ES2744353T3 - Sistema, subestación y procedimiento para recuperar la energía de frenado de vehículos ferroviarios, vehículos ferroviarios para este sistema - Google Patents
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Abstract
Subestación Sk para la recuperación de energía de frenado de vehículos ferroviarios capaz de implementarse en un sistema de recuperación de energía de frenado de vehículos ferroviarios que incluye: - al menos una línea de alimentación (6) que se extiende a lo largo de una vía férrea para alimentar los vehículos ferroviarios que circulan en esta vía férrea, - una pluralidad de subestaciones de recuperación de energía de frenado separadas entre sí por una distancia Dk superior a 100 m, siendo dicha subestación Sk capaz de conectarse eléctricamente a la línea de alimentación (6) en un punto Pk y estando equipada por: - un convertidor eléctrico (30) capaz de transferir energía eléctrica desde la línea de alimentación (6) a una red de distribución de electricidad (20) para recuperar la energía de frenado de los vehículos ferroviarios, - un sensor (36) o un estimador de tensión Ussk en el punto de conexión Pk, - un módulo de control (32) del convertidor eléctrico capaz de cambiar automáticamente el convertidor eléctrico a un modo de regeneración en el que el convertidor eléctrico transfiere continuamente energía eléctrica desde la línea de alimentación a la red de distribución de electricidad para recuperar la energía de frenado de los vehículos ferroviarios, caracterizado porque el módulo de control (32) del convertidor eléctrico es capaz de cambiar automáticamente el convertidor eléctrico en un modo de regeneración tan pronto como la tensión Ussk medida o estimada es superior a un umbral UC3k, de modo que la subestación está asociada con una zona Zfk de recuperación de energía de frenado en la que, independientemente de la posición del vehículo ferroviario en el interior de esta zona Zfk, la subestación Sk puede recuperar al menos una parte de la energía de frenado de este vehículo ferroviario, siendo la zona Zfk de recuperación de energía de frenado un segmento [LGfk; LDfk] de la línea de alimentación (6) centrada en torno al punto Pk y cuyos límites LGfk, LDfk están separados a ambos lados del punto Pk por una distancia Fk igual a UCmáx-UC3mínk)/(ρImáx), donde: - UCmáx es una tensión máxima no permanente admisible en la línea de alimentación, - UC3mínk es el valor mínimo que puede asumir el umbral UC3k durante el funcionamiento de la subestación, - p es la resistencia lineal de la línea de alimentación, - Imáx es la intensidad máxima admisible para la corriente que fluye en la línea de alimentación, y porque el valor del límite UC3mínk es de tal forma que la distancia Fk es superior o igual a Dk/2 o Dk.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema, subestación y procedimiento para recuperar la energía de frenado de vehículos ferroviarios, vehículos ferroviarios para este sistema
[0001] La presente invención se refiere a un sistema, una subestación equipada con un convertidor estático y un procedimiento de recuperación de energía de frenado de vehículos ferroviarios, y a vehículos ferroviarios para este sistema.
[0002] El Solicitante conoce, a través del documento FR 2 873 332 A, una subestación que puede implementarse en un sistema de alimentación y recuperación de energía de frenado de vehículos ferroviarios que comprende:
- al menos una línea de alimentación que se extiende a lo largo de una vía férrea para alimentar los vehículos ferroviarios que circulan en esta vía férrea,
- una pluralidad de subestaciones Sk de recuperación de energía de frenado separadas entre sí por una distancia Dk superior a 100 m, estando dicha subestación Sk eléctricamente conectada a la línea de alimentación en un punto de conexión Pk y equipada con:
• un convertidor eléctrico capaz de transferir energía eléctrica desde una red de distribución de electricidad a la línea de alimentación y desde la línea de alimentación a la red de distribución de electricidad para recuperar la energía de frenado de los vehículos ferroviarios,
• un sensor o un estimador de tensión Ussk en el punto de conexión Pk,
• un módulo de control del convertidor eléctrico capaz de cambiar automáticamente el convertidor eléctrico a un modo de regeneración en el que el convertidor eléctrico transfiere continuamente energía eléctrica desde la línea de alimentación a la red de distribución de electricidad para recuperar la energía de frenado de los vehículos ferroviarios.
[0003] Las consideraciones eléctricas conocidas por el experto en la técnica permiten al Solicitante decir que, para tal subestación, es ventajoso cambiar el convertidor en un modo de regeneración tan pronto como la tensión Ussk medida o estimada sea superior a un umbral UC3k, de manera que cada subestación esté asociada con su propia zona Zfk de recuperación de energía de frenado en la que, independientemente de la posición del vehículo ferroviario dentro de esta zona Zfk, la subestación Sk es capaz de recuperar al menos una parte de la energía de frenado de este vehículo ferroviario.
[0004] Una zona Zfk de recuperación de energía de frenado se define como un segmento [LGfk; Lüfk] de la línea de alimentación centrada alrededor del punto Pk y cuyos límites LGfk, LDfk están separados a ambos lados del punto Pk por una distancia Fk igual a (UCmáx-UC3mínk)/(pImáx), en la que:
• UCmáx es una tensión máxima no permanente admisible en la línea de alimentación,
• UC3mínk es el valor mínimo que puede asumir el umbral UC3k durante el funcionamiento de la subestación,
• p es la resistencia lineal de la línea de alimentación, y
• Imáx es la intensidad máxima admisible para la corriente que fluye en la línea de alimentación.
[0005] Además, el documento DD 261485 describe un sistema de conmutación para distribuir energía eléctrica en porciones de catenaria, que se alimentan por líneas de alimentación conectadas a través de las válvulas principales. El sistema de conmutación incluye además una línea de transporte de energía complementaria conectada a cada porción de catenaria por primera y segunda válvulas. El sistema es capaz de recuperar la energía de frenado de un vehículo conectado a una primera porción de catenaria y distribuirla a los vehículos conectados a otras porciones de catenaria abriendo la primera y/o segunda válvulas.
[0006] El documento DE 3527309 describe un sistema de alimentación eléctrica para los ferrocarriles, en el que las líneas aéreas de contacto se alimentan a partir de subestaciones que pueden funcionar en un modo de recuperación de potencia de frenado.
[0007] El documento EP 1350666 describe un sistema de alimentación de una línea aérea de contacto para vehículos eléctricos.
[0008] En la siguiente descripción, los términos utilizados tienen su significado habitual en el campo del transporte ferroviario. En particular, los términos tales como tensión máxima no permanente, tensión nominal o tensión mínima permanente admisible en la línea de alimentación se definen, por ejemplo, en la Norma Europea EN 50 163/CEI 60850.
[0009] En la resistencia lineal de la línea de alimentación se incluye la resistencia lineal de los conductores paralelos o "alimentadores", cuando la línea es una catenaria.
