Model hybrydowego energoelektronicznego układu zasilania wielosystemowych zespołów trakcyjnych (EZT)

• Autorzy: Koteras Dariusz , Adamowicz Marek

Identyfikatory

DOI

10.32016/1.67.28

Warianty tytułu

EN

Hybrid power electronic traction transformer for electric multiple units (EMU)

• Konferencja: Jakość dostawy energii elektrycznej - wspólna odpowiedzialność wytwórców, dystrybutorów, konsumentów i prosumentów (28-29.11.2019; Częstochowa, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono model układ hybrydowy energoelektronicznego układu zasilania wielosystemowych zespołów trakcyjnych - EZT. Istota proponowanego rozwiązania zawiera się w zastosowaniu do obniżenia napięcia sieci trakcyjnej, zamiast tradycyjnego ciężkiego transformatora trakcyjnego (chłodzonego olejem) - suchego autotransformatora pracującego z częstotliwością sieci kolejowej oraz izolacji galwanicznej od sieci trakcyjnej. Izolacja ta jest realizowana za pomocą wielopoziomowego kaskadowego przekształtnika napięcia skonstruowanego z tranzystorów SiC MOSFET. W swojej strukturze zawiera on izolowane dwumostkowe przetwornice DC-DC z transformatorami pracującymi z częstotliwością 30 kHz. Układ jest przeznaczony do napędów oraz pokładowych systemów zasilania elektrycznych zespołów trakcyjnych (EZT). Układ może być zasilany z dwóch systemów: prądu stałego - 3 kV DC oraz prądu przemiennego - 15 kV, 16,7 Hz. W referacie pokazano wyniki analizy modelowania autotransformatora trakcyjnego 16,7 Hz o mocy 30 kVA, przeznaczonego do badań laboratoryjnych oraz wyniki badań laboratoryjnych izolowanej celki przekształtnikowej AC-DC-DC-AC z tranzystorami SiC MOSFET wraz ze specjalnie zaprojektowanym transformatorem 30 kHz. Do modelowania autotransformatora trakcyjnego wykorzystano Metodę Elementów Skończonych (MES).

EN

The paper presents a system of hybrid power electronic supplying system. The main advantage of the proposed solution is in the application of dry traction autotransformer to reduce the voltage of the traction network, instead of the traditional heavy oil-cooled traction transformer. Galvanic isolation from the catenary is implemented by means of an insulated multilevel cascade voltage converter constructed of SiC MOSFET transistors and incorporating in its structure double active bridge DC-DC converters with transformers operating at 30 kHz. The system is designed for traction drives and on-board auxiliary power supply systems for electric multiple units (EMU) supplied from two power systems: 3 kV DC and 15 kV, 16.7 Hz. The paper presents the results of analysis of a 16.7Hz hybrid supplying system consisted of the autotransformer model with 30 kVA power and the isolated AC-DC-DC-AC converter cell with SiC MOSFET transistors and a specially designed 30 kHz transformer. The Finite Element Method (FEM) was used to model the traction autotransformer.

Słowa kluczowe

PL

energoelektroniczny system napędowy; elektryczne zespoły trakcyjne; tranzystory SiC; autotransformator suchy

EN

electric multiple unit; SiC MOSFET; dry transformer

• Wydawca: Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Rocznik: 2019
• Tom: Nr 67
• Strony: 137--141
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Koteras Dariusz

• Politechnika Opolska, Katedra Elektrotechniki i Mechatroniki
• H. Cegielski -Energocentrum Sp. z o.o.

autor

Adamowicz Marek

• Politechnika Gdańska, Katedra Automatyki Napędu Elektrycznego i Konwersji Energii
• H. Cegielski -Energocentrum Sp. z o.o.

Bibliografia

• 1. Falco M., Desportes G., Piton M., „Innovative Railway Traction System”, Proc. 7th Transport Research Arena TRA 2018, April 16-19, 2018, Vienna, Austria, ss. 1-10.
• 2. Tremong J-F., Vulturescu B., Chamaret A.-P., “Evaluation of the energy saving potential of a Power Electronic Transformer for rolling stock under 25kV, 50Hz”, Proc. 7th Transport Research Arena TRA 2018, April 16-19, 2018, Vienna, Austria, ss. 1-9.
• 3. C. Zhao, Dujic D., Mester A., Steinke J.K., i inni: „Power Electronic Traction Transformer–Medium Voltage Prototype”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 61, nr 1, ss. 3257-3268. Brak roku wydania.
• 4. Soltau N., Wiesner E., Hatori K., Uemura H., 3.3 kV Full SiC MOSFETs – Towards High-Performance Traction Inverters, Bodo's Power Systems, January 2018, ss. 22-24.
• 5. Adamowicz M., Krzemiński Z., „System zasilania lokomotywy wielosystemowej”, Patent nr PL 226553 B1.
• 6. Adamowicz M., Szewczyk J., Pietryka J., Giziewski S., Kruk P., Krzemiński Z., Wielopoziomowy przekształtnik trakcyjny SiC z izolacją od sieci 3kV DC realizowaną za pomocą transformatorów 30 kHz do napędów EZT, Materialy XIV Konf. Nauk. Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym "SENE 2019", Łódź, 20-22 listopada 2019
• 7. Opera 3D, version 19, Kidlington, UK, 2019
• 8. Jezierski E.: Transformatory, Wydawnictwa Naukowo Techniczne, Warszawa 1983.

Uwagi

1. Projekt [publikacja] finansowany ze środków Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój, Poddziałanie 1.2 Programy Sektorowe, nr umowy POIR.01.02.00-00-0193/16-00

2. Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).