BR112014018139B1

BR112014018139B1 - Unidade de alimentação cc e unidade de provisão de energia

Info

Publication number: BR112014018139B1
Application number: BR112014018139-0A
Authority: BR
Inventors: Morten Hjertaas
Original assignee: Abb Schweiz Ag
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2021-06-01
Also published as: AU2013225146A1; ES2523823T3; JP2015512242A; BR112014018139A2; CN104081609A; KR20140119173A; EP2634882A1; HK1186849A1; BR112014018139A8; WO2013127787A1; EP2634882B1; DK2634882T3; US9692227B2; US20140362483A1; CN104081609B; CA2865185A1; RU2577031C1; SG11201404430PA; JP5963026B2; AU2013225146B2

Abstract

unidade de alimentação dc para fonte de alimentação. a presente invenção refere-se a unidade de alimentação dc (9-1) para fonte de alimentação usada em rede de alimentação dc. compreende: primeiro dispositivo de bloqueio de corrente (17) que permite fluir corrente em primeira direção (19-1),fluxo de corrente durante operação normal da rede de alimentação dc, e bloquear a que flui em segunda direção (19-2) oposta. a unidade de alimentação dc (9-1) compreende adicionalmente uma primeira unidade de comutação (21) disposta em conexão antiparalela com o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente (17), na qual a primeira unidade de comutação (21) é controlável no seu estado ligado para seletivamente permitir que a corrente antiparalela durante operação normal da rede de alimentação dc flua através da primeira unidade de comutação (21) na segunda direção (19-2) de modo a desviar do primeiro dispositivo de bloqueio de corrente (17) e em um estado desligado para bloquear a corrente na segunda direção (19-2) quando ocorre falha na rede de alimentação dc. apresenta-se também fonte de alimentação compreendendo tal unidade de alimentação dc.

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se geralmente a sistemas de energia e, em particular a uma unidade de alimentação CC para uma unidade de fornecimento de energia usada em um ambiente de rede de alimentação CC.

Antecedentes

[002] Tipicamente os sistemas de energia compreendem uma pluralidade de componentes, tal como uma ou mais fontes de geração de energia, acionadores e módulos de armazenagem de energia. Esses componentes são tipicamente interconectados por meio de um sistema de barramento em que correntes podem fluir para fornecer energia para uma ou mais cargas conectadas ao sistema de energia. [003] Em algum ponto uma falha, tal como um curto-circuito, inevi tavelmenteirá ocorrer no sistema de energia, tanto no sistema de bar- ramento, em um dos componentes do sistema, quanto em uma carga. No caso de uma falha, é importante isolar a falha da parte íntegra do sistema de modo que o fornecimento de energia normal possa ser mantido por meio da parte íntegra, e para proteger as partes íntegras de serem afetadas. Para esse propósito, um sistema de proteção é tipicamenteincluído no sistema de energia.

[001] Um sistema de proteção disposto para administrar falhas em um sistema de energia, tipicamente compreende equipamento de moni-toramento disposto para monitorar parâmetros elétricos tais como correntes no sistema de energia, e interruptores de circuito controlados por equipamento de monitoramento. Os interruptores de circuito são dispostos de tal maneira no sistema de energia que um isolamento de falha seletivo pode ser obtido em caso de uma falha.

[002] No entanto, sistemas de proteção existentes podem, em al gumasaplicações, ser ou muito dispendiosos ou consumidores de espaço.

Sumário

[003] Os interruptores de circuito de corrente contínua (CC) são particularmente grandes, porque ao contrário de interruptores de circuito de corrente alternada (AC), eles não podem depender de passagens por zero. Por isso, maiores fendas de ar são necessárias para interruptores de circuito CC para assegurar proteção apropriada. Como um resultado, os interruptores de circuito CC tipicamente consomem grandes quantidades de espaço, e são dispendiosos para fabricar.

[004] Em vista das considerações acima, um objetivo geral da pre sente divulgação é fornecer uma unidade de alimentação CC que possibilite a criação de uma rede de alimentação CC sem interruptor de circuito que seletivamente possa manipular as falhas.

[005] Por isso, de acordo com um primeiro aspecto da presente divulgação, é fornecida uma unidade de alimentação CC na qual em uma extremidade seja conectada a uma rede de alimentação CC e que a sua outra extremidade seja conectada a um barramento interno para unidade de fornecimento de energia, na qual a unidade de alimentação CC compreende: um primeiro dispositivo de bloqueio de corrente disposto para permitir que a corrente flua em uma primeira direção através do primeiro dispositivo de bloqueio de corrente, cuja primeira direção é a direção de fluxo da corrente durante operação normal da rede de alimentação CC, e bloquear a corrente que flui em uma segunda direção oposta à primeira direção, e uma primeira unidade de comutação disposta em uma conexão antiparalela com o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente, em que a primeira unidade de comutação é controlável no seu estado ligado para seletivamente permitir corrente inversa durante operação normal da rede de alimentação CC para fluir através da primeira unidade de comutação na segunda direção de modo a desviar o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente e em um estado desligado para bloquear a corrente na segunda direção quando ocorre uma falha na rede de alimentação CC.

