ES2322878T3 - Circuito electrico para la alimentacion de un sistema de accionamiento electrico. - Google Patents

Abstract

UNA DISPOSICION DE UN CIRCUITO ELECTRICO PARA ALIMENTAR UN SISTEMA DE ACCIONAMIENTO ELECTRICO, EN PARTICULAR UN SISTEMA DE ACCIONAMIENTO ELECTRICO DE UN VEHICULO TRACTOR FERROVIARIO COMPRENDE UNA MULTITUD DE GRUPOS DE ACCIONAMIENTO (18), QUE CONTIENEN POR LO MENOS UN MOTOR DE ACCIONAMIENTO (M) Y UN GRUPO CONVERTIDOR DE ENTRADA (12), Y QUE ESTAN CONECTADOS ELECTRICAMENTE EN SERIE ENTRE SI A UNA RED DE ALIMENTACION (U N ). C ADA GRUPO CONVERTIDOR DE ENTRADA (12) TIENE ASIGNADO POR LO MENOS UN GRUPO TRANSFORMADOR (14) QUE A TRAVES DE SU SECUNDARIO ALIMENTA AL MOTOR DE ACCIONAMIENTO (M) DEL GRUPO DE ACCIONAMIENTO (18) A TRAVES DE UN CONVERTIDOR DE ACCIONAMIENTO. PARA CONSEGUIR UNA DISTRIBUCION DE TENSION UNIFORME ENTRE LOS GRUPOS CONVERTIDORES DE ENTRADA (12) SE HA PREVISTO CONFORME A LA INVENCION UN CIRCUITO DE EQUILIBRADO (20) QUE ENLAZA ENTRE SI ELECTRICAMENTE LOS LADOS DE ENTRADA DE LOS CONVERTIDORES DE ACCIONAMIENTO. DE ESTA MANERA QUEDA ASEGURADA EN TODAS LAS SITUACIONES DE TRABAJO UNA CARGA UNIFORME DE LOS GRUPOS CONVERTIDORES DE ENTRADA (12).

Description

Circuito eléctrico para la alimentación de un sistema de accionamiento eléctrico.

La invención comprende un circuito eléctrico para la alimentación de un sistema de accionamiento eléctrico, especialmente, un sistema de accionamiento eléctrico de un vehículo motor ferroviario, que comprende múltiples grupos de accionamiento que contienen, respectivamente, un motor de accionamiento.

En el desarrollo de vehículos motor para el tránsito ferroviario de alta velocidad, una de las metas de desarrollo es reducir los pesos de todos los componentes. Un componente de peso esencial son, en el estado actual de la técnica, los transformadores de alta tensión requeridos para la separación de potencial. En el concepto de accionamiento eléctrico conocido, por ejemplo, por la revista "ZEV + DET Glasers Annalen 119", Nº 9/10, 1995, páginas 425-435, un transformador es alimentado directamente a través de un pantógrafo con la tensión de la línea de contacto. En el caso de la tensión de la línea de contacto, se trata de una alta tensión de baja frecuencia de 15 kV con una frecuencia de 16 2/3 Hz. Dos devanados de tracción del secundario por bogie brindan la tensión de entrada para dos convertidores de corriente de entrada, o convertidores de entrada, ejecutados como reguladores de cuatro cuadrantes (4 QS), para poder retroalimentar la energía generada en la red de la línea de contacto por los motores de avance durante el frenado. Dos onduladores pulsados independientes entre sí alimentan respectivamente, a un motor de avance, con tensión y frecuencia variables, a partir de un circuito intermedio. El problema en este circuito es, en primer lugar, el peso elevado y el bajo rendimiento del transformador de alta frecuencia. En la práctica se intenta, por ello, reducir tanto como sea posible el peso del transformador de alta frecuencia. Pero esto trae como consecuencia una desmejora de su rendimiento, de modo que siempre se genera una optimización insatisfactoria entre peso y rendimiento.

Este problema es conocido, por ejemplo, por la publicación "ZEV + DET Glasers Annalen 121", Nº 2/3, 1997, páginas 64-80, en relación con la alimentación del sistema eléctrico de un vehículo ferroviario. Allí está representado en la página 5, en la imagen 5, un bloque de suministro de energía para accionamientos secundarios en el ICE 2, en el cual, en lugar del transformador 16 2/3 Hz, utilizado en la versión anterior (ICE 1) para la separación de potencial entre la barra ómnibus del tren de 1000 V y los accionamientos secundarios, se utiliza una cantidad de módulos de convertidores conectados en serie, conectados directamente a la barra ómnibus del tren de 1000 V. En estos módulos de convertidor se genera una frecuencia de 20 kHz que es suministrada al transformador dispuesto en la salida para la separación de potencial. Cuatro transformadores conectados en paralelo en la salida alimentan respectivamente una red de tensión continua de 600 Va través de un rectificador. De ese modo se garantiza una carga uniforme de todos los niveles de convertidor. A través de esta medida la masa del transformador pudo ser reducida de 713 kg a 4 x 19 kg.

