"SYMULACYJNA METODA ANALIZY WPŁYWU TYPU FILTRU POJAZDU Z NAPĘDEM IMPULSOWYM I FILTRU PODSTACJI NA HARMONICZNE PRĄDU"
Autorzy
Adam Szeląg - Politechnika Warszawska, Instytut Maszyn Elektrycznych
Marcin Steczek - Politechnika Łódzka, Instytut Elektroenergetyki
Abstract
A simulation analysis of a system composed of a converter traction vehicle and a substation with a filter is presented in the paper. The problem is significant for compatibility aspects of traction system with signaling and command-control devices. In the nearest future Polish railway network must be able to operate with modern vehicles from abroad and with new rolling stock of local operators. Some experience was gained with previous tests of converter equipped vehicle, but at the moment just a few pieces of modern railway rolling stock are in service. So problem of prediction of disturbing influence of different the chopper-controlled traction vehicles with different filters is still a current one, even so chopper-controlled vehicles started operation over thirty years ago, and was taken into consideration in this paper,. In order to reduce current fluctuations vehicles with choppers are equipped with filters to reduce highfrequency harmonics by creating high input impedance. Value of a vehicle’s impedance for a certain frequency is an important parameter defining vehicle’s current at this frequency. Real systems are usually non-linear and noncharacteristic harmonics may occur. In some circumstances one can observe resonance conditions and significant increase of amplitudes for specific harmonics. In order to reduce possibility of such situations it is essential to define properties of possible sources of disturbances and capability of harmonics generation.
A useful and widely applied tool to analyze these types of problems are mathematical models of the whole system, an example of one is presented in the paper. Results of application of derived models for analysis of harmonic currents for a specific frequency are shown and discussed.
Wstęp
Zdecydowana większość pojazdów trakcyjnych stosowanych w Polsce to pojazdy klasyczne z rozruchem rezystorowym wyposażone w silniki szeregowe prądu stałego. Tego typu rozwiązanie konstrukcyjne charakteryzuje się znacznymi stratami podczas rozruchu i praktycznie bez możliwość odzysku energii podczas hamowania rekuperacyjnego. Z tego powodu energoelektronika dużej mocy znajduje coraz szersze zastosowanie w warunkach polskich zarówno w komunikacji miejskiej (tramwaje i trolejbusy) jak i w kolejnictwie. Dodatkowo PKP stoi przed koniecznością umożliwienia wjazdu nowoczesnych pojazdów operatorom zagranicznym oraz przed modernizacją starego taboru. Stawia to wyzwania w zakresie kompatybilności systemu sterowania ruchem kolejowym z tym taborem, wskazują na to doświadczenia z wdrażaniem nowych pojazdów w Polsce, które przed dopuszczeniem do ruchu muszą uzyskać akceptację ze strony UTK. Odpowiednio wczesne zidentyfikowanie możliwych do wystąpienia zakłóceń, już na etapie projektowym pozwala zmniejszyć trudności ich eliminacji przy uruchamianiu taboru. W referacie przedstawiono próbę analizy symulacyjnej możliwości pojawienia się w prądzie pobieranym przez pojazd harmonicznej 50Hz (częstotliwość pracy złączowych obwodów torowych) w zależności od konfiguracji obwodu i filtru pojazdu z czoperem i silnikami DC oraz filtru podstacji trakcyjnej.
Literatura
[1] A. Szeląg: "Zagadnienia analizy i projektowania systemu trakcji elektrycznej prądu stałego z zastosowaniem technik modelowania i symulacji". Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002,
[2] A. Szeląg, W. Zając: "Harmonic distortion caused by suburban and underground rolling stock with D.C. motors". CIEP 96, Cuernavaca, Mexico October 14-17,
[3] A. Białoń A. – "Opracowanie dopuszczalnych parametrów zakłóceń dla urządzeń srk, łączności i pojazdów trakcyjnych". Temat CNTK 6915/23 1999,
[4] B. Mellitt, J. A. Taufiq, J. Xiaoping: "Input impedance of chopper equipment and its significance in low-frequency track circuits". IEE PROC., Vol.136,Pt. B, No. 1, JANUARY 1989,
[5] EN50388: "Railway applications - Power supply and rolling stock technical criteria for the coordination between power supply (substation) and rolling stock to achieve interoperability", January 2004,
[6] Instytut Elektrotechniki: Zagadnienia wybrane elektrotechniki - Energoelektronika trakcji elektrycznej. Sympozjum z okazji Roku Nauki Polskiej, Warszawa 1973,
[6] M. Jabłoński: "Maszyny prądu stałego" - Scrypt Politechniki Łódzkiej, Łódź 1973,
[7] P. Giziński: "Tranzystorowy IGBT układ regulacyjny lokomotyw EM10 (3000 V- 1 MW)". Technika Transportu Szynowego s 30 - 35, 6/2004,
[8] W. Zając (kier.): "Stosowanie tyrystorów w trakcji elektrycznej. Środki przeciwzakłóceniowe". Sprawozdanie z prac tematu 0.5.09. CPBP 02.19., 1986 - 1990.