BRPI0512348B1

BRPI0512348B1 - circuito de conversor de frequência polifásico de pouca vibração harmônica

Info

Publication number: BRPI0512348B1
Application number: BRPI0512348A
Authority: BR
Inventors: Adrian Zuckerberger; Christian Stulz; Christoph Eichler; Erich Suter; Pieder Joerg; Thomas Berner
Original assignee: Abb Schweiz Ag
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2016-01-05
Also published as: WO2006000111A1; CN1973424A; HK1100013A1; EP1759450B1; CN1973424B; BRPI0512348A; US7499297B2; US20070153555A1; JP2008503994A; EP1759450A1; RU2007102294A; RU2344535C2; CA2565707A1; JP4695138B2; CA2565707C

Abstract

circuito de conversor de frequência polifásico de pouca vibração harmônica. a presente invenção refere-se a um circuito de conversor de freqüência polifásico com p <242>3 fases (r, s; t) e um circuito de conversor de freqüência parcial (1) previsto para cada fase (r, s, t), sendo que cada circuito de conversor de freqüência parcial (1) possui uma unidade de retificação (2), um circuito de tensão contínua (3) ligado à unidade de retificação (2) e um a unidade onduladora (4) ligada ao circuito de tensão contínua (3). além disso, uma primeira saída de tensão alternada (5) de cada unidade onduladora (4) constitui uma conexão de fase (6) e sendo que segundas saídas de tensão alternada (12) das unidades onduladoras (4) estão em conexão em estrela. para a geração de vibrações harmônicas menores possíveis em relação à primeira harmônica da tensão e da corrente de uma rede de tensão alternada conectada no lado de entrada ao circuito de conversor de freqüência são previstos n transformadores (7) com respectivamente um enrolamento primário (8) e com respectivamente m enrolamentos secundários trifásicos (9), sendo que n <242>2 e m <242> 3. também estão previstos p jogos de enrolamentos secundários (10), sendo que cada jogo de enrolamentos secundários (10) é formado por cada vez m/p enrolamentos secundários trifásicos (9) de cada transformador (7) e que cada jogo de enrolamentos secundários (10) com os respectivos enrolamentos secundários trifásicos (9) está ligado à unidade de retificação (2) de cada vez um circuito de conversor de freqüência parcial (1).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CIRCUITO DE CONVERSOR DE FREQUÊNCIA POLIFÁSICO DE POUCA VIBRAÇÃO HARMÔNICA". Área técnica [001] A presente invenção refere-se ao campo da eletrônica de potência. Ela parte de um circuito de conversor de frequência polifási-co de acordo com o preâmbulo da reivindicação independente.

Estado da Técnica [002] Circuitos de conversores de frequência polifásicos são usados, hoje em dia, em muitas aplicações no campo da eletrônica de potência. As exigências colocadas a um circuito de conversor de frequência são, por um lado, gerar a menor quantidade possível de vibrações harmônicas em uma rede elétrica de tensão alternada usualmente conectada no lado de entrada ao circuito de conversor de frequência e também em fases de uma carga elétrica usualmente conectada ao circuito de conversor de frequência, e, por outro lado, transmitir com o menor número possível de componentes eletrônicos as maiores potências possíveis. Um circuito de conversor de frequência polifásico adequado é indicado no documento EP 0913 918 A2 e mostrado na figura 1. Nele, o circuito de conversor de frequência é executado como circuito de conversor de frequência trifásico de 18 pulsos e possui para cada fase um circuito de conversor de frequência parcial, sendo que cada circuito de conversor de frequência parcial compreende uma unidade de retificação de 18 pólos, um circuito de tensão contínua ligado à unidade de retificação e uma unidade inversora ligada ao circuito de tensão contínua. De acordo com o documento EP 09 13 918 A2 ou de acordo com a figura 1, uma primeira saída de tensão alternada de cada unidade inversora é uma conexão de fase. Segundas saídas de tensão alternada das unidades inversoras do circuito de conversor de frequência também estão conectados com conexão em estrela. Além disso, o circuito de conversor de frequência possui um único transformador com um enrolamento primário que usualmente está conectado à rede de tensão alternada elétrica. Em virtude dos 18 pulsos do circuito de conversor de frequência, o transformador possui nove enrola-mentos secundários trifásicos, sendo que cada vez três dos nove enro-lamentos secundários trifásicos formam um conjunto de enrolamentos secundários, de modo que na totalidade são formados três jogos de enrolamento secundário. [003] No documento GB 2 330 254 A também é mostrado um circuito de conversor de frequência polifásico onde para cada fase também há um circuito de conversor de frequência parcial, sendo que cada circuito de conversor de frequência parcial possui três unidades de retificação. A cada unidade de retificação é ligado um circuito de tensão contínua e uma unidade inversora ligado a este circuito de tensão contínua. Além disso, o circuito de conversor de frequência do documento GB 2 330 254 A possui três transformadores, cada um com um enrolamento primário e cada um com três enrolamentos secundários trifásicos. Além disso, cada enrolamento secundário está conjugado a um dos três circuitos de conversores de frequência parciais, sendo que então cada unidade de retificação do circuito de conversor de frequência parcial pertencente está ligada a exatamente um enrolamento secundário conjugado a este circuito de conversor de frequência parcial. [004] A problemática de um circuito de conversor de frequência polifásico de acordo com o documento EP 0913 918 A2 é que, apesar dos 18 pulsos das unidades de retificação e, portanto, do circuito de conversor de frequência na sua totalidade, podem ocorrer no enrolamento primário e, por conseguinte, na rede de tensão alternada elétrica, vibrações harmônicas relevantes superiores à décima sexta vibração harmônica com relação à primeira harmônica da tensão e da corrente da rede de tensão alternada elétrica, que então solicitam muito a rede de tensão alternada, especial mente em caso de uma rede de tensão alternada elétrica fraca com uma alta impedância de rede. Por esta razão, estes efeitos de vibração harmônica do circuito de conversor de frequência são altamente não desejáveis.

