Sistema de tração elétrica flexível baseado em veículos trólebus para alimentação com redes CC e ou CA

Abstract

Este artigo apresenta os principais resultados e o detalhamento da metodologia e equações de controle de um retificador monofásico pré-regulador de 150kW para sistema trólebus. A estrutura proposta possibilita a Correção ativa do Fator de Potência (CFP) com baixos níveis de Distorção Harmônica Total (DHT) na corrente, em conformidade com a norma internacional IEC 61000-3-4. Fruto de um projeto de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação (P) junto à empresa AES Eletropaulo Metropolitana de São Paulo, em parceria com a empresa de transporte Himalaia S.A., o projeto possui como principais objetivos estimular o interesse para a expansão das linhas de trólebus a partir de uma plataforma de alimentação de menor custo de instalação e manutenção, sem a necessidade de subestações retificadoras, e, com vistas a promover a melhoria da qualidade de vida nos grandes centros urbanos. Nessa nova modalidade proposta para o sistema de alimentação, o trólebus pode ser alimentado tanto pelas redes convencionais em corrente contínua (CC) quanto pelas redes de distribuição em corrente alternada (CA), mantendo-se a disposição a dois fios dos sistemas CC, sendo as mudanças de rede de alimentação (CC ou CA) monitoradas e controladas digitalmente. Todo o sistema de gerenciamento e controle do conversor é realizado digitalmente por FPGA XC3S200. Na evolução do sistema proposto, os autores pretendem inclusive eliminar as linhas aéreas de alimentação, através da utilização de postos de alimentação em CA, especialmente desenvolvidos para os pontos de embarque/desembarque de passageiros para este veículo de transporte coletivo, eliminando-se os aspectos visuais negativos das redes de alimentação deste modal, e, reduzindo-se as falhas de operação do sistema.

This paper presents the main results and the details of methodology and control equations for a single phase 150kW pre-regulator rectifier for trolleybus system. The proposed structure allows Power Factor Correction (PFC) with low Total Harmonic Distortion (THD) in the current and in agreement with IEC 61000-3-4 international standards. The results presented in this paper come from a Research, Development and Innovation (R) project with AES Eletropaulo Metropolitana de São Paulo in partnership with Himalaia S.A. transportation company, and the main goal of this work is focused in encouraging the interest for the expansion of trolleybus paths from a platform with lower cost of installation and maintenance, without the DC substation necessity and looking for better quality life in the metropolitan areas of big cities. In this new proposal of power supply system modality, the trolleybus can be powered by both conventional direct current (DC) system and alternate current (AC) from the grid through a Scott transformer, keeping the two wires feeding system with a digital monitoring of the power supply types (DC or AC). Furthermore, the management and control systems are digitally implemented through a XC3S200 FPGA device. Finally, it should be informed that in the evolution of the proposed system, the authors are also working to eliminate the overhead lines using AC power stations specially developed for boarding/landing stations, removing the associated visual disadvantage of this modal, as well as reducing the system operation failures.