Auszug | eb - Elektrische Bahnen 7-8 | 2021

320 Fachwissen Bahnenergieversorgung 119 (2021) Heft 7-8 Erfolgreiche Einführung einer neuen Bahn-Umrichtergeneration von Hitachi ABB Power Grids Tobias Thurnherr, Matthias Gautschi, Christian Schlegel, Eugen Bärlocher, Turgi (CH) Mit dem Multiprojekt Alimentation Genève der SBB wird die Bahnenergieversorgung in der Region Genf auf die steigende Nachfrage ausgerichtet und nachhaltig erweitert. Speziell verbessern zwei neue Umrichter der Firma Hitachi ABB Power Grids die Versorgungssituation merklich. Die neu ent- wickelten Multilevel-Umrichter basieren auf IGCT-Hableitertechnologie. In einem komplexen Design- und Simulationsprozess werden die Systeme so konfiguriert, dass sie die technischen Anforderungen betreffend Kurzschlussverhalten, Verfügbarkeit und Effizienz erfüllen. Successful introduction of a new generation of rail converters by Hitachi ABB Power Grids With the multi-project Alimentation Genève of the SBB, the rail energy supply in the Geneva region is geared to the increasing demand and sustainably expanded. In particular, two new converters from Hitachi ABB Power Grids noticeably improve the supply situation. The newly developed multilevel converters are based on IGCT semiconductor technology. In a complex design and simulation pro- cess, the systems are configured in such a way that they meet the technical requirements for short- circuit behavior, availability and efficiency. Introduction réussie d’une nouvelle génération de convertisseurs ferroviaires par Hitachi ABB Power Grids Avec le multi-projet Alimentation Genève des CFF, l’approvisionnement en énergie ferroviaire de la région genevoise est adapté à la demande croissante et étendu de manière durable. En particulier, deux nouveaux convertisseurs d’Hitachi ABB Power Grids améliorent sensiblement la situation de l’approvisionnement. Les convertisseurs multiniveaux nouvellement développés sont basés sur la technologie des semi-conducteurs IGCT. Dans un processus de conception et de simulation com- plexe, les systèmes sont configurés de manière à répondre aux exigences techniques en matière de comportement aux courts-circuits, de disponibilité et d’efficacité. 1 Einführung Das Projekt Alimentation Genève der SBB wird im Ar- tikel „Verstärkung der Bahnstromversorgung am Genfersee“ beschrieben. Teil des Projekts ist die Ver- stärkung der Einspeiseleistung mit zwei 40-MW-Fre- quenzumrichtern, für die Hitachi ABB Power Grids als Lieferant gewählt wurde. Die Firma hat mit der Baureihe PCS6000 jahr- zehntelange Erfahrung und verfügt über eine instal- lierte Basis von statischen Frequenzumrichtern für Bahnnetzspeisungen von über 1,5GW. Zum ersten Mal wurde der Rail SFC Light angeboten, ein Fre- quenzumrichter, der auf einer modularen Multilevel- Topologie ( Modular Multilevel Converter , MMC) mit IGCTs ( Integrated Gate-Commutated Thyristor ) be- ruht [1]. Dafür wurden bewährte Konzepte der Bau- reihe PCS6000 übernommen und mit den Vorteilen der neuen Technologie kombiniert. 2 Umrichter-Technologie 2.1 Allgemeines Der für das Projekt Foretaille eingesetzte modulare Multilevel-Umrichter besteht aus einer Serieschal- tung von mehreren identische n Zellen. Jede Zelle verfügt über einen Energiespeicher (Kondensator) sowie über vier Leistungshalbleiter. Der Energiespei- cher sorgt dafür, dass die Spannung der Zelle stabili- siert wird. Durch die Ansteuerung der vier Leistungs- halbleiter kann am Ausgang der Zelle entweder die positive Kondensatorspannung, die negative Kon- densatorspannung oder ein Kurzschluss angelegt werden. Als Leistungshalbleiter werden erstmals für eine MMC-Topologie sogenannte IGCTs verwendet. Der Halbleiter hat in jahrelangem Einsatz für verschiede- ne leistungselektronische Applikationen gezeigt, dass er für die Bahnanwendung optimal geeignet ist: Er garantiert einen robusten Betrieb über eine lange Lebensdauer, kombiniert mit geringen Verlusten.