Sin embargo, este concepto conocido no se puede trasladar a consumidores independientes, es decir, que deben ser accionados desacoplados eléctricamente entre sí, como es el caso, por ejemplo, de motores de accionamiento pertenecientes a diferentes ejes. El rendimiento requerido de los motores de accionamiento existentes por eje depende, por ejemplo, del estado del área de los rieles sobre la cual se hallan las ruedas del eje respectivo. Según el estado del sistema de rueda y riel, también durante el accionamiento de avance normal el rendimiento requerido puede presentar diferencias notables y que varían temporalmente, que en casos extremos pueden hallarse entre la carga plena y el funcionamiento sin carga. Para evitar que estas modificaciones de carga sean transmitidas directamente al circuito de entrada, en el caso del concepto conocido se requeriría la utilización de acumuladores de energía en el secundario del transformador de alta frecuencia. De ese modo se destruye, al menos parcialmente, la reducción de peso obtenida en los transformadores.

Otros circuitos eléctricos para la alimentación de sistemas de accionamiento eléctrico se conocen por las revelaciones de las memorias EP 0 820 893 A2 y DE 196 14 627 A1.

La invención tiene como objetivo presentar un circuito eléctrico para la alimentación de un sistema de accionamiento eléctrico, especialmente, un sistema de accionamiento eléctrico de un vehículo motor ferroviario, mejorado en lo que respecta a su rendimiento y su peso en comparación con los circuitos conocidos.

El objetivo mencionado se resuelve acorde a la invención, con un circuito eléctrico con las características de la reivindicación 1. Los modos de ejecución ventajosos de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes 2-22. El circuito eléctrico para el suministro de un sistema de accionamiento eléctrico, especialmente, de un sistema de accionamiento eléctrico de un vehículo motor ferroviario, comprende múltiples grupos de accionamiento de los cuales cada uno presenta, al menos, un motor de accionamiento y un grupo convertidor de entrada. Los grupos convertidores de entrada están conectados en serie entre sí a una red de distribución. A cada grupo convertidor de entrada le está asignado un grupo transformador, que con su secundario alimenta al motor de accionamiento del grupo de accionamiento a través de un convertidor de accionamiento, asimismo, está previsto un circuito de compensación que, para producir una división uniforme de carga entre los grupos convertidores de entrada, enlaza eléctricamente entre sí las entradas del convertidor de accionamiento.

Gracias a la disposición de los transformadores requeridos para la separación de potencial en la salida de los grupos convertidores de entrada, los transformadores pueden ser accionados con una frecuencia que se halla notablemente por encima de la frecuencia de red y, preferentemente, se halla entre los 400 Hz y 1 kHz (área de frecuencia media). Esto posibilita la utilización de transformadores con bajo peso, volumen reducido y mejor grado de efectividad.

Dado que todas las tensiones alternas que se encuentran en las entradas de los transformadores de accionamiento están conectadas entre sí a través del circuito de compensación, la potencia puede ser intercambiada libremente entre diferentes grupos de accionamiento. Esto posibilita una distribución de potencia de amplia regularidad o simetría sobre todos los grupos convertidores de entrada, en todos los tipos de carga, y con ello, también una división simétrica de tensión en la entrada de los grupos convertidores de entrada. De esta manera, se asegura que la tensión de entrada máxima permitida en los grupos convertidores de entrada tampoco sea superada en el caso de falta de potencia de un transformador de accionamiento, o de un convertidor de accionamiento.

El circuito de compensación comprende un regulador para cada convertidor de accionamiento conectado a él en el lado de entrada, asimismo, los reguladores del circuito de compensación están conectados en paralelo entre sí en la salida y alimentan a un circuito intermedio secundario común de tensión continua.

En otro acondicionamiento ventajoso de la invención está previsto, a modo de transformador de accionamiento, un circuito cicloconvertidor, es decir, un circuito convertidor sin un circuito intermedio que comprenda un acumulador de energía. Esto es posible dado que, a través del circuito de compensación, siempre se garantiza una distribución de potencia bastante simétrica sobre los grupos convertidores de entrada, incluso sin un acumulador de energía de ese tipo.

