Metoda identyfikacji on-line harmonicznych prądu i wyznaczania impedancji wejściowej pojazdu trakcyjnego

• Autorzy: Steczek M. , Szeląg A.

Warianty tytułu

EN

Method for on-line identification of current harmonics and determination of input impedance of a traction vehicle

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zastosowanie energoelektroniki we współczesnych układach napędowych stosowanych do celów trakcyjnych stwarza konieczność prowadzenia badań EMC dotyczących wprowadzanych przez pojazdy zaburzeń w pracy innych urządzeń infrastruktury kolejowej, w szczególności obwody sterowania ruchu i sygnalizacji. Jednym z badanych parametrów jest tu wartość impedancji wejściowej pojazdu. W artykule przedstawiono wyniki prac dotyczących analiz impedancji wejściowej pojazdów trakcyjnych oraz pomiarów impedancji w warunkach laboratoryjnych. Omówiono możliwość prowadzenia pomiarów impedancji on-line w warunkach eksploatacji pojazdu oraz wykorzystania wyników tych pomiarów w układzie diagnostyki poziomu zaburzeń od wyższych harmonicznych wprowadzonych przez pojazd do sieci szynowej. W tym celu zaproponowano zastosowanie algorytmu umożliwiającego wprowadzenie zmian sposobu sterowania układem napędowym pojazdu przy utrzymaniu wymaganego momentu rozwijanego przez silniki pojazdu, ale przy niższym poziomie wprowadzanych zaburzeń.

EN

The use of power electronics in contemporary drive systems used for traction purposes makes it necessary to conduct further EMC research on disturbances of operation of other railway infrastructure equipment that are generated by vehicles, special emphasis should be placed upon traffic and signalling control circuits. One of the examined parameters is, in this case, the value of vehicle input impedance. The article presents the results of works on the analysis of traction vehicle input impedance as well as measurements of impedance under laboratory conditions. The issue of on-line impedance measurements under vehicle operating conditions was raised along with the problem of the use of the results of these measurements in a diagnostic system of disturbances level from higher harmonics introduced by a vehicle into the rail network. To this end, it was suggested to use an algorithm enabling the changes in a manner of control of a vehicle drive system, while maintaining the required torque developed by vehicle motors, but with a lower level of the introduced disturbances.

Słowa kluczowe

PL

harmoniczne prądu; pojazd trakcyjny; impedancja sieci elektroenergetycznej

EN

harmonic current; traction vehicle; impedance

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 6
• Strony: 9972--9982
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., wykr., pełny tekst na CD 3

Twórcy

autor

Steczek M.

• Politechnika Łódzka, Wydział Elektrotechniki, Elektroniki, Automatyki i Informatyk, 90-924 Łódź, ul. Stefanowskiego 18/22

autor

Szeląg A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Elektryczny; 00-661 Warszawa, Pl. Politechniki

