Resumen de Design, development, and implementation of a medium voltage 3L-ANPC-VSC for recovery of train braking energy in 3kV dc railway systems
Los vehículos ferroviarios como el tren, el metro o el tranvía producen "energía de frenado regenerativo" durante su momento de frenado que, en el caso de ser "capturada" y reutilizada correctamente, puede suponer un gran ahorro energético y con ello, un gran ahorro económico. Hoy en día y a nivel mundial, en casi todas las subestaciones y en casi todos los vehículos ferroviarios, el aprovechamiento de la energía de frenado regenerativo es muy limitado, ya que el momento de frenado de un vehículo debe coincidir con el momento de tracción de otro. Hay dos formas de captar esta energía de frenado regenerativo: por medio de sistemas de almacenamiento de energía como pueden ser las baterías de ion-litio, ya sea a nivel de subestación o incorporado en el propio vehículo, o por medio de recuperadores de energía basados en convertidores de Electrónica de Potencia; el último método mencionado es en el que se ha basado esta Tesis Doctoral y consiste en transformar corriente continua en corriente alterna a través de un inversor de potencia, ubicado en la subestación ferroviaria, cuando hay energía de frenado regenerativo disponible en la línea de catenaria. Con la idea de recuperar la mayor cantidad de energía de frenado regenerativo disponible en la catenaria ferroviaria y hacerlo de la manera más eficiente posible, este trabajo se ha centrado en el diseño, desarrollo e implementación de un convertidor de potencia de media tensión, basado en topología de tres niveles y conectado directamente, a nivel de subestación, a la catenaria de corriente continua de 3 kV del sistema ferroviario español. Este trabajo se centra en dos aspectos fundamentales del diseño del convertidor de potencia, que son: (i) el diseño del bloque de potencia y (ii) el diseño del filtro del lado red. El primero se centra mucho en la importancia de la inductancia parásita (presente en los lazos de conmutación del bloque de potencia) en el proceso de conmutación del dispositivo semiconductor de potencia. El segundo se centra en proponer un filtro de armónicos, con una muy alta capacidad de filtrado, que conecta al convertidor de potencia con la red eléctrica de la subestación y que permite cumplir, de manera holgada, con los requisitos más estrictos de conexión a la red eléctrica impuesta por las principales normativas del sector.
