BR112014014611B1

BR112014014611B1 - Conversor para uma voltagem trifásica, e, método para operação de um conversor para uma voltagem trifásica

Info

Publication number: BR112014014611B1
Application number: BR112014014611-0A
Authority: BR
Inventors: Dominik Schuster; Herbert Gambach
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2020-12-15
Also published as: EP2766980B1; CN103999339B; CN103999339A; US20150069980A1; ES2900730T3; BR112014014611A2; EP2766980A1; WO2013087110A1; RU2578171C1; IN2014KN01145A

Abstract

conversor para uma voltagem trifásica, e, método para operação de um conversor para uma voltagem trifásica. a invenção refere- se , entre outras coisas, a um conversor (10) para uma voltagem trifásica com três circuitos em série e letricamente conectados em delta (r1,r2,r3), cada qual compreendendo pelo menos dois módulos de comutação (sm) conectados em série, e com um dispositivo de controle (30) conectado nos módulos de comutação (sm) que pode acionar os módulos de comutação (sm) de uma maneira tal que correntes derivadas com a frequência fundamental da voltagem trifásica e com pelo menos uma corrente harmônica adicional fluam nos circuitos em série (r1, r2, r3), a corrente harmônica adicional sendo dimensionada de maneira tal que ela flua nos circuitos em série (r1, r2, r3) do conversor (10) e permaneça no interior do conversor.

Description

[0001] A invenção refere-se a um conversor em configuração em delta para uma voltagem trifásica. Conversores com configuração em delta podem, por exemplo, ser usados para a compensação de energia reativa, harmônica e tremulação.

[0002] Um conversor para uma voltagem trifásica é, por exemplo, descrito em documento "SVC PLUS: An MMC STATCOM for Network and Grid Access Applications" (M. Pereira et al., 2011 IEEE Trondheim Power Tech). Este conversor previamente conhecido é empregado como um compensador.

[0003] Durante a operação de um conversor com configuração em delta que emprega os métodos de regulação e controle conhecidos atualmente, uma pulsação de energia surge nas derivações de conversor do conversor.

[0004] A invenção aborda a tarefa de provisão de um conversor com configuração em delta no qual a oscilação de energia desta pulsação de energia pode ser reduzida em comparação com conversores convencionais.

[0005] Esta tarefa é satisfeita de acordo com a invenção por um conversor com as características de acordo com a reivindicação da patente 1. Formas de realização vantajosas do conversor da invenção são dadas nas reivindicações dependentes.

[0006] Desta maneira, é provido um conversor de acordo com a invenção com três circuitos em série conectados em delta, cada um dos quais compreendendo pelo menos dois módulos de comutação conectados em série, e um aparelho de controle conectado nos módulos de comutação, aparelho de controle este que pode operar os módulos de comutação de maneira tal que correntes derivadas com a frequência fundamental da voltagem trifásica e com pelo menos uma corrente harmônica adicional fluam nos circuitos em série, em que a corrente harmônica adicional é dimensionada de maneira tal que ela flua em um laço fechado nos circuitos em série do conversor e permaneça no conversor.

[0007] Uma significativa vantagem do conversor da invenção consiste em que, nele, ao contrário de conversores previamente conhecidos, a oscilação de energia resultante de alimentação em correntes harmônicas adicionais pode ser reduzida. Isto exige explicação adicional resumida: no estado quase estacionário, a energia total armazenada nos capacitores de cada derivação pulsa ao redor de uma energia ramificada média, o que é uma consequência tanto do desenho quanto do controle/regulação do conversor. Em cada período, cada derivação do conversor, assim, exibe um momento no tempo no qual a energia total armazenada na derivação é máxima, e é maior que sua média temporal. Igualmente, em cada período da voltagem da rede elétrica, há um momento no tempo no qual a energia armazenada na derivação é mínima, e é menor que sua média temporal. A diferença entre as energias derivadas máxima e mínima, isto é, a oscilação de energia, é dada, se a condição quase estacionária e simétrica for considerada, pelo ponto operacional do conversor. As correntes harmônicas adicionais providas de acordo com a invenção podem reduzir a oscilação de energia de uma maneira simples e vantajosa, sem ser capaz de aparecer fora ou de causar interferência, já que de acordo com a invenção, elas fluem em um laço fechado, de forma que elas sejam incapazes de deixar o conversor em seus terminais externos.

