BR102012022562A2

BR102012022562A2 - Conversor multinível e um método de controle para operar um conversor multinível

Info

Publication number: BR102012022562A2
Application number: BRBR102012022562-0A
Authority: BR
Inventors: Drazen Dujic; Francisco Canales; Akos Mester
Original assignee: Abb Technology Ag
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2015-02-10
Also published as: US20130063981A1; AU2012213942A1; KR101984311B1; BR102012022562A8; JP6150994B2; CN103001501B; CN103001501A; EP2568589A1; CA2787709C; BR102012022562B1; KR20130028020A; JP2013059251A; EP2568589B1; US8848409B2; RU2600316C2; CA2787709A1; AU2012213942B2; RU2012138475A

Abstract

CONVERSOR MULTINÍVEL E UM MÉTODO DE CONTROLE PARA OPERAR UM CONVERSOR MULTINÍVEL. A presente invenção refere-se a um conversor (1) compreendo: - um estágio ativo (2) para converter uma tensão de entrada de CA (u~ in~) em uma entrada de CA em uma tensão intermediária de CC (U~ Z~); - um conversor de CC/CC (3) para transformar a tensão inetrmediária de CC (U~ Z~) em uma tensão de saída de CC (U~ out~) em uma saída de CC, em que o conversor de CC/CC (2) tem um transformador ressonante (32, 33); - uma unidade de controle (5) configurada - para operar ativamente o estágio ativo (2) baseado apenas em uma tensão de CC de saída (U~ out~) do conversor de CC/CC (3), uma tensão de entrada (U~ in~) e uma corrente de entrada do conversor (1); e - para operar o conversor de CC/CC (3) em um modo de laço aberto.

Description

Relatório Descritivo da Patente de invenção para "'CONVERSOR MULTINÍVEL E UM MÉTODO DE CONTROLE PARA OPERAR UM CONVERSOR MULTINÍVEL". A posição intermediária retere-se a conversores rnuitinivei, em particular a conversores mulfinive! modulares, que são isolados galvanica-mente. Alèm disso, a presente invenção se refere a um método de controle para operar um conversor multinívei para fornecimento de uma tensão de ligação de CC cie salda média constante, Técniça.Antenor Conversores multíníveí são bem conhecidos na técnica. Para fins de transporte, por exemplo, há uma necessidade para transformação de uma tensão média cie CA de entrada em uma tensão baixa de CC de saída. Em geral, um conversor de CA/CC pode ser implementado em uma abordagem de dois estágios, compreendendo um estágio ativo de extremidade dianteira & um estágio de conversor de CC/CC, Uma unidade de controle é proporcionada para controlar o estágio ativo de extremidade dianteira e o estágio de conversor de CC/CC de maneira a proporcionar uma tensão média de ligação de CC de saída constante. Um número de elementos senso res são usados para medir a tensão de entrada de linha, a corrente de entrada de linha, a tensão de saída de ligação de CC, a corrente ressonante no lado primário / secundário do conversor de CC/CC e as tensões de ligação de CC de todos os níveis nas unidades ativas de extremidade dianteira. U-suaímente. essa espécie de conversor rnulünível tern urna topologia multinl· vei, onde os estágios ativos de extremidade dianteira são conectados serialmente, enquanto os estágios de conversores de CC/CC estão em paralelo na saída. Em caso da topologia de conversor rnuitinivei, os elementos sensores tem que medir a corrente nos lados secundários de cada conversor de CC/CC s as tensões de salda de CC de cada estágio ativo de extremidade dianteira, A unidade de controle serve para controlar o estágio ativo de extremidade dianteira e o estágio de conversor de CC/CC de modo que os ai- vos de controle principais de urna tensão de ligação de CC de salda cons-tarde média e de controle de fator de potência (por exemplo, próximo da unidade) e a distorção harmônica total (THD) tão baixa quanto possível são satisfeitas, Uma vez que o conversor muííinivei em aplicações de tensão média é operado diretamente de uma fonte de tensão média, as exigências de isolamento para cs equipamento sensor são bastante exigentes. Portanto, é preterido reduzir o número de sensores de tensão/ corrente para medição necessária para aplicar o esquema de controle da unidade de controle.