[006] Utilizando uma ou mais unidades de alimentação CC, de acordo com a presente exposição, uma rede de alimentação CC que seletivamente pode manipular falhas sem o uso de interruptores de circuito pode ser criada. Para esse fim, a corrente é capaz de fluir através da unidade de alimentação CC durante operação normal da rede de alimentação CC de modo que uma energia possa ser fornecida à unidade de provisão de energia da rede de alimentação CC. Além do mais, a corrente inversa durante operação normal é também capaz de fluir através da unidade de alimentação CC através da primeira unidade de comutação como já que a unidade de comutação está no seu estado ligado.Além do mais, quando ocorre uma falha na rede de alimentação CC, a primeira unidade de comutação é ajustada no seu estado desligado, desse modo, interrompendo a corrente de fluir através da primeira unidade de comutação, desse modo, impedindo a unidade de provisão de energia de fornecer correntes para a falha.

[007] Uma unidade de provisão de energia é aqui definida para ser uma unidade que é tanto disposta para fornecer energia de reserva para a rede de alimentação CC, tal como unidade de armazenagem de energia, quanto uma unidade tal como uma unidade de acionamento, que é disposta para fornecer energia para motores elétricos ou equipamento elétrico similar conectado à rede de alimentação CC.

[008] Uma modalidade compreende um primeiro condutor e um segundo condutor para conectar a unidade de alimentação CC à rede de alimentação CC e à unidade de provisão de energia, em que cada do primeiro dispositivo de bloqueio de corrente e da primeira unidade de comutação tem um terminal de entrada respectivo e terminal de saída conectados ao segundo condutor.

[009] De acordo com uma modalidade, o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente é um dispositivo de bloqueio de corrente passivo.

[0010] De acordo com uma modalidade, o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente é um diodo.

[0011] Uma modalidade compreende um indutor conectado ao se gundo condutor. Desse modo, a alimentação antiparalela controlada da corrente pode ser fornecida durante a falha, por conseguinte, possibilitando a proteção de uma unidade de provisão de energia compreendendo uma bateria ou um pulsador CC-CD alimentado por supercapacitor.

[0012] De acordo com uma modalidade, o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente é conectado em paralelo com a primeira unidade de comutação e com o indutor, de tal maneira que a corrente que está fluindo na primeira direção desvia o indutor.

[0013] Uma modalidade compreende uma segunda unidade de co mutação conectada em paralelo com o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente.

[0014] De acordo com uma modalidade, a segunda unidade de co mutação é um tiristor.

[0015] Uma modalidade compreende um terceiro dispositivo de blo queio de corrente em paralelo com a segunda unidade de comutação, o terceiro dispositivo de bloqueio de corrente sendo disposto para permitir que a corrente flua na segunda direção através do terceiro dispositivo de bloqueio de corrente, e em que o terceiro dispositivo de bloqueio de corrente é disposto para bloquear a corrente que flui na primeira direção.

[0016] De acordo com uma modalidade, a segunda unidade de co mutação é disposta em paralelo com o terceiro dispositivo de bloqueio de corrente de tal maneira que a corrente que está fluindo na primeira direção desvia o terceiro dispositivo de bloqueio de corrente.

[0017] De acordo com uma modalidade, a primeira unidade de co mutação compreende um transistor bipolar de porta isolada.

[0018] De acordo com uma modalidade, a unidade de provisão de energia é uma unidade de acionamento.

[0019] De acordo com uma modalidade, a unidade de provisão de energia é uma unidade de armazenagem de energia.

[0020] De acordo com um segundo aspecto da presente exposição é fornecida uma unidade de provisão de energia compreendendo uma unidade de alimentação CC de acordo com o primeiro aspecto apresentado aqui.