[0008] Ao contrário de outros conversores com configuração em ponte, conversores com configuração em delta não são, no geral, capazes de transmitir ou transformar energia real em operação estacionária (com exceção de suas próprias perdas de energia). Portanto, é considerado vantajoso se o conversor for empregado para compensar energia reativa, harmônica e tremulação. Em outras palavras, o conversor compreende preferivelmente um compensador, em particular, um compensador para energia reativa, harmônica ou tremulação, ou um elemento de um compensador como este.

[0009] De forma particularmente preferível, o conversor é um conversor em ponte completa em cascata.

[00010] Em relação à construção do conversor, é visualizado como vantajoso se o conversor compreender um módulo de determinação de harmônica que determina pelo menos uma corrente harmônica adicional com base no estado operacional do conversor no tempo, em que a corrente harmônica adicional é dimensionada de maneira tal que ela flua em um laço fechado nos circuitos em série do conversor e permaneça no conversor, e em que o aparelho de controle opera os módulos de comutação de maneira tal que a pelo menos uma corrente harmônica adicional determinada pelo módulo de determinação de harmônica flua em um laço fechado nos circuitos em série.

[00011] A magnitude e a fase das correntes harmônicas adicionais são preferivelmente dimensionadas de maneira tal que a oscilação de energia em cada um dos circuitos em série seja menor que sem as correntes harmônicas adicionais.

[00012] Cada um dos módulos de comutação compreende preferivelmente pelo menos quatro transistores e um capacitor.

[00013] Além do mais, um método para a operação de um conversor para uma voltagem trifásica com três circuitos em série conectados em delta, cada um dos quais compreendendo pelo menos dois módulos de comutação conectados em série, é considerado como a invenção.

[00014] De acordo com a invenção, é provido, em relação a um método como este, que os módulos de comutação sejam operados de maneira tal que correntes derivadas com a frequência fundamental da voltagem trifásica e com uma magnitude especificada e/ou uma forma de onda especificada fluam nos circuitos em série, com base no estado operacional do conversor no tempo, pelo menos uma corrente harmônica adicional seja determinada, em que a corrente harmônica adicional é dimensionada de maneira tal que ela flua em um laço fechado nos circuitos em série do conversor e permaneça interior do conversor, e os módulos de comutação sejam operados de maneira tal que a pelo menos uma corrente harmônica adicional determinada no tempo flua em um laço fechado nos circuitos em série.

[00015] Em relação às vantagens do método da invenção, refere-se às vantagens do conversor da invenção explicado anteriormente, já que as vantagens do conversor da invenção correspondem, substancialmente, àquelas do método da invenção.

[00016] É considerado vantajoso que a magnitude e a fase das correntes harmônicas adicionais sejam dimensionadas de maneira tal que a oscilação de energia em cada um dos circuitos em série seja menor que sem as correntes harmônicas adicionais.

[00017] Preferivelmente, uma ou mais correntes harmônicas, cuja frequência corresponde a um múltiplo, divisível por três, da frequência fundamental ou da rede elétrica da voltagem trifásica, são aplicadas sobre as correntes derivadas dos circuitos em série (R1, R2, R3).

[00018] Também é considerado vantajoso que uma ou mais voltagens harmônicas sejam aplicadas no conversor, cuja frequência corresponde a uma harmônica, divisível por três, da frequência fundamental ou da rede elétrica da voltagem trifásica.