Os documentos EP 180 586 A1 e US 6,344.979 B1 mostram um conversor de CA/CC tendo a topologia de dois estágios descrita acima e Cisando um circuito ressonante LLO ou um circuito ressonante Ctt. respects-vameníe, para tornar o conversor de CC/CC ern um conversor ressonante, O documento DE 188 27 872 Al também mostra um transformador eletrônico de potência muítinível tendo uma topologia de dois estágios com uma unidade ativa de extremidade dianteira e um conversor de CC/CC náo ressonante. O documento DE 19 750 041 Cl divulga uma disposição de conversor modular com um foco em módulos, recursos mecânicos e conectividade, O documento 5.848.835 divulga um circuito ressonante em série que Inclui um inverso? tendes SGBTs, O circuito ressonante em série inclui um controlador que utiliza modulação de fase e de frequência em conjunto com um amplificador íogaritmico para controlar o inverse?. O documento ÜS 2008/0221553 Al divulga um transformador universal inteligente baseado errs conversor multínlvei, incluindo conversores muítinsvel interconectados back4o~back\ acoplados a um circuito inversor comutado via um transformado? de alta frequência. A entrada do transformador universal pode ser acoplada a urn sistema de distribuição de alta tensão e a salda do transformador universal podo ser acoplada a uma aplicação de baixa tensão.

No documento T. Zhao, G. Wang. J. Zeng, S. Dutta, S. Bhatta-charya e A, Q. Huang, ‘Voltage and power balance control for a cascaded multilevel solid-state transformer", IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, APEC 2010, pp. 761-767, um conversor em ponte ativo duplo é usado para um estágio de conversor de CC/CC. O fiuxo de energia no conversor em ponte ativo duplo é controlado através do controle do deslocamento de fase entre as tensões aplicadas nos lados de entrada e de salda através de uma indutância de vazamento de transformador. Para obter equilíbrio de energia entre os estágios, todas as tensões e correntes em cada nlveí em ambos os lados precisam ser medidas, Urn conversor do tipo genérico também é especificado na US 5.233,509.

Em vista do acima, é o objetivo da presente invenção proporcionar um método de controle para um conversor muíiiníve! que permite que o número de tensões e correntes sentidas seja reduzido. O objetivo acima é alcançado pelo método de controle para um conversor muíiiníve! de acordo corn a reivindicação 1 e o conversor multíni-veí de acordo com outras reivindicações independentes.

Outras modalidades da presente invenção sâo indicadas nas subreivindicações dependentes.

De acordo com um primeiro aspecto, um conversor muitiníveí é proporcionado compreendendo: ~ um estágio ativo para converter uma tensão de entrada de CA em uma entrada de CA em uma tensão de CC intermediária; - um conversor de CC/CC para transformar a tensão de CC intermediária em uma tensão de salda de CC em uma saída de CC, em que o conversor de CC/CC tem um transformador ressonante, em particular sendo formado por um circuito ressonante e um transformador; - uma unidade de controle configurada: para operar atívamente o estágio ativo com base apenas em uma tensão de CC de saída do conversor de CC/CC, uma tensão de entrada e uma corrente de saída do estágio ativo; e para operar o conversor de CC/CC em um modo de laço aberto. .

Uma ideía da presente invenção é proporcionar um conversor e um esquema de controle para essa conversor, em que é suficiente sentir apenas a tensão de CC de saída do conversor de CC/CC, a tensão de entrada e a corrente de entrada do estágio ativo para obter os alvos de controle de uma média constante da tensão de ligação de CC de saida e uma corrente de entrada senoidal para um fator de potência controlável.

Como para o conversor de CC/CC, um conversor ressonante com um transformador é usado. O conversor de CC/CC é operado em urn modo de laço aberto, de modo que as tensões em um lado primário e um lado secundário do transformador se correlacionam urn com o outro substancialmente independente da corrente de saida fornecida.

Portarão, o método de controle requer apenas a tensão de entrada e a corrente de entrada e a tensão de salda como a quantidade controlada uma ve?, que, devido ao conversor de CC/CC ressonante, urna tensão no lado primário do conversor ressonante è imposta para um valor fixo, i-guaimente. Portanto, não há necessidade de controle adicional da tensão das tensões do lado primário e o controle da tensão de CC de saida apenas é suficiente devido ao acoplamento forte entre os laclos primário e secundário do conversor ressonante de CC/CC.

