Sistema de almacenamiento de energía fija (Trackside) para ferrocarriles eléctricos de CC basado en convertidores CC-CC aislados de SiC completo
Autores: Fabre, Joseph; Ladoux, Philippe; Caron, Hervé
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Sistema de almacenamiento de energía fija (Trackside) para ferrocarriles eléctricos de CC basado en convertidores CC-CC aislados de SiC completo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Redes ferroviarias
Sistemas de electrificación de CC
Sistemas de almacenamiento de energía en la vía
TESS
Baterías de ion litio
MOSFET de SiC
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
En la actualidad, en varias redes ferroviarias europeas que utilizan sistemas de electrificación DC tradicionales, no es posible aumentar el tráfico ni operar locomotoras a su potencia nominal. Los sistemas de almacenamiento de energía en la vía (TESSs) pueden ser una solución alternativa para la creación de nuevas subestaciones. Un TESS limita las caídas de voltaje en la línea de contacto y suaviza la potencia absorbida durante el tráfico máximo. De esta manera, se puede aumentar la eficiencia del sistema de energía al tiempo que se limitan los costos y el impacto ambiental. Este documento propone una nueva topología de un TESS basado en convertidores CC/CC aislados de SiC completo asociados con baterías de iones de litio y aislamiento galvánico, ofreciendo importantes ventajas para la seguridad operativa. En caso de una falla, los terminales de entrada y salida de los convertidores están eléctricamente separados, y el voltaje de la línea de contacto nunca puede aplicarse directamente a las baterías. Además, el uso de MOSFETs de SiC permite obtener una excelente eficiencia con una alta frecuencia de conmutación. La primera parte de este documento presenta las principales características de un módulo TESS elemental, mientras que la segunda parte propone una metodología de dimensionamiento para el caso típico de una línea DC de 1,5 kV, que muestra los límites del uso de TESSs para reforzar un suministro de energía. Finalmente, se presentan los resultados experimentales de un prototipo de módulo elemental.
Descripción
En la actualidad, en varias redes ferroviarias europeas que utilizan sistemas de electrificación DC tradicionales, no es posible aumentar el tráfico ni operar locomotoras a su potencia nominal. Los sistemas de almacenamiento de energía en la vía (TESSs) pueden ser una solución alternativa para la creación de nuevas subestaciones. Un TESS limita las caídas de voltaje en la línea de contacto y suaviza la potencia absorbida durante el tráfico máximo. De esta manera, se puede aumentar la eficiencia del sistema de energía al tiempo que se limitan los costos y el impacto ambiental. Este documento propone una nueva topología de un TESS basado en convertidores CC/CC aislados de SiC completo asociados con baterías de iones de litio y aislamiento galvánico, ofreciendo importantes ventajas para la seguridad operativa. En caso de una falla, los terminales de entrada y salida de los convertidores están eléctricamente separados, y el voltaje de la línea de contacto nunca puede aplicarse directamente a las baterías. Además, el uso de MOSFETs de SiC permite obtener una excelente eficiencia con una alta frecuencia de conmutación. La primera parte de este documento presenta las principales características de un módulo TESS elemental, mientras que la segunda parte propone una metodología de dimensionamiento para el caso típico de una línea DC de 1,5 kV, que muestra los límites del uso de TESSs para reforzar un suministro de energía. Finalmente, se presentan los resultados experimentales de un prototipo de módulo elemental.