[0021] Geralmente, todos os termos usados nas concretizações são para serem interpretados de acordo com seu ordinário significado no campo técnico, exceto se explicitamente definido de outro modo aqui. Todas as referências a "um/uns/o elemento, aparelho, componente, dispositivos, etc. são para serem interpretados claramente como referência a pelo menos um caso do elemento, aparelho, componente, dispositivos, etc. exceto se explicitamente estabelecido de outro modo

Breve Descrição dos Desenhos

[0022] As modalidades específicas do conceito inventivo serão agora descritas, a título de exemplo, com referência aos desenhos em anexo, em que:

[0023] A Figura 1 é um diagrama esquemático de uma rede de ali mentação CC em que uma unidade de alimentação CC pode ser usada junto com unidades de provisão de energia;

[0024] A Figura 2a é um diagrama esquemático de um primeiro exemplo de uma unidade de alimentação CC;

[0025] A Figura 2B é um diagrama esquemático de um segundo exemplo de uma unidade de alimentação CC;

[0026] A Figura 2c é um diagrama esquemático de um terceiro exemplo de uma unidade de alimentação CC;

[0027] A Figura 3a mostra um exemplo de como a unidade de ali mentação CC na Figura 2a pode operar mediante condições normais de operação;

[0028] A Figura 3b mostra um outro exemplo de como a unidade de alimentação CC na Figura 2a pode operar mediante condições normais de operação; e

[0029] A Figura 3c mostra um exemplo de como a unidade de ali mentação CC na Figura 2a pode operar mediante uma condição de falha na rede de alimentação CC à qual a rede de alimentação CC está conectada.

Descrição Detalhada

[0030] O conceito inventivo será agora descrito mais completa mente daqui por diante com referência aos desenhos em anexo, em que modalidades exemplares são mostradas. O conceito inventivo pode, no entanto, ser incorporado em muitas diferentes formas e não deve ser construído como limitado às modalidades estabelecidas aqui; de preferência, essas modalidades são fornecidas a título de exemplo de modo que essa exposição será perfeita e completa, e irá expressar totalmente o escopo do conceito inventivo para aqueles versados na técnica. Números semelhantes se referem a elementos semelhantes por toda a descrição.

[0031] A Figura 1 descreve um diagrama esquemático de um exem plo de uma rede de alimentação CC 1 em que a unidade de alimentação CC de acordo com essa exposição pode ser utilizada. A rede de alimentação CC 1 compreende um barramento CC principal 3 tendo um primeiro barramento 3-1 e um segundo barramento 3-2 separável por meio de um interruptor de barramento 5, uma primeira unidade de geração de energia P1, uma segunda unidade de geração de energia P2, uma terceira unidade de geração de energia P3, uma quarta unidade de geração de energia P4, uma unidade de armazenagem de energia E, uma primeira unidade de acionamento D, uma segunda unidade de acionamento D2, e unidades de alimentação CC 9.

[0032] A primeira unidade de acionamento D1 e a segunda unidade de acionamento D2 são dispostas para energizar motores elétricos ou equipamento similar. Exemplos de tais unidades de acionamento são acionadores únicos, acionadores múltiplos ou conversores de frequên-ciaestática para suprir consumidores de CA normal com energia de CA de 50 Hz ou 60 Hz.

[0033] As unidades de acionamento D1, D2 e unidade de armaze nagem de energia E são exemplos do que em termos mais gerais serão referidos como unidades de provisão de energia nessa exposição.

[0034] A rede de alimentação CC 1 ainda compreende comutadores de isolador 7, isto é, desconectores, associados com uma respectiva unidade de geração de energia P1, P2, P3, P4 para ser capaz de desconectar as unidades de geração de energia P1, P2, P3, P4 do barra- mento CC principal 3. Desse modo, cada unidade de geração de energia pode ser isolada de uma falha em, por exemplo, o barramento CC principal 3, ou elas podem ser isoladas para propósitos de manutenção.

[0035] A primeira unidade de geração de energia P1 é disposta para alimentar o barramento CC principal 3, e é conectável ao barramento CC principal 3 via um comutador de isolador 7. De acordo com o exemplo na Figura 1, a primeira unidade de geração de energia P1 é conec- tável ao primeiro barramento 3-1.

[0036] A segunda unidade de geração de energia P2 é disposta para alimentar o barramento CC principal 3, e é conectável ao barra- mento CC principal 3 via um comutador de isolador 7. De acordo com o exemplo na Figura 1, a segunda unidade de geração de energia P2 é conectável ao primeiro barramento 3-1.

[0037] A terceira unidade de geração de energia P3 é disposta para alimentar o barramento CC principal 3, e é conectável ao barramento CC principal 3 via um comutador de isolador 7. De acordo com o exemplo na Figura 1, a terceira unidade de geração de energia P3 é conec- tável ao segundo barramento 3-2.

[0038] A quarta unidade de geração de energia P4 é disposta para alimentar o barramento CC principal 3, e é conectável ao barramento CC principal 3 via um comutador de isolador 7. De acordo com o exemplo na Figura 1, a quarta unidade de geração de energia P4 é conectável ao segundo barramento 3-2.

[0039] A primeira unidade de geração de energia P1 compreende um gerador G1, tal como um gerador acionado por motor a diesel, disposto para gerar corrente alternada, e um retificador R1 disposto para converter a corrente alternada para corrente direta para ser alimentado ao barramento CC principal 3. O retificador R1 pode ser fornecido com fusos dimensionados em caso de uma falha no retificador R1.

