Estudio sobre convertidores boost con alta densidad de potencia para sistemas ferroviarios híbridos de celdas de combustible de hidrógeno
Autores: Youn, Han-Shin; Yun, Duk-Hyeon; Lee, Woo-Seok; Lee, Il-Oun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Estudio sobre convertidores boost con alta densidad de potencia para sistemas ferroviarios híbridos de celdas de combustible de hidrógeno
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Convertidores de paso
Convertidores dc/dc
Hfc
Sistema ferroviario híbrido
Convertidor elevador
Eficiencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
Los convertidores DC/DC elevadores son necesarios generalmente para el sistema ferroviario híbrido de células de combustible de hidrógeno (HFC) ya que las HFC tienen dificultades para generar directamente un voltaje de enlace alto de más de 1500 V para el inversor de alta capacidad de potencia que impulsa el motor de tracción en el vehículo. Estos convertidores DC/DC elevadores demandan una alta eficiencia de conversión con bajo peso y volumen, debido al espacio limitado en el vehículo. En este artículo, se presentan los convertidores DC/DC elevadores y se evalúan para el sistema ferroviario híbrido de HFC. Al elegir el convertidor elevador entrelazado y el convertidor elevador de 3 niveles como candidatos prometedores, se presentan las características y características de ambos convertidores a través del análisis de los principios operativos. Además, se presentan los métodos de diseño óptimo y los resultados del inductor de refuerzo, el capacitor de salida y los dispositivos semiconductores de potencia basados en el análisis teórico y una especificación de diseño real para el sistema ferroviario híbrido de HFC. Además, se presenta un diseño de control digital óptimo en términos de respuesta dinámica de corriente y confiabilidad, como controles de balance de corriente o balance de voltaje, en este artículo. Para verificar los resultados del análisis y diseño, se construyen prototipos de ambos convertidores con especificaciones de entrada de 600 V y salida de 1200 V/20 kW y se demuestra el rendimiento de los convertidores elevadores entrelazados y de 3 niveles a través de los resultados experimentales. Los resultados experimentales muestran que el convertidor elevador de 3 niveles es más adecuado para el sistema ferroviario híbrido de HFC en términos de eficiencia, densidad de potencia y respuesta dinámica de corriente.
Descripción
Los convertidores DC/DC elevadores son necesarios generalmente para el sistema ferroviario híbrido de células de combustible de hidrógeno (HFC) ya que las HFC tienen dificultades para generar directamente un voltaje de enlace alto de más de 1500 V para el inversor de alta capacidad de potencia que impulsa el motor de tracción en el vehículo. Estos convertidores DC/DC elevadores demandan una alta eficiencia de conversión con bajo peso y volumen, debido al espacio limitado en el vehículo. En este artículo, se presentan los convertidores DC/DC elevadores y se evalúan para el sistema ferroviario híbrido de HFC. Al elegir el convertidor elevador entrelazado y el convertidor elevador de 3 niveles como candidatos prometedores, se presentan las características y características de ambos convertidores a través del análisis de los principios operativos. Además, se presentan los métodos de diseño óptimo y los resultados del inductor de refuerzo, el capacitor de salida y los dispositivos semiconductores de potencia basados en el análisis teórico y una especificación de diseño real para el sistema ferroviario híbrido de HFC. Además, se presenta un diseño de control digital óptimo en términos de respuesta dinámica de corriente y confiabilidad, como controles de balance de corriente o balance de voltaje, en este artículo. Para verificar los resultados del análisis y diseño, se construyen prototipos de ambos convertidores con especificaciones de entrada de 600 V y salida de 1200 V/20 kW y se demuestra el rendimiento de los convertidores elevadores entrelazados y de 3 niveles a través de los resultados experimentales. Los resultados experimentales muestran que el convertidor elevador de 3 niveles es más adecuado para el sistema ferroviario híbrido de HFC en términos de eficiencia, densidad de potencia y respuesta dinámica de corriente.