ES2350972T3 - POWER CONVERTER. - Google Patents
POWER CONVERTER. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2350972T3 ES2350972T3 ES02290258T ES02290258T ES2350972T3 ES 2350972 T3 ES2350972 T3 ES 2350972T3 ES 02290258 T ES02290258 T ES 02290258T ES 02290258 T ES02290258 T ES 02290258T ES 2350972 T3 ES2350972 T3 ES 2350972T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- primary
- circuit
- switching means
- windings
- converter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
- H02M3/33573—Full-bridge at primary side of an isolation transformer
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
- H02M1/0077—Plural converter units whose outputs are connected in series
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/285—Single converters with a plurality of output stages connected in parallel
Abstract
Un convertidor de energía eléctrica que comprende: - N transformadores que comprenden, cada uno de ellos, un arrollamiento primario (P N) y un arrollamiento secundario (S N), - un circuito primario (1) unido o conectado a dos terminales o bornes de entrada (2, 3), al cual están conectados los arrollamientos primarios (P N) de los transformadores, - un circuito secundario (4) conectado a dos bornes de salida (5, 6), al cual están conectados los arrollamientos secundarios (SN) de los transformadores, de tal modo que el circuito primario (1) del convertidor comprende un conjunto de medios de conmutación (IN, I'N, IN,1, IN ,2) conectados a los N arrollamientos primarios (P N), caracterizado por que comprende un conjunto de medios de conmutación conectado a los N arrollamientos secundarios (S N), así como medios de mando (7) de los medios de conmutación (IN, I' N, IN,1, IN ,2) de al menos uno de los circuitos primario (1) o secundario (4), de manera que los medios de conmutación (IN, I' N, IN ,1, IN ,2) están conectados de un modo tal, que pueden asociarse los N arrollamientos primarios (P N) en serie y/o en paralelo con los N arrollamientos secundarios (S N), respectivamente en paralelo y/o en serie utilizando los medios de mando (7).An electric power converter comprising: - N transformers comprising, each of them, a primary winding (PN) and a secondary winding (SN), - a primary circuit (1) connected or connected to two input terminals or terminals (2, 3), to which the primary windings (PN) of the transformers are connected, - a secondary circuit (4) connected to two output terminals (5, 6), to which the secondary windings (SN) of the transformers, such that the primary circuit (1) of the converter comprises a set of switching means (IN, I'N, IN, 1, IN, 2) connected to the N primary windings (PN), characterized in that comprises a set of switching means connected to the N secondary windings (SN), as well as control means (7) of the switching means (IN, I 'N, IN, 1, IN, 2) of at least one of the primary (1) or secondary (4) circuits, so that the switching means (I N, I 'N, IN, 1, IN, 2) are connected in such a way that the N primary windings (PN) can be associated in series and / or in parallel with the N secondary windings (SN), respectively in parallel and / or in series using the control means (7).
Description
La invención se refiere a un convertidor de energía eléctrica que asocia en serie y/o en paralelo una pluralidad de transformadores. The invention relates to an electric power converter that associates in series and / or parallel a plurality of transformers.
Se conocen convertidores que asocian transformadores en serie o en paralelo. 5 Converters are known that associate transformers in series or in parallel. 5
Así, los documentos US 4.339.704 y US 3.419.786 describen un convertidor que comprende un arrollamiento primario y varios arrollamientos secundarios. El convertidor es alimentado por una tensión alterna. Los arrollamientos secundarios están conectados en paralelo a dos conductores, de tal modo que cada conductor presenta diodos 10 conectados en serie. De esta forma, los dos conductores están conectados o unidos entre sí, entre sus respectivos diodos, por un arrollamiento secundario. Thus, US 4,339,704 and US 3,419,786 describe a converter comprising a primary winding and several secondary windings. The converter is powered by an alternating voltage. The secondary windings are connected in parallel to two conductors, so that each conductor has diodes 10 connected in series. In this way, the two conductors are connected or connected to each other, between their respective diodes, by a secondary winding.