[0040] A segunda unidade de geração de energia P2, a terceira uni dade de geração de energia P3 e a quarta unidade de geração de energia P4 podem ter desenho similar à primeira unidade de geração de energia P1 ou seu desenho pode ser diferente, por exemplo, elas podem ter um desenho de alavanca junto com um diodo em diodo no polo positivo do terminal de retificador CC.

[0041] Cada da primeira unidade de acionamento D1 exemplificada e da segunda unidade de acionamento D2 tem um sistema de barra- mento da unidade de acionamento DB compreendendo um primeiro bar- ramento DB1 e um segundo barramento DB2. Além do mais, cada da primeira unidade de acionamento D1 e da segunda unidade de acionamento D2 tem um número de unidades conversoras, no seguinte exemplificado pelos inversores I1, I2, I3, conectadas ao seu respectivo sistema de barramento da unidade de acionamento DB, e fusos F dispostos entre os terminais dos inversores I1, I2, I3, e o sistema de barra- mento da unidade de acionamento DB. Um exemplo de um inversor adequado é inversor ABB's ACS8oo.

[0042] A unidade de armazenagem de energia exemplificada E tem um sistema de barramento da unidade de armazenagem de energia EB tendo um primeiro barramento EB1 e um segundo barramento EB2. A unidade de armazenagem de energia E ainda compreende dispositivos de provisão de energia tais como uma unidade de bateria B e um banco capacitor C conectados ao sistema de barramento da unidade de armazenagem de energia EB, um conversor CD-CD 15 conectado ao sistema de barramento da unidade de armazenagem de energia EB, e fusos F. Os fusos F são dispostos entre os terminais do conversor CD-CD 15 e o sistema de barramento da unidade de armazenagem de energia EB, entre o banco capacitor C e o sistema de barramento da unidade de armazenagem de energia EB e entre a unidade de bateria B e o sistema de barramento da unidade de armazenagem de energia EB.

[0043] Por meio do conversor CD-CD 15 a saída do nível de volta gem da unidade de bateria B pode ser controlada se a energia é para ser fornecida ao barramento CC principal 3 da unidade de armazenagem de energia E.

[0044] É para ser percebido que a unidade de armazenagem de energia E é um exemplo de uma grande quantidade de configurações possíveis com respeito ao número de dispositivos de provisão de energia e conversores. Por exemplo, algumas variações de uma unidade de armazenagem de energia não têm um banco capacitor, e alguma pode ser sem um conversor CD-CD.

[0045] Cada unidade de alimentação CC 9 está em uma extremi dade disposta para ser conectada com o barramento CC principal 3 e em sua outra extremidade está disposta para ser conectada a um bar- ramento interno de provisão de energia tal como o sistema de barra- mento da unidade de acionamento ou o sistema de barramento da unidade de armazenagem de energia. Uma unidade de alimentação CC 9 pode formar parte de uma unidade de provisão de energia. Alternativamente, uma unidade de alimentação CC pode ser um componente externo que pode ser conectado a uma unidade de provisão de energia.

[0046] Exemplos da unidade de alimentação CC 9 serão agora des critos com referência às Figuras 2a-c.

[0047] A Figura 2a descreve um diagrama esquemático de um pri meiro exemplo de uma unidade de alimentação CC 9. A unidade de ali-mentação CC 9-1 compreende um primeiro condutor 16-1, um segundo condutor 16-2, um primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 19 e uma primeira unidade de comutação 21.

[0048] O primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17 pode, por exemplo, ser um dispositivo de bloqueio de corrente passivo tal como um diodo. Além do mais, dependendo do grau de energia do sistema de alimentação do CD em que a unidade de alimentação CC 9-1 é usada, adicionais dispositivos de bloqueio de corrente podem ser dispostos em paralelo com o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente, por exemplo, uma pluralidade de diodos pode ser paralela conectada para ser capaz de manipular altas correntes.

[0049] A primeira unidade de comutação 21 pode, por exemplo, compreender um ou mais transistores bipolares de porta isolada (IGBT).