Além disso, a unidade de controle pode ser configurada para operar um conversor de CC/CC no modo de laço aberto. Através da comutação do comutador ativo com uma frequência de comutação que corresponde a uma frequência de ressonância do transformador ressonante ou abaixo. Portanto, pode ser obtido que, no conversor ressonante de CC/CC, que opera em um modo de laço aberto, um ponto de operação fixo pode ser definido e qual pode ser otimizado com relação à eficiência.

De acordo com uma modalidade, o conversor de CC/CC pode ter uma primeira unidade de comutação e uma segunda unidade de comutação, cada uma tendo elementos de comutação em paralelo através de diodes de roda livre, em que, entra a primeira unidade de comutação e a segunda unidade de comutação, o transformador ressonante è disposto, em que a unidade de controle ê configurada para operar uma das unidades de comutação com um cicio de trabalho de cerca do 50% e na frequência de comutação. Em particular, pode ser proporcionado que a unidade de contro le esteja configurada não para acionar a outra respectiva das unidades de comutação, de modo que os diodes de roda livre atuam como um retificador passivo ou configurados para operar a outra das unidades de comutação para atuar como um retificador ativo.

Descobriu-se que uma operação em um ciclo de trabalho fixo de 50% em uma região na ou abaixo da frequência de ressonância è suficiente, isso proporciona a comutação da tensão zero para os semicondutores pulsados durante a ligação e urna comutação de corrente quase zero durante o desligamento, visto que o valor da corrente de desligamento pode ser controlado e minimizado durante o desenho do tanque ressonante.

Dependendo do fluxo de energia, o conversor de CC/CC pode ser operado para comutar ativamente uma unidade de comutação primária ou secundária, enquanto a outra, dependendo da topologia, pode ser perada como um retificador passivo ou ser operada através de comutação a fim de atuar como um retificador ativo Em caso de uma das unidades de comutação ser operada como um retificador passivo, ela atua como uní transforma dor de ímpedância. em que a resistência de carga equivalente é diferente da resistência de carga real e pode ser facilmente derivada. Para uma tensão de ligação de CC de salda constante, uma tensão no lado primário do conversor ressonante também está presa ao valor fixo, que è determinado pelas relações de transformação do transformador e influenciado pela tensão através cia transimpedância do circuito ressonante, Pode ser proporcionado que a unidade de controle tenha uma função de controle que controla a tensão de salda de CC e a corrente de entrada, levando em conta a tensão de CC de salda e a tensão de entrada e a corrente de sarda do estágio ativo.

Além disso, a função de controle pode ser uma função de controle em cascata. O estágio ativo pode ter um circuito em ponte-H è operado de acordo com, um indiee de modulação que é um resultado da função de con- írole.

Pode ser proporcionado que o estágio ativo tenha um indutor do salda aplicado em série.

De acordo com uma modalidade, o transformador ressonante pode ser formado por um circuito ressonante e um transformador, em que o circuito ressonante inclui um indutor ressonante, um capacitor ressonante e um irxiufor em paralelo.

De acordo corn um outro aspecto, uma disposição incluindo uma pluralidade de conversores acima pode ser proporcionada em que as entradas de CA dos estágios ativos são conectados em série e as saídas de CC do conversor de CC/CC são conectadas em paralelo, em que a unidade de controle è configurada para operar ativamente css estágios ativos com base apenas na tensão de CC de saida comum dos conversores de CC/CC em paralelo, a tensão de entrada em uma entrada da disposição e a corrente de entrada através da disposição.

Além disso, um indutor de entrada comum pode ser proporcionado em série com os estágios ativos conectados serialmente. È notado que a tensão de entrada acima corresponde a uma tensão de linha de entrada aplicada extemaroente ao conversor e aos conversores acoplados. Usualmente, os indutores de entrada são proporcionados para desacopiar a tensão de linha de entrada fornecida externamente da tensão através dos comutadoms (circuito errs ponte Ή) dentro do estágio ativo.