Cada grupo convertidor de entrada comprende, especialmente, al menos un convertidor de entrada, que presenta un rectificador de entrada que, a través de un circuito intermedio primario de tensión continua, alimenta a un ondulador en cuya salida se genera una tensión alterna rectangular cuya longitud de bloque y duración de periodo pueden ser controladas. A través del control de la longitud de bloque se puede reducir la potencia reactiva transmitida.

Preferentemente, están previstos, como rectificadores de entrada y onduladores, reguladores respectivos de cuatro cuadrantes en circuitos de dos o tres puntos con válvulas semiconductoras que pueden ser desconectadas.

Especialmente en cada circuito intermedio primario de tensión continua está conectado un circuito de absorción para la gradación de la potencia pulsatoria suministrada por la red.

En otro modo de ejecución preferido, cada grupo convertidor de entrada comprende múltiples convertidores de entrada conectados en serie en el lado de entrada, que están respectivamente conectados en la salida, de modo eléctricamente desacoplado, a un primario de un grupo transformador. De ese modo, se incrementa la tensión de entrada máxima que puede ser receptada por el grupo convertidor de entrada. Esta tensión de entrada máxima receptable se ajusta a la capacidad de bloqueo de cada válvula semiconductora y con ello, a la tensión máxima posible en el circuito intermedio primario de tensión continua.

El grupo transformador contiene, en un modo de ejecución ventajoso, una cantidad de transformadores correspondiente a la cantidad de convertidores de entrada, especialmente, de transformadores de doble devanado, y conectados en paralelo en el secundario. Esto posibilita un concepto de construcción con correspondientes ventajas en la construcción, la fabricación y el mantenimiento.

En un acondicionamiento alternativo de la invención, el grupo transformador comprende un transformador de devanado múltiple con devanados secundarios divididos. Esto posibilita otra reducción del peso del grupo transformador.

En otro modo de ejecución de la invención, el convertidor de accionamiento comprende una rama de cicloconvertidor constituido en el circuito central para cada fase, asimismo, sobre todo a la rama de cicloconvertidor de cada fase está asignada una toma central de un devanado secundario del grupo transformador, conectados en estrella entre sí. De ese modo se garantiza que la potencia reactiva de frecuencia de motor, del motor de accionamiento, se compense a través del flujo magnético del transformador y con ello no sea transmitido al circuito intermedio primario de tensión continua del convertidor de entrada.

En otro modo de ejecución ventajoso, los cicloconvertidores de cada fase están conectados en paralelo en el lado de entrada. También a través de esta medida se garantiza que sea compensada la potencia reactiva del motor. Además, a través de la conexión en paralelo del secundario del transformador se logra que la carga se distribuya de la manera más regular posible, es decir, se lleva a cabo una división simétrica de la potencia y de la tensión en los convertidores individuales de entrada.

Especialmente en el circuito de compensación está previsto, a modo de regulador, un regulador de cuatro cuadrantes, preferentemente, en circuitos de dos o tres puntos, o un circuito puente antiparalelo, o un circuito central.

En otro acondicionamiento ventajoso de la invención, está dispuesto un circuito de absorción en el circuito intermedio secundario de tensión continua del circuito de compensación. En un caso así, se puede prescindir de los circuitos de absorción en los convertidores de entrada.

En otro acondicionamiento de la invención, en el circuito intermedio secundario de tensión continua del circuito de compensación está conectado un convertidor de entrada adicional de un circuito redundante. De ese modo puede compensarse la falta de un convertidor de entrada sin un costo elevado de circuito.

Para mayores detalles de la invención se remite a los ejemplos de ejecución de los dibujos, en los cuales:

En la figura 1 se muestra esquemáticamente un circuito acorde a la invención en una pantalla de esqueleto modular.

En la figura 2 está representado el principio de conmutación en el cual se basa la invención a partir de dos grupos convertidores de entrada conectados en serie, con circuito redundante.

Las figuras 3 y 4 muestran ejemplos de ejecución preferidos de los rectificadores de entrada utilizados en el grupo convertidor de entrada.

Las figuras 5 y 6 muestran ejemplos de ejecución preferidos de los onduladores utilizados en el grupo convertidor de entrada.

Las figuras 7 a 10 muestran ejemplos de ejecución preferidos de los reguladores utilizados en el circuito de compensación.

