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Ingenio en movimientoEl convertidorcompactoNueva generación de convertidores compactos IGBT de bajatensión para aplicaciones de tracciónPeter Dähler, Gerold Knapp, Armando NoldNo es necesario viajar mucho en Suizapara ver trenes de múltiples unidadessuministrados por Stadler Rail, elfabricante suizo de material rodante.Los más sobresalientes son losexitosos trenes regionales FLIRT yGTW, que ofrecen un rendimiento ycomodidad muy apreciados. Peropoca gente sabe que los convertidoresde potencia de estas unidadesson suministrados por ABB. Elconvertidor compacto de baja tensiónCC750 ® es parte integrante de labrillante historia del ferrocarril.Con independencia de la fuente dealimentación con la que opere, esteconvertidor, compacto y versátil,suministra la tensión y frecuenciaadecuadas para los motores detracción, así como la electricidad paralos sistemas de a bordo, como lailuminación y el frenado, y para otrossistemas auxiliares. El convertidorCC750 ® de ABB usa la última generaciónde módulos semiconductores yuna plataforma de control progra -m able de alto rendimiento.52Revista ABB 3/2006
El convertidor compactoIngenio en movimientoLa función de un convertidor esadaptar la energía de la catenaria(cable aéreo) a la tensión y frecuenciadeseadas para el funcionamiento delmotor a la velocidad y par pretendidos.El convertidor CC750 ® fabricadopor ABB alimenta los motores detracción de los trenes FLIRT 1) [1,2] yGTW 2) de Stadler Rail 1 , utilizados porlos Ferrocarriles Federales Suizos(SBB) y por muchos otros operadores.El convertidor CC750 ® también suministrala electricidad para los sistemasa bordo, de iluminación, frenado yHVAC (corriente alterna de alta tensión).Usa la última generación demódulos IGBT 3) de baja tensión y estáequipado con una plataforma programablede control rápido.El modelo CC750 ® fue presentado enun artículo publicado recientementepor Revista ABB [3], centrado principalmenteen el sistema de control AC800PEC del CC750 ® . El presente artículoanaliza el convertidor en sí.Un sistema Compact Converter CC750AC consta de un transformador deentrada, dos convertidores de traccióncon convertidores auxiliares de potenciay cargador de batería integrados, yun sistema de control AC 800PEC [4]de ABB 2 . El convertidor CC750®sepuede usar con muchas configuracionesde catenarias usuales, como porejemplo 15 kV / 16,7 Hz y 25 kV / 50 Hz,y también con combinaciones de diferentessistemas (para servicios transfronterizos).Existen configuracionescon dos o cuatro convertidores portren, que proporcionan una potenciade tracción total de 1,3 MW o 2,6 MWen la llanta. Los convertidores puedensituarse dentro del vehículo o ir instaladosen el techo o debajo del piso.La avanzada tecnología de control haceposible que los convertidores funcionensin circuito resonante en serieen el enlace de CC, de lo que resultaun sistema de transmisión considerablementemás ligero.Cada convertidor en supropia cajaUna característica esencial del CC750 ®es el montaje de cada convertidor ensu propia caja, a prueba de vibraciones3 . El convertidor, refrigerado poragua, está situado en una caja cerradacon circulación interna de aire a presióny un cambiador de calor aireagua.El hardware de control estámontado sobre una estructura pivotantepara facilitar el acceso a lasección de potencia.Los condensadores del enlace de CC4 están situados inmediatamente detrásde los módulos IGBT, formandouna batería de condensadores de bajainductancia.Los conectores para la refrigeraciónpor agua, así como la interfaz para elcontrol del vehículo, están situados enla parte superior del convertidor.Semiconductores en convertidoresde tracciónLos convertidores compactos sonunidades robustas que incorporan lamoderna tecnología IGBT. Cada unidadindividual se basa en un bloque funcionalde electrónica de alimentación (PE-BB, Power Electronics Building Block)PowerPak 4. Tanto los convertidores dela red como del motor están equipadoscon semiconductores y controladoresde puertas integrados. En el lado delconvertidor de la red se requiere unaconexión en paralelo de los dos módulosde potencia para gestionar la corrientemáxima. En cambio, se proporcionaun módulo de potencia por faseen el lado del motor.Ambos inversores operan en todo elrango de velocidades con un únicopatrón de impulsos PWM, utilizandouna frecuencia portadora de 2 kHz. Lasdistorsiones de las corrientes de fasesinusoidales tanto en el lado de la redcomo en el lado del motor del convertidorson muy bajas 5 .En el caso de transitorios de cortaduración como, por ejemplo, losdebidos al rebote del pantógrafo, unlimitador de tensión limita la tensióndel enlace de CC a 800 V.Sin filtro sintonizado en el enlace de CCA diferencia de los modernos diseñosde convertidores monofásicos, elenlace de CC no cuenta con ningúnfiltro sintonizado.1 Los ferrocarriles regionales están ganando atractivo y eficiencia gracias al despliegue de modernos automotores ligeros:a tren FLIRT 1) de los Ferrocarriles Federales Suizos (SBB) yb tren GTW 2) de THURBO (Thurgau-Bodensee Bahn). Ambos utilizan el convertidor de potencia CC750 ® de ABB.abRevista ABB 3/200653
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