать изделие в схемотехнику подвижной единицы, предложен алгоритм работы микроконтроллера, установлено, что новая плата содержит значительно меньше компонентов, имеет меньшую стоимость и лучший функционал. Область применения. Работа имеет прикладную направленность, полученные результаты могут с соответствующей адаптацией применятся при построении других DC/DC преобразователей. Показанный подход к проектированию может также быть распространён на широкий спектр оборудования, независимо от его назначения, в случае если существующая система будет заменена на решение с использованием современного микроконтроллера. Выводы по работе. На базе рассмотренных материалов в ходе выполнения работы разработана полностью цифровая плата управления ИИП, полученные результаты могут применятся при построении DC/DC преобразователей, включая решения с иной топологией построения силовой части. Представленный подход к проектированию может быть распространён на широкий спектр оборудования, независимо от его назначения, в случае если существующая система будет заменена на решение с использованием современного микроконтроллера. Дальнейшее развитие работы может состоять в исследовании схемотехники и применяемых решений и формулировании возможных методов рационализации распределения функций различного, совместно эксплуатируемого оборудования, сокращения числа одновременно измеряемых величин, объединения оборудования в единую информационную сеть, что позволит существенно увеличить надёжность функционирования при одновременном снижении стоимости.

The subject of the study is a static converter for its own needs, designed to power the on-board network and recharge the battery of urban electric vehicles from a contact network with a voltage of 600 V. The aim of the work is to modernize the converters control system by replacing an outdated analog–digital solution with a fully digital system using a modern STM32 microcontroller with built-in control, protection and diagnostic tools. The topic of the work is "Modernization of a static converter for own needs". The methodology is based on a systematic approach to the design of hardware and software solutions: an analysis of the initial circuitry was carried out, technical requirements for a new control board were formulated, a hardware platform was selected, and an algorithm for the functioning of the microcontroller was developed. Modern CAD systems and the STM32CubeMX configuration environment were used. Results. During the work, a structure of connections inside the unit was proposed, which will reduce the amount of installation work, as well as increase the reliability of operation, an electrical schematic diagram of the control board was developed, which has an additional function – the CAN interface, which made it possible to integrate the product into the circuitry of the mobile unit, an algorithm for the operation of the microcontroller was proposed, it was found that the new board contains significantly fewer components, has a lower cost and better functionality. The scope of application. The work has an applied focus, and the results obtained can be used with appropriate adaptation in the construction of other DC/DC converters. The shown design approach can also be extended to a wide range of equipment, regardless of its purpose, if the existing system is replaced with a solution using a modern microcontroller. Conclusions about the work. Based on the materials reviewed, a fully digital IIP control board was developed during the work, and the results obtained can be used in the construction of DC/DC converters, including solutions with a different topology for building the power unit. The presented design approach can be extended to a wide range of equipment, regardless of its purpose, if the existing system is replaced with a solution using a modern microcontroller. Further development of the work may consist in the study of circuit design and applied solutions and the formulation of possible methods for rationalizing the distribution of functions of various jointly operated equipment, reducing the number of simultaneously measured quantities, combining equipment into a single information network, which will significantly increase the reliability of operation while reducing cost.