El convertidor que se describe en el documento US 3.419.786 comprende, en cada conductor, N + 1 diodos para N 15 arrollamientos secundarios. Comprende, por otra parte, N interruptores conectados en serie con cada arrollamiento secundario. The converter described in US 3,419,786 comprises, in each conductor, N + 1 diodes for N 15 secondary windings. It also includes N switches connected in series with each secondary winding.
El convertidor descrito en el documento US 4.339.704 comprende, en cada conductor, N + 2 diodos conectados en serie, de tal manera que están dispuestos dos diodos entre las conexiones de 20 arrollamientos secundarios sucesivos. N 1 interruptores unen los dos conductores entre dos diodos conectados sucesivamente en serie. The converter described in US 4,339,704 comprises, in each conductor, N + 2 diodes connected in series, such that two diodes are arranged between the connections of 20 successive secondary windings. N 1 switches connect the two conductors between two diodes successively connected in series.
Estos dos convertidores permiten hacer variar la tensión de salida en un valor N, al asociar los arrollamientos secundarios en serie o en paralelo. 25 These two converters allow the output voltage to be varied by an N value, by associating the secondary windings in series or in parallel. 25
Estos presentan, sin embargo, el inconveniente de necesitar el uso de numerosos interruptores y no permiten la tolerancia a las averías en el circuito primario. Por otra parte, estos convertidores no pueden funcionar con una tensión continua en la entrada, y la banda o intervalo de variación de la tensión permanece limitado. 30 These, however, have the disadvantage of needing the use of numerous switches and do not allow fault tolerance in the primary circuit. On the other hand, these converters cannot operate with a continuous voltage at the input, and the voltage variation band or range remains limited. 30
El convertidor descrito por Rajapandian Allanar y Ned Mohan en una publicación del 6 de junio de 1999 titulada “Convertidor de CC-CC [corriente continua en corriente continua] híbrido de ZVS de intervalo completo con dos puentes completos para una carga de batería de alta potencia” (“Full Load Range ZVS Hybrid DC-DC converter with 35 two full bridges for high power battery charging”), es un convertidor de energía eléctrica híbrido que comprende dos transformadores T1 y T2 y The converter described by Rajapandian Allanar and Ned Mohan in a June 6, 1999 publication entitled “Full-range ZVS DC-DC [DC direct current] converter with two full bridges for a high-power battery charge "(" Full Load Range ZVS Hybrid DC-DC converter with 35 two full bridges for high power battery charging "), is a hybrid electric power converter comprising two transformers T1 and T2 and
un conjunto de medios de conmutación Ta+, Ta, Tb+ y Tb. Este convertidor se corresponde con el preámbulo de la reivindicación 1. a set of switching means Ta +, Ta, Tb + and Tb. This converter corresponds to the preamble of claim 1.
Pero este convertidor no puede funcionar con una tensión continua en la entrada y solo es capaz de suministrar una tensión continua a la salida. 5 But this converter cannot operate with a continuous voltage at the input and is only capable of supplying a continuous voltage at the output. 5
La invención se propone resolver estos problemas al presentar un convertidor de realización simple que necesita un número reducido de interruptores, a la vez que permite obtener un abanico de variación de la tensión a la salida que es igual o superior, tolerando las averías simples. 10 The invention aims to solve these problems by presenting a simple embodiment converter that needs a small number of switches, while allowing a range of voltage variation at the output to be equal or greater, tolerating simple faults. 10
Además, el convertidor de acuerdo con la invención puede funcionar con una tensión de entrada o de salida continua o alterna. In addition, the converter according to the invention can operate with a continuous or alternating input or output voltage.