[0050] O primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17 é disposto para permitir que a corrente flua em uma primeira direção 19 através do primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17. A primeira direção 19-1 é a direção de fluxo da corrente durante operação normal da rede de alimentação CC à qual a unidade de alimentação CC 9-1 pode ser conectada. Nesse sentido, uma operação normal é o estado operacional da rede de alimentação CC quando nenhuma falha está presente na rede de alimentação CC, tal falha sendo externa à unidade de alimentação CC 9-1 e externa à unidade de acionamento à qual a unidade de alimentação CC 9-1 pode ser conectada. Tipicamente durante operação normal, o primeiro condutor 16-1 é o polo positivo e o segundo condutor 16-2 é o polo negativo, embora em algumas situações, que podem ocorrer durante operação normal, a corrente possa ser revertida por períodos mais curtos. No entanto, a primeira direção 19-1 de referência deve aqui significar a situação quando é fornecida energia à unidade de provisão de energia da rede de alimentação CC e não quando é fornecida energia à rede de alimentação CC de uma carga via a unidade de alimentação CC. Essa definição se aplica a todos os exemplos expostos aqui.

[0051] O primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17 é ainda dis posto para bloquear corrente que flui em uma segunda direção 19-2 oposta à primeira direção 19-1.

[0052] A primeira unidade de comutação 21 é disposta em conexão antiparalela com o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17. A primeira unidade de comutação 21 é controlável, por meio de sinais de controle, para seletivamente permitir que a corrente flua através da primeira unidade de comutação 21 na segunda direção 19-2 de modo a desviar o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17, e bloquear corrente na segunda direção 19-2.

[0053] O primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17 tem um ter minal de entrada 17-1 e um terminal de saída 17-2. A primeira unidade de comutação 21 tem um terminal de entrada 21-1 e terminal de saída 21-2. De acordo com o exemplo na Figura 2a, o terminal de entrada 171 e o terminal de saída 17-2 do primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17 são conectados ao segundo condutor 16-2. Similarmente, o terminal de entrada 21-1 e o terminal de saída 21-2 da primeira unidade de comutação 21 são também conectados ao segundo condutor 16-2.

[0054] É para ser percebido que, como uma variação do primeiro exemplo, o terminal de entrada e o terminal de saída do primeiro dispo- sitivo de bloqueio de corrente podem ser conectados ao primeiro condutor e o terminal de entrada e o terminal de saída da primeira unidade de comutação podem ser também conectados ao primeiro condutor, se o arranjo do primeiro dispositivo de bloqueio de corrente e a primeira unidade de comutação forem espelhadas. Por conseguinte, nesse caso o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente é disposto para permitir que a corrente que está fluindo na segunda direção 19-2 flua através do primeiro dispositivo de bloqueio de corrente e a primeira unidade de comutação seja então disposta de modo que possa ser controlada para permitir que a corrente que está fluindo na primeira direção 19-1 flua através da primeira unidade de comutação. O mesmo também se aplica ao segundo e terceiro exemplos expostos aqui.

[0055] Retornando agora à Figura 2a, a unidade de alimentação CC 9-1 pode ainda compreender um diodo 23 marchando a giro livre conectado entre o primeiro condutor 16-1 e o segundo condutor 16-2.

[0056] Adicionalmente, a unidade de alimentação CC 9-1 pode, em algumas variações, também compreender uma unidade de comutador isolador 25, isto é, um desconector. Desse modo, a unidade de alimentação CC 9-1 e, por conseguinte, a unidade de provisão de energia conectadaà unidade de alimentação CC, podem ser isoladas de uma falha em, por exemplo, o barramento CC principal mostrado na Figura 1, ou o isolador pode isolar uma unidade de provisão de energia falha conectadaà unidade de alimentação CC 9-1.

[0057] Com referência agora à Figura 2b, um segundo exemplo de uma unidade de alimentação CC será agora descrito. A unidade de ali-mentação CC 9-2 compreende um primeiro condutor 16-1, um segundo condutor 16-2, um primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17, uma primeira unidade de comutação 21 e um indutor 27.

[0058] O primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17 é disposto para permitir que a corrente flua na primeira direção 19-1 através do primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17. O primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17 é ainda disposto para bloquear a corrente que flui em uma segunda direção 19-2 oposta à primeira direção 19-1.

[0059] Nesse exemplo, o primeiro dispositivo de bloqueio de cor rente 17 pode, por exemplo, ser um dispositivo de bloqueio de corrente passivo tal como um diodo. Além do mais, dependendo do grau de energia do sistema de alimentação do CD em que a unidade de alimentação CC 9-2 é usada, adicionais dispositivos de bloqueio de corrente podem ser dispostos em paralelo com o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente, por exemplo, uma pluralidade de diodos pode ser paralela conectada para ser capaz de manipular correntes mais altas. O primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17 pode ser conectado em paralelo 22 com a primeira unidade de comutação 21 e com o indutor 27 de tal modo que a corrente que está fluindo na primeira direção 19-1 desvie do indutor 27 e da primeira unidade de comutação 21.