[0010] Por línea de alimentación, se entiende en el presente documento, tanto un cable aéreo de catenaria en el que simplemente se frota el pantógrafo de un vehículo ferroviario para suministrar energía eléctrica, como un tercer carril dispuesto a lo largo de los carriles de vías del ferrocarril. En el caso de un tercer carril, el pantógrafo es mejor conocido por el término "patín".
[0011] Para frenar un vehículo ferroviario, es posible controlar un motor de tracción de este vehículo ferroviario para que funcione como generador. La energía eléctrica generada por el motor se transmite entonces a través de la línea de alimentación. Se denomina energía de frenado.
[0012] Esta energía de frenado está destinada a consumirse por otros vehículos ferroviarios cercanos o por las subestaciones reversibles.
[0013] Cuando una subestación consume energía de frenado, la transfiere desde la línea de alimentación a la red de distribución de electricidad para que pueda usarse para otros fines.
[0014] Sin embargo, con frecuencia y específicamente durante las horas valle operativas, la energía de frenado generada por el vehículo ferroviario no encuentra ningún consumidor cerca. Más específicamente, cuando un vehículo ferroviario genera energía de frenado en la línea de alimentación, esta energía se entrega a baja tensión Ut en el pantógrafo Esta tensión Ut no puede exceder el umbral predefinido Uomáx. Por otro lado, una subestación Sk puede consumir la energía de frenado solo si tiene una tensión Ussk superior al umbral Uo3mínk. Por lo tanto, se entiende que una subestación Sk puede consumir teóricamente la energía de frenado del vehículo ferroviario solo si la distancia que lo separa de este vehículo ferroviario es inferior a la distancia Fk, es decir, inferior a (Uomáx -Uo3mín)(pImáx).
[0015] En el caso contrario, es decir, si todas las subestaciones se encuentran a más de Fk del vehículo ferroviario que frena, entonces la energía de frenado no se consume. En estas condiciones, la generación de la energía de frenado en la línea de alimentación da como resultado un aumento de la tensión Ut en la línea de alimentación en el pantógrafo. Para evitar que la tensión Ut exceda el umbral Uomáx, en los vehículos ferroviarios existentes, tan pronto como la tensión Ut exceda un umbral Utg inferior al umbral Uomáx, los vehículos ferroviarios dejan de generar energía de frenado en la línea de alimentación y disipan la energía de frenado en un reóstato a bordo en forma de calor. Como medida de seguridad, el umbral Utg se elige mucho más pequeño que el umbral Uomáx. Como resultado, la distancia máxima que debe separar el vehículo ferroviario que frena la subestación es en realidad inferior a (UTG-Uc3mínk)/(pImáx). En sistemas conocidos de rectificador no controlado con inversor en paralelo, por ejemplo, la diferencia de tensión UTG-Uo3mínk es del orden del 7 % de la tensión de alimentación nominal. La distancia que separa el vehículo ferroviario que frena y el consumidor es, por lo tanto, muy pequeña en comparación con la distancia Dk. Esta corta distancia significa que una parte sustancial de la energía de frenado de los vehículos ferroviarios no se recupera. Esto da como resultado pérdidas de energía eléctrica en seco.
[0016] La invención tiene como objetivo remediar este problema proponiendo un sistema de recuperación de energía de frenado que limita el uso del reóstato y, por lo tanto, limita las pérdidas de energía eléctrica en seco.
[0017] Por lo tanto, se refiere a una subestación, un sistema y un procedimiento para recuperar la energía de frenado según las reivindicaciones adjuntas.
[0018] También tiene por objeto un vehículo ferroviario destinado a circular en una red ferroviaria equipada con el sistema anterior, en el que el vehículo ferroviario no tiene resistencia a bordo en el interior del vehículo y permite disipar toda la energía de frenado eléctrico de este vehículo ferroviario en forma de calor.
[0019] Finalmente, la invención también tiene por objeto un medio de registro de información que comprende instrucciones para implementar el procedimiento anterior, cuando estas instrucciones son ejecutadas por un ordenador electrónico.
[0020] En el sistema según la invención, dado que la distancia Fk es superior o igual a Dk/2, independientemente de la posición del vehículo ferroviario a lo largo de la línea de alimentación, se encuentra al menos en la zona Zfk una subestación. En estas condiciones, la recuperación de energía de frenado es posible independientemente de la posición de los vehículos ferroviarios a lo largo de la línea de alimentación, lo que permite aumentar la cantidad de energía de frenado recuperada. Incluso es posible garantizar que se recupere al menos el 99 % de la energía de frenado y, por lo tanto, eliminar el reóstato del vehículo ferroviario destinado a disipar la energía de frenado. Por lo tanto, el sistema anterior también permite simplificar la arquitectura de los vehículos ferroviarios y ahorrar en el peso de los vehículos, lo que es un factor complementario de ahorro de energía.
[0021] Además, elegir el límite Uo3mínk para que la distancia Fk sea superior o igual a la distancia Dk permite garantizar que, incluso en el caso de fallo de una subestación Sk, las subestaciones Sk-i y Sk+i se pueden utilizar para recuperar la energía de frenado independientemente de la posición del vehículo ferroviario que frena entre estas dos subestaciones Sk-i y Sk+i. Esto también hace posible utilizar simultáneamente dos subestaciones adyacentes para
recuperar la energía de frenado y así agrupar la recuperación de energía de frenado.
[0022] La subestación según la invención tiene las siguientes ventajas:
- elegir la distancia Tk superior o igual a la mitad de la distancia Dk permite utilizar el mismo criterio para ubicar subestaciones para el suministro de vehículos ferroviarios y recuperar la energía de frenado independientemente de la posición de los vehículos ferroviarios a lo largo de la línea de alimentación,
- elegir el umbral Uc3mínk por debajo del umbral Udk y dar prioridad al modo de regeneración cuando la tensión Ussk está entre estos dos umbrales permite aumentar la zona Zfk de la subestación más allá de la zona Ztk,
- mantener el valor del umbral UC3k cerca del límite máximo UC3máxk permite promover el intercambio directo de energía entre los vehículos ferroviarios únicamente a través de la línea de alimentación,
- disminuir el valor del umbral UC3k en caso de un aumento repentino de la tensión Ussk permite adaptar automáticamente las dimensiones de la zona Zfk en función del tráfico ferroviario y distribuir la energía de frenado a recuperar entre las subestaciones más cercanas al vehículo ferroviario,
- controlar el convertidor para que transfiera la mayor cantidad posible de energía eléctrica desde la línea de alimentación a la red de distribución de electricidad, tan pronto como la tensión Ussk exceda un umbral UCmáx2k, permite suprimir las sobretensiones en la línea sin interrumpir el intercambio de energía entre vehículos ferroviarios.
[0023] La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción que aparece a continuación, dada únicamente a título de ejemplo y realizada con referencia a los dibujos en los que:
- la figura 1 es una ilustración esquemática de la arquitectura de una red ferroviaria equipada con un sistema de subestaciones reversibles para la recuperación de la energía de frenado,
- la figura 2 es un diagrama de flujo de un procedimiento para recuperar la energía de frenado,
- las figuras 3 a 6 son cronogramas de señales que muestran el funcionamiento del procedimiento de recuperación de energía de frenado, y
- la figura 7 es un gráfico que muestra las diferentes zonas operativas posibles de la red ferroviaria de la figura 1.