[00019] De forma particularmente preferível, uma compensação é realizada com o conversor, em particular, uma compensação para energia reativa, harmônica ou tremulação.

[00020] A invenção é explicada com mais detalhes a seguir em relação às formas de realização exemplares; estas mostram como exemplos: a figura 1 mostra uma primeira forma de realização exemplar para um conversor de acordo com a invenção com um aparelho de controle e com um módulo de determinação de harmônica conectados no aparelho de controle, a figura 2 mostra um exemplo esquematicamente ilustrado das correntes harmônicas que fluem em um laço fechado no conversor de acordo com a figura 1, a figura 3 mostra as correntes que fluem no conversor de acordo com a figura 1 e as voltagens presentes quando o conversor for operado sem o módulo de determinação de harmônica, a figura 4 mostra as correntes que fluem no conversor de acordo com a figura 1 e as voltagens presentes durante a operação do módulo de determinação de harmônica, isto é, com as correntes harmônicas adicionais fluindo em um laço fechado, a figura 5 mostra uma forma de realização exemplar de um módulo de comutação para o conversor de acordo com a figura 1, a figura 6 mostra uma segunda forma de realização exemplar de um conversor de acordo com a invenção, no qual o módulo de determinação de harmônica é implementado no aparelho de controle, a figura 7 mostra uma terceira forma de realização exemplar para um conversor de acordo com a invenção, no qual o módulo de determinação de harmônica é constituído por um módulo de programa de software, e a figura 8 mostra uma quarta forma de realização exemplar para um conversor de acordo com a invenção, no qual o módulo de determinação de harmônica processa diretamente sinais de medição ou dados medidos.

[00021] A título de objetividade, os mesmos códigos de referência sempre foram usados nas figuras para componentes idênticos ou comparáveis.

[00022] A figura 1 mostra um conversor trifásico 10 para uma voltagem trifásica. As voltagens de fase da voltagem trifásica são identificadas na figura 1 com as referências U1(t), U2(t) e U3(t). As correntes de fase que fluem em decorrência das voltagens de fase U1(t), U2(t) e U3(t) são identificadas com as referências I1(t), I2(t) e I3(t).

[00023] O conversor 10 compreende três circuitos em série conectados em delta R1, R2, R3, cada um dos quais compreendendo pelo menos dois módulos de comutação SM conectados em série e uma indutância L.

[00024] Os módulos de comutação SM são conectados em um aparelho de controle 30, que pode operar os módulos de comutação SM por meio de sinais de controle do módulo de comutação individual ST(SM), de maneira tal que correntes derivadas Iz12(t), Iz31(t) e Iz23(t) com a frequência fundamental da voltagem trifásica e com correntes harmônicas adicionais fluam nos circuitos em série R1, R2, R3. Da forma adicionalmente explicada com mais detalhes a seguir, as correntes harmônicas adicionais podem ser dimensionadas de maneira tal que elas fluam nos circuitos em série R1, R2, R3 do conversor 10 em um laço fechado, e permaneçam no interior do conversor 10, e não fluam para o interior das correntes de fase I1(t), I2(t) e I3(t).

[00025] Para formar as correntes harmônicas adicionais, o conversor 10 compreende um módulo de determinação de harmônica 40 que determina pelo menos uma corrente harmônica adicional para cada um dos circuitos em série R1, R2, R3 com base no estado operacional do conversor no tempo.

[00026] O aparelho de controle 30 é conectado por meio de linhas de controle individuais em cada um dos módulos de comutação SM dos três circuitos em série R1, R2 e R3. As linhas de conexão não são ilustradas na figura 1 por motivos de objetividade. A fim de operar os módulos de comutação SM, o aparelho de controle 30 gera os sinais de controle ST(SM), que são transmitidos para os módulos de comutação por meio das linhas de controle que não são mostradas.

