Abstract
In this paper, power electronic transformer (PET)-based railway traction systems are comprehensively reviewed according to the unique application features and requirements. By comparing PET and conventional line frequency transformer (LFT)-based systems, their pros and cons are summarized. By further reviewing all kinds of PET-based designs from the early concepts to the latest ones in the order of their publication dates, the developing trends are highlighted. By synthetically considering the requirements and the state of the art, the key challenges and opportunities are identified and discussed. It shows that although PET-based systems are still developing and far from mature, they are already superior to LFT-based systems in terms of system weight, efficiency, and functionalities especially for 15-kV/16.7-Hz applications. With the advancements on wide bandgap power devices, medium frequency transformers, and converters, PET systems will be even more promising and available for all types of railway tractions in the near future
چکیده
در این مقاله سیستم های کششی راه آهن مبتنی بر ترانسفورماتور الکترونیک قدرت (PET)، بر اساس ویژگی های کاربردی منحصربفرد و نیازهای خود بررسی می شوند. با مقایسه PET و سیستم های مبتنی بر ترانسفورماتور فرکانس خط سنتی (LFT)، مزیت ها و معایب آن ها خلاصه بندی می شود. با بررسی بیشتر تمام انواع طراحی های مبتنی بر PET از روی اولین ویژگی ها گرفته تا آخرین آن ها از لحاظ تاریخ چاپ، مسائل روز در باب توسعه آن ها گفته می شود. با در نظر گرفتن نیازمندی ها و وضعیت کنونی مقالات، چالش های کلیدی و فرصت ها شناسایی و مورد بحث قرار می گیرند. نشان داده می شود، با این که سیستم های مبتنی بر PET هنوز در حال گسترش و بسیار دور از بلوغ هستند، اما از لحاظ وزن، راندمان و عملکرد (به خصوص برای کاربردهای 15kV/16.7Hz ) نسبت به سیستم های مبتنی بر LFT بهتر هستند. با پیشرفت ها در ادوات قدرت، ترانسفورماتورهای فرکانس متوسط و مبدل ها، سیستم های PET حتی بیشتر امیدبخش و در دسترس برای تمام موتورهای کششی راه آهن در آینده ای نزدیک خواهند بود.
1-مقدمه
راه آهن یکی از رایج ترین راه ها برای مسافرت های عمومی گسترده می باشد. روش های توسعه جدید به سمت سرعت بالا، نیروی محرکه پراکنده توسط واحدهای چندگانه الکتریکی (EMU) و افزایش آسودگی مسافران نیازمند سیستم های کششی با راندمان بالاتر، وزن و حجم کمتر می باشد. یکی از بزرگترین موانع، ترانسفورماتور فرکانس خط سنتی (LFT) می باشد.