Apresentação da presente invenção [005] A presente invenção tem, portanto, a tarefa de indicar um circuito de conversor de frequência polifásico que gera as menores vibrações harmônicas possíveis em relação à primeira harmônica da tensão e da corrente elétrica da rede de tensão alternada elétrica que no lado de entrada está ligada ao circuito de conversor de frequência, e que, além disso, possui uma construção simples e robusta. [006] O circuito de conversor de frequência polifásico de acordo com a presente invenção compreende em geral p > 3 fases de saída e um circuito de conversor de frequência parcial previsto para cada fase, sendo que cada circuito de conversor de frequência parcial possui uma unidade de retificação, um circuito de tensão contínua ligado à unidade de retificação, e uma unidade inversora ligada ao circuito de tensão contínua. Uma primeira saída de tensão alternada de cada unidade inversora constitui uma conexão de fase. Também são conectadas segundas saídas de tensão alternada das unidades inversoras têm uma conexão em estrela. De acordo com a presente invenção, de uma maneira geral são previstos n transformadores com respectivamente um enrolamento primário e com respectivamente m enrolamentos secundários trifásicos, sendo n > 2 e m > 3. Além disso, em geral são previstos p jogos de enrolamento secundário, onde cada jogo de enrolamento secundário é formado por cada vez m/p enrolamentos secundários trifásicos de cada transformador, e cada jogo de enrolamento secundário com os respectivos enrolamentos secundários está ligado à unidade de retificação de respectiva mente um circuito de conversor de frequência parcial. Assim sendo, cada jogo de enrolamento secundário está conjugado para respectivamente um circuito de conversor de frequência parcial ou à unidade de retificação de apenas um circuito de conversor de frequência parcial, sendo que então todos os enrolamen-tos secundários desse conjunto de enrolamentos secundários estão ligados à unidade de retificação do circuito de conversor de frequência parcial conjugado. Em virtude do fato de que são previstos n > 2 transformadores, e que cada jogo de enrolamento secundário é formado por m/p enrolamentos secundários trifásicos de cada transformador e cada jogo de enrolamento secundário é ligado aos enrolamentos secundários pertencentes com a unidade de retificação de cada vez um circuito de conversor de frequência parcial, os efetivos pulsos do circuito de conversor de frequência no lado primária do transformador, isto é, no lado da rede de tensão alternada elétrica ligada no lado do circuito de conversor de frequência, relacionado aos pulsos de uma unidade de retificação. Devido à pulsação alta, vantajosamente resultam essencialmente somente vibrações harmônicas baixas abaixo da pulsação alta da primeira harmônica da tensão e da corrente de uma rede de tensão alternada ligada no lado da entrada ao circuito de conversor de frequência, isto é, dependem do estado operacional, por exemplo, no lado primário do transformador, em um circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção com unidades de retificação com transformadores com uma pulsação de p = 3 fases e com n = 3 fases, resulta uma pulsação de 54 em relação à primeira harmônica da tensão e da corrente de uma rede de tensão alternada elétrica, de modo que vantajosamente ocorrem essencialmente apenas vibrações harmônicas muito pequenas, inferiores às vibrações harmônicas de 53 em relação à primeira harmônica da tensão e da corrente da rede de tensão alternada elétrica. Desse modo, a rede de tensão alternada elétrica, especialmente uma rede de tensão alternada elétrica fraca com uma alta impedância de rede, não é solici- tada ou apenas é solicitada pouco. [007] Além disso, o circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção possuí uma construção simples e robusta em virtude dos componentes utilizados acima descritos e seu circuito. [008] Esta e outras tarefas, vantagens e características da presente invenção tornam-se evidentes da seguinte descrição detalhada de formas de execução preferidas da presente invenção com a ajuda do desenho.