Bibliografia

• 1. Białoń A., Kaźmierczak A., Zając W., Opracowanie dopuszczalnych parametrów zakłóceń dla urządzeń srk, łączności i pojazdów trakcyjnych. Temat CNTK 6915/23 1999.
• 2. Białoń A., Szeląg A., Zając W.,Disturbing Influence of Electric Traction Vehicles on Signalling and Control Circuit on Silesian Regional Railway.(p. 222-224). International Symposium on Electromagnetic Combatibility and Electromagnetic Ecology EMC. Vol. 95., EMC 95 EME, 1995, Saint-Petersburg.
• 3. Bongiorno J., Mariscotti A., Variability of pantograph impedance curves in DC traction systems and comparison with experimental results”. Przegląd Elektrotechniczny, 6/2014
• 4. Coles P. C., Fracchia M., Hill R.J., Pozzobon P., Szeląg A., Identification of catenary resonance conditions on 3 kV DC traction systems. 7th Mediterranean Electrotechnical Conference MELCON'94, s. 825-8. Antalya, Turkey, 12-14 April 1994.
• 5. Jaroszuk E., Opracowanie stanowiska laboratoryjnego do pomiaru wyższych harmonicznych prądu pobieranego z sieci trakcyjnej. Praca dyplomowa, Zakład Trakcji Elektrycznej, Politechnika Warszawska, 2010.
• 6. Kozłowski M., An analysis of energy increments of a transition coil magnetic field with the application of a circuit model and a wavelet transformation of measuring current. Archives of Transport 18 (2006), s. 39-55.
• 7. Leonowicz Z., Lobos T., Rezmer J., Advanced spectrum estimation methods for signal analysis in power electronics. IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 50, no. 3, June 2003, pp. 514519.
• 8. Leonowicz Z., Analysis of traction system time-varying signals. Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna „Problemy projektowania i budowy systemu zasilania kolei dużych prędkości” Krzyżowa 19-21 listopada 2009,s.. 115-122.
• 9. Lewandowski M., Szeląg A., Minimizing of the output voltage of the chopper inverter. Archiv. fur Elektrotechnik, 69,1986, pp.223-226.
• 10. Lewandowski M., Method of calculations of current harmonics in a current taken from 3kV DC network by a traction vehicle with asynchronous drive. Przegląd Elektrotechniczny, s. 270-275, 6/2010.
• 11. Magzan A., Rajkovic B., Peric N., Possibilities to increase input impedance or power factor of line side converters supplied by DC or AC railway network. Conf. Power Electronics and Variable Speed Drives, 18 - 19 September 2000, IEE 2000.
• 12. Mellitt B., Taufiq J. A., Xiaoping J., Input impedance of chopper equipment and its significance in low-frequency track circuits. IEE PROC., Vol.136, Pt. B, No. 1, Jan. 1989.
• 13. Michna S., Kłopotliwe zakłócenia obwodów kontroli niezajętości – czyli kompatybilność taboru z urządzeniami przytorowymi. Infrastruktura transportu, 5-2011.
• 14. Ogawa T., Wakao S., Kondo K., Terauchi N., Theoretical analysis of return current harmonics in the inverter-controlled DC electric car. 35th Annual IEEE Power Electronic Specialist Conference, Aachen, Germany, 2004.
• 15. Ogunsola A., Mariscotti A., Electromagnetic Compatibility in Railways-Analysis and Management. ISBN: 978-3-642-30280-0, Lecture Notes in Electrical Engineering, Volume 168, 2013, SPRINGER.
• 16. Le Roux W., Steyn B. M., Simulation studies of 50Hz locomotive impedance and DC substation interference sources. Computers in Railways IX., WIT Press, 2004.
• 17. Praca Instytutu Kolejnictwa, Określenie dopuszczalnych poziomów i parametrów zakłóceń dla urządzeń sterowania ruchem kolejowym". IK 4430/10, Warszawa 2011
• 18. Skarpetowski G., Harmoniczne trójfazowego przekształtnika trakcyjnego i ich wpływ na sieć oraz na punkt pracy silnika. Czasopismo Techniczne z. 1-E/2007,str. 171-178, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej.
• 19. Steczek M., Metody wyznaczania impedancji wejściowej elektrycznych pojazdów trakcyjnych z przekształtnikowymi układami napędowymi. Rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska, 2012.
• 20. Steczek M., Szeląg A., Determination of parameters significant for selection of an input filter for a DC catenary supplied electric traction vehicle filter for a DC catenary supplied electric traction vehicle. Electromotion,1-2/2014, s.48-54.
• 21. Steczek M., Szeląg A., On-line measurements of input impedance of an electric traction vehicle supplied by DC catenary for identification and reduction of disturbances in signalling and control track circuits. 13th IMEKO TC10 Workshop on Technical Diagnostics, Advanced measurement tools, June 26-27, 2014, Warsaw, Poland, s. 140-145.
• 22. Sun J., and Grotstollen H., Solving nonlinear equations for selective harmonic eliminated PWM using predicted initial values. Proc. IEEE IECON',92, pp.259 -264 1992
• 23. Szeląg A., Mierzejewski L., Ground transportation systems. The Encyclopedia of Electrical and Electronic Eng. , Supplement 1, John Wiley & Sons Inc., NY, USA,1999, pp. 169-194.
• 24. Szeląg A.; Steczek M., 3 kV DC system: converter-driven vehicle-signalling circuits compatibility. Criteria and analysis. Electromotion, 1/2010, pp. 70-78.
• 25. Szeląg A., Steczek M., Analysis of input impedance frequency characteristic of electric vehicles with a.c. motors supplied by 3 kV DC system for reducing disturbances in signalling track circuits caused by the harmonics in the vehicle’s current. Przegląd Elektrotechniczny, s. 29-33, R.89, Nr 3a/2013.
• 26. Szeląg A., Zając W., Martinez P. M., Harmonic distortion caused by electric traction vehicles with a.c. motors fed by DC supply system -CAD analysis. European Power Electronic Conference, Sevilla, Spain, 18-22 IX 1995, pp. 1.513-1.518.
• 27. Szelag A., Mierzejewski L., Modelling and verification of simulation results in computer aided analysis of electric traction systems. International conference on computers I n railways. , COMPRAIL’2000, Bologna2000.
• 28. Szeląg A., Patoka M., Issues of low frequency electromagnetic disturbances measurements in traction vehicles equipped with power electronics drive systems. Przegląd Elektrotechniczny 89 (2013): s. 290-296.
• 29. Szelag A., Patoka M., Some aspects of impact analysis of a planned new 25kV AC railway lines system on the existing 3 kV DC railway system in a traction supply transition zone." Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM), 2014 International Symposium IEEE, 2014.
• 30. Standard EN 50388, Railway applications - Power supply and rolling stock - Technical criteria for the coordination between power supply (substation) and rolling stock to achieve interoperability (2011).
• 31. Zając W., Szeląg A., Harmonic distortion caused by suburban and underground rolling stock with DC motors. International Power Electronics Congress CIEP’96, Mexico, October 14-17, 1996.
• 32. Zając W., Szeląg A., Analysis and CAD of electric vehicle power electronic converters as a source of electromagnetic disturbances. Fourth International Conference COMPRAIL'94. Madrid 7-9 IX, 1994. Computational Mechanics Publications ISBN: 1 85312 359 5, pp.395-402
• 33. Zając. W., Czuchra W., Analiza impedancji wejściowej pojazdu trakcyjnego w aspekcie zakłóceń w sieci trakcyjnej, MET’2013, 11th International Conference Modern Electric Traction, Warszawa, 10-12 X 2013