De acordo com um outro aspecto, pode ser proporcionado um método compreendendo as seguintes etapas: - operação ativamente do estágio ativo com base apenas na tensão ds CC de salda do conversor de CC/CC, uma tensão de entrada e uma corrente de salda de estágio ativo; e - operação do conversor da CC/CC em urn modo de laço aberto. Breve Descrição dos Desenhos Modalidades preferidas da presente invenção são agora descritas em mais detalhes em conjunto com os desenhos anexos, em que: A figura 1 mostra um esquema de um conversor de CA/CC tendo um estágio ativo de extremidade dianteira e um estágio de conversor de CC/CC; A figura 2 mostra um diagrama em blocos ilustrando um esquema de controle para operar o conversor multinívei; e A figura 3 mostra um conversor multinívei tendo uma pluralidade de conversores de CA/CC.

Descrição de Modalidades Preferidas A figura 1 rnosfra um conversor de CA/CC 1 para uso em um transformador eletrônico de potência de tensão média. Essa espécie de conversores pode ser usada, por exemplo, para fins de fração. O conversor de CA/CC 1 tem um estágio ativo de extremidade dianteira 2 (estágio ativo) e urn estágio de conversor de CC/CC 3. Embora esse conversor 1 possa ser operado bkfirecdonaimente, a descrição a seguir se refere a um fluxo de energia do estágio ativo de extremidade dianteira 2 para os estágios de conversor de CC/CC 3, como oomumente usado para aplicações de tração. O estágio ativo de extremidade dianteira 2 tem terminais de CA para receber uma tensão de entrada de CA U;t5. Os terminais de GC do estágio ativo de extremidade dianteira 2 são proporcionados pare alimentar urna tensão de ligação de CC intermediária convertida U. A tensão de ligação de CC intermediária Uz ê conectada aos primeiros terminais do estágio de conversor de CC/CC 3, que serve para desacopíar e transformar a tensão de ligação de CC intermediária U2 a uma tensão de salda Uou;.. O estágio ativo de extremidade dianteira 2 é uma unidade de conversão de CA/CC ativa mente controlada. Na presente modalidade, o estágio ativo de extremidade dianteira 2. compreende um primeiro a quarto e~ iemenfo de comutação S1 a S4 íntemoneetados como um circuito em ponte-H, Os elementos de comutação SI a S4 podem ser proporcionados como MOSFETS, iGBTs, IGCTs de energia e semelhantes, cada um tendo um diodo de roda livre Dl a D4. respectivamente, em paralelo. Em detalhes, os primeiro e segundo elementos de comutação SI e S2 são conectados em série entre uma primeira linha de CC 7 e uma segundo linha de CC8; fornecendo a tensão de ligação de CC intermediária U, Da mesma maneira, um terceiro eiemento de comutação S* e um quarto elemento de comutação SA são conectados em série entre a primeira linha de CC 7 e a segunda linha de CC 8. A tensão de tinha de entrada de CA Uh, é conectada a um primeiro nó NI que fica entre os primeiro e segundo elementos de comutação conectados em série S1 e S2 via um indutor de entrada L·-,, do estágio ativo de extremidade dianteira 2sa um segundo nó N2, que fica entre os terceiro e quarto elementos de comutação conectados em série S3, S4. Entre a primeira linha de CC 7 e a segunda linha da CC 8, uma conexão seriai de oapaci-tores de ligação de CC C1 eC2é ainda conectada. O estágio passivo de conversor de CC/CC 3 é acoplado com as linhas de CC 7, 8 do estágio ativo de extremidade dianteira 2 para receber a tensão de ligação de CC intermediária U*. O estágio passivo de conversor de CC/CC tem um primeiro circuito mesa ponte 31 sendo uma conexão serial de um quinto elemento de comutação Ss e um sexto elemento de comutação Sc que são acoplados com os terminais de CC, isto é, a primeira linha de CC 7 e a segunda linha de CC 8 do estágio ativo de extremidade dianteira 2.