[0024] En estas figuras, se usan las mismas referencias para designar los mismos elementos.
[0025] En la siguiente descripción, las características y funciones bien conocidas por el experto en la técnica no se describen en detalle.
[0026] La figura 1 muestra una red ferroviaria 2 equipada con un sistema 4 para recuperar la energía de frenado.
[0027] El sistema 4 comprende una o más líneas de alimentación y muchas subestaciones distribuidas a intervalos regulares a lo largo de estas líneas de alimentación. Para simplificar la figura 1, solo se han mostrado una línea de alimentación 6 y tres subestaciones Sk- 1, Sk y Sk+ 1.
[0028] El índice k representa el número de secuencia de cada subestación a partir de una subestación So situada en un extremo de la línea de alimentación 6 y desplazándose en la dirección F indicada en la figura 1.
[0029] La tensión en la línea de alimentación 6 puede variar entre una tensión máxima no permanente UCmáx y una tensión mínima no permanente Ucmín. Estos límites máximos y mínimos se definen típicamente por normales tal como la norma europea EN 50163 o IEC 60850. Por ejemplo, aquí el límite Ucmáx es igual a 1000 Vdc, y el límite Ucmín es igual a 500 Vdc para una línea de alimentación cuya tensión nominal Ucnom es igual a 750 Vdc.
[0030] Cada subestación Sk está conectada eléctricamente a la línea de alimentación 6 en un punto de conexión Pk. El punto Pk está separado del punto Pk+1 por una distancia Dk y del punto Pk-1 por una distancia Dk- 1. La distancia Dk también se conoce con el término la distancia entre subestaciones. Esta distancia Dk es mayor de varios cientos de metros. La distancia Dk también es lo suficientemente corta como para que la subestación Sk pueda suministrar tracción a un vehículo ferroviario cuyo pantógrafo esté situado en el punto Pk+ 1. Aquí, la distancia Dk está entre 1000 y 2000 m para una tensión nominal de 750 Vdc y puede llegar hasta 20 km para una tensión nominal de 3000 Vdc.
[0031] Aquí, por suministro de tracción se entiende el hecho de que una subestación genera en la línea de alimentación 6 suficiente potencia para alimentar los motores de tracción del vehículo ferroviario y así permitir el desplazamiento del vehículo ferroviario en las condiciones de tensión establecidas anteriormente.
[0032] Cada subestación Sk está asociada a una zona Ztk de suministro de tracción. La zona Ztk es un segmento [Lotk; LDtk] de la línea de alimentación 6 centrada alrededor del punto Pk. Los límites izquierdo y derecho LGtk y LDtk están separados del punto Pk por una distancia Tk. La distancia Tk se define por la siguiente relación:
donde:
- Ussmáxkes la tensión de tracción máxima que puede generar la subestación Sk en el punto Pk para suministrar tracción a un vehículo ferroviario,
- UCmín es la tensión mínima no temporal admisible en la línea de alimentación,
- p es la resistencia lineal de la línea de alimentación 6 y de sus conductores paralelos o "alimentadores", e - Imáx es la intensidad máxima admisible para la corriente que circula en la línea de alimentación 6.
[0033] Por resistencia lineal, aquí se representa el valor de la resistencia por unidad de longitud.
[0034] Por lo tanto, la zona Ztk corresponde al segmento de la línea de alimentación 6 en el que, independientemente de la posición del vehículo ferroviario dentro de esta zona, la subestación Sk puede suministrar tracción a este vehículo ferroviario. Más allá de los límites LGtk y Lütk, la caída de tensión debido a la resistencia lineal de la línea de alimentación 6 es de tal forma que incluso si la subestación Sk genera la tensión Ussmáxk en el punto Pk, la tensión en el pantógrafo del vehículo ferroviario puede ser inferior a la tensión UCmín. Por lo tanto, la subestación Sk no puede alimentar sistemáticamente al vehículo ferroviario más allá de estos límites LGtk y Lütk.
[0035] A modo de ilustración, Ussmáxk es superior o igual a Ucnom. Los valores de los diferentes umbrales o límites se ilustran en la figura 7. Estas elecciones se realizan durante el diseño de la red 2 y, por lo tanto, imponen la distancia Tk. Entonces, la distancia ük se elige para que sea igual o ligeramente inferior a la distancia Tk, de manera que, independientemente de la posición del vehículo ferroviario a lo largo de la línea de alimentación 6, siempre esté simultáneamente en dos zonas Ztk y Ztk+i. Tal elección de la distancia ük permite garantizar que el vehículo ferroviario pueda ser alimentado sea cual sea su posición a lo largo de la línea de alimentación 6, y esto incluso en caso de fallo de una de las subestaciones Sk.
[0036] La subestación Sk está también asociada a una zona Zfk de recuperación de energía de frenado. Esta zona Zfk es un segmento [LGfk; Lüfk] de la línea de alimentación 6 centrada alrededor del punto Pk. Los límites LGfk y Lüfk están separados del punto Pk por una distancia Fk. La distancia Fk se define por la siguiente relación:
Fk = (UCimx - U ^ J A pU ) (2)
donde:
- Ucmáx es la tensión máxima no permanente admisible en la línea de alimentación 6, y
- Uc3mínk es un límite bajo para el valor de un umbral Uc3k que se definirá más adelante.
[0037] Aquí, Uc3mínk se elige inferior o igual a Ucnom. Por lo tanto, la distancia Fk es superior o igual a la distancia ük.
[0038] Por ejemplo, el límite Uc3mínk se elige igual a 700 Vdc.
[0039] La zona Zfk es una zona en la que, independientemente de la posición del vehículo ferroviario que frena dentro de esta zona Zfk, la subestación Sk puede recuperar la energía de frenado de este vehículo ferroviario.
[0040] Como la distancia Fk es superior o igual a la distancia ük, por lo tanto, es posible recuperar la energía de frenado de un vehículo ferroviario que frena en el punto Pk-i o en el punto Pk+i. Por lo tanto, incluso si la subestación Sk está fuera de servicio, las subestaciones Sk-i y Sk+i permiten recuperar la energía de frenado del vehículo ferroviario, independientemente de la posición del vehículo ferroviario entre los puntos Pk-i y Pk+i. Por lo tanto, es posible garantizar que toda la energía de frenado del vehículo ferroviario se recuperará incluso si una subestación está fuera de servicio.