A este efecto, un primer objeto de la invención es un convertidor de energía eléctrica que comprende: For this purpose, a first object of the invention is an electric power converter comprising:
- N transformadores que comprenden, cada uno de ellos, un 15 arrollamiento primario y un arrollamiento secundario, - N transformers comprising, each of them, a primary winding and a secondary winding,
- un circuito primario unido o conectado a dos terminales o bornes de entrada, al cual están conectados los arrollamientos primarios de los transformadores, - a primary circuit connected to or connected to two terminals or input terminals, to which the primary windings of the transformers are connected,
- un circuito secundario conectado a dos bornes de salida, al 20 cual están conectados los arrollamientos secundarios de los transformadores, - a secondary circuit connected to two output terminals, to which the secondary windings of the transformers are connected,
de tal modo que el circuito primario del convertidor comprende un conjunto de medios de conmutación conectados a los N arrollamientos primarios, 25 such that the primary circuit of the converter comprises a set of switching means connected to the N primary windings,
comprendiendo los convertidores de energía un conjunto de medios de conmutación conectados a los N arrollamientos secundarios, así como medios de mando de los medios de conmutación de al menos uno de los circuitos primario o secundario, de manera que los medios de conmutación están conectados de un modo tal, que pueden asociarse los 30 N arrollamientos primarios en serie y/o en paralelo con los N arrollamientos secundarios, respectivamente en paralelo y/o en serie utilizando los medios de mando. the energy converters comprising a set of switching means connected to the N secondary windings, as well as control means of the switching means of at least one of the primary or secondary circuits, so that the switching means are connected of a such that the 30 N primary windings can be associated in series and / or in parallel with the N secondary windings, respectively in parallel and / or in series using the control means.
En una primera variante, el circuito primario comprende un generador de corriente que alimenta los bornes de entrada, y el circuito 35 secundario comprende un generador de tensión conectado en paralelo con los bornes de salida. In a first variant, the primary circuit comprises a current generator that feeds the input terminals, and the secondary circuit 35 comprises a voltage generator connected in parallel with the output terminals.
En una segunda variante, el circuito primario comprende un generador de tensión conectado en paralelo a los bornes de entrada, y el circuito secundario comprende un generador de corriente conectado a los bornes de salida. In a second variant, the primary circuit comprises a voltage generator connected in parallel to the input terminals, and the secondary circuit comprises a current generator connected to the output terminals.
En un modo de realización, cada circuito primario o 5 secundario puede adoptar una de las dos configuraciones duales siguientes: In one embodiment, each primary or secondary circuit may adopt one of the following two dual configurations:
- la primera configuración comprende dos conductores eléctricos conectados en paralelo entre los bornes de entrada o de salida, de tal modo que cada conductor comprende al menos N + 1 medios de 10 conmutación en serie, estando los dos conductores unidos o conectados entre sí, entre sus medios de conmutación respectivos, por un arrollamiento primario o secundario, - the first configuration comprises two electrical conductors connected in parallel between the input or output terminals, such that each conductor comprises at least N + 1 means of switching in series, the two conductors being connected or connected to each other, between their respective switching means, by a primary or secondary winding,
- la segunda configuración comprende N + 1 conductores eléctricos conectados en paralelo entre los bornes de entrada o de salida, 15 de tal manera que cada conductor comprende al menos dos medios de conmutación en serie, estando los conductores unidos o conectados entre sí dos a dos, entre sus medios de conmutación respectivos, por un arrollamiento primario o secundario. - the second configuration comprises N + 1 electrical conductors connected in parallel between the input or output terminals, 15 such that each conductor comprises at least two means of switching in series, the conductors being connected or connected to each other two to two , between their respective switching means, by a primary or secondary winding.
Otro objeto de la invención es un procedimiento de mando 20 de un convertidor de acuerdo con la invención, en el cual el circuito primario presenta la primera configuración. Another object of the invention is a control method 20 of a converter according to the invention, in which the primary circuit has the first configuration.
Este procedimiento comprende las etapas consistentes en desplazar un esquema o patrón de conmutación sucesivamente a lo largo de los pares de medios de conmutación del circuito primario y, para cada 25 par de medios de conmutación, invertir, eventualmente, el estado de uno de los medios de conmutación del par o, sucesivamente, el estado de los dos medios de conmutación del par. This method comprises the steps consisting of moving a switching scheme or pattern successively along the pairs of switching means of the primary circuit and, for each pair of switching means, eventually reversing the state of one of the means of switching the pair or, successively, the state of the two switching means of the pair.