[0060] De acordo com uma variação, a unidade de alimentação CC 9-2 pode compreender um segundo dispositivo de bloqueio de corrente 22. A primeira unidade de comutação 21 pode, de acordo com essa modalidade ser disposta em conexão antiparalela com o segundo dispositivo de bloqueio de corrente 22. O segundo dispositivo de bloqueio de corrente 22 pode, por exemplo, ser um diodo que é incluído em ou forma parte da primeira unidade de comutação 21.

[0061] A primeira unidade de comutação 21 é controlável, por meio de sinais de controle, para seletivamente permitir que a corrente flua através da primeira unidade de comutação 21 na segunda direção 19-2 de modo a desviar o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17 e o segundo dispositivo de bloqueio de corrente 22, e bloquear a corrente na segunda direção 19-2.

[0062] A primeira unidade de comutação 21 pode, por exemplo, ser um IGBT.

[0063] O indutor 27 tem seus terminais conectados ao segundo con dutor 16-2. O indutor 27 pode ser disposto à jusante da conexão antipa- ralela do segundo dispositivo de bloqueio de corrente 22 e da primeira unidade de comutação 21, com respeito à primeira direção 19-1. No caso de um arranjo espelhado, quando os componentes mencionados são conectados ao primeiro condutor, o indutor está a montante da conexão antiparalela do segundo dispositivo de bloqueio de corrente 22 e da primeira unidade de comutação 21, com respeito à primeira direção 19-1.

[0064] A unidade de alimentação CC 9-2 pode ainda compreender um diodo 23 marchando a giro livre conectado entre o primeiro condutor 16-1 e o segundo condutor 16-2.

[0065] A unidade de alimentação CC 9-2 pode, em algumas varia ções, também compreender uma unidade de comutador isolador 25, isto é, um desconector. Desse modo, a unidade de alimentação CC 9-2, e, por conseguinte, a unidade de provisão de energia conectadas à unidade de alimentação CC, podem ser isoladas de uma falha, por exemplo, o barramento CC principal mostrado na Figura 1, ou o isolador pode isolar uma unidade de provisão de energia falha conectada à unidade de alimentação CC 9-2.

[0066] Um terceiro exemplo de uma unidade de alimentação CC será agora descrito com referência à Figura 2c. A unidade de alimentação CC 9-3 compreende um primeiro condutor 16-1, um segundo condutor 16-2, um primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17, uma primeira unidade de comutação 21, uma segunda unidade de comutação 29, e um outro dispositivo de bloqueio de corrente referido como um terceiro dispositivo de bloqueio de corrente 31.

[0067] O primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17 e a primeira unidade de comutação 21 são similares ao que foi descrito com referênciaàs Figuras 2a e 2b, e, desse modo, não serão descritos em mais detalhes.

[0068] A segunda unidade de comutação 29 é conectada em para lelo com o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17. A segunda unidade de comutação 29 pode, por exemplo, ser um tiristor.

[0069] O terceiro dispositivo de bloqueio de corrente 31, que, por exemplo, pode ser um diodo, é conectado em paralelo com a segunda unidade de comutação 29. O terceiro dispositivo de bloqueio de corrente 31 é disposto para permitir que a corrente flua na segunda direção 19-2 através do terceiro dispositivo de bloqueio de corrente 31, e bloquear a corrente que flui na primeira direção 19-1.

[0070] A segunda unidade de comutação 29 é disposta em paralelo com o terceiro dispositivo de bloqueio de corrente 31 de tal modo que a corrente que está fluindo na primeira direção 19-1 desvia o terceiro dispositivo de bloqueio de corrente 31.

[0071] O desenho da unidade de alimentação CC 9-3 permite que a corrente flua através da segunda unidade de comutação 29 na pri-meiradireção 19-1 durante operação normal. Se a direção da corrente for revertida durante operação normal, por exemplo, devido à bloqueio do motor, o terceiro dispositivo de bloqueio de corrente 31 permitirá que a corrente flua através dele, e a primeira unidade de comutação 21 é controlada para estar no seu estado aberto, por meio do que, a corrente é permitida fluir através da unidade de alimentação CC 9-3. No caso de uma falha na rede de alimentação CC, durante o que a corrente flui é revertida de modo que ela flua na segunda direção, a segunda unidade de comutação 29 interrompe a corrente, como faz o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17, e a primeira unidade de comutação 21 é ajustada para seu estado fora. Desse modo, as correntes são interrompidas de fluir da unidade de provisão de energia, que podem ser conectadas à unidade de alimentação CC 9-3, para a falha.

[0072] A unidade de alimentação CC 9-3 pode ainda compreender um diodo 23 marchando a giro livre conectado entre o primeiro condutor 16-1 e o segundo condutor 16-1 e o segundo condutor 16-2.

