SCALE
Motor de reluctancia conmutada para ultra-alta-velocidad eléctrica.
Financiación: Colaboración público privada
La actividad es parte del proyecto SCALE, financiado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033 y por la Unión Europea “NextGenerationEU”/PRTR”4.
Referencia: CPP2021-008332
PARTNERS:
RESUMEN:
El proyecto SCALE se centra en uno de los sistemas críticos del hyperloop (HL): el lanzador. El lanzador de Zeleros es diferente de otros enfoques de HL, y se basa Enel SRLM (Switched Reluctance Linear Motor, una configuración particular de motor lineal). En nuestro enfoque, la máquina eléctrica está diseñada en secciones, alimentada por una acción de conmutador que activa las bobinas en diferentes etapas de la máquina, alimentada por componentes electrónicos de potencia altamente exigentes en energía, ya que requiere cantidades masivas de energía desplegadas en segundos. SCALE presenta una evolución del trabajo anterior de Zeleros, CIEMAT y CEIT, en el que la tecnología de base SRLM se ha diseñado a una escala muy reducida. Sobre esa base, en SCALE se abordan nuevos desafíos para escalar la solución hacia un diseño adecuado para la escala operativa y viable industrialmente, cumpliendo los requisitos para un camino de aceleración más largo (600 m.) impulsando un vehículo más pesado (500 kg) a una velocidad ultra alta (> 600 km/h) de manera eficiente, sostenible y escalable. SCALE abordará los desafíos en todos los sistemas críticos involucrados en esta solución SRLM (electrónica de potencia, suministro de energía, conmutador de sección, detección, posicionamiento y control), investigando, diseñando, implementando y validando experimentalmente el sistema para reducir el riesgo de la hoja de ruta asegurando la factibilidad y escalabilidad para un diseño operativo. Hasta donde sabemos, actualmente no hay una implementación operativa de SRLM capaz de cumplir con los requisitos definidos para el lanzador de ultra alta velocidad.
OBJETIVOS:
La misión de SCALE es diseñar una solución SRLM (Switched Reluctance Linear Motor) holística que incluya electrónica de potencia, suministro de energía y algoritmos de control capaces de acelerar (impulsar) un vehículo (alrededor de 500 kg) hasta el rango de ultra alta velocidad (> 600 km/h) en una pista de aceleración lo suficientemente corta (alrededor de 600 m), y evaluar los beneficios de eficiencia, sostenibilidad y escalabilidad de la solución en comparación con otros enfoques de motor lineal. Los sistemas críticos involucrados en la solución (electrónica de potencia, suministro de energía, conmutador de sección, detección, posicionamiento y control) se validarán experimentalmente, incluyendo indicadores de coste (por sección de pista) e impacto ambiental (evaluación del ciclo de vida).
PAPEL CEIT:
Ceit se encargará del diseño e implementación de la electrónica de potencia presente en el sistema de alimentación de las secciones de máquina lineal.
- Se estudiará y diseñará la topología de convertidor de energía más adecuada para gestionar voltajes y corrientes más altos y en aumento. En particular, se analizarán en detalle los accionamientos SRM (Switched Reluctance Motor) modulares y escalables de múltiples niveles, ya que pueden representar las soluciones más viables para esta aplicación particular de SRLM de alta velocidad, a fin de garantizar una futura industrialización.
- También se abordarán los interruptores de sección de alta velocidad y alta corriente/voltaje para trasladar el flujo de energía de una sección a la. La ambición de SCALE en esta tarea se basa en dos enfoques diferentes: el primero es lograr el mejor rendimiento y sincronización entre estos interruptores de sección de alta velocidad y la estrategia de control de la SRLM, y el segundo es diseñar la arquitectura de hardware o dispositivos a utilizar para realizar este cambio de flujo de energía de alta velocidad/corriente/voltaje. Incluso para los dispositivos de conversión de energía o los interruptores de sección, se considerarán nuevas tecnologías de semiconductores basadas en dispositivos de potencia (SiC, GaN), ya que ofrecen un mejor rendimiento en términos de pérdidas de potencia.