<p>Simulation is an important tool for verification and validation. Time and money can be saved using simulation instead of flight tests. Achieving satisfying results demands precise models. A new model for JAS39 Gripen’s auxiliary power and engine starting system, APESS, is presented. The objective of this thesis is to develop a more accurate model of APESS and its control unit, APECU. The model was created in MATRIXX. Models are created in MATRIXX using a graphical interface. In MATRIXX, it is possible to generate C-code which is a useful feature.</p><p>Models for the APECU, APU, valves and sensors has been created. The models are then tested and verified using data from test flights.</p><p>The result is a more accurate model for SYSIM. The created control unit model can be used in Easy5. Simulation in MATRIXX has become a useful educational tool.</p><p>One model for three purposes will decrease the amount of nesesary work each system or model update brings. Keeping the model description up to date is also easier.</p> / <p>Simulering är ett viktigt verktyg för verifiering och validering. Tid och pengar kan sparas om simulering kan användas istället för flygprov. För att simuleringen ska ge korrekta resultat krävs korrekta modeller. I denna rapport presenteras en ny modell för JAS39 Gripens hjälpkraft- och motorstartssystem, APESS. Målet med arbetet var att skapa en mer avancerad modell av APESS och dess kontrollenhet APECU. Modellen har skapats i det grafiska verktyget MATRIXX som lämpar sig bra för C-kodgenerering. I arbetet har modeller för kontrollenheten, APU, ventiler och sensorer, tagits fram. Modellerna har testats och verifierats mot data hämtade från flygprov.</p><p>Resultatet blev en mer exakt modell för SYSIM. Kontrollenheten som skapades för modellen kan användas i modelleringsverktyger Easy5. Simulering direkt i MATRIXX är också möjligt vilket har blivit ett pedagogiskt verktyg som ingenjörerna på avdelningen för hjälpkraft, kan använda sig av.</p><p>Att en modell kan användas för tre olika ändamål minskar arbetet, då uppdateringar av modellen eller systemet genomförs. Att hålla modelldokumentationen ajour underlättas även av detta.</p>

Simulation is an important tool for verification and validation. Time and money can be saved using simulation instead of flight tests. Achieving satisfying results demands precise models. A new model for JAS39 Gripen’s auxiliary power and engine starting system, APESS, is presented. The objective of this thesis is to develop a more accurate model of APESS and its control unit, APECU. The model was created in MATRIXX. Models are created in MATRIXX using a graphical interface. In MATRIXX, it is possible to generate C-code which is a useful feature. Models for the APECU, APU, valves and sensors has been created. The models are then tested and verified using data from test flights. The result is a more accurate model for SYSIM. The created control unit model can be used in Easy5. Simulation in MATRIXX has become a useful educational tool. One model for three purposes will decrease the amount of nesesary work each system or model update brings. Keeping the model description up to date is also easier. / Simulering är ett viktigt verktyg för verifiering och validering. Tid och pengar kan sparas om simulering kan användas istället för flygprov. För att simuleringen ska ge korrekta resultat krävs korrekta modeller. I denna rapport presenteras en ny modell för JAS39 Gripens hjälpkraft- och motorstartssystem, APESS. Målet med arbetet var att skapa en mer avancerad modell av APESS och dess kontrollenhet APECU. Modellen har skapats i det grafiska verktyget MATRIXX som lämpar sig bra för C-kodgenerering. I arbetet har modeller för kontrollenheten, APU, ventiler och sensorer, tagits fram. Modellerna har testats och verifierats mot data hämtade från flygprov. Resultatet blev en mer exakt modell för SYSIM. Kontrollenheten som skapades för modellen kan användas i modelleringsverktyger Easy5. Simulering direkt i MATRIXX är också möjligt vilket har blivit ett pedagogiskt verktyg som ingenjörerna på avdelningen för hjälpkraft, kan använda sig av. Att en modell kan användas för tre olika ändamål minskar arbetet, då uppdateringar av modellen eller systemet genomförs. Att hålla modelldokumentationen ajour underlättas även av detta.