[0041] Todas las subestaciones Sk están conectadas a la misma red de larga distancia de distribución de electricidad 20. Aquí la red 20 es una red de corriente alterna trifásica de alta tensión de categoría A o B. Por corriente alterna de alta tensión de categoría A o B, aquí se designa una corriente alterna de entre i000 y 50000 Vac. Según la enseñanza de la solicitud de patente FR 2873332, esta red 20 también puede ser una red de corriente alterna de baja tensión trifásica. Aquí, por corriente alterna de baja tensión trifásica, se entiende una tensión inferior a i000 Vac. Típicamente, esta red trifásica de corriente alterna de baja tensión será una red de baja tensión de categoría B o BTB,
es decir, cuya corriente alterna está entre 500 y 1000 Vca.
[0042] Aquí, todas las subestaciones Sk son idénticas entre sí, y solo la subestación Sk se muestra en detalle en la figura 1.
[0043] La subestación Sk comprende un convertidor de cuatro cuadrantes 30 conectado por un lado a la red 20 y por el otro lado al punto Pk en la línea de alimentación 6. Este convertidor 30 es capaz de rectificar la tensión trifásica de la red 20 para entregar en la línea de alimentación 6 una corriente continua rectificada entre Ussmáxk y Ucmín. El convertidor 30 también es capaz de puede invertir la corriente continua presente en la línea de alimentación 6 para entregar en la red 20 una tensión trifásica construida a partir de esta corriente continua comprendida entre UC3mínk y Ucmáx. El convertidor 30 puede cambiar de un modo operativo en rectificador al modo operativo en inversor, y viceversa, en menos de 10 ms para evitar pérdidas de frenado en el vehículo.
[0044] Para este propósito, el convertidor 30 está formado, por ejemplo, por un puente rectificador conectado en paralelo a un inversor. Aquí, el puente rectificador es un puente rectificador controlado hecho de tiristores o transistores de potencia tales como los transistores IGBT (Transistor bipolar de puerta aislada). El puente rectificador controlado permite generar una tensión fija de 750 Vcc en la línea de alimentación 6 y esto incluso en el caso de variaciones de más del 50 % de la potencia consumida por la carga eléctrica suministrada a través de la línea de fuente de alimentación 6.
[0045] El inversor permite absorber una corriente continua Ik como máximo igual a un umbral Ikmáx. Aquí, Ikmáx es superior o igual a Imáx. Esta corriente Ik es positiva cuando pasa a través del convertidor 30 al ir del punto Pk a la red 20. En el caso contrario, la intensidad de esta corriente Ik es negativa.
[0046] El convertidor 30 es un convertidor controlable. Para este propósito, la subestación Sk comprende una unidad de control 32 capaz de controlar el convertidor 30 para funcionar como un rectificador y, como alternativa, como un inversor. La unidad 32 también permite aprovechar la tensión Ussk entregada o absorbida en el punto Pk a un punto de ajuste Ussc. Para este propósito, la subestación Sk comprende un sensor 34 de la intensidad de corriente Ik y un sensor 36 de la tensión Ussk en el punto Pk.
[0047] Más específicamente, la unidad 32 es capaz de cambiar el convertidor 30 en un modo de regeneración o recuperación de energía eléctrica tan pronto como la tensión Ussk medida sea superior a un umbral Uc3k. La unidad 32 también puede cambiar automáticamente el convertidor 30 a un modo de suministro de tracción tan pronto como la tensión Ussk sea inferior a un umbral Udk. Por ejemplo, el umbral Udk es inferior o igual a Ucnom.
[0048] La subestación Sk también comprende un módulo 40 para ajustar el valor del umbral Uc3k en función de la tensión Ussk medida.
[0049] La unidad 32 y el módulo 40 se realizan, por ejemplo, a partir de un ordenador programable 42 capaz de ejecutar instrucciones almacenadas en una memoria 44 conectada a este ordenador. Para este propósito, la memoria 44 comprende aquí instrucciones para ejecutar el procedimiento de la figura 2, así como los diferentes valores de los umbrales y límites utilizados en el presente documento.
[0050] El sistema 2 también comprende un vehículo ferroviario 46 que circula por una vía ferroviaria 47. Este vehículo 46 está conectado eléctricamente a la línea de alimentación 6 a través de un pantógrafo 48. El pantógrafo 48 permite captar la energía eléctrica desde la línea de alimentación 6 y entregarla a la entrada de un convertidor eléctrico 49 a bordo del vehículo 46. El convertidor 49 es capaz de transformar la corriente continua obtenida a través del pantógrafo 48 en una tensión de alimentación trifásica de un motor de tracción 50. El motor 50 es, por ejemplo, un motor eléctrico síncrono o asíncrono. Este motor 50 es capaz de girar las ruedas del vehículo 46. El motor 50 también puede funcionar como un generador para frenar el vehículo 46. En este caso, el convertidor 49 puede funcionar como un rectificador para enviar de vuelta la energía de frenado por la línea de alimentación 6.
[0051] El convertidor 49 es un convertidor controlable por una unidad de control 51. Esta unidad de control 51 puede proteger el convertidor 49 en función de una tensión Ut medida en el pantógrafo 48 a través de un sensor 52. Para este propósito, la unidad 51 puede activar el aislamiento eléctrico del vehículo eléctrico 46 de la línea de alimentación 6 en función de la tensión medida Ut .
[0052] El vehículo 46 carece de resistencia de frenado o reóstato a bordo capaz de disipar en forma de calor toda la energía de frenado producida por el motor 50 cuando funciona como generador.
[0053] El funcionamiento del sistema 4 se describirá ahora con más detalle con respecto al procedimiento de la figura 2.
[0054] Inicialmente, en la etapa 54, el valor del umbral Uc3k se toma igual a su límite alto Uc3máxk. El límite alto Uc3máxk está entre 0,9 Ucmáx y Ucmáx. Por ejemplo, aquí el límite Uc3máxk es igual a 950 Vcc.
[0055] Después, en la etapa 56, la intensidad de corriente Ik y la tensión Ussk se miden continuamente.
[0056] La subestación Sk avanza entonces simultáneamente a una fase 57 para ajustar el valor del umbral UC3k y a una fase de control 58 del convertidor 30.
[0057] Al comienzo de la fase 57, en la etapa 60, la unidad 40 verifica si la intensidad de corriente Ik es cero.
dUssk
Si es así, el módulo 40 avanza a la etapa 62 para comparar la derivada dt con respecto al tiempo de la tensión Ussk medida en un umbral predeterminado assk. Por ejemplo, el valor del umbral assk es superior o igual a 10 V/s.
dUssk
[0058] Si el valor de la derivada dt es superior al umbral aSSk, entonces, en la etapa 64, el módulo 40 disminuye progresivamente el valor del umbral UC3k siempre que no se cumpla una de las siguientes dos condiciones:
1) el valor de la tensión UC3k ha alcanzado el límite UC3mínk, o
2) la intensidad de corriente Ik es diferente de cero.
[0059] Si se cumple la condición 1) anterior, en la etapa 66, el valor del umbral UC3k se restablece al valor UC3máxk y el procedimiento regresa a la etapa 60.
[0060] En el caso en que se cumple la condición 2) anterior, la etapa 64 se detiene inmediatamente y el procedimiento regresa a la etapa 60.