Breve descrição dos desenhos Eles mostram: [009] A figura 1 mostra uma forma de execução comum de um circuito de conversor de frequência polifásico de 18 pulsos. [0010] A figura 2 mostra uma primeira forma de execução do circuito de conversor de frequência polifásico de acordo com a presente invenção. [0011] A figura 3 mostra uma segunda forma de execução do circuito de conversor de frequência polifásico de acordo com a presente invenção. [0012] A figura 4 mostra uma primeira forma de execução de um circuito de conversor de frequência parcial do circuito de conversor de frequência polifásico de acordo com a presente invenção de acordo com a figura 1 ou figura 2 com uma primeira forma de execução de uma unidade inversora. [0013] A figura 5 mostra uma segunda forma de execução de uma unidade inversora do circuito de conversor de frequência parcial de acordo com a figura 4, [0014] A figura 6 mostra um espectro de frequência de uma tensão no lado de entrada de um circuito de conversor de frequência polifásico comum de 12 pulsos. [0015] A figura 7 mostra um espectro de frequência de uma cor- rente no lado de entrada de um circuito de conversor de frequência polifásico de 12 pulsos. [0016] A figura 8 mostra um espectro de frequência de uma tensão no lado de entrada do circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção de acordo com a figura 2. [0017] A figura 9 mostra um espectro de frequência de uma corrente no lado de entrada do circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção de acordo com a figura 2. [0018] A figura 10 uma terceira forma de execução do circuito de conversor de frequência polifásico de acordo com a presente invenção. [0019] As referências usadas no desenho e o significado delas estão listados resumidamente na lista de referências. A princípio, nas figuras partes idênticas levam referências idênticas. As formas de execução descritas servem como exemplo para o objeto da presente invenção e não têm nenhum efeito restritivo.