[0073] A unidade de alimentação CC 9-3 pode, em algumas varia ções também compreender uma unidade de comutador isolador 25, isto é, um desconector. Desse modo, a unidade de alimentação CC 9-3 e, por conseguinte, a unidade de provisão de energia conectada à unidade de alimentação CC pode ser isolada de uma falha, por exemplo, o bar- ramento CC principal mostrado na Figura 1, ou o isolador pode isolar uma unidade de provisão de energia falha conectada unidade de alimentação CC 9-3.

[0074] Com referência agora às Figuras 3a-c, a operação da uni dade de alimentação CC 9-1 de acordo com o primeiro exemplo será agora descrita em algumas situações específicas.

[0075] Na Figura 3a, a unidade de alimentação CC 9-1 é conectada à rede de alimentação CC 1 em uma extremidade e à primeira unidade de acionamento D1 na sua outra extremidade. De acordo com o exemplo, a primeira unidade de acionamento D1 é disposta para energizar um motor M. No exemplo, na Figura 3a, a rede de alimentação CC 1 opera mediante condições de operação normais, isto é, nenhuma falha está presente na rede de alimentação CC.

[0076] Por conseguinte, é suprida energia ao motor M via a primeira unidade de acionamento D1 e uma corrente in fluxos da rede de alimentação CC 1 via o primeiro condutor 16-1 para a primeira unidade de acionamento D1 e o motor M, e então de volta para a rede de alimentação CC 1 via o segundo condutor 16-2.

[0077] De acordo com um exemplo, a corrente in flui na primeira di reção 19-1 no segundo condutor 16-2. A corrente in é, por conseguinte, capaz de fluir através do primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17 de volta para a rede de alimentação CC 1. Tipicamente, a primeira unidade de comutação 21 está no seu estado ligado durante operação normal.

[0078] Na Figura 3b, uma situação é mostrada onde o motor M para, em que a corrente in é revertida. Nesse caso, a direção do fluxo da corrente no segundo condutor 16-2 está na segunda direção 19-2. A primeira unidade de comutação 21 é controlada para estar no seu estado aberto de modo que a corrente in flui através da primeira unidade de comutação 21. Desse modo, a corrente é capaz de fluir através da unidade de alimentação CC 9-1 e através da primeira unidade de acionamento D1.

[0079] Na Figura 3c, a situação é mostrada onde uma falha de curto circuito 33 ocorreu em algum lugar no barramento CC principal da rede de alimentação CC 1. Nesse caso, o nível de voltagem no barramento CC principal irá cair e se tornar menor do que o nível de voltagem na primeira unidade de acionamento D1. Desse modo, a direção do fluxo da corrente é revertida em comparação com a direção do fluxo do estado operacional normal na Figura 3a. Nessa situação, a primeira unidade de comutação 21 é ajustada no seu estado desligado interrompendo, desse modo, que a corrente flua através da primeira unidade de comutação na segunda direção 19-2. O primeiro dispositivo de bloqueio de corrente 17 também interrompe a corrente de fluir através dele. Desse modo, corrente de falha iF fluirá através do diodo 23 marchando a giro livre de volta à rede de alimentação CC 1. Como um resultado, as correntes puxadas dos bancos capacitores na primeira unidade de acionamento D1 podem ser limitadas dificultando, desse modo, que os fu-sos de proteção F escapem na primeira unidade de acionamento D1, uma vez que tipicamente tais fusos são pretendidos escapem somente em caso de uma falha interna na primeira unidade de acionamento D1 ou possivelmente em caso de uma falha à jusante da primeira unidade de acionamento D1.

[0080] Sensores são tipicamente dispostos para medir parâmetros elétricos tais como correntes e voltagens na rede de alimentação CC. Com base nos parâmetros medidos, um controle apropriado pode ser fornecido à(s) unidade(s) de comutação na unidade de alimentação CC de acordo com qualquer exemplo apresentado aqui. Por conseguinte, pode ser determinado se uma corrente inversa é devida a uma falha, em que a(s) unidade(s) de comutação é/são ajustada(s) no estado desligado, ou se a corrente inversa é devida à operação normal, em que a unidade de comutação é controlada de modo que a corrente pode ser fornecida de volta para a rede de alimentação CC.

[0081] Além do controle do fluxo da corrente fornecida pelas unida des de alimentação CC descritas aqui, a unidade de comutador isolador 25 opcional pode ser usada para desconectar a unidade de alimentação CC da rede de alimentação CC, por exemplo, para propósitos de manutenção ou para desconectar uma unidade de provisão de energia falha da rede de alimentação CC.

[0082] As unidades de alimentação CC descritas aqui podem, por exemplo, ser usadas em um sistema de energia da placa para energizar um recipiente. As unidades de alimentação CC apresentadas aqui podem tipicamente ser usadas em um ambiente de baixa voltagem, emboraaplicações de voltagem mais alta, por exemplo, voltagem média, são também consideradas.

