Integration of E-bus opportunity chargers to an existing DC tramway grid

Because the transportation industry accounts for approximately a quarter of worldwide energy-related direct CO2 emissions and is a substantial contributor to air pollution, green and low-emission modes of transportation have received widespread attention. However, establishing an entire E-bus system is extremely challenging; it should involve various battery recharge and exchange ideas, battery technology, charging and exchange station site planning and sizing, and consideration of features and geography of bus routes and its impact on power grid. This paper is focused on deployment of traction DC grid to feed several E-Bus fast opportunity charging stations. Then, A voltage stabilizer is studied and modelled for this system in order to overcome the issue of voltage fluctuation produced by trams’ acceleration and braking and consequently maximize opportunity charging stations’ performance. This approach has several advantages, including creating a set of lower-cost E-bus charging stations by making use of existing traction DC grid and its equipment, regulating the DC grid’s voltage and maximizing the performance of chargers, and making use of regenerative braking energy (RBE) of trams instead of dissipation by braking resistors. Stabilizing block in this model, is aimed at keeping the voltage in a predefined bandwidth (550-630V DC) by making use of battery storage system which is connected to DC tramway grid through a bidirectional dual active bridge DC/DC converter. The control of amount and direction of the power in this study is realized by single phase shift which applies variable time delay to gate signals of IGBTs in the converter model. In MATLAB/Simulink, the performance of such a system is simulated and evaluated throughout the time it takes a tram to travel between two stops.

Poiché l'industria dei trasporti è responsabile di circa un quarto delle emissioni dirette di CO2 legate all'energia a livello mondiale e contribuisce in modo sostanziale all'inquinamento atmosferico, i modi di trasporto verdi e a basse emissioni hanno ricevuto un'attenzione diffusa. Tuttavia, stabilire un intero sistema di E-bus è estremamente impegnativo; dovrebbe coinvolgere varie idee di ricarica e scambio della batteria, la tecnologia della batteria, la pianificazione e il dimensionamento del sito della stazione di ricarica e scambio, e la considerazione delle caratteristiche e della geografia dei percorsi degli autobus e il suo impatto sulla rete elettrica. Questo documento si concentra sulla distribuzione della rete di trazione DC per alimentare diverse stazioni di ricarica rapida di opportunità dell'E-Bus. Poi, uno stabilizzatore di tensione è studiato e modellato per questo sistema al fine di superare il problema della fluttuazione della tensione prodotta dall'accelerazione e dalla frenata dei tram e di conseguenza massimizzare le prestazioni delle stazioni di ricarica di opportunità. Questo approccio ha diversi vantaggi, tra cui la creazione di una serie di stazioni di ricarica E-bus a basso costo utilizzando la rete di trazione DC esistente e le sue attrezzature, regolando la tensione della rete DC e massimizzando le prestazioni dei caricatori, e facendo uso dell'energia di frenata rigenerativa (RBE) dei tram invece della dissipazione tramite resistenze di frenata. Il blocco di stabilizzazione in questo modello ha lo scopo di mantenere la tensione in una larghezza di banda predefinita (550-630V DC) facendo uso del sistema di stoccaggio delle batterie che è collegato alla rete tranviaria DC attraverso un convertitore DC/DC bidirezionale a doppio ponte attivo. Il controllo della quantità e della direzione della potenza in questo studio è realizzato da un singolo spostamento di fase che applica un ritardo variabile ai segnali di gate degli IGBT nel modello del convertitore. In MATLAB/Simulink, le prestazioni di un tale sistema sono simulate e valutate per tutto il tempo che un tram impiega per viaggiare tra due fermate.