[00027] A fim de determinar os sinais de controle ST(SM) ideais, para o lado de entrada do aparelho de controle 30 é suprido um grande número de sinais de medição e/ou dados medidos que representam as voltagens alternadas U1(t), U2(t) e U3(t), as correntes de fase I1(t), I2(t) e I3(t) que fluem e/ou as correntes derivadas Iz12(t), Iz23(t) e Iz31(t) presentes no conversor.

[00028] Além do mais, o aparelho de controle 30 é conectado - por exemplo, por meio das linhas de controle já explicadas, ou por meio de outras linhas de sinal - nos módulos de comutação SM dos três circuitos em série R1, R2 e R3, de maneira tal que os dados de estado Zd(SM) que descrevem o respectivo estado dos módulos de comutação possam ser transmitidos para o aparelho de controle 30.

[00029] O aparelho de controle 30, assim, sabe, com base nos dados presentes no lado de entrada, quais voltagens e correntes estão presentes, bem como em qual estado operacional os módulos de comutação individuais SM dos três circuitos em série R1, R2, R3 estão.

[00030] Com base nos sinais de medição e/ou nos dados medidos presentes no lado de entrada, e nos dados de estado presentes no lado de entrada, o aparelho de controle 30 fica em uma posição para operar os módulos de comutação SM de maneira tal que um comportamento desejado do conversor, por exemplo, um comportamento de compensação desejado, em particular, um comportamento de compensação desejado para energia reativa, harmônica ou tremulação, seja alcançado.

[00031] A fim de poder realizar as tarefas de controle descritas, o aparelho de controle 30 pode, por exemplo, compreender um aparelho de computação (por exemplo, na forma de uma instalação de processamento de dados ou de um computador) 31, que é programado de maneira tal que, dependendo dos sinais de medição, dados medidos e/ou dados de estado presentes no lado de entrada, ele determine a respectiva operação ideal dos módulos de comutação SM e, desta maneira, gere os sinais de controle ST(SM) necessários para a operação. Um programa de controle apropriado (ou módulo de programa de controle) PR1 para operação do aparelho de computação pode ser armazenado em uma memória 32 localizada no aparelho de controle 30.

[00032] O módulo de determinação de harmônica 40 já descrito recebe dados do estado operacional BZ que descrevem o estado operacional do conversor 10 do aparelho de controle 30 por meio de uma linha de controle. Dependendo dos dados do estado operacional BZ, o módulo de determinação de harmônica 40 gera dados de conteúdo de harmônica OS que definem, para cada um dos três circuitos em série R1, R2 e R3, pelo menos uma corrente harmônica adicional que também deve fluir em cada um dos respectivos circuitos em série R1, R2 e R3.

[00033] O aparelho de controle 30 processa os dados de conteúdo de harmônica OS recebidos a partir do módulo de determinação de harmônica 40, e modifica a operação dos módulos de comutação SM dos circuitos em série R1, R2 e R3 por meio dos sinais de controle ST(SM), de maneira tal que não apenas as correspondentes correntes derivadas que são necessárias para o comportamento desejado do conversor fluam nos circuitos em série, mas, também, as correntes harmônicas adicionais que foram determinadas pelo módulo de determinação de harmônica 40.

[00034] A magnitude e a fase das correntes harmônicas adicionais determinadas pelo módulo de determinação de harmônica 40 são dimensionadas de maneira tal que as correntes harmônicas adicionais fluam em um laço fechado nos três circuitos em série R1, R2 e R3. Isto é esquematicamente ilustrado na figura 2.

[00035] Pode-se ver na figura 2 que as correntes harmônicas adicionais Izos fluem apenas nos três circuitos em série R1, R2 e R3, e não deixam o conversor.

[00036] As correntes harmônicas adicionais Izos são sobrepostas nas correntes derivadas "necessárias" para operação do conversor 10 nos circuitos em série R1, R2 e R3, de maneira tal que a oscilação de energia ΔW em cada um dos três circuitos em série R1, R2 e R3 seja menor do que seria o caso sem as correntes harmônicas adicionais Izos. Isto é ilustrado com detalhes nas figuras 3 e 4.