Simulation is a vital tool during development of JAS 39 Gripen, since money and time can be saved. The Auxiliary and Emergency Power System, AEPS, is a subsystem of the secondary power system in Gripen. It has the function of providing the aircraft with electrical and hydraulical power before activation and after deactivation of the main engine. The system also functions as backup in case of a safety critical problem in the main power supply system. The system basically consists of a control unit and an auxiliary gearbox. The gearbox is driven by an air turbine. An auxiliary generator and a hydraulic pump are mounted on the gearbox to provide the aircraft with electrical and hydraulical power. The airflow to the turbine is regulated by an Air Modulating Valve, AMV. This report describes a new model of the AEPS. The model encompasses the logical control unit and a physical description of AMV, air turbine, auxiliary gearbox, auxiliary generator and the auxiliary hydraulic pump. The logical model is connected to the physical model whereby simulation of the whole system is made possible. The model is implemented in Matlab/Simulink. This work provides a complete model of the AEPS which enables simulation of the dynamical processes. Verification was done by comparing simulation results with measurements from the real physical system. Satisfactory results are achieved, especially for inlet pressure for the air turbine and the speed of the auxiliary generator. / Simulering är ett viktigt verktyg under utveckling av JAS 39 Gripen, eftersom detta möjliggör att både pengar och tid kan sparas. Reserv- och nödkraftsystemet Auxiliary and Emergency Power System, AEPS, som är en del av Gripens hjälpkraftsystem, har till uppgift att försörja flygplanet med el- och hydraulkraft före uppstart och efter nedstängning av huvudmotor. Systemet fungerar även som backup vid bortfall av ordinarie kraftförsörjning. Grovt förenklat består systemet av en logisk kontrollenhet och en turbindriven reservväxellåda. På reservväxellådan finns en reservgenerator och en reservhydraulpump för elkraft respektive hydraulkraftförsörjning. Luftflödet till turbinen regleras av en så kallad Air Modulating Valve, AMV. Den här rapporten beskriver en ny modell av AEPS. Modellen omfattar den logiska kontrollenheten och en fysikalisk beskrivning av systemets reglerventil, turbin, växellåda, reservgenerator och reservhydraulpump. Den logiska modellen kopplas samman med den fysikaliska och möjliggör simulering av hela systemet. Implementeringen görs i Matlab/Simulink. Arbetet leder fram till en komplett modell för AEPS där dynamiska förlopp beskrivs. Verifiering görs genom att jämföra simuleringar med mätningar från det fysiska systemet. Tillfredställande resultat uppnås, speciellt för tryck in till turbin och varvtal för reservgenerator.

Transformatorstationer i det svenska elnätet innehar en vital funktion för att försörjningen av elenergi från producent till konsument skall fungera. Stationerna finns på olika spännings-nivåer – men de har alla en sak gemensamt: Behov av att lokalkraftsförsörjningen skall fungera enligt angivna krav. Försörjningen av en stations lokalkraftanläggning kan ske på flera olika sätt. I rapporten belyses alternativen stationstransformator, externt abonnemang, ok-lindning och ABB:s SSVT (Station Service Voltage Transformer). De olika lösningarna karaktäriseras av olika tekniska och ekonomiska aspekter och tillhörande för- respektive nackdelar. Studien utvärderar de fyra olika lokalkraftslösningarna ur ett helhetsperspektiv. Först redogörs för den bakomliggande grundläggande teorin kring lokalkraft och elkraftsekonomi. Därefter jämförs de tekniska och ekonomiska skiljaktigheterna gentemot varandra för respektive given transformatorstationstyp; fördelnings-, region- och stamstation. Vattenfall eftersöker de teknisk-ekonomiskt bästa lokalkraftsalternativen för deras transformatorstationer och rapporten skall fungera som underlag. Ur rapporten kan följande resultat och slutsatser erhållas: • Fördelningsstation: Stationstransformator och ok-lindning rekommenderas då de erbjuder teknisk funktionalitet till ett ekonomiskt försvarbart och likvärdigt pris. • Regionstation: Primärt rekommenderas alternativet ok-lindning. • Stamstation: Likväl som på de andra stationerna rekommenderas ok-lindning för försörjning av lokalkraft. Sammanfattningsvis erbjuder alla fyra alternativ de tekniska krav som finns för lokalkraftsförsörjning, men att en