[0061] La etapa 64 se ejecuta, por ejemplo, cuando un vehículo ferroviario comienza a frenar en la zona Zfk y no hay otro vehículo ferroviario cercano para consumir la energía de frenado de este vehículo. En este caso, la generación de la energía de frenado en la línea de alimentación 6 da como resultado un aumento repentino en la tensión Ussk, es decir, un aumento cuya pendiente es superior al umbral assk. La disminución del valor del umbral UC3k en respuesta a este aumento repentino permite ir al encuentro de la tensión Ussk que está aumentando y, por lo tanto, reacciona muy rápidamente.
[0062] La etapa 66 se ejecuta cuando la energía de frenado es generada por un vehículo ferroviario que está fuera de la zona Zfk. En este caso, para promover el intercambio de energía directa entre diferentes vehículos ferroviarios, el valor del umbral UC3k se restablece al valor UC3máxk. Por intercambio directo de energía se entiende un intercambio de energía eléctrica entre dos vehículos ferroviarios que se realiza solo a través de la línea de alimentación.
[0063] Si la derivada es estrictamente inferior al umbral assk, entonces, en la etapa 68, el módulo 40
dU
ssk
verifica que esta derivada dt es estrictamente superior a cero. Si es así, en la etapa 70, el valor del umbral Uc3k se establece igual al valor de la tensión Ussk medida más una constante positiva AUc3k. La constante AUc3k es pequeña, es decir, por ejemplo, inferior a (UCmáx-UCmín)/10.
[0064] La etapa 70 permite mantener el valor umbral UC3k ligeramente más alto que la tensión Ussk medida siempre que la tensión Ussk aumente suavemente. Esta situación típicamente corresponde al caso en el que la energía de frenado de un vehículo ferroviario presente en la zona Zfk es consumida, al menos en parte, por otro vehículo ferroviario que funciona en tracción. Mantener el umbral UC3k cerca de la tensión Ussk permite una reacción rápida en caso de un aumento repentino en la tensión Ussk.
[0065] En el caso en que la derivada es inferior o igual a cero, en la etapa 72, el valor del umbral UC3k se restablece al valor UC3máxk.
[0066] La etapa 72 se ejecuta en el caso en que la energía de frenado se consume por completo por otros vehículos ferroviarios. En este caso, restablecer el valor del umbral UC3k al valor UCmáxk permite promover el intercambio directo de energía entre los diversos vehículos ferroviarios.
[0067] Si, en la etapa 60, la intensidad de corriente medida Ik es diferente de cero, entonces, en la etapa 74, el valor del umbral UC3k se toma igual al valor de la tensión Ussk medida menos una constante positiva predeterminada.
Aquí, a modo de ejemplo, la constante positiva predeterminada se toma igual a AUc3k como en la etapa 70.
[0068] Después, en la etapa 76, la intensidad Ik se compara con el valor cero. Si la intensidad Ik es estrictamente inferior a cero, entonces, en la etapa 78, el valor del umbral Uc3k se restablece al valor Uc3máxk.
[0069] Al final de la etapa 78, el procedimiento vuelve a la etapa 60.
[0070] En el caso opuesto, es decir, si la intensidad de corriente Ik es estrictamente superior a cero, el procedimiento vuelve directamente a la etapa 60.
[0071] Al comienzo de la fase 58, en la etapa 90, la tensión Ussk medida se compara con el umbral Uc3k Si la tensión Ussk es superior al umbral Uc3k, entonces, en la etapa 91, la unidad 32 compara la tensión Ussk con un umbral Ucmáx2. El umbral Ucmáx2 es superior o igual al límite Uc3máxk e inferior o igual a Ucmáx. Por ejemplo, aquí, el umbral Ucmáx2 se elige igual a Ucmáx.
[0072] Si la tensión Ussk es inferior al umbral Ucmáx2 , entonces, en la etapa 92, la unidad 32 cambia o mantiene el convertidor en el modo de regeneración. Específicamente, en la etapa 92, la unidad 32 controla el convertidor 30 para que funcione como un inversor. Además, en la etapa 92, la unidad 32 controla el convertidor 30 para que mantenga constante la tensión Ussk medida.
[0073] Por lo tanto, en la etapa 92, la energía de frenado se transfiere desde la línea de alimentación 6 a la red 20 mientras se mantiene la tensión Ussk constante. La tensión Ussk se mantiene constante solo mientras el convertidor 30 funcione en el modo de regeneración. Por lo tanto, cuando el vehículo ferroviario 46 deja de generar energía de frenado, la tensión Ussk desciende.
[0074] Si, en la etapa 91, la tensión Ussk es superior al el umbral Ucmáx2 , entonces, en la etapa 93, la unidad 32 controla el convertidor 30 para que absorba la máxima potencia eléctrica posible. Por lo tanto, la etapa 93 hace posible suprimir una sobretensión que aparecerá en la línea de alimentación 6.
[0075] Al final de la etapa 92 o 93, el procedimiento vuelve a la etapa 90.
[0076] Si la tensión Ussk medida es estrictamente inferior al umbral Uc3k, entonces, en la etapa 94, la unidad 32 controla la detención de la transferencia de energía desde la línea de alimentación 6 a la red 20 por medio del convertidor 30.
[0077] Después, la tensión Ussk se compara con el umbral Udk, en la etapa 96. Si la tensión Ussk medida es estrictamente inferior a este umbral Udk, entonces el convertidor cambia o se mantiene en el modo de suministro de tracción. Más específicamente, en la etapa 98, la unidad 32 controla el convertidor 30 para que funcione como un rectificador. Por ejemplo, el umbral Udk se elige igual a Ucnom.
[0078] Además, en la etapa 98, la unidad 32 controla el convertidor 30 para entregar la energía recogida de la red 20 en la línea de alimentación 6 en forma de una corriente continua igual a la tensión Ucnom.
[0079] En el caso contrario, es decir, si la tensión Ussk medida es superior al umbral Udk, entonces, durante la etapa 100, se detiene el funcionamiento del convertidor 30 como rectificador. Por lo tanto, en la etapa 100, no se establece ningún intercambio de energía entre la red 20 y la línea de alimentación 6 a través del convertidor 30.
[0080] En este procedimiento, el cambio del convertidor al modo de regeneración o al modo de suministro de tracción tiene lugar en menos de 10 ms.
[0081] Las figuras 3 a 6 muestran esquemáticamente la evolución de diferentes señales en función del tiempo durante el funcionamiento del sistema 2.
[0082] Más específicamente, la figura 3 representa la energía de frenado generada por el vehículo 46.
[0083] La figura 4 representa la energía de frenado generada por un segundo vehículo presente en la misma zona Zfk que el vehículo 46.
[0084] La figura 5 muestra la evolución en el tiempo del valor del umbral Uc3k y la tensión Ussk.
