Traction électrique ferroviaire - Convertisseurs et moteurs

INTRODUCTION

1 - COMPATIBILITÉ ÉLECTROMAGNÉTIQUE DANS LE DOMAINE FERROVIAIRE

• 1.1 - Généralités
  Figure 1 - Principales sources de perturbations et différents circuits victimes dans le domaine ferroviaire et public
• 1.2 - Perturbations générées par le train sur l’environnement
  Figure 2 - Système d’alimentation à autotransformateur Figure 3 - TGV-A : mesure de l’enveloppe du champ électromagnétique rayonné
• 1.3 - Perturbations extérieures subies par le train

2 - SEMICONDUCTEURS DE PUISSANCE

• 2.1 - Performances des composants utilisés
• 2.2 - Techniques de refroidissement

3 - CONVERTISSEUR D’ENTRÉE SOUS CATÉNAIRE CONTINUE

• 3.1 - Caractéristiques spécifiques au ferroviaire
  Figure 4 - Synthèse des différentes configurations du hacheur Figure 5 - Schéma de principe avec un filtre passif à 50 Hz
• 3.2 - Structures de hacheur
  Figure 6 - Structure d’un hacheur à thyristor abaisseur de tension Figure 7 - Structure d’un hacheur à thyristor GTO abaisseur de tension

4 - CONVERTISSEUR D’ENTRÉE SOUS CATÉNAIRE MONOPHASÉE

• 4.1 - Pont monophasé à commutation naturelle
  Figure 8 - Caractéristiques théoriques du facteur de puissance Figure 9 - Pont mixte avec un filtre passif (L3, C3) accordé sur l’harmonique de rang 3 Figure 10 - TGV-A : spectre du courant caténaire avec filtres passifs. Reproduction de la mesure
• 4.2 - Pont monophasé à commutation forcée
  Figure 11 - Schéma du PMCF et diagrammes vectoriels des grandeurs électriques Figure 12 - Spectre du courant caténaire pour 1 PMCF et 2 PMCF sous réseau 25 kV à 50 Hz.

5 - MOTEUR SYNCHRONE AUTOPILOTÉ

• 5.1 - Caractéristiques spécifiques au ferroviaire
  Figure 13 - Diagramme de Blondel adapté au moteur synchrone autopiloté
• 5.2 - Alimentation par un onduleur de courant
  Figure 14 - Allure idéalisée des tensions et des courants statoriques sur une période de la tension d’alimentation du stator Figure 15 - Allure idéalisée du couple électromagnétique Figure 16 - Analyse de la commutation naturelle pour un moteur simple étoile Figure 17 - Schéma de l’onduleur avec le circuit de commutation assistée Figure 18 - Allure du couple électromagnétique en commutation assistée, pour un moteur simple étoile
• 5.3 - Caractéristiques de fonctionnement
  Figure 19 - Caractéristique enveloppe F (V) en traction et allure des courants I et J Figure 20 - Caractéristique F (V) en freinage rhéostatique et allure des courants I et J
• 5.4 - Applications ferroviaires
  Figure 21 - TGV-Atlantique : schéma du circuit de puissance d’un bogie bimoteur Figure 22 - TGV-Atlantique : caractéristiques F (V) d’une rame Figure 23 - Locomotive BB 26000 : schéma du circuit de puissance d’un bogie monomoteur

6 - MOTEUR ASYNCHRONE

• 6.1 - Caractéristiques spécifiques au ferroviaire
  Figure 24 - Locomotive BB 26000 : caractéristiques F (V) Figure 25 - Schéma équivalent et diagramme vectoriel des grandeurs électriques Figure 26 - Évolution du couple électromagnétique en fonction de fr, autour d’une fréquence fs donnée Figure 27 - Courbes du couple Cem en traction évoluant en fonction de fr et paramétrées en fs Figure 28 - Schéma du circuit de puissance de l’onduleur de courant
• 6.2 - Alimentation par un onduleur de courant
  Figure 29 - Allure idéalisée du couple électromagnétique du moteur asynchrone alimenté par un onduleur de courant Figure 30 - Allures idéalisées du courant dans une phase du moteur, avec un sous-découpage d’ordre 5 et en pleine onde
• 6.3 - Alimentation par un onduleur de tension
  Figure 31 - Schéma du circuit de puissance de l’onduleur de tension Figure 32 - Allure idéalisée des tensions statoriques lors du fonctionnement en pleine onde Figure 33 - Allure du courant statorique pour les 4 modes de pilotage Figure 34 - Référentiel des axes magnétiques et repère de Park Figure 35 - Schéma monophasé du flux rotorique et diagrammes vectoriels des grandeurs électriques et magnétiques, en traction Figure 36 - Repères d’axes pour la transformation de Park Figure 37 - Exemple de synoptique du pilotage vectoriel en fonctionnement MLI
• 6.4 - Applications ferroviaires
  Figure 38 - Automotrice Z 20500 : schéma du circuit de puissance d’un bogie bimoteur Figure 39 - Automotrice Z 20500 : caractéristiques F (V) d’un élément automoteur Figure 40 - TGV Eurostar : schéma du circuit de puissance d’une motrice Figure 41 - TGV Eurostar : caractéristiques F (V) d’une rame Figure 42 - Locomotive BB 36000 : schéma du circuit de puissance Figure 43 - Locomotive BB 36000 : principe d’alimentation d’un moteur sous réseau continu Figure 44 - Locomotive BB 36000 : caractéristiques F (V)