avvägning av vilken lösning som lämpar sig bäst för respektive transformatorstation bör utföras från fall till fall. / Substations in the Swedish electric power network have a vital function regarding the supply of electric energy from producer to consumer. The substations are represented on different voltage levels in the network – but they all have one thing in common: The need for auxiliary power to function as intended. There are different options for the supply of substations auxiliary feed. In the thesis the following alternatives are described holistic: local transformer, external power subscription, auxiliary winding on ordinary transformer, and a new (for the Swedish market) alternative from ABB called SSVT (Station Service Voltage Transformer). The distinct solutions are characterized with different technical and economic aspects and associated pros and cons. The study evaluates the four different auxiliary power solutions from a holistic view. First, the underlying essential theory about auxiliary power and electrical power economy is explained. Afterwards, the technical and economical differences are visualized for each of the solutions, and in comparison to each other for each defined substation type; distribution, region and national substation. The company Vattenfall strives for the best technical-economical alternatives for their different types of substations and the report intends to act as a supportive document. From the report, the following results and conclusions can be obtained: • Distribution substation: Local transformer and auxiliary winding is recommended due the technical functionality relative to its equivalent economic aspects. • Region substation: Primarily, the auxiliary winding alternative is recommended, mostly because of the cost-effectiveness. There are fewer alternatives in this type of substation. • National substation: The auxiliary winding is recommended as local power solution. To sum up, all of the four alternatives fill the technical requirements, but consideration for which solution for which substation type must be done on a case to case basis.

I denna rapport utreds problem med spänningsfall i hjälpkraften på olika sträckor i Sverige. Hjälpkraften förser el, tele och signalsystemen med ström. Spänningsnivån kan vara 22 kV trefas eller 11 kV tre eller tvåfassystem. Rapportens utgångspunkt är STRI’s utredning om hjälpkraft där en schablonmetod har framställts. Den metoden har jämförts med simuleringsresultat ur µPAS. De sträckor som rapporten omfattar är trefas med den nominella spänningen 11 kV, 50 Hz. Sträckorna har modellerats och simulerats i µPAS. Vidare har enkla analytiska metoder används, där hela lasten antogs ligga  i slutet på linjen. Resultaten från den analytiska modellen har sedan jämförts med de simulerade. Utifrån detta har två alternativa lösningar tagits fram: att höja den nominala spänningen till 22 kV eller ändra placeringen på inmatningspunkterna vid långmatning. För ett indikativt resultat kunde schablonmetoden användas, för en mer precis undersökning var  µPAS ett bättre alternativ. Slutsatsen är att alla undersökta och normalmatade sträckor för 11 kV klarar spänningskraven på ± 10 % av nominalspänning. Problem uppkommer vid långmatning och då 11 kV inte upprätthålls från omformarstation. / This report will investigate troubles with voltage drop in the auxiliary power system on different routes in the Swedish railway. The auxiliary power system provides the electrical, telecom and signalling systems with power. The voltage level can be 22 kV three phase or 11 kV three or two phase. The report is based on an investigation from STRI where a standardised approach has been developed. The routes included in the report are three phase and has the rated voltage of 11 kV, 50 Hz. The routes have been modulated and simulated in µPAS. To verify the results from the simulations calculations have been made separately. From the results two alternative solutions has been presented. Raise the voltage to 22 kV or change the position of the feeder for long feed. The aim was to lower the voltage drop for each of the solutions. For a quick control the standardised approach can be used. To get more accurate values µPAS is the better alternative.   One conclusion was that all examined routes with 11 kV and are normal fed fulfil the demands of ± 10 % of rated voltage. Issues appear when a route is long fed and if the voltage from a frequency converter drops below 11 kV.