[0083] O conceito da invenção foi principalmente descrito acima com referência a alguns exemplos. No entanto, como é prontamente apreciado por alguém versado na técnica, outras modalidades diferentes de umas expostas acima são igualmente possíveis dentro do escopo do conceito inventivo, como definido pelas concretizações apensas.

Claims

1. Unidade de alimentação CC (9-1; 9-2; 9-3) a qual em uma extremidade está disposta para ser conectada a uma rede de alimentação CC e que na sua outra extremidade está disposta para ser conectada a um barramento interno para unidade de alimentação de energia, caracterizada pelo fato de que a unidade de alimentação CC (9-1; 9-2; 9-3) compreende um primeiro dispositivo de bloqueio de corrente (17) disposto para permitir que corrente flua em uma primeira direção (19-1) através do primeiro dispositivo de bloqueio de corrente (17), cuja primeira direção (19-1) é a direção de fluxo de corrente durante operação normal da rede de alimentação CC (1), e para bloquear corrente que flui em uma segunda direção (19-2) oposta à primeira direção (19-1), e uma primeira unidade de comutação (21) disposta em conexão antiparalela com o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente (17), sendo que a primeira unidade de comutação (21) é controlável para ajustar seletivamente para um estado ligado para permitir que corrente inversa durante operação normal da rede de alimentação CC flua através da primeira unidade de comutação (21) na segunda direção (19-2) de modo a desviar o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente (17) ou em um estado desligado para bloquear corrente na segunda direção (19-2) quando uma falha ocorre na rede de alimentação CC.

2. Unidade de alimentação CC (9-1; 9-2; 9-3), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender um primeiro condutor (16-1) e um segundo condutor (16-2) para conectar a unidade de alimentação CC (9-1; 9-2; 9-3) à rede de alimentação CC (3) e à unidade de provisão de energia (D1; D2; E), sendo que cada um do primeiro dispositivo de bloqueio de corrente (17) e da primeira unidade de comutação (21) tem um terminal de entrada respectivo (17-1, 21-1) e terminal de saída (17-2, 21-2) conectados ao segundo condutor (16-2).

3. Unidade de alimentação CC (9-1; 9-2; 9-3), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente (17) é um dispositivo de interrupção de corrente passivo.

4. Unidade de alimentação CC (9-1; 9-2; 9-3), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente (17) é um diodo.

5. Unidade de alimentação CC (9-1; 9-2; 9-3), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizada por compreender um indutor (27) conectado ao segundo condutor (16-2).

6. Unidade de alimentação CC (9-2), de acordo com a reivin-dicação 5, caracterizada pelo fato de que o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente (17) é conectado em paralelo com a primeira unidade de comutação (21) e com o indutor (27) de tal maneira que corrente que está fluindo na primeira direção (19-1) desvie o indutor (27).

7. Unidade de alimentação CC (9-3), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por compreender uma segunda unidade de comutação (29) conectada em paralelo com o primeiro dispositivo de bloqueio de corrente (17).

8. Unidade de alimentação CC (9-3), de acordo com a reivin-dicação 7, caracterizada pelo fato de que a segunda unidade de comutação (29) é um tiristor.

9. Unidade de alimentação CC (9-3), de acordo com a reivin-dicação 7 ou 8, caracterizada por compreender um terceiro dispositivo de interrupção de corrente (31) conectado em paralelo com a segunda unidade de comutação (29), o terceiro dispositivo de interrupção de corrente (31) sendo disposto para permitir que corrente flua na segunda direção (19-2) através do terceiro dispositivo de interrupção de corrente (31), e sendo que o terceiro dispositivo de interrupção de corrente (31) é disposto para bloquear corrente que flui na primeira direção (19-1).

10. Unidade de alimentação CC (9-3), de acordo com a rei-vindicação 9, caracterizada pelo fato de que a segunda unidade de comutação (29) é disposta em paralelo com o terceiro dispositivo de interrupção de corrente (31) de tal maneira que corrente que está fluindo na primeira direção (19-1) desvia o terceiro dispositivo de bloqueio de corrente (31).

11. Unidade de alimentação CC (9-1; 9-2; 9-3), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a primeira unidade de comutação (21) compreende um transistor bipolar de porta isolada.

12. Unidade de alimentação CC (9-1; 9-2; 9-3), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a unidade de provisão de energia (D1; D2; E) é uma unidade de acionamento (D1; D2).

13. Unidade de alimentação CC (9-1; 9-2; 9-3), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que a unidade de provisão de energia (D1; D2; E) é uma unidade de armazenagem de energia (E).

14. Unidade de provisão de energia (D1; D2; E), caracterizada por compreender uma unidade de alimentação CC (9-1; 9-2; 9-3), como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.