[00037] Nas figuras 3 e 4, a variável U∑sm(t) indica o exemplo da voltagem em um dos grupos do módulo de comutação de um dos circuitos em série R1, R2 ou R3, Iz(t) indica a corrente derivada que flui através do correspondente grupo do módulo de comutação, P(t) indica a energia resultante no respectivo grupo do módulo de comutação e jP(t)dt indica a correspondente integral da energia, a partir da qual a respectiva oscilação de energia ΔW resulta.

[00038] A figura 3 mostra as formas de onda sem as correntes harmônicas adicionais Izos, isto é, o caso no qual apenas as correspondentes correntes derivadas necessárias para a conversão fluam nos circuitos em série R1, R2 e R3.

[00039] A figura 4 mostra as formas de onda para o ponto operacional idêntico com as correntes harmônicas adicionais Izos, isto é, o caso no qual as correntes harmônicas são moduladas sobre as correntes derivadas através de uma operação apropriada dos módulos de comutação SM. Pode-se ver que, devido às correntes harmônicas adicionais, a oscilação de energia ΔW é menor do que seria o caso sem as correspondentes correntes harmônicas (compare com a figura 3).

[00040] A figura 5 mostra uma forma de realização exemplar de um módulo de comutação SM. O módulo de comutação SM compreende quatro transistores T1 - T4, quatro diodos D e um capacitor C através dos quais uma voltagem do capacitor Uc cai. Para operação, um dos transistores (neste caso, o transistor T2) é sujeito a uma voltagem de controle USM pelo aparelho de controle 30 de acordo com a figura 1.

[00041] A maneira na qual o módulo de determinação de harmônica 40 de acordo com a figura 1 funciona será agora explicada com mais detalhes:

[00042] No estado quase estacionário, a oscilação de energia ΔW depende apenas da frequência e da amplitude do sistema de voltagem alternada e do ângulo da fase, da frequência e da amplitude das correntes no sistema de voltagem alternada. Aplica-se, para o circuito em série R1 da figura 1, no caso de ser usado, por exemplo, puramente como um compensador de energia reativa, e desprezando as perdas do conversor:

[00043] Quando todas as derivações do conversor estiverem no estado simétrico, quase estacionário, a pulsação de energia descrita é idêntica, embora tenha diferentes fases. Uma pulsação na diferença entre as energias de duas ramificações, a "diferença da energia ramificada", é o resultado. A variação da diferença da energia entre duas derivações durante o tempo, então, depende diretamente da variação durante o tempo da energia de uma derivação e do deslocamento de fase das voltagens e correntes na derivação da voltagem alternada da ramificação.

[00044] A média temporal da energia armazenada em uma derivação é preferivelmente distribuída uniformemente através dos capacitores dos módulos de comutação da ramificação relacionada. Isto mantém as voltagens através dos capacitores do módulo de comutação de uma derivação aproximadamente igual.

[00045] Os capacitores individuais são aqui especificados para uma máxima voltagem específica Umax. A partir disto segue uma máxima energia Wmax que pode ser armazenada na derivação, o que depende do número de submódulos N na derivação e da capacitância C dos submódulos individuais.

[00046] Se a máxima energia Wmax for excedida, o conversor deve ser desativado devido ao risco de ser destruído.

[00047] Um limite inferior para a energia ramificada também existe, que segue a partir da voltagem U∑SM(t) a ser provida pela pilha do módulo.

, com k < 1 para todo t (6)

[00048] O ciclo de trabalho k é necessariamente menor que um, seu valor concreto seguindo a partir da qualidade da regulação do conversor e das exigências do seu comportamento de regulação. Se a energia cair abaixo do mínimo, o conversor não é mais capaz de regulação.

