С чего началось: модернизация тягового привода РЖД и уход западных поставщиков
После введения санкций крупнейшие локомотивостроительные заводы России столкнулись с дефицитом тяговых преобразователей частоты, ранее поставлявшихся европейскими концернами Siemens, ABB и Alstom. Тяговый преобразователь — это «сердце» современного асинхронного электровоза: он трансформирует постоянный или переменный ток контактной сети в регулируемое по частоте и амплитуде трехфазное напряжение для питания тяговых асинхронных электродвигателей, обеспечивая максимальную силу тяги при трогании и рекуперативное торможение.
Наш клиент — научно-производственное предприятие из Санкт-Петербурга — разработал полностью отечественный тяговый преобразователь блочно-модульного исполнения мощностью 2,8 МВт на напряжение контактной сети 3 кВ постоянного тока. В состав изделия входят входной фильтр, силовой импульсный регулятор, трехфазный автономный инвертор напряжения на IGBT-транзисторах, система микропроцессорного векторного управления и двухконтурная замкнутая система охлаждения деионизированной водой.
Машиностроительный холдинг объявил конкурс на комплексное оснащение новой серии грузовых локомотивов тяговыми преобразователями частоты с объемом финансирования 440 млн рублей. Ключевое требование технического задания — подтверждение статуса российского производителя по ПП РФ №719 с действующей реестровой записью в ГИСП Минпромторга РФ.
В чем был тупик: драйверы затворов IGBT, теплообменники и векторное ПО
Тяговая силовая электроника железнодорожного транспорта работает в экстремальных условиях: ударные вибрации до 5g, перепады температур от -50 до +50 °C и скачки напряжения контактной сети до 4000 В (ОКПД2 27.90.40.110):
- Сборка силовых IGBT-ячеек: Эксперт ТПП потребовал подтвердить, что установка силовых транзисторов на охлаждающие плиты, нанесение термопасты контролируемой толщины 50 мкм, затяжка болтовых соединений тарированным динамометрическим инструментом и монтаж ламинированных медных шин выполняются непосредственно на заводе заявителя.
- Отечественная плата драйверов управления затворами: В конструкции использовались опторазвязанные драйверы с гальванической изоляцией 10 кВ. Эксперт счел их иностранным готовым блоком, так как завод не представил конструкторские спецификации и файлы трассировки печатных плат (Gerber).
- Система жидкостного охлаждения: Контур охлаждения отводит до 80 кВт тепла. Применяются алюминиевые радиаторы с микроканальной структурой. ТПП потребовала акты вакуумной пайки радиаторов и протоколы гидравлических испытаний на разрыв давлением 1,5 МПа.
«Преобразователь частоты электровоза — это сложнейший комплекс силовой электроники, где малейшая ошибка в драйвере или отводе тепла приводит к пробою транзистора и остановке поезда на перегоне. Доказать проверяющим ТПП, что мы сами трассируем платы, собираем силовые фазные стойки и пишем алгоритмы бездатчикового векторного управления, оказалось сложнее, чем провести ходовые испытания локомотива». — Главный конструктор предприятия.
Что мы сделали: защита схемотехники, аудит чистых комнат и испытания ТПП
Эксперты компании «Реестр Гарант» разработали детальную дорожную карту подтверждения технологических операций по ПП РФ №719:
Подтверждение сборки и пайки плат управления и драйверов
Мы подготовили полный комплект КД по ЕСКД: принципиальные электрические схемы, перечни элементов, Gerber-файлы и маршрутные технологические карты цеха поверхностного SMD-монтажа. Экспертам были предъявлены автоматические установщики компонентов, конвекционные печи пайки с профилированием термопар и селективная влагозащитная лакировка плат компаундом УР-231.
Аудит механического участка и вакуумной пайки охладителей
Документально защитили технологию изготовления жидкостных охладителей: фрезерование каналов в алюминиевых плитах АД31 на высокоскоростных станках с ЧПУ, сборку пакета с припоем на основе силумина и вакуумную пайку в специальной печи с последующим контролем герметичности гелием.
Регистрация микропроцессорного ПО векторного управления
Оформили государственную регистрацию программы для ЭВМ в Роспатенте на математическую модель бездатчикового прямого управления моментом (DTC) тяговых асинхронных двигателей, доказав права на исходный код и алгоритмы противобоксовочной защиты.
Успешная выездная инспекция ТПП и испытания под током 1200 А
Организовали выездную экспертизу палаты: на специализированном испытательном стенде предприятия был продемонстрирован полный цикл нагрузочных испытаний фазных стоек при токе до 1200 А с непрерывным тепловизионным контролем нагрева кристаллов IGBT.
Результат: реестровая запись, победа в конкурсе и контракт на 440 млн ₽
Санкт-Петербургская торгово-промышленная палата утвердила положительный Акт экспертизы, подтвердив соответствие тяговых преобразователей требованиям ПП РФ №719 по коду ОКПД2 27.90.40.110. Минпромторг РФ включил продукцию в Единый реестр российской промышленной продукции со сроком действия 3 года.
Наличие реестровой записи позволило заводу выиграть открытый конкурс локомотивостроительного холдинга и заключить генеральный контракт на поставку 32 тяговых преобразовательных комплектов на сумму 440 млн рублей для серийного производства магистральных электровозов.
«Благодаря юристам и инженерам "Реестр Гарант" мы смогли четко и аргументированно снять все претензии ТПП к нашей силовой электронике. Наш тяговый преобразователь вошел в реестр Минпромторга, а завод получил якорный контракт, загрузивший мощности на два года вперед». — Генеральный директор предприятия.
Часто задаваемые вопросы по реестру Минпромторга для силовой железнодорожной электроники
По какому разделу ПП РФ №719 сертифицируются тяговые преобразователи?
Тяговые преобразователи частоты для железнодорожного тягового подвижного состава классифицируются по коду ОКПД2 27.90.40.110 (или 27.11.50) и оцениваются по требованиям раздела 'Продукция железнодорожного машиностроения' либо 'Электротехническая продукция' с подтверждением монтажа силовых ключей, пайки плат управления и проведения приемо-сдаточных испытаний.
В чем сложность подтверждения происхождения силовых полупроводниковых модулей?
Силовые IGBT-модули напряжением 3300 В или 6500 В требуют доказательства сборки силовых полупроводниковых блоков (силовые шины, драйверы управления затвором, снабберные цепочки) на производственных мощностях предприятия в России с выполнением операций лазерной или ультразвуковой сварки выводов.
Как проверяется система жидкостного охлаждения преобразователя?
Эксперты ТПП проводят инспекцию цеха сварки алюминиевых охлаждающих плит с внутренними микроканалами (cold plates), проверяют процесс вакуумной пайки, испытания на герметичность гелиевым течеискателем и работу контура деионизированной воды с антифризом.
Какие преимущества дает реестровая запись производителям ж/д компонентов?
Включение в реестр Минпромторга является обязательным условием для поставки компонентов локомотивостроительным заводам по программам импортозамещения ОАО 'РЖД', открывает доступ к субсидированию НИОКР по ПП РФ №109 и льготному финансированию ФРП.
Разрабатываете тяговую или промышленную силовую электронику?
Эксперты «Реестр Гарант» организуют комплексный технологический аудит по ПП РФ №719 и ПП РФ №878, помогут защитить схемотехнику в ТПП и гарантируют внесение в реестр Минпромторга.
