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SNCF-REM-Exercice-Loco-Elec [Mode de compatibilité]
Formation REM SNCF, Paris, Octobre 2013 “Energetic Macroscopic Representation” « REM et exercice d’application » Dr. Walter LHOMME, Dr. Tony LETROUVE, Prof. Alain BOUSCAYROL L2EP, University Lille1, MEGEVH network, [email protected] http://www.emrwebsite.org/ « REM et exercice d’application » - Locomotive Diesel-électrique BB 63000 - 2 Formation REM, SNCF, Paris, Oct. 2013 Traction system Generation system DC Bus 4x DCM 100 kW SM Moteur Diesel Diesel Engine 610 kW Aux. Hypothèses de modélisation : Interrupteurs parfaits, Inerties des arbres de la MCC et des roues négligées, Contact roue/rail négligé, Résistance de freinage non prise en compte. Simplifications : 1 MCC à AP à la place des 4 MCC séries, Auxiliaires négligés, Groupe électrogène non prise en compte, Le bus DC est considéré comme une source parfaite. Wheels « REM et exercice d’application » - Système étudié - 3 Formation REM, SNCF, Paris, Oct. 2013 bus DC hacheur Vbus MCC à AP idcm Transmission Ωgear Vchop Tdcm ichop châssis environnement vev Ωwh Tgear Fres Hypothèse : Le train roule en ligne droite - le modèle énergétique peut être fait avec une seule roue équivalente « REM et exercice d’application » - REM du système étudié : le bus DC - 4 Formation REM, SNCF, Paris, Oct. 2013 idcm Vbus Ωgear Vchop Tdcm ichop vev Ωwh Tgear Bus DC Vbus Bus ichop Fres « REM et exercice d’application » - REM du système étudié : le hacheur - 5 Formation REM, SNCF, Paris, Oct. 2013 ichop idcm i1 s11 i2 s12 Vbus Vchop s21 v1 s11 s22 v1 v2 s12 i1 s12 s21 v 2 = s12 Vbus i 2 = − s12 i dcm Vchop = v1 − v 2 = ( s11 − s12 ) Vbus ⇒ i chop = i1 + i 2 = ( s11 − s12 ) i dcm t symmetrical control idcm αT T s11 + s21 = 1 s + s22 = 1 Fonctions de connexion : 12 • complémentarité des interrupteurs v1 = s11 Vbus i1 = s11 i dcm Vbus s11 s22 Hacheur quatre quadrants : • réversible en courant (couple) • réversible en tension (vitesse) Vchop = mchop Vbus with mchop = s11 − s12 ⇒ i m i = chop dcm chop mchop : fonction de modulation t « REM et exercice d’application » - REM du système étudié : le hacheur - 6 Formation REM, SNCF, Paris, Oct. 2013 ichop idcm i1 s11 i2 s12 Vbus Vchop s21 s11 s22 v1 v2 Bus ichop mchop s11 + s21 = 1 s + s22 = 1 Fonctions de connexion : 12 • complémentarité des interrupteurs v1 = s11 Vbus i1 = s11 i dcm s12 Vbus Hacheur quatre quadrants : • réversible en courant (couple) • réversible en tension (vitesse) Vchop DCM idcm v 2 = s12 Vbus i 2 = − s12 i dcm Vchop = v1 − v 2 = ( s11 − s12 ) Vbus ⇒ i chop = i1 + i 2 = ( s11 − s12 ) i dcm Vchop = mchop Vbus with mchop = s11 − s12 ⇒ i m i = chop dcm chop mchop : fonction de modulation « REM et exercice d’application » - REM du système étudié : le hacheur - 7 Formation REM, SNCF, Paris, Oct. 2013 idcm Vbus Ωgear Vchop Tdcm ichop Bus DC vev Ωwh Tgear hacheur Vbus Vchop ichop idcm Bus mchop-ref Fres « REM et exercice d’application » - REM du