[0085] Finalmente, la Figura 6 muestra la intensidad de corriente Ik a través del convertidor 30 de la subestación Sk en función del tiempo.
[0086] Inicialmente, como se muestra en la figura 5, el valor del umbral Uc3k es igual a Uc3máxk.
[0087] En el momento ti, el vehículo 46 genera energía de frenado. Esto da como resultado un fuerte aumento en la tensión Ussk. Este aumento repentino en la tensión Ussk causa una disminución en el valor del umbral UC3k. Cuando la tensión Ussk se vuelve superior al umbral UC3k, entonces la unidad 32 controla el convertidor 30 para que funcione como un inversor. La energía de frenado generada por el vehículo 46 se transfiere entonces desde la línea de alimentación 6 a la red 20 y la corriente Ik es positiva.
[0088] En el momento t2, el vehículo 46 deja de frenar. Esto se traduce inmediatamente en una caída en la tensión Ussk. Por lo tanto, la tensión Ussk se vuelve más baja que el umbral UC3k, lo que da como resultado la detención del funcionamiento del convertidor 30 como inversor.
[0089] Cuando la tensión Ussk cae por debajo del umbral Udk, la unidad 32 controla el convertidor 30 para que funcione como un rectificador. La corriente que fluye a través del convertidor 30 es, por lo tanto, negativa. La intensidad negativa de la corriente Ik da como resultado un restablecimiento del valor del umbral UC3k al valor UC3máxk.
[0090] Por lo tanto, hasta el momento t3, la subestación suministra energía eléctrica al vehículo 46.
[0091] En el momento t3, el vehículo 46 comienza a frenar de nuevo y genera energía de frenado. Sin embargo, ahora se supone que al mismo tiempo, el segundo vehículo ferroviario cerca del vehículo 46 recibe tracción. Por lo tanto, al menos una parte de la energía de frenado del vehículo 46 se transmite directamente por la línea de alimentación de energía 6 a este segundo vehículo que la consume para propulsarse. Por lo tanto, esta energía se transfiere al segundo vehículo sin pasar por medio de una subestación. Por consiguiente, el aumento en la tensión Ussk causado por la energía de frenado del vehículo 46 es bajo. En estas condiciones, el valor del umbral UC3k se ajusta a un valor ligeramente superior al valor de la tensión Ussk medida.
[0092] En el momento t4, el vehículo 46 deja de frenar. La tensión Ussk cae. La caída de la tensión Ussk provoca el reinicio del valor del umbral UC3k al límite UC3máxk.
[0093] En el ejemplo descrito en el presente documento, se observa que, entre los instantes fe y fe, solo el vehículo 46 proporciona energía al segundo vehículo que funciona en tracción. La subestación Sk no proporciona energía y no consume energía.
[0094] En el momento fe, la tensión Ussk se vuelve más baja que el umbral Udk. La unidad 32 controla entonces el funcionamiento del convertidor 30 como un rectificador para alimentar el vehículo ferroviario 46. La corriente Ik se vuelve negativa.
[0095] En el momento t6, el vehículo 46 comienza a frenar de nuevo. También se supone que en este momento, el segundo vehículo consume energía en la línea de alimentación 6 para propulsarse. Por consiguiente, como ya se ilustra entre los momentos fe y fe, la tensión Ussk aumenta lentamente y el valor del umbral UC3k se mantiene ligeramente por encima del valor de la tensión Ussk medida.
[0096] En el momento t7, se supone que el segundo vehículo comienza a frenar. Esto se traduce en un fuerte aumento en la tensión Ussk. Por lo tanto, la tensión Ussk se vuelve superior al umbral UC3k y el convertidor 30 comienza a funcionar como un inversor. La corriente Ik se vuelve positiva. El umbral UC3k se mantiene ligeramente inferior a la tensión Ussk.
[0097] Sin embargo, se supone aquí que, dado que dos vehículos ferroviarios frenan simultáneamente en la zona Zfk, se alcanza la intensidad máxima Issmáx de la corriente Ik que puede atravesar el convertidor 30, de manera que este convertidor 30 no puede absorber la totalidad de la energía de frenado generada por los dos vehículos ferroviarios al mismo tiempo. Por lo tanto, la tensión Ussk continúa creciendo bruscamente. Este aumento brusco en la tensión Ussk también da como resultado un aumento repentino en las tensiones Ussk-i y Ussk+i en los puntos Pk-i y Pk+i. Por lo tanto, los umbrales UC3k-i y Uc 3+i de las subestaciones Sk-i y Sk+i disminuyen.
[0098] Antes de que la tensión Ussk en el punto Pk alcance la tensión Ucmáx, la tensión Ussk-i o Ussk+i en el punto Pk-i o el punto Pk+i excede el umbral Uc3k-i o Uc3k+i de la subestación correspondiente. Las subestaciones comienzan a transferir energía de frenado desde la línea de alimentación 6 a la red 20. Esto es suficiente para detener el aumento de la tensión Ussk y, por lo tanto, para mantenerlo inferior o igual a la tensión Ucmáx.
[0099] En el momento fe, el vehículo 46 y el segundo vehículo dejan de frenar simultáneamente. La tensión Ussk cae bruscamente y después se vuelve más baja que el umbral Uc3k. El convertidor 30 de la subestación Sk deja de transferir inmediatamente la energía de frenado desde la línea de alimentación 6 a la red 20. Por lo tanto, la intensidad de corriente Ik se vuelve cero. Después, la caída de la tensión Ussk lleva a restablecer el valor del umbral UC3k al valor UC3máxk.
[0100] Como se ilustra en el ejemplo de funcionamiento descrito con referencia a las figuras 3 y 6, el sistema 4 permite simultáneamente:
- recuperar toda la energía de frenado de los vehículos ferroviarios,
- para promover el intercambio directo de energía entre vehículos ferroviarios, y
- agrupar la potencia de frenado en varias subestaciones consecutivas.
[0101] Los diversos modos operativos posibles del sistema 4 se ilustran en el gráfico de la figura 7. En este gráfico, el eje vertical derecho comprende los umbrales UCmáx y UCmín, así como la tensión nominal UCnom. El eje derecho contiene los umbrales almacenados en la subestación, es decir, UCmáx2 , UC3máxk, Udk y Uc3mínk. Las líneas horizontales 150, 152 y 154 representan respectivamente los umbrales Ucmáx, Udk y Ucmín.
[0102] En este gráfico, la evolución del valor del umbral Uc3k se representa por una línea oblicua 156. Este gráfico define cuatro posibles zonas operativas 160, 162, 164 y 166.
[0103] La zona 160 se encuentra debajo de la línea 150 y sobre las líneas 156 y 152. Cuando la tensión Ussk está en la zona 160, la subestación funciona como un regenerador o recuperador de energía de frenado.
[0104] La zona 162 está entre las líneas 156 y 152. Cuando la tensión Ussk se incluye en la zona 162, el convertidor de la subestación no está en modo de regeneración ni en modo de suministro de energía. tracción. Por lo tanto, la zona 162 corresponde a una zona operativa en la que la energía de frenado del vehículo ferroviario se transmite directamente a otro vehículo ferroviario a través de la línea de alimentación.
