Der kompakte Stromrichter. Neue Generation von kompakten Niederspannungs-IGBT-Stromrichtern für Traktionsanwendungen

You are here: Homepage > Search

Der kompakte Stromrichter. Neue Generation von kompakten Niederspannungs-IGBT-Stromrichtern für Traktionsanwendungen

Dähler, Peter / Knapp, Gerold / Nold, Armando

In der Schweiz sind die Triebzüge vom Typ FLIRT und GTW des Schweizer Schienenfahrzeugherstellers Stadler Rail mit dem kompakten Traktions-Stromrichter CC750 von ABB ausgerüstet. Unabhängig von der gewählten Stromversorgung liefert der Stromrichter die richtige Spannung und Frequenz an die Fahrmotoren und das Bordnetz zur Versorgung der Beleuchtung, Bremsanlage und anderen Hilfssystemen. Der CC750 von ABB ist mit IGBT-Halbleitermodulen und einer leistungsstarken programmierbaren Leittechnikplattform ausgestattet. Der CC7501 besteht aus einem Eingangstransformator, zwei Antriebsstromrichtern mit integrierten Hilfsbetriebeumrichtern und einem Batterieladegerät sowie dem ABB-Leitsystem AC 800PEC. Der CC7501 eignet sich für viele gängige Fahrleitungskonfigurationen wie 15 kV/16,7 Hz oder 25 kV/50 Hz sowie für Kombinationen verschiedener Systeme (bei grenzübergreifendem Verkehr). Es gibt Konfigurationen mit zwei oder vier Stromrichtern pro Zug mit einer Gesamttraktionsleistung von 1,3 MW bzw. 2,6 MW. Die Stromrichter können im Fahrzeug, auf dem Dach oder unter dem Wagenboden montiert werden. Ein besonderes Merkmal des CC750 ist die vibrationssichere Unterbringung der wassergekühlten Stromrichter in je einem Schaltschrank mit interner Zwangsbelüftung und einem Luft-Wasser-Wärmetauscher. Die Leittechnik-Hardware ist auf einem schwenkbaren Rahmen montiert. Die Zwischenkreis-Kondensatoren sind in Form einer induktivitätsarmen Kondensatorbatterie direkt hinter den IGBT-Modulen angeordnet. Die Anschlüsse für die Wasserkühlung und die Schnittstelle zur Fahrzeugsteuerung befinden sich oberhalb der Stromrichter. Dank der äußerst stabilen Leittechnikstruktur und der großen Kapazität des DC-Zwischenkreises hat sich das System auch bei schlechten Gleiszuständen und Bügelspringen als äußerst zuverlässig erwiesen. Ebenso hat das Schutzsystem des Stromrichters seine Wirksamkeit gegen mechanische Schäden im Stromrichterschrank bei Halbleiterausfällen unter Beweis gestellt. Die hohe Schaltfrequenz von IGBTs ermöglicht die Verwendung einer einfachen Modulationsstrategie für die Pulsweitenmodulation (PWM). Die Leittechnik basiert auf einer neuen unternehmenseigenen Plattform mithilfe von FPGA-Technologie und einer MATLAB/Simulink-basierten Programmierumgebung.