Um tanque ressonante 32 é proporcionado, uma entrada do qual é acoplada com um quarto nó N4 da primeira meia ponte 31, entre os quinto e sexto elementos de comutação S5, S3 e uma segunda entrada do qual é acoplada com um terceiro nó N3 da conexão serial dos primeiro e segundo capacstores Ct, C2do estágio ativo de extremidade dianteira 2. Outros terminais do tanque ressonante 32 com um primeiro terminal do lado primário do transformador 33. O primeiro nó N3 da conexão serial dos capaeitores C?, Cs do estágio ativo de extremidade dianteira 2 é conectado com um segundo terminai do lado primário do transformador 33, Um indutor paralelo L-, do tanque ressonante 32 é proporcionado entre o Nó-T NT e o segunde terminal do lado primário do transformador 33, O terceiro nó M3 da conexão seriai dos capacstores C-.; Ca do estágio ativo de- extremidade dianteira 2 è conectado com um segundo terminal do lado primário do transformador 33. Um indutor paralelo tm do ianque ressonante 32 è proporcionado entre o primeiro terminal do lado primário do transformador S3 e o segundo terminai do lado primário do transformador 33, De acordo com uma outra modalidade alternativa, o tanque res-sonante 32 pode compreender um indutor ressonante L:> que é conectado entre o quarto nó N4 da primeira meia ponte 31 e um primeiro terminal do fado primário do transformador 33 e um capacitor ressonante Cr, que é conectado entre o terceiro nò da conexão serial dos capacítores Cn C2 do estágio ativo de extremidade dianteira 2 e um segundo terminai do lado primário do transformador 33. Um indutor em paralelo Lmé proporcionado entre os primeiro e segundo terminais do lado primário do transformador 33.

Em modalidades alternatives, o Indutor ressonante Lf e o indutor paralelo L.;« do tanque ressonante 32 também podem ser integrados na estrutura magnética de um transformador 33.

Também é possível que, em lugar de com o terceiro nó M3, o capacitor ressonante seja conectado diretamente à segunda linha de CC 8. Em casos onde a segunda entrada do tanque ressonante 32 é acoplada com a segunda tinha de CC 8, o segundo terminal do lado primário do transformador 33 é, de preferência, conectado diretamente com a segunda linha de CC 8, isto é, sem quaisquer componentes entre a segunda linha de CC 8 e o segundo termina do lado primário do transformador 33. üm primeiro terminai de um lado secundário do transformador 33 é acoplado com um quinto nó NS de uma segunda meia ponte 34, compreendendo uma conexão serial de um sétimo e de um oitavo elementos de comutação S7, S8. Λ conexão seriai da segunda meia ponte 34 é conectada entre uma primeira e segunda linhas de salda de CC 15, 16, conectadas com um primeiro e um segundo terminais de salda O), Os, respectivamente.

Os elementos de comutação S; a S4 do estágio ativo de extremidade dianteira 2 e os elementos de comutação S$ a $s das primeira e segunda meias pontes 3, 34 podem ser implementados como MOSFETS, IGBTs, IGCTs e semelhantes, cada um tendo um díodo de roda livre integrado (intrínseco ou separado D-s a D2, respectivamente, que é conectado em paralelo o de maneira polarizada reversa como respectivo elemento de comutação S< a S8.

Entre os primeiro e segundo terminais CA. Oj. uma conexão se rial de um terceiro e de rim quarto capacitor Ca, C* é aplicada, ern que um sexto nô NS de conexão serial de um terceiro e de um quarto capacitor C3, C4 é acoplado com um segundo terminal do lado secundário do transformador 33. Alternativamente, o segundo terminai do lado secundário do transformador 33 também pode ser acoplado diretamente com o segundo terminal e salda O2.

Pode ser proporcionado que o capacitor ressonante Cf seja fendido em um capacitor conectado com o primeiro/ segundo terminai do iado primário do transformador 33 e outro capacitor conectado com o primeiro/ segundo terminai do iado secundário do transformador 33.