Las figuras 11 y 12 muestran, respectivamente, un ejemplo de ejecución para un convertidor de accionamiento utilizado en el lado de carga, y

En la figura 13 se muestra, a partir de un diagrama en el cual la tensión de entrada del primario en el transformador es aplicada en relación al tiempo, que ilustra el control de la tensión de entrada en el secundario, para el convertidor de accionamiento.

Acorde a la figura 1, el circuito es conmutado a través de un pantógrafo 2 y un eje 4 entre una línea de contacto 6 que conduce una alta tensión U_{N} y un riel de traslación 8. Múltiples grupos convertidores de entrada 12 están conectados con una inductancia de red 10 y en serie entre sí, estos grupos están conectados, respectivamente, en el lado de salida, en el primario de un grupo transformador 14. Mediante el grupo convertidor de entrada 12 se convierte la alta tensión U_{N} de baja frecuencia en una tensión alterna U1 de frecuencia media, con forma de impulsos rectangulares o de
bloque.

Cada grupo transformador 14 alimenta al menos a un motor de accionamiento M a través de un convertidor de accionamiento, preferentemente, un circuito cicloconvertidor 16. El grupo convertidor de entrada 12, el grupo transformador 14, el circuito cicloconvertidor 16 y el motor de accionamiento M conforman, respectivamente, un grupo de accionamiento 18.

Los secundarios del grupo transformador 14 están conectados a un circuito de compensación 20 común. A través de un control adecuado del circuito de compensación 20 puede ser influenciada la potencia transmitida en cada caso por los grupos transformadores 14, independientemente del rendimiento requerido en ese momento de los motores de accionamiento M, de tal modo que sea aproximadamente la misma para todos los grupos de accionamiento 18. De ese modo se obtiene una división uniforme de la alta tensión U_{N} en los grupos convertidores de entrada 12 conectados en serie.

En la figura están representados sólo cuatro grupos convertidores de entrada 12, cuya cantidad real se adecua a la cantidad de motores de accionamiento independientes M por alimentar. Cada grupo convertidor de entrada 12 puede estar constituido, a su vez, por múltiples convertidores de entrada conectados en serie. La cantidad de convertidores de entrada se adecua a la alta tensión U_{N}, de modo que con los semiconductores de potencia disponibles en ese momento, con una capacidad de bloqueo de, aproximadamente, 3,5 kV, con una alta tensión U_{N} de 15 kV, se requieren aproximadamente 16 convertidores de entrada conectados en serie mediante técnica de dos puntos, que se divide en una cantidad de grupos convertidores de entrada 12, correspondiente a la cantidad de los grupos de accionamiento 18.

En el circuito de compensación 20 está conectado, además, un circuito redundante 22, que comprende un convertidor de entrada 24 que también está conectado en serie con los grupos convertidores de entrada 12 entre el riel de traslación 8 y la línea de contacto 6. El convertidor de entrada 24 de este circuito redundante 22 está conectado al circuito de compensación 20 a través de un transformador 26. Al transformador de entrada 24 del circuito redundante 22 no le está asignado directamente un motor de accionamiento, de modo que éste puede ser utilizado como reemplazo, en caso de falla, de uno de los grupos convertidores de entrada 12 o de un convertidor de entrada contenido en él a través del circuito de compensación 20, para accionar el motor de accionamiento M afectado por dicha falla.

De ese modo, con el circuito redundante 22 conectado al circuito de compensación 20 se pueden reemplazar, de manera total o parcial los grupos convertidores de entrada 12 con fallas. A su vez, el circuito redundante 22 le suministra la potencia del convertidor de corriente de entrada que falla a través del circuito de compensación 20 al correspondiente grupo de accionamiento 18.

Durante el funcionamiento normal no debe estar en funcionamiento el circuito redundante 22. En este caso, su convertidor de entrada 24 puede poner en cortocircuito desde la red y separarse del circuito de compensación 20 por el lado de salida.

\newpage

En lugar de un único circuito redundante 22 también pueden estar previstos múltiples circuitos redundantes 22, para asegurar la disponibilidad del accionamiento, incluso en el caso de falla de múltiples grupos convertidores de entrada 12.

Se detalla el circuito, acorde a la figura 2, a partir de dos grupos convertidores de entrada 12 que alimentan respectivamente a un motor de accionamiento M a través de un grupo transformador 14 y un grupo cicloconvertidor 16. Cada grupo convertidor de entrada 12 comprende dos transformadores de entrada 12a y 12b, que están conectados, en cada caso, en el lado de salida del devanado primario 146a, 146b de un transformador 14a o 14b. En este ejemplo de ejecución, el grupo transformador 14 contiene, con ello, dos transformadores 14a, b (transformadores de doble devanado).