[00049] Se curtos-circuitos ou outras falhas ocorrerem nos terminais do conversor, as derivações individuais devem absorver ou desprender uma alta quantidade de energia. Esta propriedade segue a partir das exigências de que as redes ou instalações conectadas para as altas correntes que resultam sejam tratadas de acordo com exigências.

[00050] A mínima energia Wmin+res de uma derivação é, desse modo, predeterminada, e corresponde à mínima energia ramificada Wmin necessária para manter a capacidade de regulação, mais a quantidade de energia Wres,neg que deve ser suprida no pior caso no evento de uma falha.

[00051] A máxima energia que deve ser armazenada em uma derivação do conversor, Wmax, também é fisicamente predeterminada. Ela é, primeiramente, a soma da mínima energia Wmin+res supramencionada e da máxima oscilação de energia ΔWmax que ocorrerá em operação normal. A energia de reserva Wres,pos exigida para casos de falha que aumentam a energia ramificada deve ser adicionada nesta:

[00052] Da forma já explicada anteriormente, os capacitores individuais nos módulos de comutação das derivações de conversor são especificados para uma máxima voltagem em particular UC,max. Uma máxima energia que pode ser armazenada na derivação, dependendo do número de módulos de comutação N na derivação, segue a partir disto. N e a capacitância dos capacitores do módulo de comutação C devem, aqui, satisfazer a regra de que a energia ramificada que ocorre em operação, ou no evento de uma falha do conversor, é sempre menor que a máxima quantidade de energia que pode ser armazenada na derivação:

[00053] Se esta condição não for observada, o conversor deve ser desativado, já que, de outra forma, ele seria destruído.

[00054] Deve-se notar que isto especifica o mínimo número de módulos e capacitância do módulo do conversor para a operação especificada com a máxima oscilação de energia. Se a máxima oscilação de energia for reduzida, o que é alcançado através do módulo de determinação de harmônica 40, uma redução no número de módulos em cada derivação do conversor e um esforço de instalação reduzido podem ser assim alcançados.

[00055] No conversor, além do mais, uma das correntes derivadas flui através de cada módulo de comutação instalado. A redução no número de módulos, portanto, também permite uma correspondente redução nas perdas do conversor.

[00056] Como um efeito colateral, além do mais, uma redução no número de módulos também pode ter um efeito positivo na distribuição das perdas de condução dos semicondutores nos módulos de comutação individuais, assim, permitindo correntes derivadas ligeiramente superiores - isto é, desempenhos superiores do conversor.

[00057] A fim de gerar a harmônica descrita que flui em um laço fechado, correntes harmônicas, preferivelmente, divisíveis por três (em relação à frequência do sistema de corrente alternada no qual o conversor é anexado de acordo com a figura 1), são aplicadas sobre as correntes derivadas. Elas constituem um componente em modo comum e, assim, têm efeitos idênticos em todas as derivações. Correntes harmônicas são preferivelmente geradas para a terceira e a nona harmônicas.

[00058] As fórmulas dadas a seguir se aplicam como segue para operação estacionária do conversor, por exemplo, como um compensador de energia reativa pura (considerando que a terceira harmônica de corrente é empregada, e desprezando perdas do conversor):

[00059] Através da cuidadosa seleção da amplitude e da fase de uma ou mais das ditas harmônicas, a mudança na energia durante o tempo de cada derivação do conversor pode ser assim mudada de maneira tal que a oscilação de energia resultante seja menor que aquela que surgiria sem a dita harmônica, como é ilustrado a título de exemplo nas figuras 3 e 4. A máxima energia Wmax que ocorre é assim reduzida. Em decorrência disto, o desenho do conversor pode envolver um reduzido número de circuitos em série e/ou capacitância C do módulo de comutação de acordo com o que, custos e perdas do conversor podem ser diminuídos.

