MA – Topologie elektrisches Schienenfahrzeugbordnetz

Analyse und Optimierung der Topologie des elektrischen Bordnetzes auf Schienenfahrzeugen

Zur Versorgung der elektrischen Hilfsbetriebe auf Schienenfahrzeugen (wie z.B. Lüfter, Batterieladegeräte usw.) werden zusätzliche Hilfsbetriebeumrichter (HBU) verwendet. Für Lokomotiven wird hierzu derzeit ein Konzept realisiert, bei dem je ein HBU festfrequent und ein HBU variabelfrequent betrieben wird. Die Frequenz am variabelfrequenten HBU wird durch mehrere Größen, wie z.B. Temperaturen von zu kühlenden Komponenten ermittelt. Alle Verbraucher, die mit diesem Umrichter verbunden sind, können damit jedoch nur mit einer gemeinsamen Frequenz betrieben werden, die sich aus der Maximalanforderung ergibt. Dies führt dazu, dass einzelne Verbraucher derzeit häufig mit höherer Leistung betrieben werden, als es z.B. für die Kühlung erforderlich wäre. Das bestehende Konzept soll zunächst hinsichtlich Energiebedarf und Wirkungsgrad analysiert werden. Auf Basis des erfassten Ist-Zustands ist zu untersuchen, welche grundlegenden Verbesserungen sich durch die Integration aktueller Ansätze zur Bordnetzoptimierung wie beispielsweise dezentrale Umrichter zielen lassen. Diese sind in ein Konzept zu überführen. Für die mögliche(n) Topologie(n) soll unter anderem der Leistungsbedarf für die einzelnen Einheiten inkl. einem Redundanzkonzept ermittelt und die Notwendigkeit von Filtermaßnahmen beim direkten HBU-Betrieb von elektrischen Maschinen geprüft werden. Nach Abschluss der Konzeptfindung sind die konkreten technischen Daten der Hauptkomponenten zu spezifizieren. Die Arbeit soll als Ergebnis ein physikalisch begründetes Konzept für ein unter dem Gesichtspunkt der Energieeffizienz optimiertes Bordnetz auf Schienenfahrzeugen vorstellen, für das die wesentlichen technischen Eigenschaften analysiert und ermittelt sind.

Bearbeiter: Maik Dittrich

Betreuer: Dr. Bernhard Hoescheler (Siemens);

Dirk Malipaard (Fraunhofer IISB) – Telefon: 0911-56854-9160; Email: Dirk.Malipaard@iisb.fraunhofer.de

Für Studienfächer: EEI

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März