oferty

16
oferty
Falowniki ONIX
w technologii
IGBT
ALSTOM Transport – pionier w zastosowaniu technologii pó³przewodników IGBT (tranzystory bipolarne z izolowana bramk¹) – opracowa³ zespó³ urz¹dzeñ
do napêdu pojazdów szynowych i trolejbusów, znany pod nazw¹ ONIX®. W jego sk³ad wchodzi: falownik wykonany w technologii IGBT, sterownik AGATE
i silniki trakcyjne – asynchroniczne klatkowe.
Zalety nowej technologii
W stosunku do poprzednio stosowanych tyrystorów GTO,
pó³przewodniki IGBT wykazuj¹ wiele zalet istotnych w projektowaniu i w póŸniejszej eksploatacji pojazdów trakcyjnych,
takich jak:
– mo¿liwoœæ uproszczenia obwodu mocy;
– mniejsza liczba elementów sk³adowych i ich wiêksza integracja w ramach jednego modu³u;
– wiêksz¹ niezawodnoœæ;
– ni¿szy koszt (oko³o 80–90% kosztu uk³adów z tyrystorami
GTO);
– mniejsza masa (o oko³o 20%);
– mniejsze wymiary;
– uproszczone utrzymanie;
– niski poziom emitowanego podczas pracy ha³asu;
– zastosowanie wy¿szych czêstotliwoœci pracy, co umo¿liwia uzyskanie kszta³tu fali pr¹du bardziej zbli¿onego do
sinusoidy i redukcjê harmonicznych wy¿szego rzêdu, redukcjê strat mocy w silnikach trakcyjnych i ograniczenie
niekorzystnego oddzia³ywania na systemy automatyki
kolejowej.
Pierwsze zespo³y ONIX na napiêcie 400 do 800 V zosta³y
skonstruowane w 1993 r. W 1998 r. w eksploatacji znalaz³
siê ONIX 3000 do pojazdów zasilanych z sieci trakcyjnej 3 kV
pr¹du sta³ego.
Obecnie w ofercie firmy znajduj¹ siê zespo³y ONIX w ró¿nych wykonaniach i mocach od 30 do 4500 kW do wszystkich rodzajów pojazdów szynowych oraz trolejbusów:
Zespo³y ONIX mog¹ byæ wykonywane zarówno w wersjach dla jednego napiêcia zasilania, jak i do pojazdów
wielonapiêciowych.
Rys. 2. Porównanie elementów pó³przewodnikowych obwodów
mocy
Rys. 1. Pe³na gama zespo³ów ONIX
Systemy ch³odzenia falowników
Do ch³odzenia falowników mog¹ byæ zastosowane ró¿ne
rozwi¹zania zale¿nie od wyboru producenta pojazdów. Wybór rozwi¹zania, uzale¿niony jest zawsze od specyfiki konstrukcji pojazdu i jego przeznaczenia. W zale¿noœci od tego
stosowane sa dwie metody ch³odzenia:
– naturalne, w którym wykorzystany jest strumieñ powietrza powstaj¹cy podczas jazdy poci¹gu;
– wymuszone z zastosowaniem zewnêtrznych wentylatorów.
Trzy rozwi¹zania systemu ch³odzenia s¹ przedstawione
na ilustracjach (rys. 4, 5 i 6).
5 / 1999
17
Rys. 4. Uk³ad wymuszonego ch³odzenia powietrzem
Rys. 3. Porównanie technologii GTO i IGBT – 1 modu³ IGBT (ONIX 3000) odpowiada 2 modu³om
w technologii GTO (po prawej)
1. Panel cieplny – aluminiowe radiatory do pracy w œrodowisku zanieczyszczonym kurzem: proste i skuteczne rozwi¹zanie o minimalnym zakresie czynnoœci utrzymania w okresie eksploatacji.
Ch³odzenie powietrzem odbywa siê poprzez konwekcjê
wymuszon¹ za pomoc¹ wentylatora, co pozwala na sta³¹
wymianê ciep³a. ALSTOM oferuje równie¿ rozwi¹zanie systemu ch³odzenia powietrzem poprzez konwekcjê naturaln¹
z naturalnym strumieniem powietrza generowanym przez
jad¹cy pojazd.
2. Ch³odzenie wodne – falownik jest instalowany na wymienniku ciep³a ch³odzonym wod¹. Nastêpnie ciep³o jest
odprowadzane do osobnego radiatora.
Ch³odzenie wodne jest szczególnie przydatne do ch³odzenia uk³adów du¿ej mocy stosowanych np. w lokomotywach.
3. TTuby
uby „heat pipe” – p³yn ch³odz¹cy wewn¹trz tuby i radiatora doprowadzany jest do wrzenia i skrapla siê w wymienniku ciep³a. Ca³y zespó³ ch³odzony jest przez zewnêtrzny wentylator.
Falowniki zasilane z sieci pr¹du
przemiennego
W systemie trakcji pr¹du przemiennego stosowany jest na wejœciu falownika przekszta³tnik czterokwadrantowy zasilaj¹cy falownik ONIX pr¹dem
sta³ym.
Przekszta³tnik ten spe³nia nastêpuj¹ce
funkcje:
– regulacja napiêcia wejœciowego
mocy falownika ONIX;
– optymalizacja wartoœci harmonicznych pr¹du oddawanego z powrotem do sieci trakcyjnej;
– optymalizacja wspó³czynnika mocy
uk³adu;
– realizacja hamowania
z odzyskiem energii do
sieci trakcyjnej.
ONIX 3000
Falownik ONIX 3000 zosta³ opracowany do pojazdów zasilanych z sieci trakcyjnej o napiêciu 3000 V
pr¹du sta³ego.