Caminhos para a execucão da presente invenção [0020] A figura 2 mostra uma primeira forma de execução do circuito de conversor de frequência polifásico de acordo com a presente invenção. O circuito de conversor de frequência de acordo com a figura 2 possui p = 3 fases R, S, T, sendo que em geral são imagináveis p > 3 fases R, S, T. De acordo com a figura 2, o circuito de conversor de frequência compreende um circuito de conversor de frequência parcial 1 previsto para cada fase R, S, T, sendo que cada circuito de conversor de frequência parcial 1 possui uma unidade de retificação 2, um circuito de tensão contínua 3 ligado à unidade de retificação 2, e uma unidade ínversora 4 ligada ao circuito de tensão contínua 3. A unidade de retificação 2 de acordo com a figura 2 possui uma pulsação de x = 12, onde a pulsação x significa o número dos pulsos de circuito durante um período da tensão de uma rede de tensão alternada elétrica 11 ligada no lado de entrada ao circuito de conversor de frequência. Além disso, uma primeira saída de tensão alternada 5 de cada unidade in-versora 4 forma uma conexão de fase 6. Também existem em conexão em estrela segundas saídas de tensão alternada 12 das unidades inversoras 5 de acordo com a figura 2. [0021] De acordo com a presente invenção estão previstos, em geral, n transformadores 7 com cada vez um enrolamento primário 8 e cada vez m enrolamentos secundários trifásicos 9 onde n > 2 e m > 3. De acordo com a figura 2 são n = 2 transformadores com cada vez m = 3 enrolamentos secundários trifásicos 9. Além disso, em geral são previstos p jogos de enrolamentos secundários 10 onde cada conjunto de enrolamentos secundários 10 é formado por cada vez m/p enrolamentos secundários trifásicos 9 de cada transformador 7 e cada conjunto de enrolamentos secundários 10 com os respectivos enrolamentos secundários trifásicos 9 está ligado à unidade de retificação 2 de cada vez um circuito de conversor de frequência parcial 1. Cada conjunto de enrolamentos secundários compreende então enrolamentos secundários trifásicos 9. Assim sendo, como também mostra a figura 2, cada conjunto de enrolamentos secundários 10 está conjugado a somente um circuito de conversor de frequência parcial 1 ou à unidade de retificação 2 de cada vez somente um circuito de conversor de frequência parcial 1, onde então todos os enrolamentos secundários 9 deste conjunto de enrolamentos secundários 10 estão ligados à unidade de retificação 2 do circuito de conversor de frequência parcial 1 conjugado. De acordo com a figura 2, no caso de p = 3 fases R, S, T, também estão previstos p = 3 jogos de enrolamentos secundários 10, sendo que cada conjunto de enrolamentos secundários 10 é formado por cada vez um enrolamento secundário trifásico 0 de cada transformador 7, e cada conjunto de enrolamentos secundá- rios 10 compreende dois enrolamentos secundários trifásicos 9. [0022] Em virtude dos transformadores 7 em geral n > 2, e em virtude do fato de que cada conjunto de enrolamentos secundários 10 está formado por cada vez m/p enrolamentos secundários trifásicos 9 de cada transformador 7 e cada conjunto de enrolamentos secundários 10 com todos os seus respectivos enrolamentos secundários trifásicos 9 está ligado à unidade de retificação 2 de respectivamente um circuito de conversor de frequência parcial 1, a pulsação efetiva do circuito de conversor de frequência no lado primário 8 do transformador 7 aumenta, isto significa, no lado de entrada do circuito de conversor de frequência, relacionado à pulsação de uma unidade de retificação 2. Devido à pulsação aumentada, com vantagem, resultam essencialmente apenas vibrações harmônicas muito pequenas abaixo da pulsação elevada em relação à primeira harmônica da tensão e da corrente de uma rede de tensão alternada elétrica 11 ligada ao circuito de conversor de frequência no lado de entrada. A figura 6 mostra a este respeito um espectro de frequência de uma tensão no lado de entrada de um circuito de conversor de frequência convencional com a pulsação de x = 12 da unidade de retificação 2. A construção de tal circuito de conversor de frequência de 12 pulsos corresponde à circuito de conversor de frequência convencional, inicialmente descrito com a pulsação x = 18 de acordo com a figura 1, sendo que, diferentemente à figura 1 o circuito de conversor de frequência convencional de 12 pulsos possui unidades de retificação de 12 pulsos, e o único transformador 7 compreende seis enrolamentos secundários trifásicos 9, onde cada vez dois dos seis enrolamentos secundários trifásicos 9 formam um conjunto de enrolamentos secundários 10, de modo que ao todo são formados três jogos de enrolamentos secundários 10. A figura 7 mostra também um espectro de frequência de uma corrente no lado de entrada em um circuito de conversor de frequência polifásico convencio- nal com a pulsação x = 12 da unidade de retificação 2. Para uma melhor ilustração das vantagens acima mencionadas da pulsação efetiva aumentada do circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção de acordo com a figura 2, a figura 8 mostra um espectro de frequência da tensão no lado de entrada do circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção de acordo com a figura 2, e a figura 9 mostra um espectro de frequência da corrente no lado de entrada do circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção de acordo com a figura 2. No melhor dos casos, isto é, em função do estado operacional, resulta, por exemplo, no lado primário do transformador 7 no circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção com unidades de retificação 2 com a pulsação de x = 12, p = 3 fases R, S, T e com transformadores n = 2, uma pulsação de 36 (x . p = 36) em relação à primeira harmônica da tensão e da corrente da rede de tensão alternada elétrica 11, de