Since electric railway load is variable largely due to starting and braking characteristics as well as various operation patterns, load modeling is not easy but complicated. For this reason, a simple technique for modeling of electric railway load of is required to analyze the AC substation system of electric railway. In this paper, a modeling technique of converter-based electric railway load is proposed and is tested using nonlinear loads on Matlab/Simulink.
As a research activity of the project of "Verification Test of Superconducting Power Cable", we measured the AC loss of a short length superconducting power cable. The rating and the length of the cable were 22.9kV, 1,250A and 2.2m. The voltage taps for measuring the AC loss were attached to both ends of the conductor of the superconducting cable. Through the voltage taps and a lock-in amplifier we measured the in-phase component of the voltage($V_x$) with the load current(I). The AC loss was measured by multiplying the in-phase component of the voltage($V_x$) by the load current(I). The value of the AC loss of the superconducting power cable was 1.18W/m/phase/kA at 77.3K, 1atm.
Owing to the consistent increase in accurate analysis issue for energy consumption of the AC electric railway systems, there is controversy about the adequacy of the present watt-hour metering configuration. Due to the unusual load characteristics and facilities, the discussions have not been active. Therefore, in order to achieve more accurate watt-hour metering for AC electric railway system, this paper proposes numerical formulas for watt-hour metering that reflects the highly-varying characteristics of the railway load and the structural characteristics of the Scott transformer. The proposed formulas have been verified by comparison with site-measured data, and a more suitable metering configuration for AC railway system has been proposed.
This paper presents exact Autotransformers(ATs)-fed AC electric Railroad system modeling using constant current mode far locomotives. An AC electric railroad system is rapidly changing single-phase load, and at a feeding substation, 3-phase electric power is transferred to paired directional single-phase electric power. As the train moves along a section of line between two adjacent ATs. The proposed AC electric railroad system modeling method considers the line self-impedances and mutual-impedances. The constant current mode model objectives are to calculate the catenary and rail voltages with the loop equation. When there are more than one train in the AC electric railroad system, the principle of superposition applies and the only difference between the system analyses for one train. Finally, this paper shows the general equation of an AC electric railroad system, and that equation has no relation with trains number, trains position, and feeding distance.
This paper presents exact Autotransformers(ATs)-fed AC electric Railroad system modeling using constant current mode for locomotives. An AC electric railroad system is rapidly changing single-phase load, and at a feeding substation, 3-phase electric power is transferred to paired directional single-phase electric power. As the train moves along a section of line between two adjacent ATs. The proposed AC electric railroad system modeling method considers the line self-impedances and mutual-impedances. The constant current mode model objectives are to calculate the catenary and rail voltages with the loop equation. When there are more than one train in the AC electric railroad system, the principle of superposition applies and the only difference between the system analyses for one train. Filially, this paper shows the general equation of an AC electric railroad system, and that equation has no relation with trains number, trains position, and feeding distance.
The power quality of AC electric railways has become an issue worthy of more and more concern. Many active compensators based on power converters have been proposed, but with complex transformers or coupled branches. This paper presents a single-phase cascaded H-bridge multilevel active power filter (APF), which can directly connect to the 27.5-kV power supplies to deal with power quality problems. According to field measured data, the load characteristics are analyzed, and the system configuration and control system are designed based on the load characteristic analysis. Finally, simulation and experimental results verify the effectiveness of the proposed APF system, considering some problems such as the supply voltage fluctuations and transient inrush currents in AC electric railway systems.
본 논문에서는 정전류 부하모델 교류 전기철도 AT 급전시스템을 회로망 해석법(Loop Equation Method)을 이용하여 실제 급전시스템과 유사하게 제약조건을 두고 여러 경우를 가정하여 모델링 하였다. 이 방법을 통해 앞으로 건설될 고속 전기철도 급전시스템의 전력품질에 영향을 줄 수 있는 전압강하에 주안점을 두고 정상급전의 경우뿐만 아니라 연장급전의 경우를 새롭게 확대 해석하였으며 이 결과를 동적 시뮬레이션 프로그램인 PSCAD /EMTDC를 이용하여 그 정확성과 실용성을 검증하였다. 또한 사례연구를 통해 전압 보상기를 설치하지 않는 경우와 STATCOM을 설치한 경우의 전압강하 보상효과를 PSCAD/EMTDC로 시뮬레이션 하여 검증하였다.
In this paper, the test bed using three-phase PWM converter connected with single phase inverter in series is set up to configure an active AC electric load. Since the two topologies, three-phase PWM converter and single-phase inverter, can be operated bidirectionally, the system not only re-generates surplus power to grid but also prevents power dissipation. However, the construction of system has a drawback. That is, ripple components two times of inverter operation frequency occur at DC-Link due to cascade connection, it can be cause of three phase unbalance Since the operational characteristic of the active AC electric load, the power frequency entered into the electric load can be varied, and the ripple of DC-Link is changed as well. In this paper, the three-phase PWM converter using a variable notch filter is proposed, and the reduction of three-phase current unbalance is presented. the validity of the proposed PWM converter using a variable notch filter is verified by the simulation and experimental results.
An AC electrical railroad system has rapidly changing dynamic single-phase load, and at a feeding substation, three-phase electric power is transformed to the paired directional single-phase electric power. There is a great difference in electrical phenomenon between the load of AC electrical railroad system and that of general power system. Electric characteristics of AC electrical railroad's trainload are changed continuously according to the traction, operating characteristic, operating schedule, track slope, etc. Because of the long feeding distance of the dynamic trainload, power quality problems such as voltage drop, voltage imbalance and harmonic distortion may also occur to AC electrical railroad system. These problems affect not only power system stability. but also power quality deterioration in AC electrical railroad system. The dynamic simulation model of AC electrical railroad system presented by PSCAD/EMTDC is modeled in this paper, and then, it is analyzed voltage drop and power quality for AC electrical railroad system both with single-Phase distributed STATCOM(Static Synchronous Compensator) installed at SP(Sectioning Post) and without.
Eid, Ahmad M.;Kim, Sung-Jun;Kang, Ju-Sung;Lee, Hyun-Woo;Nakaoka, Mutsuo
한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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한국조명전기설비학회 2005년도 학술대회 논문집
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pp.95-99
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2005
This paper presents a general proposal to design and calculate the performance of a tubular permanent magnet linear generator treated here on the basis of the Finite Element Method. Optimizing the linear generator dimensions reduces the cogging force, which occurs due to the interaction between stator teeth and the permanent magnets. The generated AC voltage is analyzed and evaluated for both no load and load cases to take the armature reaction effects on the air gap flux density. A repetitive routine is followed to calculate the output AC voltage from the change of flux and the speed of the single-phase linear generator. The AC output voltage is calculated for different resistive loads, and hence, the linear generator load characteristic is obtained. The designed linear generator is capable to generate an output power of 5.3kW with AC output voltage of 222V with an efficiency of 96.8% at full load of 23.8A. The full load current is chosen based on the thermal properties of the coil wire insulations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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