Los correspondientes devanados secundarios 142a y 142b están conectados en paralelo y conectados en la entrada de un circuito cicloconvertidor 16. El circuito cicloconvertidor 16 genera, sin acumulador intermedio de energía y a partir de una tensión alterna monofásica de alta frecuencia, un sistema trifásico de baja frecuencia con frecuencia y amplitud de oscilación fundamental variables. En lugar de los dos convertidores de entrada 12a, 12b representados en la figura por cada grupo convertidor de entrada 12, también puede estar previstos uno o más de dos convertidores de entrada, asimismo, a cada convertidor de entrada se le asignan un transformador de doble devanado.

Cada convertidor de entrada 12a y 12b contiene un rectificador de entrada 28 constituido como regulador de cuatro cuadrantes, que está unido a través de un circuito intermedio primario de tensión continua 29 y un ondulador 30 al sistema de devanados primarios 146a o 146b del transformador 14a o 14b.

Cada circuito intermedio primario de tensión continua 29 comprende un circuito de absorción 31, que sirve para la gradación de la potencia pulsatoria ofrecida por el rectificador de entrada 28 y la ondulación de tensión vinculada a ella.

Tanto en el rectificador de entrada 28, como así también en el ondulador 30, se trata de reguladores de cuatro cuadrantes, para posibilitar también una retroalimentación de la potencia de los motores de accionamiento durante el frenado.

En el circuito de compensación 20 la entrada de cada circuito cicloconvertidor 16 está acoplada a un circuito intermedio secundario de tensión continua 34, a través de un regulador 32 controlable. A cada circuito cicloconvertidor 16 le está asignado un regulador 32, asimismo, cada regulador 32 alimenta al circuito intermedio secundario de tensión continua 34, en el lado de salida, a través de un elemento de filtrado 33, en el ejemplo de ejecución, una bobina.

A través de los reguladores 32 controlables se puede lograr que las tensiones de entrada U_{A} de los circuitos cicloconvertidores 16 sean aproximadamente las mismas, independientemente del rendimiento requerido de los motores de accionamiento M. Dado que la corriente I que fluye a través de los convertidores de entrada 12a, 12b y 24 es la misma, la potencia transmitida por los convertidores de entrada 12a, 12b sólo puede ser brindada a los convertidores de entrada 12a, 12b por la tensión de entrada U_{E}. Para obtener una simetría de potencia para todos los convertidores de entrada 12a, 12b, se controla, mediante los reguladores 32 del circuito de compensación 20, la posición de fase y la amplitud de la corriente que fluye en el secundario I_{A}, de modo que los grupos transformadores 14 de todos los grupos de accionamiento 18 transmiten aproximadamente la misma potencia. De ese modo se asegura que toda la tensión de red U_{N} sea dividida de manera regular en todos los convertidores de entrada 12a, 12b.

Sin la presencia del circuito de compensación 20, el funcionamiento sin carga de ambos motores de accionamiento M provocaría, por ejemplo, que casi toda la tensión de red U_{N} se presente en los convertidores de entrada 12a, 12b de un solo grupo convertidor de entrada 12. Esto tiene como consecuencia que o bien los convertidores de entrada 12a, 12b deben ser dimensionados correspondientemente o la cantidad de convertidores de entrada debe ser incrementada correspondientemente, para poder procesar este tipo de cargas asimétricas. Para una red usual con una tensión de red de 15 kV y una frecuencia de 16 2/3 Hz, por ejemplo, se requiere, en el estado actual de la técnica, de aproximadamente 16 convertidores de entrada 12a, 12b mediante técnica de dos puntos, con una capacidad de bloqueo de semiconductores de 3,5 kV. A través de la simetría de potencia generada a partir del circuito de compensación 20, es decir, del consumo uniforme de todos los convertidores de entrada 12a, 12b del grupo convertidor de entrada 12 no se requiere, con ello, el sobredimensionamiento de los grupos convertidores de entrada 12 para el control de cargas muy diferentes de los grupos de accionamiento 18 en lo que respecta a la cantidad de los convertidores de entrada.

En el caso de emergencia, el convertidor de entrada 24 del circuito redundante 22 está conmutado de modo tal que toda la tensión de entrada que cae en él es igual a cero y sólo es puesto en funcionamiento al fallar uno de los convertidores de entrada 12a o 12b. Pero a través del circuito redundante 22 también puede elevarse la máxima tensión de red U_{N} posible, asimismo, la potencia transmitida por el circuito redundante 22 puede ser dividida libremente entre los grupos de accionamiento 18.