O conversor de CA/CC 1 è controlado por uma unidade de controle 5. Para dotar a unidade de controie δ com as medidas de entrada, uma unidade sensora de tensão 10 é proporcionada para detectar a tensão de entrada de CA Lfe e uma unidade sensora de corrente 11 é proporcionada para detectar a corrente de entrada de CA i;*. Além disso, uma unidade sen sora de salda 12 é proporcionada para detectar a tensão de saída IW A unidade de controie 5 controla a operação do estágio ativo de extremidade dianteira es controla o estágio passivo de conversor de GC/GC 3. O controie é realizado com base nas medidas de entrada da tensão de entrada de CA u*,-,, da corrente de entrada de CA fe e da tensão de saida de CC U0uí, bem como de uma dada tensão de saida desejada. O estágio de conversor de CC/CC 3 é implementado como um estágio de transformador ressonante. Em que o tanque ressonante 32 proporciona uma frequência de ressonância do circuito combinado do tanque ressonante 32 e do transformador 33, errs que uma frequência de ressonância pode ser adaptada por seleção cuidadosa do indutor ressonante L· e do capacitor ressonante Cr- Outra frequência de ressonância è definida pela seleção dos valores definidos pelo indutor ressonante n e pelo capacitor ressonante Cr e pelo indutor paralelo Lm. Dependendo do fluxo de energia, a primeira meia ponte 31 ou segunda meia ponte 34 é comutada, enquanto a respectiva outra meia ponte é passiva, de modo que os diodos de roda livre associados simplesmente atuam como um reíífieador.

No presente caso. é suposto que o fluxo de energia è do estágio ativo de extremidade dianteira 2 para o estágio cie conversor de CC/CC 3 para os terminais de saida Ce, O;,;. Nesse caso, apenas a primeira meta ponte 31 é comutada ativamente enquanto os elementos de comutação S? e Se da segunda meia ponte 34 são desligados, de modo que os diodos de roda livre associados D? e [)¾ estão retificando tensão e corrente proporcionadas pelo lado secundário do transformador 33.

Em uma modalidade alternativa, o conversor de CC/CC pode ser realizado com uma topologia multínivei em ambos os lados do tanque ressonante 32. Então, a comutação será requerida em ambos os lados, independentemente do fluxo de energia, de modo que uma retificação ativa é obtida.

Supondo que o conversor 1 seja operado como um conversor de ÜA/CC, alvos de controle principais são que a tensão de ligação de CC de saida Uout seja constante em média e que a corrente de entrada l„-, tenha um TH D baixo e que o fator da potência quase a unidade seja controlado. Devido ao uso do estágio de tanque ressonante 3, a tensão de ligação de CC de saida Uft;;S constante através da conexão seria! dos capacitares C3 e €* e a tensão intermediária U? no lado de entrada do estágio de transformador 3 através dos capacitores Ci e€? são presos ao valor fixo, igualmente, e são detenrrlnados peia relação de transformação do transformador pela tensão através da translmpedâncía do tanque ressonante 32. O estágio do transformador 33 pode ser operado em laço aberto em um ponto de operação fixo, que pode ser otimizado para a melhor eficiência possível. Uma frequência fixa de 5034 do cicio de trabalho da meia ponte operada ativamente na região ou abaixo da frequência de ressonância é suficiente, isso proporciona uma comutação de tensão zero para a meia ponte ativa durante a ligação e uma comutação de corrente quase zero, durante o desligamento, Para se alcançar os alvos de controle principais acima, é sufsci- ente adquirir como medida de entrada a tensão de saída a corrente de entrada íir> e a tensão de saída a última estando fortemente correlacionada com a tensão intermediária UiV

