Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
An MMC-based topology with Dual-Active-Bridge power channels for load balancing in 50 Hz-railway applications
KTH, School of Electrical Engineering (EES).
2017 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The purpose of this thesis report is to investigate challenges related to railway electrification. Inac-railway systems, trains are most often single-phase loads, which can create significantunbalances in the grid, when fed directly from two adjacent phases. To enhance power quality atthe railway feeding point, one alternative is to design the system such as the power is fed to thecatenary through Static Frequency Converters (SFCs), which can be a costly solution. Anotheroption is to use Static Compensators (STATCOMs) in shunt connections, handling only theunbalanced amount of power, in order to symmetrize the railway load as seen from the grid side.Modular multilevel converters (MMCs) are the state of the art solutions for medium- and highvoltage/power converter applications, such as load balancing and reactive-power compensation.This project will focus on analyzing Modular Multilevel Converter (MMC) topologies to be usedas load balancers in railway systems. However, the specific requirements of this application reveala potential weakness of MMCs. That is the asymmetrical character of the load may require muchhigher device rating in an MMC compared to a conventional converter, due to the symmetrizingcomponents to rebalance the capacitor voltages in the submodules.This project analyzes a reduced MMC-based topology with only two branches in order to meet therailway load-balancing characteristics. This chain-link compensator uses dc-dc converters tofacilitate power channels in order to restore the power imbalance, without overrating thesemiconductors in the main current path.

Abstract [sv]

Syftet med detta examensarbete är att studera de svårigheter som elektrifierade järnvägar står inför.När systemet utgörs av växelström kan tågen ses som en enfas last, vilket kan skapa avsevärdaobalanser i nätet då det matas från två intilliggande faser. En alternativ systemdesign för att uppnåen god effekt leverans uppnås då effekten är matad till kontaktledningen genom statiska frekvensomräknare (SFCs), detta kan dock vara en kostsam lösning. Ett annat alternativ är att användastatisk shunt kompensation (STATCOMs) som selektivt kan hantera den obalanserade effekten föratt uppnå symmetri och balans i järnvägslasten, sett från nätets sida.Modulära multiomriktare (MMCs) är en ledande teknik för omriktare till applikationer på mellanochhögspännings nivå, till exempel för lastbalans och reaktiv kompensering. Detta projektanalyserar modulära multiomriktare för lastbalansering i järnvägssystem. Kraven för dennaapplikation leder till en potentiell svaghet i MMCs där den asymmetriska karaktären på lastenkräver högre märkeffekt jämfört med konventionella omriktare. Detta på grund av de komponentersom återskapar symmetri och balans i kondensator spänningarna i submodulerna.Här analyseras en reducerad variant av MMC-baserad topologi med enbart två grenar för att mötakraven på järnvägens lastbalans. Denna kedjelänk-kompensator använder dc-dc omriktare för attstyra effektflödet till lasten vid obalanserad effekt, utan att för den skull överdimensionerahalvledarna i den ordinarie strömvägen.

Place, publisher, year, edition, pages
2017.
Series
TRITA-EE, ISSN 1653-5146 ; 2016:179
Keywords [en]
Power electronics, STATCOM, MMC, power channel, power quality, negativesequence compensation, high-speed trains
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-201656OAI: oai:DiVA.org:kth-201656DiVA, id: diva2:1073684
Available from: 2017-02-13 Created: 2017-02-13 Last updated: 2017-02-13Bibliographically approved

Open Access in DiVA

andreas zafeiropoulos(6025 kB)408 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 6025 kBChecksum SHA-512
b0a78f02ac9c34df572d18b94930d5344f76e65d3041e3344277eee85fa1dfeb1cc1100bfe3579239750d32f442b286231ce58e55250a53593add8f37cad8848
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Electrical Engineering (EES)
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 408 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 379 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf