Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Wykorzystanie niskonapięciowych przemienników częstotliwości (ich podzespołów) do modułowych podstacji trakcyjnych 3kV dc współpracujących ze źródłami energii OZE i zasobnikami energii

Modular 12-pulse diode rectifier for 3 kV DC traction substation with low voltage 6-pulse rectifiers
W artykule zaproponowano modułowy 12-pulsowy prostownik trakcyjny 3 kV dc zbudowany z niskonapięciowych modułów prostowników 6-pulsowych ze wstępnym ładowaniem baterii kondensatów jako alternatywa dla tradycyjnego rozwiązania.
W artykule zaproponowano modułowy 12-pulsowy prostownik trakcyjny 3 kV dc zbudowany z niskonapięciowych modułów prostowników 6-pulsowych ze wstępnym ładowaniem baterii kondensatów jako alternatywa dla tradycyjnego rozwiązania.
Rys. redakcja EI

Dla sprawdzenia prawidłowości przedstawionych w artykule wniosków opracowano elektryczny model obwodowy modułowego prostownika podstacji 3 kV dc i przeprowadzono badania symulacyjne [8]. Przeprowadzone badania symulacyjne przedstawione w [8] potwierdzają stałą wartość napięcia trakcyjnego niezależnie od zmian obciążenia podstacji.

W artykule:

• Opis właściwości i zasady działania zespołu tradycyjnego 12-pulsowego trakcyjnego prostownika diodowego

• Niskonapięciowy moduł prostownika 6-pulsowego dla podstacji trakcyjnej

• Idea trakcyjnego prostownika 12-pulsowego z niskonapięciowymi modułami prostowników 6-pulsowych

streszczenie

W artykule zaproponowano modułowy 12-pulsowy prostownik trakcyjny 3 kV dc zbudowany z niskonapięciowych modułów prostowników 6-pulsowych ze wstępnym ładowaniem baterii kondensatów jako alternatywa dla tradycyjnego rozwiązania. Duża wypadkowa pojemność kondensatorów elektrolitycznych proponowanego rozwiązania prostownika trakcyjnego zapewnia dużą stabilność napięcia sieci trakcyjnej 3 kV. Nowe rozwiązanie zespołu prostowniczego jest szczególnie przeznaczone do zasilania przekształtnikowych pojazdów trakcyjnych. Podstacja trakcyjna według proponowanego rozwiązania zapewnia współpracę z niskonapięciowymi zasobnikami energii (np. litowo-jonowe) i źródłami typu OZE (odnawialne źródła energii), w szczególności fotowoltaicznymi.



abstract

Proposition of 12-pulse 3kV DC traction rectifier with low voltage modules of 6-pulse rectifiers which have a pre-charged electrolytic capacitors is here presented as alternative to traditional solution. A big resultant capacitance of capacitors in proposed solution provide to good stability of traction voltage. A new traction rectifier solution is particularly dedicated for traction vehicles with adjustable frequency drives. Proposed solution of traction substation can be easily used to cooperation with low voltage energy storages (like a Li-Ion battery) and renewable energy sources, particular photovoltaics type.

Tradycyjnie zbudowany 12-pulsowy prostownik ma właściwości, które niekorzystnie oddziałują na napięcie kolejowej sieci trakcyjnej napięcia stałego. Relatywnie duża wartość indukcyjności L dławika zwarciowego (np. L = 4 mH) w stosunku do pojemności filtrów dolnoprzepustowych wykorzystujących kondensatory o pojemności łącznej mniejszej niż 1 mF powoduje, że prostownik ma charakter źródła napięciowego o dużej indukcyjnej impedancji wewnętrznej. Uproszczony schemat prostownika trakcyjnego przedstawiono na rys. 1.

Rys. 1. Zespół tradycyjnego 12-pulsowego trakcyjnego prostownika diodowego z transformatorem trójuzwojeniowym Yyd w kolejowej podstacji trakcyjnej (bez filtrów rezonansowych LC) [1, 2]; rys. J. Szymański
Rys. 1. Zespół tradycyjnego 12-pulsowego trakcyjnego prostownika diodowego z transformatorem trójuzwojeniowym Yyd w kolejowej podstacji trakcyjnej (bez filtrów rezonansowych LC) [1, 2]; rys. J. Szymański

Przy zmianach obciążenia prostownika trakcyjnego występują znaczące wahania napięcia sieci trakcyjnej (UL = L di/dt). Wartości maksymalne i minimalne napięć granicznych w odniesieniu do czasu trwania dla systemu trakcji 3 kV dc według PN‑EN50163 przedstawiono w tab. 1.

Zamieszczone w tab. 1. wartości maksymalne napięcia trakcyjnego są mierzone na szynach zbiorczych podstacji trakcyjnej bez obciążenia, a wartości minimalne na pantografie pojazdu przy pełnym obciążeniu w warunkach normalnych.