modo que com vantagem apenas ocorrem vibrações harmônicas muito pequenas inferiores a 35a vibração harmônica em relação à primeira harmônica da tensão e da corrente da rede de tensão alternada elétrica 11. A rede de tensão alternada elétrica 11, especialmente uma rede de tensão alternada elétrica fraca com alta impedância de rede, não é solicitada ou apenas é solicitada em grau menor. [0023] A figura 3 mostra uma segunda forma de execução do circuito de conversor de frequência polifásico de acordo com a presente invenção. Em diferença da segunda forma de execução de acordo com a figura 2, a respectiva unidade de retificação 2 de acordo com a figura 3 possui uma pulsação de x = 18. Também é diferente da primeira forma de execução de acordo com a figura 2 que na segunda forma de execução de acordo com a figura 3, são previstos transformadores de n = 3 com respectivamente enrolamentos secundários tri- fásicos 9 de m = 3. De acordo com a figura 3, ainda estão previstos em p = 3 fases R, S, T também jogos de enrolamentos secundários 10 p = 10, onde cada conjunto de enrolamentos secundários 10 é formado por cada vez um enrolamento secundário trifásico 9 de cada transformador 7, e cada conjunto de enrolamentos secundários 10 compreende três enrolamentos secundários trifásicos 9. No circuito de conversor de frequência de acordo com a segunda forma de execução segundo a figura 3 resulta no melhor dos casos, isto é, dependendo do estado operacional, por exemplo, no lado primário do transformador 7 com unidades de retificação 2 com a pulsação x = 18, p = 3 fases R, S, T e com transformadores n = 3, uma pulsação (x . p = 54) em relação à primeira harmônica da tensão e da corrente da rede de tensão alternada elétrica 11, de modo que com vantagem somente ocorrem essencialmente vibrações harmônicas muito pequenas, inferiores a 35a vibração harmônica em relação à primeira harmônica da tensão e da corrente da rede de tensão alternada elétrica 11. [0024] A figura 10 mostra uma terceira forma de execução do circuito de conversor de frequência polifásico de acordo com a presente invenção. Diferente da primeira e da segunda forma de execução de acordo com a figura 2 e 3, a respectiva unidade de retificação 2 de acordo com a figura 10 possui uma pulsação x = 24. Além disso, na terceira forma de execução de acordo com a figura 10, estão previstos transformadores de n = 2 com cada vez enrolamentos secundários trifásicos 9 de m = 6. De acordo com a figura 10, além disso, em p = 3 fases R, S, T também estão previstas p = 3 jogos de enrolamentos secundários 10, onde cada conjunto de enrolamentos secundários 10 é formada por cada vez dois enrolamentos secundários trifásicos 9 de cada transformador 7, e cada conjunto de enrolamentos secundários 10 compreende quatro enrolamentos secundários trifásicos 9. No circuito de conversor de frequência de acordo com a terceira forma de execução de acordo com a figura 10 resulta no melhor dos casos, isto é, dependendo do estado operacional, por exemplo, no lado primário do transformador 7 com unidades de retificação 2 com a pulsação x = 24, p = 3 fases R, S, T e com transformadores n = 2, uma pulsação de 72 (x . p = 72 em relação à primeira harmônica da tensão e da corrente da rede de tensão alternada elétrica 11, de modo que com vantagem essencial mente apenas ocorrem vibrações harmônicas muito pequenas, inferiores a 35a vibração harmônica em relação à primeira harmônica da tensão e da corrente da rede de tensão alternada elétrica 11. [0025] De preferência em geral e nas formas de execução do circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção de acordo com a figura 2 e a figura 3, os enrolamentos secundários trifásicos 9 são defasados entre si em relação a um conjunto de enrolamentos secundários 10, A defasagem preferida no que refere-se a cada vez dois enrolamentos secundários trifásicos 9 de um conjunto de enrolamentos secundários 10 é o múltiplo de um número inteiro de graus. Na primeira forma de execução do circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção segundo a figura 2, resulta, portanto, uma defasagem referente a cada vez dois enrolamentos secundários trifásicos 9 de um conjunto de enrolamentos secundários 10 de um múltiplo de um número inteiro, de 30 graus. Além disso, na segunda forma de execução do circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção segundo a figura 3, produz-se uma defasagem em relação a cada vez dois enrolamentos secundários trifásicos 9 de um conjunto de enrolamentos secundários 10 de um múltiplo de número inteiro de 20 graus. Também se produz na terceira forma de execução do circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção de acordo com a figura 10, uma defasagem em relação a cada vez dois enrolamentos secundários trifásicos 9 de um conjunto de enrolamentos secundários 10 de um múltiplo de número inteiro de 15 graus. Estas defasagens produzem, no melhor dos casos, isto é, dependendo do estado operacional, no lado primário do transformador 7 as pulsações já acima mencionadas referente à figura 2, figura 3 e figura 10. [0026] Além disso, em geral, e nas formas de execução do circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção de acordo com a figura 2, a figura 3 e a figura 10, os enrolamentos secundários trifásicos 9 estão defasados entre si em relação a um transformador 7, A defasagem preferida com relação a cada vez dois enrolamentos secundários trifásicos 9 de um transformador 7 é um múltiplo de número inteiro de graus ou graus, onde x é a pulsação já mencionada de uma unidade de retificação 2. Nas fórmulas acima indicadas referente a defasagem são equivalente com respeito a respectivamente dois enrolamentos secundários trifásicos 9 de um transformador 7. Na primeira forma de execução do circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção