Covertidores Unificados

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Convertidores unificados para el manejo de energía en vehículos eléctricos con máquinas brushless DC.
Ramón Zulen Olivares, Student Member, IEEE Universidad Técnica Federico Santa María. Valparaíso, Chile. ramón.zulen@movielectric.cl

Abstract—Este documento muestra los convertidores usados tradicionalmente para la tracción eléctrica con máquinas brushless DC. Se presentan topologías quedan solución y/o alternativa a los sistemas de frenado regenerativos y sistemas de recarga de energía.

Por otra parte, un VI tiene alrededor de 100 veces menos partes móviles que uno a combustión interna [2]. Pocas partes móviles representan un sistema más sencillo y de menor mantención. No hay aceite, filtros, ni aditivos, etc., esto agrega al sistema la variable de limpieza. B. Manejo deenergía en vehículos eléctricos. Existen diferentes sistemas de almacenamiento de energía para uso en vehículos eléctricos. En algunos casos los sistemas cuentan con una gran capacidad de energía específica, pero son pobres en su potencia específica y viceversa. Para un vehículo eléctrico de altas prestaciones es primordial contar con un sistema que almacene la mayor cantidad de energía posible y quela pueda entregar y recibir de forma rápida. Todo esto teniendo en cuenta las variables técnicas y económicas. Una solución es combinar distintos tipos de tecnologías. La figura 1.1 muestra esquemáticamente un sistema principal de alta energía específica en conjunto con uno auxiliar de alta potencia específica. En este caso, en una aceleración desde velocidad cero, el motor eléctrico es alimentadomomentáneamente por el sistema de alta potencia específica.

I.

INTRODUCTION

A. Generalidades os vehículos a combustión interna (VCI) emiten una serie de gases contaminantes que afectan de forma adversa a la salud de las personas, animales, plantas y la composición química de la atmósfera. Las emisiones de dióxido de carbono e hidrocarburos, dos de los principales contaminantes expulsadospor este tipo de vehículos, contribuyen al calentamiento global y son producto de la combustión de derivados del petróleo. Además, se estima que en 50 años más el número de vehículos en las calles aumente de 700 millones a 2.500 millones [1]. Es fácil pensar que se necesita una alternativa para este medio de transporte. Una solución son los vehículos eléctricos. Los vehículos eléctricos (VI)tienen mala reputación por su escasa autonomía, sin embargo, con el avance de la tecnología, este impedimento se ha reducido considerablemente. Hoy en día existe gran variedad de baterías optimizadas para la tracción eléctrica. También el avance de la electrónica de potencia, el control automático, y las nuevas tecnologías en las máquinas eléctricas hacen que el vehículo eléctrico sea cada vez máscompetitivo económicamente. Un sistema de tracción eléctrica es más eficiente que el tradicional, principalmente debido a que las máquinas eléctricas tienen un alto rendimiento (cercano al 90% y en algunos casos superiores al 95%) en comparación a un VCI (30% aproximadamente).

L

Figura 1.1 Manejo de energía de un sistema mixto. Etapa de aceleración o partida de la máquina eléctrica.

Como laenergía que se almacena en el sistema de alta potencia específica es limitada, luego se continúa con el sistema de alta energía especifica. La figura 1.2 hace referencia a este concepto.

2 tanto los modelos reales del sistema de baterías y la máquina para tracción serán simplificados. En este caso el conjunto de baterías es modelado por una fuente de tensión constante e(t) con su resistenciaserie equivalente Ri.

Figura 1.2 Manejo de energía de un sistema mixto. Condición de estado estacionario.

Para realizar la configuración mostrada anteriormente el sistema de alta potencia específica necesita un convertidor auxiliar que maneje la energía de forma bidireccional. En el desarrollo de este documento se presenta una topología de convertidor que solamente utiliza el convertidor...