Zadania powietrznego dławika zwarciowego trakcyjnego zespołu prostowniczego z rys. 1. to:

  • ograniczenie stromości narastania prądu zwarciowego, a przez to ograniczenie szybkości narastania i wartości maksymalnej prądu wstępnego ładowania kondensatorów filtrów wygładzających napięcie sieci trakcyjnej, po dołączeniu prostownika do sieci zasilania,
  • ograniczenie zawartości harmonicznych prądu w uzwojeniach d i y transformatora Yyd, przez co następuje zmniejszenie jego strat cieplnych, przebiegi prądów w uzwojeniach dolnych y i d transformatora moją kształt zbliżony do prostokątnego (THDi wynosi ok. 15%–20%).
Tab. Dopuszczalne wartości napięcia trakcyjnego dla trakcji 3 kV dc wg PN-EN 50163
Tab. Dopuszczalne wartości napięcia trakcyjnego dla trakcji 3 kV dc wg PN-EN 50163

Dwunastopulsowy prostownik szeregowy jest zasilany z transformatora trójuzwojeniowego Yyd.

Dla uzyskania 12 pulsów napięcia wyprostowanego wykorzystywane jest 30° przesunięcie napięć fazowych w uzwojeniach dolnych transformatora y i d.

W prostownikach 12-pulsowych uzyskujemy harmoniczne w prądzie uzwojenia pierwotnego (górnego) Y transformatora Yyd rzędów 12n±1 przy założeniu symetrii zasilania transformatora. Duża wartość indukcyjności dławika powietrznego zwarciowego (tu: L=4mH [2]) powoduje, że podstacja trakcyjna ma charakter źródła prądowego, dlatego do rozładowania energii zgormadzonej w indukcyjności dławika (WL = 1/2 L · IL2) dołączony jest tu przeciwrównolegle tyrystor rozładowczy.

Zawartość wyższych harmonicznych w wyprostowanym napięciu trakcyjnym ma być ograniczona do amplitudy 16,5 V dla podstacji trakcyjnej o napięciu nominalnym 3,3 kV [3] i do tego celu wykorzystuje się dolnoprzepustowe filtry gamma LC oraz szeregowe filtry rezonansowe LC dla częstotliwości 600 Hz i 1200 Hz.

Rozwój przekształtników napędowych powoduje ich szybkie rozpowszechnianie się w napędach urządzeń kolejowych. Trakcyjne napędy przekształtnikowe wymagają do właściwej pracy napięć trakcyjnych nie niższych niż 2,8–3 kV, w przeciwnym przypadku moc tych pojazdów jest ograniczona, a w skrajnych przypadkach ulegną zatrzymaniu [4].

Dla zapewnienia większej stabilizacji napięcia sieci trakcyjnej w szczególności dla potrzeb zasilania taboru trakcyjnego z napędowymi przekształtnikami energoelektronicznymi w artykule zaproponowany jest nowy rodzaj 12-pulsowego prostownika trakcyjnego wykorzystującego niskonapięciowe 6-plusowe moduły prostownicze z obwodami wstępnego ładowania baterii kontestatorów.

Każdy moduł prostownika 6-plusowego ma identyczną budowę, co znacząco ułatwia proces projektowania i eksploatacji modułowego układu prostowniczego podstacji trakcyjnej. 6-pulsowe moduły prostownicze mogą też dodatkowo wykorzystywać energię z niskonapięciowych paneli fotowoltaicznych i współpracować z zasobnikami energii.

Literatura

1. CNTK Standardy Techniczne: Szczegółowe warunki techniczne dla modernizacji lub budowy linii kolejowych do prędkości Vmax ≤ 200 km/h (dla taboru konwencjonalnego) / 250 km/h (dla taboru z wychylnym pudłem) TOM IV URZĄDZENIA TRAKCJI ELEKTRYCZNEJ / ELEKTROENERGETYKI TRAKCYJNEJ Wersja 1.1, Warszawa, 2009
2. PROIN Projekt wykonawczy Elektroenergetyka. Tom 1. Podstacja trakcyjna Skokowa. Zlecenie Nr EZ12-Ez6-16/11/2012 – Wałbrzych, listopad - 2013
3. Szeląg A., Maciołek T.: Analiza efektywności filtrów wygładzających w podstacjach trakcji kolejowej 3kV DC przy zaburzeniach napięcia zasilającego. Technika transportu Szynowego, Nr 5, 2013
4. Rojek A.: Jakość energii elektrycznej w kolejowym systemie elektroenergetycznym. Problemy Kolejnictwa – Instytut Kolejnictwa, Tom 137/138, 2003
5. Szymański J. Harmoniczne prądu i napięcia w sieci zasilającej wprowadzane przez prostowniki wejściowe napędowych przemienników częstotliwości. ElektroInfo, Nr 9, 2007
6. ELHAND Transformatory Sp. z o.o. Filtry harmonicznych dla przekształtnikowych układów napędowych. ElektroInfo, Nr 4, 2016
7. Danfoss - Zalecenia projektowe VLT5000 - MG.52.B2.02, 2010
8. Szymański J. Model i badania symulacyjne modułowego 12-pulsowego prostownika podstacji trakcyjnej z 6-pulsowymi prostownikami diodowymi stosowanymi w przemysłowych przemiennikach częstotliwości. Technika Transportu Szynowego, nr 12, 2016
9. M.R. Islam et al., Power Converters for Medium Voltage Networks. Green Energy and Technology. DOI 10.1007/978-3-662-44529-7_2, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2014