segundo a figura 2, produz-se uma defasagem com respeito a cada vez dois enrolamentos secundários trifásicos 9 de um transformador 7 de um múltiplo de número inteiro de 10 graus. Além disso, na segunda forma de execução do circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção segundo a figura 3 produz-se uma defasagem com respeito a dois enrolamentos secundários trifásicos 9 de um transformador 7 de um múltiplo de número inteiro de 6 2/3 graus. Além disso resulta da terceira forma de execução do circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção segundo a figura 10 uma defasagem em relação de cada vez dois enrolamentos secundários trifásicos 9 de um transformador 7 de um múltiplo de número inteiro de 5 graus. Esta defasagem, com vantagem, produz uma extinção no lado secundário de vibrações harmônicas com referência à primeira harmônica da tensão e da corrente de uma rede de tensão alternada elétrica ligada no lado de entrada ao circuito de conversor de frequência. [0027] Além disso, em geral e no caso das formas de execução do circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção segundo a figura 2, figura 3 e figura 10, os enrolamentos primários 8 dos transformadores 7 estão defasados entre si. A defasagem preferida no que refere-se a cada dois enrolamentos primários é um múltiplo de 60/n graus. Na primeira forma de execução do circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção segundo a figura 2 e na terceira forma de execução segundo a figura 10 resulta, portanto, uma defasagem com respeito a cada vez dois enrolamentos primários 8 de um múltiplo de número inteiro de 30 graus. Além disso, na segunda forma de execução do circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção segundo a figura 3, surge uma defasagem referente a cada vez dois enrolamentos primários 8 de um múltiplo de número inteiro de um múltiplo de número inteiro de 20 graus. Devido a esta defasagem acima descrita dos enrolamentos primários 8 referente a cada vez dois transformadores 7 resulta uma construção de disposição construtivamente idêntica dos enrolamentos secundários trifásicos 9 dos transformadores 7, de modo que a fabricação possa ser simplificada e adicionalmente possam ser economizados custos. [0028] A figura 4 apresenta uma primeira forma de execução de um circuito de conversor de frequência parcial 1 do circuito de conversor de frequência polifásico de acordo com a presente invenção segundo a figura 1 ou figura 2, com uma primeira forma de execução de uma unidade inversora 4. circuito de conversor de frequência parcial 1 compreende o circuito de tensão contínua 3 já mencionado que é constituído por dois capacitores conectados em série e possui uma primeira conexão principal 14, uma segunda conexão principal 15, e uma conexão parcial 16 formada pelos dois capacitores vizinhos e ligados um ao outro. A unidade inversora 4 possui de acordo com a figura 4 dois pares de derivações 13 para a comutação de três níveis de tensão de circuito, sendo que o respectivo par de derivações 13 possui um primeiro, segundo, terceiro e quarto interruptor de potência de semicondutor S1, S2, S3, S4 bidirecional e excitável, e um quinto e sexto interruptor de potência de semicondutor S5, S6. O respectivo interruptor de potência de semicondutor S1, S2, S3, S4 bidirecional excitável é constituído principal mente por um tiristor tipo gate-turn-off de conexão dura ou por meio de um transistor bipolar com eletrodo de gate disposto isoladamente (IGBT) e por meio de um diodo conectado antiparale-lamente ao tiristor tipo gate-turn-off ou transistor bipolar. Mas também é possível executar um interruptor de potência de semicondutor bidirecional excitável acima mencionado, por exemplo, como MOSFET de potência com um diodo conectado adicionalmente de modo antiparale-lo. De acordo com a figura 4, o quinto e sexto interruptor de potência de semicondutor S5, S6 é um interruptor de potência de semicondutor unidirecional, não excitável, respectivamente formado por um diodo. Neste caso, o quinto e sexto interruptor de potência de semicondutor é um grupo de bornes passivos. De acordo com a figura 4, em cada par de derivações 13 o primeiro, segundo, terceiro e quarto interruptor de potência de semicondutor S1, S2, S3, S4 estão conectados em série e o primeiro interruptor de potência de semicondutor S1 é ligado à primeira conexão principal 14, e o quarto interruptor de potência de semicondutor S4 é ligado à segunda conexão principal 15. Além disso, o quinto e sexto interruptor de potência de semicondutor S5, S6 estão conectados em série, sendo que o ponto de conexão do quinto interruptor de potência de semicondutor S5 com o sexto interruptor de potência de semicondutor S6 está ligado a conexão parcial 16, o quinto interruptor de potência de semicondutor S5 está ligado ao ponto de conexão do primeiro interruptor de potência de semicondutor S1 com o segundo interruptor de potência de semicondutor S2, e o sexto interruptor de potência de semicondutor S6 está ligado ao ponto de conexão do terceiro interruptor de potência de semicondutor S3 com o quarto interruptor de potência de semicondutor S4. A figura 5 mostra uma segunda forma de execução de uma unidade inversora 4 do circuito de conversor de frequência parcial 1 segundo a figura 4. Diferentemente da primeira forma de execução da unidade inversora 4 segundo a figura 4, na segunda forma de execução da unidade inversora 4 segundo a figura 5, o quinto e sexto interruptor de potência de semicondutor S5, S6 também são um interruptor de potência de semicondutor bidirecional excitável. O respectivo interruptor de potência de semicondutor S5, S6 bidirecional excitável é formado especialmente por um tiristor tipo gate-turn-off de conexão dura ou por um transistor bipolar com um eletrodo de gate (IGBT) disposto isoladamente, e por um diodo conectado antiparalelamente ao tiristor tipo gate-turn-off ou transistor bipolar. Mas também é possível, executar um interruptor de potência de semicondutor bidirecional excitável acima mencionado, por exemplo, como MOSFET de potência com diodo adicionalmente conectado antiparalelamente. De acordo com a figura 5, o quinto e sexto interruptor de potência de semicondutor S5, S6 serão então um grupo de bornes ativos. [0029] De preferência, o circuito de tensão contínua 3 de acordo com a figura 4 possui um circuito ressoante 17 ajustado a uma frequência de vibração harmônica. O circuito ressoante 17 compreende uma indutância e uma capacidade conectada em série a esta indutân-cia, onde o circuito ressoante 17 está conectado em paralelo aos dois capacitores conectados em série do circuito de tensão contínua 3. Com vantagem, o circuito ressoante 17 pode retirar por meio de uma filtragem com o ajuste correspondente, por exemplo, uma vibração harmônica de ordem baixa que ocorre na tensão contínua do circuito de tensão contínua 3 referente à primeira harmônica da tensão da rede de tensão alternada elétrica 11, como, por exemplo, a segunda vibração harmônica. [0030] Além disso, de acordo com a figura 4, entre a unidade de retificação 2 e o circuito de tensão contínua 3 está conectada uma in-dutância de filtragem 18. Esta indutância de filtragem 18 serve com vantagem para filtrar a corrente contínua do circuito de tensão contínua 3. [0031] Ainda de acordo com a figura 4, entre o circuito de tensão contínua 3 e a unidade inversora 4 está conectado um circuito de limitação de aumento de corrente elétrica 19 que está ligada principalmente com a primeira conexão principal 14, com a segunda conexão principal 15 e com a conexão parcial 16 do circuito de tensão contínua 3, sendo que os dois pares de derivações 13 de acordo com a figura 4 estão ligados ao circuito de limitação de aumento de corrente elétrica 19. Com a ajuda deste circuito de limitação de aumento de corrente elétrica 19 podem ser limitados piques de corrente elétrica que se formam em ações de comutação dos interruptores de potência de semicondutor S1, S2, S3, S4, S5, S6 e que são superiores ao valor máximo admissível dos interruptores de potência de semicondutor S1, S2, S3, S4, S5, S6. [0032] É lógico que o circuito de conversor de frequência parcial 1 de acordo com a figura 4 com os componentes 17, 18, 19 acima mencionados também pode ser executado com a segunda forma de execução da unidade inversora 4 de acordo com a figura 5. [0033] Diferentemente do circuito de conversor de frequência parcial 1 de acordo com a figura 4, também é imaginável que o circuito de tensão contínua 3 somente seja formado pelo capacitor, sendo que o circuito de tensão contínua 3 possui então apenas uma primeira e uma segunda conexão principal 14, 15, porém nenhuma conexão parcial 16. A unidade inversora 4 possui então dois pares de derivações para a comutação de dois níveis de tensão de circuito, sendo que os pares de derivações estão ligados à primeira e a segunda conexão principal 14, 15. É lógico que tal circuito de conversor de frequência parcial 1 também pode ser executado com os componentes 17, 18, 19 mostrados e descritos na figura 4. [0034] No circuito de conversor de frequência de acordo com a presente invenção de acordo com a figura 3, a cada unidade inversora 4 é conjugada uma unidade de regulação 20 local, sendo que interruptor de potência de semicondutor S1, S2, S3, S4, S5, S6 excitáveis da unidade inversora 4 estão ligados à unidade de regulação 20 local conjugada. Além disso, é prevista uma unidade de regulação 21 de hierarquia superior ligada a cada unidade de regulação 20 local. De preferência, a unidade de regulação 21 de hierarquia superior de acordo com a figura 3 recebe no lado de entrada, cada valor real da corrente de conexão de fase lR, ist, Is, ist, It, ist de cada conexão de fase 6, o valor real do torque Mist e o valor real do fluxo magnético <Dist de uma máquina elétrica rotativa que pode ser conectada às conexões de fase 5. O valor real do torque Mist e o valor real do fluxo magnético <Dist são observados por meio de um observador não mostrado na figura 3 por causa de uma visibilidade melhor, a partir dos valores reais da corrente de conexão de fase lR, ist, Is, ist, It, ist e dos valores reais da tensão de conexão das fases. Além disso, existe na saída da unidade de regulação 21 de hierarquia superior o valor de referência de tensão Uref que é levado a cada unidade de regulação 20 local no lado da entrada. Com vantagem a unidade de regulação 21 de hierarquia superior serve para observar os valores da máquina elétrica, tais como o valor real do torque Mist e o valor real do fluxo magnético <Dist. A unidade de regulação 21 de hierarquia superior serve para a regulação do torque e para o controle do sistema de todo o circuito de conversor de frequência. As unidades de regulação 20 locais servem com vantagem para regular o potencial do centro do circuito de tensão contínua 3 do respectivo circuito de conversor de frequência parcial. A partir do valor de referência de tensão Uref serão gerados então os respectivos sinais de circuito para ativar os interruptores de potência de semicondutor S1, S2, S3, S4, S5, S6 excitáveis da unidade inversora 4 pertencente, de modo que a tensão de fase presente na respectiva conexão de fase 6 em estado regulado corresponde ao respectivo valor de referência de tensão Uref- Esta estrutura distribuída de unidades de regulação 20 locais e de decomposição secundária (21) reduz o número de conexões necessárias dentro de todo o circuito de conversor de frequência e permite que as tarefas de regulação relacionadas à fase para o interruptor de potência de semicondutor S1, S2, S3, S4, S5, S6 recebem uma solução local.

