Power-HIL-Emulation der Dynamik einer Zug-Oberleitung mittels Echtzeit-Finite-Elemente-Modell in bewegten Koordinaten und modellprädiktiver Regelung

Abstract

Zusammenfassung Diese Arbeit stellt eine innovative Power-Hardware-in-the-Loop-Entwicklungsplattform zur Prüfung von Bahnstromabnehmern vor. Ein echtzeitfähiges Finite-Elemente-Modell der Oberleitung wird formuliert, um deren relevante Dynamik um den Stromabnehmer-Kontakt effizient und genau darzustellen. Die Beschreibung in zugfesten, mitbewegten Koordinaten erlaubt es, das Rechengebiet deutlich zu kürzen. Unerwünschte Reflexionen hinauslaufender Wellenanteile an den Rändern werden durch ein leistungsfähiges Konzept zur Aufprägung absorbierenden Randverhaltens vermieden. Ein modellprädiktiver Impedanzregler emuliert die virtuelle Fahrleitungsdynamik auf dem realen Stromabnehmerprüfstand in Echtzeit.