La tensión continua en el circuito intermedio secundario de tensión continua 34 puede ser ajustada de manera variable mediante los reguladores 32. De ese modo, también es posible un suministro de tensión varias veces redundante de los dispositivos de accionamiento auxiliares que, además, respecto del potencial de tierra ya se halla en un potencial más reducido que la tensión de red U_{N}.

En un modo de ejecución alternativo también puede prescindirse del regulador 32 asignado al circuito de compensación 20 del circuito redundante 22 y su función puede ser ejercida por otro regulador 32 asignado al grupo de accionamiento 18, como se indica con línea de puntos en la figura.

En otro acondicionamiento alternativo, puede prescindirse de los circuitos de absorción 31 conmutados respectivamente en los circuitos intermedio primario de tensión continua, si en lugar de estos circuitos de absorción 31 se dispone un único circuito de absorción 35 en el circuito intermedio secundario de tensión continua 34, como también se representa en la figura.

Acorde a la figura 3, está previsto como rectificador de entrada 28 un regulador de cuatro cuadrantes en un circuito de dos puntos, con IGBT como válvulas semiconductoras 36 que se pueden desconectar.

En un modo de ejecución alternativo acorde a la figura 4, el rectificador de entrada 28 está ejecutado como regulador de cuatro cuadrantes en un circuito de tres puntos, en el cual también están previstas IGBT como válvulas semiconductoras 36 que se pueden desconectar.

Acorde a la figura 5, está previsto como ondulador 30, un regulador de cuatro cuadrantes en un circuito de dos puntos, con IGBT como válvulas semiconductoras 36 que se pueden desconectar.

En un modo de ejecución alternativo acorde a la figura 6, el ondulador 30 está ejecutado como regulador de cuatro cuadrantes en un circuito de tres puntos, en el cual también están previstas IGBT como válvulas semiconductoras 36 que se pueden desconectar.

Acorde a la figura 7, está previsto como regulador 32, un circuito de dos puntos, con IGBT como válvulas semiconductoras 36 que se pueden desconectar.

En un acondicionamiento alternativo, y acorde a la figura 8, está previsto como regulador 32, un circuito de tres puntos, también con IGBT como válvulas semiconductoras 36 que se pueden desconectar.

La figura 9 muestra otro modo de ejecución, en el cual el regulador 32 está configurado como conductor puente antiparalelo, en el cual los tiristores son utilizados como válvulas semiconductoras 37 que no se pueden desconectar.

En el ejemplo de ejecución acorde a la figura 10, está previsto como regulador 32 un circuito central, constituido con tiristores a modo de válvulas semiconductoras 37 que no se pueden desconectar.

Acorde a la figura 11, el circuito convertidor 16 está constituido por tres ramas de cicloconvertidor ejecutadas como circuitos centrales 162a-c, que en el lado de salida generan un sistema trifásico con frecuencia y amplitud variables. El grupo transformador 14 presenta, para ello, un transformador de devanado múltiple 140 con múltiples devanados secundarios 142a-d, que están provistos, en cada caso, de una toma central 143a-d. Las tomas centrales 143a-c de tres devanados secundarios 142a-c están, a su vez, conmutados en estrella. En la figura se puede reconocer, además, que el grupo transformador 14 comprende dos devanados primarios separados entre sí 146a, b en un núcleo común 144. En este ejemplo de ejecución, el grupo convertidor de entrada de un grupo de accionamiento obtiene dos convertidores de entrada, del mismo modo que en el ejemplo de ejecución acorde a la figura 2. Otro devanado secundario 143d está conectado a un regulador 32 del circuito de compensación 20. El transformador de devanado múltiple 140 que conforma el grupo transformador 14 contiene, con ello, en este ejemplo de ejecución, dos devanados primarios 146a, b y cuatro devanados secundarios 142a-d divididos, asimismo la cantidad de devanados primarios 146a, b corresponde a la cantidad de convertidores de entrada 12a, b. En este ejemplo de ejecución se compensa la potencia reactiva de frecuencia de motor en el circuito magnético del grupo transformador 14.