Un par de medios de conmutación corresponde, entonces, a dos medios de conmutación conectados por delante o por detrás de un 30 mismo arrollamiento. A pair of switching means then corresponds to two switching means connected in front of or behind the same winding.
Otros objetos y ventajas se pondrán de manifiesto en el curso de la descripción que sigue, con referencia a los dibujos que se acompañan, proporcionados a título de ejemplos no limitativos, en los cuales: 35 Other objects and advantages will become apparent in the course of the description that follows, with reference to the accompanying drawings, provided by way of non-limiting examples, in which:
- la Figura 1 representa un esquema de un modo de realización de un convertidor de acuerdo con la invención; - Figure 1 represents a diagram of an embodiment of a converter according to the invention;
- la Figura 2 representa un esquema de un segundo modo de realización de la invención; - Figure 2 represents a scheme of a second embodiment of the invention;
- la Figura 3 representa una variante de la Figura 1; - Figure 3 represents a variant of Figure 1;
- la Figura 4 representa un tercer modo de realización de la invención; 5 - Figure 4 represents a third embodiment of the invention; 5
- la Figura 5 representa una curva de la tensión de entrada en función del tiempo, las Figuras 5a, 5b y 5c representan esquemáticamente las conexiones en serie y/o en paralelo adoptadas por los arrollamientos de los transformadores en función de la tensión representada en la curva de la Figura 5; 10 - Figure 5 represents a curve of the input voltage as a function of time, Figures 5a, 5b and 5c schematically represent the serial and / or parallel connections adopted by the windings of the transformers as a function of the voltage represented in the curve of Figure 5; 10
- las Figuras 6 y 7 ilustran dos modos de conmutación de un convertidor de acuerdo con la invención. - Figures 6 and 7 illustrate two switching modes of a converter according to the invention.
Los convertidores de energía eléctrica de acuerdo con la invención comprenden: Electric power converters according to the invention comprise:
- N transformadores (PN, SN) que comprenden, cada uno de 15 ellos, un arrollamiento primario PN y un arrollamiento secundario SN, siendo N un número entero, - N transformers (PN, SN) comprising, each of 15, a primary winding PN and a secondary winding SN, N being an integer,
- un circuito primario 1, conectado a dos terminales o bornes de entrada 2, 3, al que están conectados los arrollamientos primarios PN de los transformadores, 20 - a primary circuit 1, connected to two terminals or input terminals 2, 3, to which the primary windings PN of the transformers are connected, 20
- un circuito secundario 4, conectado a dos bornes de salida 5, 6, al que están conectados los arrollamientos secundarios SN de los transformadores. - a secondary circuit 4, connected to two output terminals 5, 6, to which the secondary windings SN of the transformers are connected.
Cada circuito primario 1 y secundario 4 comprende al menos 2N + 2 medios de conmutación IN e I’N. 25 Each primary 1 and secondary circuit 4 comprises at least 2N + 2 switching means IN and I’N. 25
El convertidor comprende, igualmente, medios de mando 7 de los medios de conmutación IN e I’N de al menos uno de los circuitos primario o secundario, de manera que los medios de conmutación están conectados de un modo tal, que pueden asociarse los N arrollamientos primarios o secundarios en serie y/o en paralelo utilizando los medios de 30 mando. The converter also comprises control means 7 of the switching means IN and I'N of at least one of the primary or secondary circuits, so that the switching means are connected in such a way that the N primary or secondary windings in series and / or in parallel using the control means.
Los medios de mando 7 pueden ya sea gobernar únicamente los medios de conmutación del circuito primario 1 o del circuito secundario 4, ya sea gobernar a la vez los medios de conmutación de los circuitos primario 1 y secundario 4. 35 The control means 7 can either govern only the switching means of the primary circuit 1 or the secondary circuit 4, or govern the switching means of the primary circuits 1 and secondary circuits 4. 35
Los medios de conmutación IN e I’N permiten abrir y cerrar el circuito al que están conectados. The switching means IN and I’N allow to open and close the circuit to which they are connected.