[0105] La zona 164 se encuentra debajo de las líneas 152 y 156 y por encima de la línea 154. Cuando la tensión Ussk se incluye en la zona 164, esta última es inferior al umbral Udk, de modo que el convertidor de la subestación funciona en el modo de suministro de tracción.
[0106] Finalmente, la zona 166 está situada debajo de la línea 152 y por encima de la línea 156. Cuando la tensión Ussk está en la zona 166, está por debajo del umbral de Udk y es superior al límite UC3mínk. En esta zona, por lo tanto, es posible operar el convertidor en el modo de suministro de tracción o en el modo de regeneración. En el procedimiento de la figura 3, se ha elegido dar prioridad al modo de regeneración de manera que, cuando la tensión Ussk se incluye en la zona 166, el convertidor de la subestación se conmuta sistemáticamente al modo de regeneración. Sin embargo, son posibles otros modos operativos. También se podría decidir dar prioridad al modo de suministro de tracción, de modo que, cuando la tensión Ussk esté en la zona 166, el convertidor de la subestación Sk se cambie sistemáticamente al modo de suministro de tracción.
[0107] Finalmente, preferiblemente, el modo operativo del convertidor de la subestación Sk cuando la tensión Ussk está en la zona 166 se elige según el modo operativo del convertidor que tenía antes de que la tensión Ussk entrada en la zona 166. Por ejemplo, si la tensión Ussk estaba en la zona 160 antes de entrar en la zona 166, el convertidor de la subestación se mantendrá en el modo de regeneración incluso en la zona 166. Por el contrario, si la tensión Ussk estaba en la zona 164 antes de entrar en la zona 166, entonces el modo de suministro de tracción se mantendrá incluso cuando la tensión Ussk entre en la zona 166.
[0108] Son posibles muchas otras realizaciones, por ejemplo, el convertidor 30 puede implementarse en forma de un inversor/rectificador controlable hecho de transistores de potencia. En esta realización, se utilizan los mismos transistores de potencia para rectificar la tensión o para invertir una tensión.
[0109] Como alternativa, lo que se ha descrito anteriormente también se aplica a las catenarias alimentadas por corriente alterna a través de un convertidor estático de CA/CA. Tal convertidor estático debe controlarse para permitir un intercambio de energía desde la red 20 a la línea de alimentación 6 y viceversa. Por lo tanto, el intercambio de energía no es natural.
[0110] Aquí, el convertidor 30 se ha descrito como un convertidor de cuatro cuadrantes. Como alternativa, el convertidor 30 es un convertidor con al menos dos cuadrantes que permiten invertir la dirección de la corriente Ik. Finalmente, no es necesario invertir la polaridad de la tensión Ussk.
[0111] El umbral Udk y el límite UC3mínk pueden ser, respectivamente, estrictamente superiores a UCnom y estrictamente inferiores a UCnom.
[0112] Como alternativa, las subestaciones Sk pueden intercambiar datos entre sí y las subestaciones Sk pueden ajustarse cada una al valor de su umbral UC3k respectivo en función de los datos recibidos de las demás subestaciones.
[0113] El modo operativo con referencia a las figuras 3 a 6 es solo un ejemplo simplificado dado a modo de ilustración. Por supuesto, el ajuste del umbral UC3k se puede optimizar y lo que se ha descrito se puede adaptar en caso de que se deba recuperar la energía de frenado de más de dos vehículos. Del mismo modo, la energía eléctrica de frenado se puede recuperar tanto en sentido ascendente como descendente.
Claims (14)
1. Subestación Sk para la recuperación de energía de frenado de vehículos ferroviarios capaz de implementarse en un sistema de recuperación de energía de frenado de vehículos ferroviarios que incluye:
- al menos una línea de alimentación (6) que se extiende a lo largo de una vía férrea para alimentar los vehículos ferroviarios que circulan en esta vía férrea,
- una pluralidad de subestaciones de recuperación de energía de frenado separadas entre sí por una distancia Dk superior a 100 m,
siendo dicha subestación Sk capaz de conectarse eléctricamente a la línea de alimentación (6) en un punto Pk y estando equipada por:
• un convertidor eléctrico (30) capaz de transferir energía eléctrica desde la línea de alimentación (6) a una red de distribución de electricidad (20) para recuperar la energía de frenado de los vehículos ferroviarios,
• un sensor (36) o un estimador de tensión Ussk en el punto de conexión Pk,
• un módulo de control (32) del convertidor eléctrico capaz de cambiar automáticamente el convertidor eléctrico a un modo de regeneración en el que el convertidor eléctrico transfiere continuamente energía eléctrica desde la línea de alimentación a la red de distribución de electricidad para recuperar la energía de frenado de los vehículos ferroviarios,
caracterizado porque el módulo de control (32) del convertidor eléctrico es capaz de cambiar automáticamente el convertidor eléctrico en un modo de regeneración tan pronto como la tensión Ussk medida o estimada es superior a un umbral UC3k, de modo que la subestación está asociada con una zona Zfk de recuperación de energía de frenado en la que, independientemente de la posición del vehículo ferroviario en el interior de esta zona Zfk, la subestación Sk puede recuperar al menos una parte de la energía de frenado de este vehículo ferroviario, siendo la zona Zfk de recuperación de energía de frenado un segmento [LGfk; LDfk] de la línea de alimentación (6) centrada en torno al punto Pk y cuyos límites LGfk, LDfk están separados a ambos lados del punto Pk por una distancia Fk igual a UCmáx-UC3mínk)/(pI máx ), donde:
• UCmáx es una tensión máxima no permanente admisible en la línea de alimentación,
• UC3mínk es el valor mínimo que puede asumir el umbral UC3k durante el funcionamiento de la subestación, • p es la resistencia lineal de la línea de alimentación,
• I máx es la intensidad máxima admisible para la corriente que fluye en la línea de alimentación,
y porque el valor del límite UC3mínk es de tal forma que la distancia Fk es superior o igual a Dk/2 o Dk.
2. Subestación según la reivindicación 1, el convertidor eléctrico (30) es capaz de transferir energía eléctrica desde la red de distribución de electricidad (20) a la línea de alimentación (6) para suministrar tracción al vehículo o vehículos ferroviarios, de manera que la subestación Sk también está asociada con una zona Ztk para suministrar tracción a los vehículos ferroviarios en la que, independientemente de la posición del vehículo ferroviario dentro de la zona Ztk, la subestación Sk es capaz de suministrar tracción a los motores eléctricos del vehículo ferroviario, siendo una zona Ztk para suministrar tracción un segmento [LGtk; LDtk] de la línea de alimentación centrada alrededor del punto Pk y cuyos límites LGtk, LDtk están separados a ambos lados del punto Pk por una distancia Tk igual a (Ussmáxk UCmín)/(pI máx), en la que:
• Ussmáxk es la tensión máxima que puede generar el convertidor eléctrico de la subestación Sk en el punto Pk para suministrar tracción a un vehículo ferroviario,
• UCmín es la tensión mínima no permanente admisible en la línea de alimentación,
siendo el valor del límite Ussmáxk de tal forma que la distancia Tk es superior o igual a Dk/2 o Dk.