[00060] A harmônica que deve ser aplicada a fim de reduzir a oscilação de energia pode ser determinada de uma variedade de maneiras. Controle, por exemplo, por meio de um mapa de característica que lê e, desta maneira, injeta os parâmetros de harmônica ideais, dependendo do estado de corrente do conversor, é uma possibilidade. O dito mapa de característica pode ser preparado de uma variedade de maneiras (por exemplo, através de computação analítica, otimização numérica, etc.). Alternativamente - por exemplo, para processos dinâmicos - pode ser provido um sistema de regulação que regula automaticamente a harmônica apropriada.

[00061] O método descrito para calcular e gerar as harmônicas que devem ser adicionalmente aplicadas pode ser realizado independentemente do outro método de regulação ou controle usual para potência, voltagem, corrente e equilíbrio de energia, da mesma maneira que o controle ou a regulação são feitos na forma de realização exemplar de acordo com a figura 1 pelo programa de controle PR1, em virtude de as harmônicas serem sobrepostas nas correntes derivadas "normais", que são calculadas pelo programa de controle PR1 da figura 1, e as harmônicas que são moduladas não afetam as magnitudes e os relacionamentos de equilíbrio regulados pelo programa de controle PR1.

[00062] A determinação e/ou a geração das harmônicas podem ser igualmente implementadas como um componente integral do dito sistema de regulação/controle.

[00063] Assim, não surgem despesas adicionais na seção de energia do conversor (aparelho de medição, etc.) para implementar a geração de harmônicas. Por exemplo, ele pode ser implementado em software, e pode até mesmo ser retroajustado em usinas que já existem sem mudanças no hardware.

[00064] A figura 6 mostra uma segunda forma de realização exemplar de um conversor 10 de acordo com a invenção. O conversor de acordo com a figura 6 corresponde, em sua função, ao conversor de acordo com a figura 1. Ao contrário disto, o módulo de determinação de harmônica 40 é implementado no aparelho de controle 30.

[00065] A figura 7 mostra uma terceira forma de realização exemplar de um conversor 10 de acordo com a invenção, no qual o módulo de determinação de harmônica 40 é formado por um módulo de programa de software PR2 que é armazenado na memória 32 do aparelho de computação 31 do aparelho de controle 30. A fim de determinar os dados de conteúdo de harmônica, ou para determinação das correntes harmônicas adicionais que são necessárias ou vantajosas para uma redução da oscilação de energia nos circuitos em série R1, R2 e R3, o aparelho de computação 31 do aparelho de controle 30 precisa meramente chamar e executar o módulo de programa de software PR2.

[00066] A figura 8 mostra uma quarta forma de realização exemplar de um conversor 10 de acordo com a invenção, no qual o módulo de determinação de harmônica 40 processa diretamente os sinais de medição ou dados medidos que também são processados pelo aparelho de controle 30. O módulo de determinação de harmônica 40 pode, assim, operar independentemente dos dados do estado operacional que são providos pelo aparelho de controle 30. Além do mais, o método de operação do módulo de determinação de harmônica 40 e do conversor 10 corresponde, como um todo, ao método de operação do conversor 10 de acordo com a figura 1.

[00067] As harmônicas supradescritas podem ser moduladas tanto no estado estacionário quanto durante processos transitórios (por exemplo, no evento de uma falha). Devido à maior facilidade de representação matemática, o estado quase estacionário foi mostrado nos supramencionados exemplos de computação. A possibilidade de aplicar as harmônicas no caso transitório é, contudo, incluída nas considerações descritas.

[00068] Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita com detalhes mais intimamente através das formas de realização exemplares preferidas, a invenção não é restrita pelos exemplos descritos, e outras variações podem ser derivadas desta pelos versados na técnica sem fugir do escopo de proteção da invenção.