Conforme mostrado na figura 2. o esquema de controle pode ser, por exemplo, Implementado como um laço de controle em cascata com um controlador de corrente de linha interno 51 e um controlador de tensão de ligação de CC de saída externo 52. O controlador de corrente de entrada de linha 51 reailxa um controle, por exemplo, (usando um bloco de controle P ou i), dependendo de uma diferença de tensão de saída entre uma tensão desejada s a tensão de saída real Ucm. O valor de saída do controlador de corrente de linha interno 51 é multiplicado em um bloco de multiplicação 54 com um sinal de forma de onda senoidal, extraído da tensão da entrada de CA Ujn, usando um circuito de laço de fase bloqueada 53 de modo que um sina! de corrente de CA senoidal é obtido tendo uma amplitude que depende da diferença entre a tensão desejada U,te=; e a tensão de saída Unreal Uma corrente de controle ls«e é obtida. A corrente de controle !&*=, o sua corrente de entrada ijfl são subtraídas uma das outra em um bloco de subtração 55 e a diferente de corrente resultante é fornecida para o controlador de tensão de ligação de CC de saída externo 52 para obter um índice de modulação M, que é usado para operar o estágio ativo de extremidade dianteira 2. Em gerai, o índice de modulação indica um esquema de modulação e descreve quanto uma variável modulada de um sinal portador varia em tomo de seu nível não modulado. Portanto, a tensão de ligação intermediária lb gerada dependendo do índice de modulação M pode ser controlado exatamente usando medias elétricas disponíveis no lado de entrada e de saída do conversor 1. A figura 3 mostra uma disposição de conversor 40 fendo uma pluralidade de conversores 1, que são conectados serialmente nos lados de entrada e em que os terminais de saída são conectados em paralelo. Ern outras palavras, os primeiros terminais de salda O; de cada conversor 1 são interconectados e os segundos terminais de salda C2 são ínterconecíados No lado de entrada, os estágios ativos de extremidade dianteira 2 são co- nectados seriaímente, como uma gusrianda e a tensão de entrada é aplicada através d dos estágios ativos de extremidades dianteiras 2 conectados serr-almenie. A disposição de conversor 40 é controlada pela unidade de controle 5, As medidas fornecidas pana a unidade de controle 5 são obtidas pela unidade sensora de tensão 10 para detectar a tensão de entrada de CA U9-, através de todos os estágios ativos de extremidades dianteiras 2 conectados seriaimenie e a unidade sensora de corrente 11 para detectar a corrente de entrada de CÁ I;- através da todos os estágios ativos de extremidades dianteiras 2, Além disso, uma unidade sensora de salda 12 è proporcionada para detectar a tensão de salda comum de todos os estágios de conversor de CC/CC 3.

Em uma modalidade alternativa, os Indutores de entrada L;fí de todos ou de uma parte dos estágios ativos de extremidades dianteiras 2 podem ser substituídos por um indutor de entrada comum conectado sarial-rnente com os estágios ativos de extremidades dianteiras 2 para desacoplar a tensão de entrada de CA U*, da tensão através dos estágios ativos de extremidades dianteiras conectados seriaímente 2. O método de controle proposto no acima também é aplicável para a disposição de conversor da figura 3. Gomo todas as saldas dos estágios de conversor de CC/CC são conectadas em paralelo, isso implica que todas as ligações de CC flutuantes no lado primário dos estágios de transformador 3 (ou na saída dos estágios ativos de extremidades dianteiras 2} serão fixados em um valor ideaimenle idêntico. Portanto, não há necessidade de controle adicional da tensão de ligação de CC intermediária U* e o controle da tensão de ligação de CC de saída apenas è suficiente devido ao acoplamento firme entre o lados primário e secundário no estágios de conversor de CC/CC 3 á medida que é formado como uns conversor ressonante, Uma influência de variações de parâmetros entre diferentes conversores com relação a um compartilhamento de energia equilibrado e equilíbrio do capacitor no lado primário é baixa visto que a topologia da figura 3 è bastante forte e não sensível às variações desses parâmetros. Em particular, a sensitívsdada às variações do valor da indutor ressonante L, do capacitor ressonante Cr e da capaeitâncla de ligação de CC é baixa e mesmo uma variação de mais/ menos 20% pode ser tolerada.

Lista de Referência 1 conversor 2 estágio ativo de extremidade dianteira 3 estágio de conversor de CC/CC 5 unidade de controle 7 primeira Unha de CC

8 segunda linha de CC 10 unidade sensora de tensão de entrada 11 unidade sensora de corrente de entrada 12 unidade sensora de tensão de saída 31 primeira meia ponte 32 tanque ressonante 33 transformador 34 segunda mela ponte S-f a Ss elementos de comutação Pi a Ds diodes de roda livre Cr capacitor ressonante U indutor ressonante L~, indutor paraieio Lin indutor de entrada 51 Controlador de corrente de linha interno 52 controlador de tensão de ligação de CC de saída externo 53 faço de fase bloqueada 54 bloco de multiplicação 55 bloco de subtração

Claims

1. Conversor (1) compreendendo: - um estágio ativo (2) para converter uma tensão de entrada de CA (Ujn) em uma entrada de CA em uma tensão intermediária de CC (Uz); - um conversor de CC/CC (3) para transformar a tensão intermediária de CC (Uz) em uma tensão de sarda de CC em uma saída de CC. em que o conversor de CC/CC (2) tem um transformador ressonante (32, 33); - uma unidade de controle (5) configurada - para operar ativamente o estágio ativo (2) baseado apenas em uma tensão de CC de saída (üôlit) do conversor de CC/CC (3), uma tensão de entrada (u«> e uma corrente de entrada do conversor (1); e - para operar o conversor de CC/CC (3) em um modo de laço aberto..