This master thesis investigates and analyzes the energy use for traction and auxiliary equipment in passenger rail vehicles. It covers both the train service with passengers and when the trains are going through other stages in the everyday operation. The operational cycle and associated operational situations are introduced as a way of describing the varying use of a train over time. The descriptions focus on the most common activities and situations, such as stabling and parking, regular cleaning, inspections and maintenance. Also how these situations affect energy use by their need for different auxiliary systems to be active. An energy model is developed based on the operational cycle as a primary input, together with relevant vehicle parameters and climate conditions. The latter proving to be a major influence on the energy used by the auxiliary equipment. The model is applied in two case studies, on SJ's X55 and Västtrafik's X61 trains. Both are modern electric multiple units equipped with energy meters. Model input is gathered from available technical documentation, previous studies and by measurements and parameter estimations. Operational cycle input is collected through different planning systems and rolling stock rosters. Climate input is finally compiled from open meteorological data banks. The results of the case studies show that the method and models are useful for studying the energy used by the trains in their operational cycles. With the possibility to distinguish the energy used by the auxiliary equipment, both during and outside the time the trains are in service with passengers. With this it's also possible to further investigate and study potential energy saving measures for the auxiliary equipment. Simulations of new ventilation control functions and improved use of existing operating modes on the trains show that considerable energy savings could be achieved with potentially very small investments or changes to the trains. The results generally show the importance of a continued investigation of the auxiliary equipment's energy use, as well as how the different operational situations other than the train service affect the total energy use. / Detta examensarbete utreder och analyserar energianvändningen för passagerarjärnvägsfordons traktion- och hjälpkraftssystem, både under tågdriften med passagerare och andra delmoment som tågen genomgår under den normala dagliga driften. För detta introduceras driftcykeln och tillhörande driftsituationer som ett sätt att beskriva användningen av ett tåg över tiden. Syftet är att beskriva de vanligast förekommande aktiviteterna och situationerna, såsom uppställning och parkering, regelbundna inspektioner, klargörningar och underhåll. Även hur dessa situationer påverkar energianvändningen genom ett varierande behov av hjälpkraft och aktiva funktioner i tågen. En energimodell baserad på driftcykeln som huvudsaklig indata, tillsammans med tågets egenskaper samt det omgivande klimatet, tas fram. Klimatet visar sig vara en avgörande faktor i hjälpkraftens energianvändning. Modellen utvärderas i typstudier på SJs X55 och Västtrafiks X61. Båda är elektriska motorvagnståg utrustade med energimätare. Indata till modellen samlas in genom tillgänglig teknisk dokumentation, tidigare studier och genom mätningar samt parameterestimering. Driftcyklerna för tågtyperna sammanställs med hjälp av olika planeringssystem och omloppsplaner. Väder- och klimatdata samlas slutligen in från öppna databaser för metrologiska data. Resultaten från typstudierna visar att metoden och modellerna är användbara verktyg för att kunna beskriva tågens energianvändning i deras driftcykler. Med möjligheten att särskilja hjälpkraftssystemens energianvändning vid tågdriften med passagerare men även i de övriga situationerna. Med detta blir det också möjligt att undersöka potentiella energibesparingsåtgärder för hjälpkraftssystemen. Simulering av förbättrade styrfunktioner för ventilationen och förbättrat utnyttjade av redan inbygga energibesparande driftlägen på tågen visar att betydande energibesparingar kan fås med relativt små medel och få förändringar på fordonen. De sammantagna resultaten av arbetet visar på vikten av att fortsätta undersöka och utreda hjälpkraftens energianvändning samt hur driftsituationerna utanför tågdriften med passagerare påverkar den totala energianvändningen.

The thesis work was carried out within the Swedish Transport Agency's ERTMSproject to assist in deciding on the power supply of the facilities along the railways related to the project. This work applies to areas such as the implementation of the new rectifier, the Rectiverter, and power supply design with focus on redundancy and the overall electricity quality. The work was carried out by processing data from one week's power quality measurement at one of the signal plants where there was an installed Rectiverter. The results were set against current standards and causes of events discussed. The work indicates that the tested facility where power quality was measured meets the applicable standards. However, measures can be made to increase the efficiency of the facility, concerning both redundancy and direct power losses. This refers to the choice of power supply at facilities around the country and the conversion of AC to DC before the UPS and DC to AC-voltage after UPS to the Rectiverter. In chapter one terminology and abbreviations are listed. Chapter two contains an introduction to the report where background, purpose and objectives are formulated. Theory of power quality concepts, data processing, prevailing standards and information about the facilities of the Swedish Transport Administration can be found under chapter three. In chapter four, the methodology used for the power quality measurement and how it was carried out is presented. This includes the collection of sources, used equipment, practical set-up and used method for analysis. In chapter five, the results from the measurement are presented, which are then discussed further in the discussion (chapter six). The report is then summarized with conclusions and suggestions for further work in chapters seven and eight.