3. Subestación según la reivindicación 2, en la que:
- el módulo de control (32) es capaz de cambiar automáticamente el convertidor eléctrico (30) en un modo de suministro de tracción en el que el convertidor eléctrico (30) transfiere continuamente energía eléctrica desde la red de distribución de electricidad a la línea de alimentación tan pronto como la tensión Ussk medida o estimada sea inferior a un umbral Udk,
- el límite Uc3mínk es estrictamente inferior al umbral Udk, y
- cuando la tensión Ussk medida o estimada está comprendida entre el límite Uc3mínk y el umbral Udk, el módulo de control puede cambiar el convertidor eléctrico en el modo de regeneración o en el modo de suministro de tracción en función del modo en el que el convertidor se encontraba antes de que la tensión Ussk estuviera entre el límite Uc3mínk y el umbral Udk.
4. Subestación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la subestación Sk incluye un módulo (40) para ajustar el valor del umbral UC3k capaz de hacer variar el valor de este umbral del límite bajo Uc3mínk hasta un límite alto Uc3máxk superior o igual al 90 % de una tensión máxima UCmáx, siendo este módulo de ajuste (40) capaz de mantener el valor del umbral UC3k estrictamente superior a la tensión Ussk medida o estimada siempre que el aumento de la tensión Ussk medida o estimada permanezca inferior a un umbral assk predeterminado.
5. Subestación según la reivindicación 4, en la que, cuando la intensidad de corriente que atraviesa el convertidor eléctrico es nula, el módulo de ajuste (40) es capaz de disminuir el valor del umbral UC3k hasta el límite Uc3mínk si el aumento de la tensión Ussk es superior o igual al umbral predeterminado assk.
6. Subestación según la reivindicación 4 o la reivindicación 5, en la que el módulo de control (32) es capaz de controlar el convertidor eléctrico de modo que este convertidor eléctrico transfiera la mayor cantidad posible de energía eléctrica por unidad de tiempo de la línea de alimentación (6) a la red de distribución de electricidad (20), tan pronto como la tensión Ussk medida o estimada exceda un umbral Ucmáx2k superior o igual al límite Uc3máxk.
7. Subestación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el convertidor eléctrico (30) es un convertidor controlado por al menos dos cuadrantes hechos usando tiristores o transistores de potencia, siendo el módulo de control (32) capaz de controlar el convertidor para mantener constante la tensión Ussk siempre que la potencia eléctrica generada en la línea de alimentación o absorbida a partir de la línea de alimentación no varía de más del 50 %.
8. Sistema de recuperación de energía de frenado de vehículos ferroviarios, comprendiendo este sistema:
- al menos una línea de alimentación (6) que se extiende a lo largo de una vía férrea para alimentar los vehículos ferroviarios que circulan en esta vía férrea,
- una pluralidad de subestaciones Sk de recuperación de energía de frenado separadas entre sí por una distancia Dk superior a 100 m, estando cada subestación Sk eléctricamente conectada a la línea de alimentación en un punto de conexión Pk, caracterizado porque cada subestación es una subestación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
9. Sistema según la reivindicación 8, en el que el valor del límite Uc3mínk es de tal forma que la distancia Fk es superior o igual a la distancia Dk.
10. Vehículo ferroviario (46) destinado a circular por una red ferroviaria equipada con un sistema de recuperación de energía de frenado según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, caracterizado porque el vehículo ferroviario carece de reóstato integrado en este vehículo y permite disipar toda la energía eléctrica de frenado de este vehículo ferroviario en forma de calor.
11. Procedimiento de recuperación de energía de frenado de vehículos ferroviarios, comprendiendo este procedimiento:
- la provisión de al menos una línea de alimentación que se extiende a lo largo de una vía férrea para alimentar los vehículos ferroviarios que circulan en esta vía férrea,
- la provisión de una pluralidad de subestaciones Sk de recuperación de energía eléctrica de frenado separadas entre sí por una distancia Dk superior a 100 m, estando cada subestación Sk eléctricamente conectada a la línea de alimentación en un punto de conexión Pk y equipada con un convertidor eléctrico capaz de transferir energía eléctrica de la línea de alimentación a una red de distribución de electricidad para recuperar la energía de frenado de los vehículos ferroviarios,
- la medición (56) o estimación de una tensión Ussk en el punto de conexión Pk,
- el control (92) del convertidor eléctrico para cambiarlo automáticamente a un modo de regeneración en el que el convertidor eléctrico transfiere continuamente la energía eléctrica desde la línea de alimentación a la red de distribución de electricidad para recuperar la energía frenado de vehículos ferroviarios, tan pronto como la tensión Ussk medida o estimada sea superior a un umbral Uc3k, de manera que cada subestación esté asociada a su propia zona Zfk de recuperación de energía de frenado en la que, independientemente de la posición del vehículo ferroviario dentro de esta zona Zfk, la subestación Sk puede recuperar al menos una parte de la energía de frenado de este vehículo ferroviario,
estando una zona Zfk de recuperación de energía de frenado un segmento [LGfk; Lüfk] de la línea de alimentación (6) centrada en torno al punto Pk y cuyos límites LGfk, Lüfk están separados a ambos lados del punto Pk por una distancia Fk igual a (Ucmáx-Uc3mínk)/(pI máx), en la que:
• Ucmáx es una tensión máxima no permanente admisible en la línea de alimentación,
• Uc3mínk es el valor mínimo que puede asumir el umbral Uc3k durante el funcionamiento de la subestación, • p es la resistencia lineal de la línea de alimentación, y
• Imáx es la intensidad máxima admisible para la corriente que circula en la línea de alimentación,
siendo el límite Uc3mínk de tal forma que la distancia Fk es superior o igual a Dk/2,
- el ajuste (64) del valor del umbral Uc3k al valor del límite Uc3mínk cuando un vehículo ferroviario genera energía de frenado en el límite de la zona Zfk.
12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que el procedimiento incluye el mantenimiento (70) del
valor del umbral Uc3k estrictamente superior a la tensión Ussk medida o estimada siempre que el aumento de la tensión Ussk permanezca inferior a un umbral assk predeterminado.
13. Procedimiento según la reivindicación 11 o 12, en el que el procedimiento incluye la disminución (64) del valor del umbral UC3k hasta el límite UC3mínk si el aumento de la tensión Ussk medida o estimada es superior o igual al umbral assk predeterminado.
14. Medio de registro de información (44), caracterizado porque incluye instrucciones para la ejecución de un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, cuando estas instrucciones son ejecutadas por un ordenador electrónico (42).
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