2. Conversor (1), de acordo com a reivindicação 1, em que a u~ nidade de controle (5) é configurada para operar o conversor de CC/CC (3) no modo de faço aberto, através da comutação do eomutador ativo com uma frequência de comutação que corresponde a uma frequência de ressonância do transformador ressonante (32, 33} ou abaixo.

3. Conversor (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o conversor de CG/CC (3) tem uma primeira unidade de comutação (31) e uma segunda unidade do comutação (34) cada uma tendo elementos de comutação (S§ - Ss), cada um em paralelo por diodos de roda livre (D$ - Ds). em que. entre a primeira unidade de comutação (31) e a segunda unidade de comutação (34). o transformador ressonante (32. 33) é disposto, em que a unidade de controle (5) è configurada para operar uma das unidades de comutação (31. 34) com um cicio de trabalho de cerca de 50% e na frequência de comutação.

4. Conversor (1), de acordo com a reivindicação 3. em que a u-nídade de controle (5) é configurada para não acionar a outra das unidades de comutação (31, 34) de modo que os diodos de roda livre (D« — D«), atuam como um retificado? passivo ou operar a outra das unidades de comutação (31, 34} para atuar como um retíficador ativo,

5. Conversor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, em que a unidade de controle (5) tem uma função de controle que controla a tensão de saída de CC e a comente de entrada lesando em conta a tensão de salda de CC (U**) e a tensão de entrada (□,„} e a corrente de entrada (ί&) do estágio ativo (2).

6, Conversor (1), de acordo com a reivindicação 5, em que a função de controle é urna função de controle em cascata,

7, Conversor (1), de acordo com quaíquer uma das reivindicações de 5 a δ, em que o estágio ativo {2} tem um circuito em ponte~H. em que c circuito em ponte·H é operado de acordo com um indica de modulação que é um resultado da função de controlo.

8, Conversor (1). de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, em que o estágio ativo (2) tem um indutor de entrada (üfi) a-pilcado seriaimeníe.

9, Conversor (1). de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8. em que o transformador ressonante (32, 33) è formado por um circuito ressonante (32) e um transformador (33), em que o circuito ressonante (32) incluí um indutor ressonante (Lr), um capacitor ressonante (Cr) e um Indutor paralelo (Lm)

10. Disposição (40) compreendendo uma pluralidade de conversores, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, em que as entradas de Ü.A dos estágios ativos (2) são conectados seriaimeníe e as saídas de CC do conversor de CC/CC (3) são conectadas em paralelo, em que a unidade de controls (5) é configurada para operar ativamente os estágios ativos (2) apenas com base na tensão de saída de CC (Uc«?} comum dos conversores de CC/CC em paralelo (3), a tensão de salda em urna entrada da disposição (40) e a corrente de entrada através da disposição (40).

11. Disposição (4), de acordo com a reivindicação 10. em que um indutor de entrada comum é proporcionado em série com os estágios ativos (2) conectados serialmente.

12. Método para operação de um conversor (1), em que o con- versor (1) compreende: - um estágio ativo (2t para converter uma tensão de eotsada tie CA (UiS) em urna entrada de CA em urna tensão intermediária de CC (Uz), - um conversor de CC/CC (3) para transformar a tensão intermediária de CC (Uz) em uma tensão de saída de CC (Uout) errs uma saída de CC, em que o conversor de CC/CC (2) tom um transformador ressonante (32, 33); em particular, sendo formado por um circuito ressonante (32) e um transformador (33); - o método compreendendo as seguintes etapas: - uma unidade de controle (5) configurada - operação ativa mente do estágio ativo (2) baseado apenas em uma tensão de CC de saída (U^) do conversor de CC/CC (3), uma tensão de entrada (uin) do conversor (1) e uma corrente de entrada do estágio ativo (2) e - operação do conversor de CC/CC (3) em um modo de laço a- berto