Czytaj też: Harmoniczne prądów w sieci zasilania z 12-pulsowymi prostownikami diodowymi >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do wszystkich treści portalu (730 dni) - 185,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 79,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 15,00 zł
30 dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Roczny dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Dwuletni dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie! - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś dwuletnią prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
30 dniowy dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 138,00 zł
Dwuletni dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Regulamin korzystania z portalu elektro.info.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie



Potrzebujesz pomocy przy projektowaniu instalacji elektrycznych? Skorzystaj!

Systemy fotowoltaiczne. Jak zwiększyć efektywność energetyczną?

Materiały do przygotowania projektu elektrycznego Rola miedzi w energetyce słonecznej
Nowoczesne systemy napędowe i pozycjonowania wymagają zastosowania rozwiązania zapewniającego absolutne wykrywanie w czasie rzeczywistym bieżącej pozycji(...) czytam dalej » Sektor energii słonecznej umacnia się coraz bardziej. Według Solar Power Europe, w roku 2017 została zainstalowana globalnie większa moc energii fotowoltaicznej niż (...) czytam dalej »

Zobacz nowe funkcje kamer termowizyjnych »

Kamera termowizyjna przy badaniu sieci elektrycznej Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można uniknąć poważnych awarii, nadmiernych strat energii i w najgorszym wypadku (...) czytam dalej »


Sposoby oznaczania kabli i przewodów»

Zobacz jakie nowośći pokazano na Targach Energetab 2018 »

Oznaczanie kabli przewodów i urządzeń Enegetab targi 2018
Jak trwale i czytelnie oznaczyć kable, przewody i urządzenia w sieci elektrycznej, żeby potem łatwo (...) czytam dalej » Przed nami 31. edycja targów ENERGETAB 2018. Przez kolejne trzy dni będą spotykać się czołowi przedstawiciele sektora elektroenergetycznego i poznawać najnowsze rozwiązania (...) czytam dalej »

Projektuj za pomocą bezpiecznej i niezawodnej aparatury łączeniowej »
Projektowanie z aparaturą łączeniową

Aparatura łączeniową i sterownicza dla automatyki przemysłowej, techniki medycznej oraz automatyki budynków... czytam dalej »


Jak sprawdzić gdzie mogą nastąpić awarie w urządzeniach elektrycznych»

Pierwszy oscyloskop klasy średniej z pasmem 8 GHz i prędkością próbkowania 25 GS/s jednocześnie na wszystkich 4 kanałach»

Diagnozowanie urządzeń elektrycznych Oscyloskop klasy średniej
Wykrycie elementu przegrzanego i prawidłowa klasyfikacja zagrożenia w zależności od obciążenia prądowego i przyrostu temperatury – to typowe zadania ... czytam dalej » Tektronix oferuje jeszcze większą prędkość próbkowania oraz najniższy poziom szumów zapewniając najwyższą wiarygodność pomiaru dzięki MSO serii 6 Mixed Signal Oscilloscope (...) czytam dalej »

Bezpłatne ebooki dla elektryków i nie tylko !
Ebooki dla elektryków i nie tylko

Darmowe ebooki i poradniki: projektowanie, budowa, osprzęt... (...) czytam dalej »


Jak w czasie rzeczywistym monitorować pobór mocy i jakość dostarczanej energii?

Projektowanie i wykonawstwo instalacji elektrycznych średnio- i niskonapięciowych»

Monitoring poboru mocy Prąd budowlany - skąd czerpać?
Jak pozyskiwać, gromadzić, przetwarzać oraz archiwizować dane o poborze energii, jej rozpływie, wielkość mocy czynnej i biernej, a także... czytam dalej » Zasoby materialne w dziedzinie projektowania nowoczesnych (pod względem technicznym) konstrukcji i technologii oraz wykonywania niezbędnego oprzyrządowania zadaniowego do realizacji produkcji podstawowej i usług oraz planowanych prac modernizacyjnych i (...) czytam dalej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
9/2018

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne urządzenia rozdzielcze zwiększające bezpieczeństwo pracy
  • - Projekt zasilania osiedla domków jednorodzinnych w energię elektryczną
Zobacz szczegóły
Essentra Components Essentra Components
Essentra plc jest spółką notowaną w indeksie FTSE 250 i wiodącym międzynarodowym dostawcą specjalistycznych produktów i rozwiązań ....
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl