Cercetări privind transformatoarele statice de tracțiune de înaltă performanță pentru noul sistem de electrificare feroviară de curent continuu în medie tensiune

Această teză este produsul unui proiect al Uniunii Europene în colaborare cu Shift2Rail și Universitatea din Birmingham (UoB), numit Flexible MVDC-ERS. Doctorandul de la Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca a lucrat la o parte importantă a proiectului timp de 41 de luni, legat de Transformator Electronic de Putere utilizate în Tracțiune (TEPT) a noii linii de electrificare feroviară inteligentă MTCC propusă.
Obiectivele tezei (și ale proiectului) au fost de a cerceta și de a dezvolta TEPT-uri moderne, adecvate pentru un nou sistem de electrificare a căilor ferate. Pentru a demonstra conceptul rețelei feroviare propuse, UoB și UTCN au dezvoltat analize detaliate ale literaturii de specialitate, modele de simulare la scară reală și prototipuri experimentale, atât pentru substație, cât și pentru sistemul de tracțiune. Această teză a atins cu succes obiectivele de cercetare și validarea conceptului.

Originalitatea tezei și contribuțiile personale
Contribuțiile personale aduse de această lucrare sunt:

1. Analiza detaliată a literaturii de specialitate și analiza comparativă a sistemelor de electrificare a căilor ferate, a transformatoarelor electronice de putere de la sistemul de tracțiune și a semi-conductorilor cu bandă largă.
2. Definirea familiilor topologice adecvate pentru transformatoarele electronice de tracțiune de putere de curent continuu, în aplicarea unei rețele inteligente de electrificare feroviară MTCC.
3. Propunerea și analiza a două topologii de convertoare pentru sistemul de tracțiune modular, inclusiv a controlurilor acestora.
4. Modelarea matematică a celor două topologii, inclusiv proiectarea buclelor de control a acestora.
5. Analiza comparativă a trei circuite diferite de snubber pentru reducerea vârfurilor de înaltă tensiune. Studiul include modelul matematic și procedura de proiectare a acestora.
6. Introducerea unui snubber activ regenerativ cu un mecanism de control nou, inclusiv modelul matematic detaliat și procedura de proiectare a acestuia.
7. Elaborarea unor fișe de proiectare automată în Mathcad pentru ambele topologii de convertoare.
8. Fișă de proiectare automatizată în Mathcad pentru controlerele PI și PID ale modulelor convertoare, utilizând metoda domeniul de frecvență.
9. Modelul de simulare la scară reală a sistemului de transformator de tracțiune electronică de putere în curent continuu și controlul simplu al acestuia. Sistemul a fost implementat în Matlab/Simulink cu ambele topologii de convertoare propuse și proiectate anterior.
10. Implementarea și testarea experimentală a modulelor de convertor. Procesul de validare s-a realizat prin compararea rezultatelor experimentale cu rezultatele simulării, care au fost comparate și cu valorile obținute în foaia de proiectare Mathcad, folosind modelul matematic al convertoarelor. În final, au fost comparate cele două topologii.

Rezumat: Click aici