Estos medios de conmutación pueden ser interruptores unidireccionales, o en un solo sentido, o bidireccionales, o en ambos sentidos, tales como diodos, IGBT [transistor bipolar de puerta aislada –“Insulated Gate Bipolar Transistor”], tiristores, triac [tríodo para corriente alterna –“Triode for Alternating Current”], transistores de 5 efecto de campo, transistores bipolares, dispositivos de contacto o contactadores, GTO [conmutador de desconexión de puerta –“Gate Turn-Off Switch”], IGCT [Tiristor Conmutado en Puerta Integrado –“Integrated Gate-Commutated Thyristor”], MOS [dispositivos de metal-óxido-semiconductor] o dispositivos similares. 10 These switching means can be unidirectional, or one-way, or bi-directional, or both-way switches, such as diodes, IGBT [insulated gate bipolar transistor - "Insulated Gate Bipolar Transistor"], thyristors, triac [current period alternate - “Triode for Alternating Current”], 5 field effect transistors, bipolar transistors, contact devices or contactors, GTO [door disconnect switch - “Gate Turn-Off Switch”], IGCT [Integrated Door Switched Thyristor - “Integrated Gate-Commutated Thyristor”], MOS [metal-oxide-semiconductor devices] or similar devices. 10
En una primera variante, el circuito primario 1 comprende un generador de corriente que alimenta los bornes de entrada 2, 3. Se trata, por ejemplo, de un arrollamiento. El circuito secundario 4 comprende entonces un generador de tensión conectado en paralelo a los bornes de salida 5, 6. Este consiste, por ejemplo, en un condensador. 15 In a first variant, the primary circuit 1 comprises a current generator that feeds the input terminals 2, 3. This is, for example, a winding. The secondary circuit 4 then comprises a voltage generator connected in parallel to the output terminals 5, 6. This consists, for example, of a capacitor. fifteen
En una segunda variante, el circuito primario 1 comprende un generador de tensión (por ejemplo, un condensador) conectado en paralelo a los bornes de entrada 2, 3, y el circuito secundario 4 comprende un generador de corriente conectado a los bornes de salida 5, 6 (por ejemplo, un arrollamiento). 20 In a second variant, the primary circuit 1 comprises a voltage generator (for example, a capacitor) connected in parallel to the input terminals 2, 3, and the secondary circuit 4 comprises a current generator connected to the output terminals 5 , 6 (for example, a winding). twenty
Los circuitos primario 1 y secundario 2 pueden adoptar una de las dos configuraciones duales anteriormente descritas. The primary and secondary circuits 1 can adopt one of the two dual configurations described above.
La primera configuración se describe con referencia a la Figura 1, que representa un convertidor cuyos dos circuitos primario 1 y secundario 4 adoptan esta primera configuración. 25 The first configuration is described with reference to Figure 1, which represents a converter whose two primary and secondary circuits 4 adopt this first configuration. 25
En el ejemplo representado, el convertidor comprende N = 2 transformadores. In the example shown, the converter comprises N = 2 transformers.
Los circuitos primario 1 y secundario 4 comprenden, cada uno, respectivamente, dos conductores eléctricos C1, C2 conectados en paralelo entre los bornes de entrada 2, 3 o de salida 5, 6. 30 The primary and secondary circuits 1 each comprise, respectively, two electrical conductors C1, C2 connected in parallel between the input terminals 2, 3 or output terminals 5, 6. 30
Cada conductor C1, C2 comprende N + 1 interruptores en serie IN e I’N, respectivamente. Each conductor C1, C2 comprises N + 1 switches in series IN and I’N, respectively.
Los dos conductores C1, C2 del circuito primario están conectados entre sí, entre sus respectivos interruptores IN e I’N, por medio de un arrollamiento primario PN. De esta forma, los 35 arrollamientos primarios PN están conectados en paralelo entre los dos conductores C1, C2. The two conductors C1, C2 of the primary circuit are connected to each other, between their respective switches IN and I’N, by means of a primary winding PN. In this way, the 35 primary PN windings are connected in parallel between the two conductors C1, C2.