Acorde a la figura 12 las tres ramas de cicloconvertidor 162a-c están conectadas en paralelo en el lado de entrada. Adicionalmente, pueden ser desacopladas entre sí las ramas individuales de cicloconvertidor 162a-c en el lado de entrada, con las inductividades no representadas en la figura. En este ejemplo de ejecución, el grupo transformador 14 comprende dos transformadores de doble devanado 14a, b con núcleos respectivamente separados 144a, b, cuyos devanados secundarios 142a, b están conectados en paralelo en el lado de salida. En este ejemplo de ejecución están previstos, con ello, dos convertidores de entrada en un grupo convertidor de entrada, a los cuales está asignado respectivamente un devanado primario 146a o b. El regulador 32 del circuito de compensación 20 en este caso también está conectado en paralelo a las fases individuales del circuito cicloconvertidor 16.

Para otra reducción de peso puede ser ventajoso, además, que los devanados primarios y secundarios 146a, b y 142a, b estén dispuestos en un núcleo común.

A través de la constitución del circuito cicloconvertidor acorde a las figuras 11 o 12 se posibilita que se compense la potencia reactiva de frecuencia del motor entre las fases individuales del cicloconvertidor y no se transmita a los convertidores de entrada en donde provocaría un incremento de la ondulación de tensión y de corriente en los circuitos intermedios primarios de tensión continua de los convertidores de entrada.

Los circuitos cicloconvertidores 16 representados en las figuras 11 y 12 están constituidos, preferentemente, por ramas de cicloconvertidor 162a-c conducidas por la red. De este modo se genera el problema de que a través de los transformadores 14 se transmite mucha potencia reactiva de frecuencia media, tanto en el funcionamiento nominal como en el funcionamiento con carga parcial. Ésta se manifestaría con una correspondiente ondulación en el circuito intermedio primario de tensión continua del transformador de entrada. Para reducir la potencia reactiva transmitida tanto en el funcionamiento nominal como en el funcionamiento de carga parcial y la potencia efectiva vinculada con ella, en el tensión del circuito intermedio del convertidor de entrada, gracias a la elección adecuada del ángulo de control \alpha del control del ángulo de fase del cambiador de frecuencia, puede adaptarse, acorde a la figura 13, la longitud de bloque T_{P} de la tensión de entrada U1 en el transformador, a la amplitud de la tensión de salida. La altura de los bloques de impulso está, a su vez, limitada a la tensión continua UD en el circuito intermedio primario de tensión continua de los convertidores de entrada.

De modo alternativo a la sincronización de bloques descrita también puede estar prevista una modulación de ancho de pulso en la cual la frecuencia de pasos es mayor que la frecuencia de transformación.

A través de la reducción de la potencia reactiva se reduce la potencia aparente del transformador. Además se reduce la ondulación en el circuito intermedio primario de tensión continua de los convertidores de entrada. También se presentan oscilaciones armónicas de la red más reducidas, y en todo el sistema de accionamiento, corrientes de punta más reducidas durante el accionamiento trifásico. Esto produce, en conjunto, una reducción de las pérdidas tanto de las válvulas semiconductoras utilizadas, como así también en el transformador, asimismo, se evita tanto una saturación del material central transformador como así también pérdidas en el núcleo del transformador en el caso de modulación parcial. Además pueden reducirse notablemente las pérdidas en el ondulador del convertidor de entrada.

Claims (22)

1. Circuito eléctrico para la alimentación de un sistema de accionamiento eléctrico, especialmente, un sistema de accionamiento eléctrico de un vehículo motor ferroviario, con múltiples grupos de accionamiento (18), de los cuales cada uno comprende, al menos, un motor de accionamiento (M) y un grupo convertidor de entrada (12), y que están conectados, eléctricamente en serie entre sí, a una red de distribución (U_{N}), asimismo, los grupos convertidores de entrada (12) están conectados, respectivamente, en el lado de salida, al primario de un grupo transformador (14), que con su secundario alimenta al motor de accionamiento (M) del grupo de accionamiento (18) a través de un convertidor de accionamiento, caracterizado porque un circuito de compensación (20), para producir una división uniforme de la carga sobre los grupos convertidores de entrada (12), enlaza eléctricamente entre sí las entradas del convertidor de accionamiento y comprende un regulador (32) para cada convertidor de accionamiento conectado en la entrada, y porque en la salida los reguladores (32) alimentan un circuito intermedio (34) secundario común de tensión continua, paralelamente entre sí.

2. Circuito eléctrico acorde a la reivindicación 1, en el cual está previsto, como convertidor de accionamiento, un circuito cicloconvertidor (16).