système étudié : la MCC - 8 Formation REM, SNCF, Paris, Oct. 2013 idcm Vbus Ωgear Vchop Tdcm ichop Bus DC vev Ωwh Tgear hacheur MCC Fres ra Vbus Vchop idcm Tdcm ichop idcm edcm Ωgear ia Vchop La edcm Bus mchop-ref Vchop − edcm = ra i dcm − La d i dcm dt edcm = kΦ φf Ω dcm = K Ω dcm ⇒ Tdcm = kΦ φf i dcm = K i dcm Φf = constant K: constante électromécanique (V.s) « REM et exercice d’application » - REM du système étudié : le réducteur - 9 Formation REM, SNCF, Paris, Oct. 2013 Ωgear Ωwh Ωgear Tdcm Tgear Ωwh kgear Tgear = η gear k gear Tdcm Ω gear = k gear Ωwh p kgear est constant pour un réducteur if Tgear Ωwh ≥ 0 ⇒ ηgear = if Tgear Ωwh < 0 ⇒ Tgear Tdcm 1 ηgear = ηgear ≈ 98 % Tgear Ωwh Tdcm Ω gear Tgear Ωwh Tdcm Ω gear ⇒ p =1 ⇒ p = −1 Tdcm Ωgear Tgear Ωwh « REM et exercice d’application » - REM du système étudié : le réducteur - 10 Formation REM, SNCF, Paris, Oct. 2013 idcm Vbus Ωgear Vchop Tdcm vev Ωwh ichop Bus DC Tgear hacheur MCC Réducteur Vbus Vchop idcm Tdcm Tgear ichop idcm edcm Ωgear Ωwh Bus mchop-ref Fres « REM et exercice d’application » - REM du système étudié : la roue - 11 Formation REM, SNCF, Paris, Oct. 2013 idcm Vbus Ωgear Vchop Tdcm vev Ωwh ichop Bus DC Tgear hacheur MCC Réducteur Fres Roue Vbus Vchop idcm Tdcm Tgear Fwh ichop idcm edcm Ωgear Ωwh vtrain Bus mchop-ref Fwh = Cred / Rroue Ω red = v train / Rroue Rroue: rayon de la roue « REM et exercice d’application » - REM du système étudié : les freins - 12 Formation REM, SNCF, Paris, Oct. 2013 idcm Vbus Ωgear Vchop Tdcm vev Ωwh ichop Bus DC Tgear hacheur MCC Réducteur Fres Roue Couplage Vbus Vchop idcm Tdcm Tgear Fwh ichop idcm edcm Ωgear Ωwh vtrain Ftot Bus mchop-ref Modélisation statique des freins ⇒ Fbrakes = Fbrakes-ref Fbrakes Freins Fbrakes-ref vtrain vtrain vtrain commun Ftot = Fwh + Fbrakes « REM et exercice d’application » - REM du système étudié : le châssis - 13 Formation REM, SNCF, Paris, Oct. 2013 idcm Vbus Ωgear Vchop Tdcm vev Ωwh ichop Bus DC Tgear hacheur MCC Réducteur Fres Roue Couplage Châssis Vbus Vchop idcm Tdcm Tgear Fwh ichop idcm edcm Ωgear Ωwh vtrain Ftot vtrain Bus mchop-ref vtrain Fres Fbrakes Freins Fbrakes-ref vtrain Mtrain d v train = Ftot − Fres dt « REM et exercice d’application » - REM du système étudié : l’environnement - 14 Formation REM, SNCF, Paris, Oct. 2013 Fres ≈ Faero + Froll + Fgrade 1 2 F = ρ A C v x veh aero 2 air Froll = k roll M g cos( α ) F = M g sin( α ) grade A Faero Fgrade ½ F roll ½ F roll Mg α Pour la simulation : - pas de pente (α = 0) - Froll négligé vtrain ENV Fres L α h « REM et exercice d’application » - REM du système étudié - 15 Formation REM, SNCF, Paris, Oct. 2013 idcm Vbus Ωgear Vchop Tdcm vev Ωwh ichop Bus DC Tgear hacheur MCC Vbus Vchop ichop idcm idcm Réducteur Fres Roue Tdcm Tgear Ωgear Ωwh Couplage Châssis Fwh Ftot vtrain Env. Bus mchop-ref edcm Env vtrain Fbrakes Freins Fbrakes-ref vtrain vtrain Fres « REM et exercice d’application » - Simulation du système étudié Formation REM, SNCF, Paris, Oct. 2013 16
