On-line identification of the resonance conditions in the overhead supply line of electric railways

ContentsThe overhead supply line of an electric railway system exhibits resonating properties at various frequencies. The eigenfrequencies are a function of the track topography. They change as traction vehicles move along the track. Electrical oscillations in the line are excited by the current harmonics of modern PWM converter-fed Locomotives. A real-time model of an extended system of railway tracks, substations and locomotives serves to study the resonance phenomena under the influence of various parameters. Further, a method is developed to identify on board a converter-fed locomotive in real-time the eigenvalues of the overhead supply system and at each eigenfrequency the actual amount of oscillating energy. The identification provides the information for possible suppression of harmonic excitation by an appropriate converter control system.ÜbersichtDas Oberleitungssystem der Bahnstromversorgung besitzt die Eigenschaft, elektrische Eigenschwingungen auszuführen. Die Resonanzfrequenzen sind mehrfach ausgebildet und hängen von der Topografie des Oberleitungsnetzes, aber auch von den Positionen der gespeisten Triebfahrzeuge ab. Mit der änderung dieser Positionen werden die Eigenfrequenzen im Fahrbetrieb zeitveränderlich. Die elektrischen Eigenschwingungen werden durch die Oberschwingungsströme von Triebfahrzeugen mit Pulsumrichterspeisung angeregt. Ein Echtzeitmodell eines räumlich weit ausgebreiteten Oberleitungsnetzes einschließlich der speisenden Unterwerke und der darin beweglichen Lokomotiven dient zur Untersuchung der Resonanzerscheinungen. Es wird eine Methode vorgeschlagen, die die Identifikation der Eigenschwingungen des Bahnnetzes an Bord einer fahrenden Lokomotive gestattet. Dabei wird der Energieinhalt jeder Eigenschwingung in Echtzeit bestimmt. Die Ergebnisse der Identifikation bilden die Grundlage für ein Steuerverfahren des Einspeisestromrichters, das die Anregung der jeweils herrschenden Gruppen von Eigenschwingungen unterdrückt.