3. Circuito eléctrico acorde a una de las reivindicaciones anteriores, en el cual cada grupo convertidor de entrada (12) contiene, al menos, un convertidor de entrada (12a, 12b, 24), que comprende un rectificador de entrada (28), que a través de un circuito intermedio primario de tensión continua (29) alimenta a un ondulador (30), en cuya salida se produce una tensión alterna rectangular (U1), cuya longitud de bloque (T_{P}) y duración de periodo (T) pueden ser controladas.

4. Circuito eléctrico acorde a la reivindicación 3, en el cual está previsto, como rectificador de entrada (28), un regulador de cuatro cuadrantes en un circuito de dos puntos, con válvulas semiconductoras (36) que pueden ser desconectadas.

5. Circuito eléctrico acorde a la reivindicación 3, en el cual está previsto, como rectificador de entrada (28), un regulador de cuatro cuadrantes en un circuito de tres puntos, con válvulas semiconductoras (36) que pueden ser desconectadas.

6. Circuito eléctrico acorde a una de las reivindicaciones 3 a 5, en el cual está previsto, como ondulador (30), un regulador de cuatro cuadrantes en un circuito de dos puntos, con válvulas semiconductoras (36) que pueden ser desconectadas.

7. Circuito eléctrico acorde a una de las reivindicaciones 3 a 5, en el cual está previsto, como ondulador (30), un regulador de cuatro cuadrantes en un circuito de tres puntos, con válvulas semiconductoras (36) que pueden ser desconectadas.

8. Circuito eléctrico acorde a una de las reivindicaciones 3 a 7, con un circuito de absorción (31) conmutado, respectivamente, en el circuito intermedio primario de tensión continua (29).

9. Circuito eléctrico acorde a una de las reivindicaciones anteriores, en el cual cada grupo convertidor de entrada (12) comprende múltiples convertidores de entrada (12a, 12b) conectados en serie en la entrada, que están respectivamente conectados en la salida, de modo eléctricamente desacoplado, a un devanado primario (146a, b) de un grupo transformador (14).

10. Circuito eléctrico acorde a la reivindicación 9, en el cual el grupo transformador (14) comprende una cantidad de transformadores (14a, b-d) correspondiente a la cantidad de convertidores de entrada (12a, b) y conectados en paralelo en el secundario.

11. Circuito eléctrico acorde a la reivindicación 10, en el cual están previstos, como transformadores (14a, b), transformadores de doble devanado.

12. Circuito eléctrico acorde a la reivindicación 9, en el cual el grupo transformador (14) comprende un transformador de devanado múltiple (140) con devanados secundarios (142a-d) divididos.

13. Circuito eléctrico acorde a una de las reivindicaciones 1 a 12, en el cual el circuito cicloconvertidor (16) comprende, para cada fase, una rama de cicloconvertidor (162a-c), ejecutada como circuito central.

14. Circuito eléctrico acorde a la reivindicación 13, en el cual a cada rama de cicloconvertidor (162a-c) le está asignado un devanado secundario dividido (142a-c) del grupo transformador (14), cuya toma central (143a-c) está conectada en estrella.

15. Circuito eléctrico acorde a la reivindicación 13, en el cual las ramas de cicloconvertidor (162a, c), están conectadas en paralelo en la entrada.

16. Circuito eléctrico acorde a una de las reivindicaciones 1 a 15, en el cual, en el circuito de compensación (20) está previsto, como regulador (32), un regulador de cuatro cuadrantes.

17. Circuito eléctrico acorde a la reivindicación 16, en el cual está previsto, como regulador (32), un regulador de cuatro cuadrantes en un circuito de dos puntos con válvulas semiconductoras (36) que pueden ser desconectadas.

18. Circuito eléctrico acorde a la reivindicación 16, en el cual está previsto, como regulador (32), un regulador de cuatro cuadrantes en un circuito de tres puntos con válvulas semiconductoras (36) que pueden ser desconectadas.

19. Circuito eléctrico acorde a una de las reivindicaciones 1 a 15, en el cual, en el circuito de compensación (20) está previsto, como regulador (32), un circuito puente en antiparalelo.

20. Circuito eléctrico acorde a una de las reivindicaciones 1 a 15, en el cual, en el circuito de compensación (20) está previsto, como regulador (32), un circuito central.

21. Circuito eléctrico acorde a una de las reivindicaciones 1 a 20, en el cual, en el circuito intermedio secundario de tensión continua (34) del circuito de compensación (20) está dispuesto un circuito de absorción (35).

22. Circuito eléctrico acorde a una de las reivindicaciones anteriores, en el cual está conectado un convertidor de entrada (24) adicional, de un circuito redundante (22), en el circuito intermedio secundario de tensión continua (34) del circuito de compensación (20).