Claims

1. Conversor (10) para uma voltagem trifásica, compreendendo: - três circuitos em série conectados em delta (R1, R2, R3), cada um dos quais compreendendo pelo menos dois módulos de comutação (SM) conectados em série e uma indutância, - um aparelho de controle (30) conectado nos módulos de comutação (SM) para que o aparelho de controle possa operar os módulos de comutação (SM) de maneira tal que correntes derivadas com a frequência fundamental da voltagem trifásica e com pelo menos uma corrente harmônica adicional fluam nos circuitos em série (R1, R2, R3), em que a corrente harmônica adicional é divisível por três e é dimensionada de maneira tal que ela flua em um laço fechado nos circuitos em série (R1, R2, R3) do conversor (10), e permaneçam no conversor; e caracterizado pelo fato de que a magnitude e a fase da corrente harmônica adicional são dimensionadas de maneira tal que a oscilação energia (ΔW) em cada um dos três circuitos em série (R1, R2, R3) seja menor do que sem as correntes harmônicas adicionais.

2. Conversor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conversor (10) constitui um compensador, em particular, um compensador para energia reativa, harmônica ou tremulação.

3. Conversor de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que: - o conversor (10) compreende um módulo de determinação de harmônica (40) que determina a pelo menos uma corrente harmônica adicional com base no estado operacional do conversor no tempo, em que a corrente harmônica adicional é dimensionada de maneira tal que ela flua em um laço fechado nos circuitos em série (R1, R2, R3) do conversor (10) e permaneça no conversor, e - em que o aparelho de controle (30) opera os módulos de comutação (SM) de maneira tal que a pelo menos uma corrente harmônica adicional determinada pelo módulo de determinação de harmônica (40) flua nos circuitos em série (R1, R2, R3).

4. Conversor de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a magnitude e a fase das correntes harmônicas adicionais são dimensionadas de maneira tal que a oscilação de energia (ΔW) em cada um dos circuitos em série (R1, R2, R3) seja menor que sem as correntes harmônicas adicionais.

5. Conversor de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que cada um dos módulos de comutação (SM) compreende pelo menos quatro transistores (T1-T4) e um capacitor (C).

6. Método para operação de um conversor para uma voltagem trifásica com três circuitos em série conectados em delta (R1, R2, R3), cada um dos quais compreendendo pelo menos dois módulos de comutação (SM) conectados em série e uma indutância, em que: - os módulos de comutação (SM) são operados de maneira tal que correntes derivadas com a frequência fundamental da voltagem trifásica e com uma magnitude especificada e/ou uma forma de onda especificada fluam nos circuitos em série (R1, R2, R3), - com base no estado operacional do conversor no tempo, pelo menos uma corrente harmônica adicional é determinada, em que a corrente harmônica adicional é divisível por três e é dimensionada de maneira tal que ela flua em um laço fechado nos circuitos em série (R1, R2, R3) do conversor (10) e permaneça no interior do conversor (10), e - caracterizado pelo fato de que a magnitude e a fase da corrente harmônica adicional são dimensionadas de maneira tal que a oscilação energia (ΔW) em cada um dos três circuitos em série (R1, R2, R3) seja menor do que sem as correntes harmônicas adicionais; - os módulos de comutação (SM) são operados de maneira tal que a pelo menos uma corrente harmônica adicional determinada no tempo flua nos circuitos em série (R1, R2, R3).

7. Método de acordo com reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a magnitude e a fase das correntes harmônicas adicionais são dimensionadas de maneira tal que a oscilação de energia (ΔW) em cada um dos circuitos em série (R1, R2, R3) seja menor que sem as correntes harmônicas adicionais.

8. Método de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que uma ou mais correntes harmônicas, cuja frequência corresponde a um múltiplo, divisível por três, da frequência fundamental ou da rede elétrica da voltagem trifásica, são aplicadas sobre as correntes derivadas dos circuitos em série (R1, R2, R3).

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que uma ou mais voltagens harmônicas são aplicadas no conversor (10), cuja frequência corresponde a uma harmônica, divisível por três, da frequência fundamental ou da rede elétrica da voltagem trifásica.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que uma compensação é realizada com o conversor (10), em particular, uma compensação para energia reativa, harmônica ou tremulação.