Dragon 2: Pierwsza lokomotywa z przetwornicą w technologii SiC od Medcom

Lokomotywa Dragon 2 została zaprojektowana z myślą o prowadzeniu ciężkich składów towarowych i jest pierwszą w Europie 6-osiową lokomotywą elektryczną zgodną z Technicznymi Specyfikacjami Interoperacyjności (TSI 2014), wyposażoną w ETCS poziomu 2. To także pierwsza polska lokomotywa wyposażona w energoelektronikę w technologii węglika krzemu. Poza przetwornicami, Medcom dostarcza do Dragonów 2 falowniki trakcyjne i zasilacze buforowe.

Jak informuje Medcom, PSM-175 SiC to największa pod względem mocy i pierwsza w Polsce przetwornica zasilania pomocniczego wyprodukowana w całości w technologii wysokoczęstotliwościowej. Tranzystory z węglika krzemu znajdują się zarówno w bloku przetwornicy DC/DC (obniżającym napięcie z 3 kV do 0,6 kV), jak i w bloku falownika. Aby w pełni wykorzystać ich możliwości w produkcie, zastosowano dodatkowo szybkie 32-bitowe mikrokontrolery oraz wysokoczęstotliwościowe elementy magnetyczne a także sprawdzone algorytmy przetwarzania sygnałów. PSM-175 SiC posiada również rozbudowany układ diagnostyki i rejestracji parametrów pracy, a moduł komunikacyjny jest wyposażony m.in. w interfejsy Ethernet, CAN, USB, MMC i RS232.

Każda lokomotywa elektryczna Dragon 2 będzie wyposażona w zestaw dwóch w pełni redundantnych przetwornic Medcom o mocy 175 kVA każda. W celu optymalnego wykorzystania układu chłodzenia cieczowego oraz przestrzeni, bloki DC/DC przetwornic wyprodukowanych dla Newagu zamontowane zostały w kontenerach z falownikami napędowymi natomiast bloki DC/AC przetwornic znajdują się w oddzielnym kontenerze, w którym zastosowano wymuszone chłodzenie powietrzem.

– Dzięki modułom mocy SiC, nowym algorytmom, najnowszym procesorom i oprogramowaniu, ale także doświadczeniu naszych inżynierów w optymalizacji konstrukcji mechanicznej przetwornic, stworzyliśmy kompaktowy produkt o sprawności sięgającej 96%. Jest to wartość niemożliwa do osiągnięcia w porównywalnym produkcie tego typu, ale bazującym na krzemie. O około 400 kilogramów zredukowaliśmy masę urządzenia, kilkukrotnie zmniejszyliśmy wymiary elementów magnetycznych, a jednocześnie zminimalizowaliśmy wymagania dotyczące układu chłodzenia, co pozwala nam stosować m.in. mniejsze pompy, radiatory i wentylatory – mówi Piotr Wroński, wiceprezes Medcom.

Medcom informuje, że poza kompaktową budową i wysoką sprawnością, PSM-175 SiC cechuje się również wysoką stabilnością napięcia (+/-5%). Uruchamianie nawet najbardziej obciążających odbiorników (w tym kompresorów i wentylatorów), nie skutkuje redukcją czy odkształceniami napięcia generowanego przez urządzenie. Co więcej, produkt został zaprojektowany w taki sposób, aby można go było zaadoptować do różnych źródeł zasilania wyjściowego - w tym do zasilania z silnika spalinowego i generatora. Dzięki temu będzie mógł być stosowany w pojazdach hybrydowych z modułem dojazdowym, wykorzystywanych np. na trasach częściowo niezelektryfikowanych. Nawet przy niższej wartości napięcia przetwornica Medcom jest w stanie wygenerować pełną moc dla wszystkich odbiorników w lokomotywie.

– Pracujemy nad rozwojem technologii SiC od wielu lat i mamy pewność, że jest to jedna z najbardziej perspektywicznych technologii w obszarze energoelektroniki dużych mocy. Już teraz jesteśmy w stanie zastosować urządzenia energoelektroniczne bazujące na węgliku krzemu w każdym pojeździe szynowym i autobusie elektrycznym. Mam tu oczywiście na myśli produkty w pełnej technologii SiC, a więc takie, w których z węglika krzemu wykonane są zarówno tranzystory, jak i diody w przekształtniku. W dalszym ciągu będziemy oczywiście wprowadzać do oferty nowe urządzenia bazujące na krzemie, ale zdajemy sobie sprawę, że w kolejnych latach ich udział na rynku będzie systematycznie spadał. Nowoczesne pojazdy elektryczne wymagają stosowania coraz mniejszych i lżejszych urządzeń energoelektronicznych o jeszcze wyższej sprawności energetycznej. SiC daje taką możliwość i producenci pojazdów będą z tej możliwości korzystać – mówi Piotr Wroński, Medcom.

Dragon 2 został zaprezentowany w lipcu na torze Instytutu Kolejnictwa w Żmigrodzie. We wrześniu będzie go można zobaczyć na targach Innotrans w Berlinie.