Falownik ma budowê
modu³ow¹, zawieraj¹c¹
pó³przewodniki (tranzystory IGBT i diody), obwody
ch³odzenia i obwody sterownicze. Konstrukcja modu³u i odpowiednie rozplanowanie urz¹dzeñ wewn¹trz modu³u u³atwia
wymianê poszczególnych
jego elementów.
Masa modu³u nie przekracza 50 kg. Modu³ ma
Rys. 5. Uk³ad ch³odzenia wodnego – przyk³ad lokomotywy syryjskiej
Rys. 6. Ch³odzenie z zastosowaniem systemu „heat
pipe” (falownik ONIX 1500 do metra w Barcelonie)
Rys. 7. Falownik ONIX 3000 w zespole trakcyjnym AM96
Fot. Alstom
5 / 1999
18
Rys. 8. Schemat obwodu mocy falownika ONIX 3000
Rys. 9. Falownik ONIX 3000 – monta¿ w skrzyni aparatowej
uchwyty umo¿liwiaj¹ce ³atwe wyjmowanie go ze skrzyni
z aparatur¹ trakcyjn¹ w pojeŸdzie bez potrzeby u¿ycia specjalnego zestawu narzêdzi.
Modu³owa koncepcja falownika wp³ywa na zmniejszenie czasu przestoju pojazdów dziêki szybkiej wymianie modu³ów. Czynnoœci konserwacyjno-naprawcze danych modu³ów wykonywane s¹ poza pojazdem.
Falownik ONIX 3000 jest falownikiem 3-poziomowym,
po³¹czonym bezpoœrednio z sieci¹ trakcyjn¹. Pierwsze falowniki ONIX zosta³y zastosowane w 1998 r. w zespo³ach trakcyjnych serii AM96 przeznaczonych do ruchu InterCity na
kolejach belgijskich (SNCB).
Falowniki ONIX 3000, w porównaniu z rozwi¹zaniami
wykorzystuj¹cymi tyrystory GTO, wykazuj¹ wiele istotnych
zalet, jak:
– uproszczenie obwodów Gate Drive i ich uk³adu zasilania;
– uproszczenie g³ównego obwodu mocy – brak uk³adu t³umi¹cego (snubbers) oraz induktancji ograniczaj¹cej di/dt;
– skuteczniejsze zabezpieczenie od zwaræ.
Silniki CITANIS
Silniki do pracy przy zasilaniu z falowników ONIX s¹ maszynami asynchronicznymi trójfazowymi o lekkiej i zwartej konstrukcji. Zastosowanie do ich budowy blach walcowanych
najnowszej technologii o bardzo dobrej przewodnoœci magnetycznej zmniejsza znacznie straty mocy powodowane
przez pr¹dy wirowe. Zastosowana zosta³a tak¿e izolacja klasy 200 i metoda jej impregnacji VPI (ciœnieniowa impregnacja pró¿niowa).
Do kontroli obci¹¿enia termicznego uzwojeñ zastosowane zosta³y czujniki temperatury.
Sterowniki AGATE
Sterowniki te s¹ zbudowane z zastosowaniem obwodów
o wysokiej skali integracji i 32-bitowego mikroprocesora.
G³ówne funkcje sterownika to:
– sterowanie w czasie rzeczywistym napêdem i hamowaniem silników asynchronicznych zasilanych falownikami
Rys. 10. Falownik ONIX 3000 – uk³ad podstawowy
5 / 1999
19
Rys. 11. Stojan silnika CITANIS
Rys. 12. Wirnik silnika CITANIS
Referencje zespo³ów ONIX w Polsce
Tramwaj dla KKatowic
atowic
Rok zamówienia:
1998
Napiêcie:
750 V dc
Liczba zespo³ów ONIX:
34
Rys. 13. Sterownik AGATE
wed³ug opatentowanych algorytmów sterowania wektorowego;
– precyzyjny uk³ad kontroli poœlizgu zestawów ko³owych;
– obróbka i przygotowanie sygnalizacji do sterowania uk³adem energoelektronicznym;
– sterowanie aparatur¹ i uk³adami prze³¹czaj¹cymi oraz przekaŸnikami niskonapiêciowymi.
Sterownik ten realizuje tak¿e funkcje niezbêdne w obs³udze i utrzymaniu pojazdów:
– diagnostykê zespo³u ONIX poprzez z³¹cze zewnêtrzne,
tak¿e z przekazywaniem danych do komputera;
– autodiagnostykê obwodów urz¹dzenia;
– rejestracjê wydarzeñ i b³êdów w sterowaniu.
Tramwaj dla Gdañsk
Gdañskaa
Rok zamówienia:
Napiêcie:
Liczba zespo³ów ONIX:
1998
750 V dc
8
Metro Warszawskie
Rok zamówienia:
Napiêcie:
Liczba falowników ONIX:
1998
750 V dc
34
Wybrane referencje miêdzynarodowe
750 V
SKYY TRAIN
KUALA LLUMPUR
UMPUR SK
rancja 1500 V/25 kV
jednostkaa napêdowa, FFrancja
TER-2N, jednostk
600 V
LINE,, Wielk
Wielkaa Brytania
METRO NORTHERN LINE
1500 V
METRO INCHEON, KKorea
orea
750 V
CITADIS
niskopod³ogowy
CIT
ADIS – tramwaj nisk
opod³ogowy
METRO W BARCEL
ONIE
1200 V
BARCELONIE
ONIE,, Hiszpania
JUNIPER/GATWICK
EXPRESS,, Wielk
Wielkaa Brytania
JUNIPER/GA
TWICK EXPRESS
750 V/ 25 kV
METRO W NOWYM JORKU
R34142 600 V
TROLEJBUS W A
TENACH, Grecja
600 V
ATENACH,
METRO W SINGAPURZE
1500 V
R-11/99
5 / 1999