Claims

1. Circuito de conversor de frequência polifásico com p > 3 fases (R, S; T) e um circuito de conversor de frequência parcial (1) previsto para cada fase (R, S, T), sendo que cada circuito de conversor de frequência parcial (1) possui uma unidade de retificação (2), um circuito de tensão contínua (3) ligado à unidade de retificação (2) e um a unidade inversora (4) ligada ao circuito de tensão contínua (3), e sendo que uma primeira saída de tensão alternada (5) de cada unidade inversora (4) constitui uma conexão de fase (6) e sendo que segundas saídas de tensão alternada (12) das unidades inversoras (4) estão em conexão em estrela, caracterizado pelo fato de que são previstos n transformadores (7) com respectivamente um enrolamento primário (8) e com respectiva mente m en rolamentos secundários trifá-sicos (9), sendo que n > 2 e m > 3, que estão previstos p jogos de en-rolamentos secundários (10), sendo que cada conjunto de enrolamen-tos secundários (10) é formado por m/p enrolamentos secundários tri-fásicos (9) de cada transformador (7) e que cada conjunto de enrolamentos secundários (10) com os respectivos enrolamentos secundários trifásicos (9) está ligado à unidade de retificação (2) de cada um circuito de conversor de frequência parcial (1).

2. Circuito de conversor de frequência de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os enrolamentos secundários trifásicos (9) estão defasados entre si com respeito a um conjunto de enrolamentos secundários (10).

3. Circuito de conversor de frequência de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a defasagem com respeito a cada dois enrolamentos secundários trifásicos (9) de um conjunto de enrolamentos secundários (10) é um múltiplo de número inteiro de graus.

4. Circuito de conversor de frequência de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os enrolamentos secundários trifásicos (9) estão defasados entre si com respeito a um transformador (7).

5. Circuito de conversor de frequência de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a defasagem com respeito a cada dois enrolamentos secundários trifásicos (9) de um transformador (7) é um múltiplo de número inteiro de graus, sendo que xé a pulsação de uma unidade de retificação (2).

6. Circuito de conversor de frequência de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a defasagem com respeito a respectiva mente dois enrolamentos secundários trifásicos (9) de um transformador (7) é um múltiplo de número inteiro de graus.

7. Circuito de conversor de frequência de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os enrolamentos primários (8) dos transformadores (7) estão defasadas entre si.

8. Circuito de conversor de frequência de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a defasagem com respeito a cada dois enrolamentos primários (8) é um múltiplo de número inteiro de 60/n graus.

9. Circuito de conversor de frequência de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o circuito de tensão contínua (3) possui um circuito ressoante (17) ajustado a uma frequência de vibração harmônica.

10. Circuito de conversor de frequência de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que entre a unidade de retificação (2) e o circuito de tensão contínua (3) está conectada uma índutância de filtragem (18).

11. Circuito de conversor de frequência de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que entre o circuito de tensão contínua (3) e a unidade inversora (4) está ligado um circuito de limitação de aumento de corrente elétrica (19).

12. Circuito de conversor de frequência de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a cada unidade inversora (4) está conjugada uma unidade de regulação (20) local, sendo que interruptores de potência de semicondutor (S1, S2, S3, S4, S5, S6) controláveis estão ligados à unidade de regulação (20) local conjugada e que está prevista uma unidade de regulação (21) de hierarquia superior ligada a cada unidade de regulação (20) local.

13. Circuito de conversor de frequência de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que para a unidade de regulação (21) de hierarquia superior é conduzido, no lado de entrada, cada valor real de corrente de conexão de fase (lR, ist, Is. ist, It, m) de cada conexão de fase (6), o valor real do torque (Mist) e o valor real do fluxo magnético (<Dist) de uma máquina elétrica rotativa que pode ser conectada às conexões de fase (5), e que na saída da unidade de regulação (21) de hierarquia superior existe uma tensão de referência (Uref) que é levada para cada unidade de regulação (20) local no lado da entrada.