De la misma manera, los dos conductores C1, C2 del circuito secundario están conectados entre sí, entre sus respectivos interruptores IN e I’N, por un arrollamiento secundario SN, de tal manera que los arrollamientos secundarios SN están conectados en paralelo entre los dos conductores C1, C2. 5 In the same way, the two conductors C1, C2 of the secondary circuit are connected to each other, between their respective switches IN and I'N, by a secondary winding SN, such that the secondary windings SN are connected in parallel between the two C1, C2 conductors. 5
En el modo de realización representado en la Figura 1, los interruptores IN e I’N del circuito secundario son diodos. Estos diodos están conectados, todos ellos, en el mismo sentido. In the embodiment represented in Figure 1, the IN and I’N switches of the secondary circuit are diodes. These diodes are connected, all of them, in the same direction.
Los puntos representados en las Figuras 1 a 4, en los arrollamientos primario PN y secundario SN, simbolizan el sentido de los 10 arrollamientos. The points represented in Figures 1 to 4, in the primary PN and secondary SN windings, symbolize the direction of the 10 windings.
De esta forma, en la Figura 1, los arrollamientos P2, S2 están en el mismo sentido, en tanto que los arrollamientos P1 y S1 se encuentran en sentidos inversos uno con respecto al otro. Esta configuración permite obtener una ramificación o derivación en paralelo 15 de los arrollamientos del circuito secundario cuando los arrollamientos del circuito primario se encuentran en serie, y viceversa. Thus, in Figure 1, the windings P2, S2 are in the same direction, while the windings P1 and S1 are in inverse directions with respect to each other. This configuration allows obtaining a branch or parallel branch 15 of the windings of the secondary circuit when the windings of the primary circuit are in series, and vice versa.
Para un convertidor de N transformadores, cuando los circuitos primario y secundario presentan la misma configuración, un arrollamiento de cada dos del circuito secundario está invertido con 20 respecto a los arrollamientos correspondientes del circuito primario. For a converter of N transformers, when the primary and secondary circuits have the same configuration, one winding of every two of the secondary circuit is inverted with 20 relative to the corresponding windings of the primary circuit.
La segunda configuración, dual con respecto a la primera, se describe con referencia a la Figura 2, que representa un convertidor cuyo circuito primario 1 presenta la primera configuración, y cuyo circuito secundario 4 adopta esta segunda configuración. 25 The second configuration, dual with respect to the first, is described with reference to Figure 2, which represents a converter whose primary circuit 1 has the first configuration, and whose secondary circuit 4 adopts this second configuration. 25
Esta dualidad entre los dos circuitos implica las siguientes prioridades: This duality between the two circuits implies the following priorities:
- cuando se cierra un interruptor en el primario, el interruptor correspondiente se abre en el secundario, y recíprocamente; - when a switch is closed in the primary, the corresponding switch is opened in the secondary, and reciprocally;
- las formas de ondas de tensión en los interruptores 30 primarios se convierten en las formas de ondas de las corrientes en los interruptores secundarios, y recíprocamente; - the voltage waveforms in the primary switches 30 become the waveforms of the currents in the secondary switches, and reciprocally;
- cuando los arrollamientos primarios se conectan en serie, los arrollamientos secundarios se conectan en paralelo, y recíprocamente. 35 - when the primary windings are connected in series, the secondary windings are connected in parallel, and reciprocally. 35
En el ejemplo representado en la Figura 2, el convertidor comprende N = 2 transformadores. In the example shown in Figure 2, the converter comprises N = 2 transformers.
El circuito primario 1 es idéntico al de la Figura 1. The primary circuit 1 is identical to that of Figure 1.
El circuito secundario 4 comprende N + 1 conductores eléctricos CN conectados en paralelo a los terminales o bornes de salida 5, 6 del circuito secundario. The secondary circuit 4 comprises N + 1 electrical conductors CN connected in parallel to the terminals or output terminals 5, 6 of the secondary circuit.
Cada conductor CN del circuito secundario comprenden dos 5 interruptores IN,1 e IN,2 en serie, de tal modo que los conductores CN están conectados dos a dos entre sí, entre sus interruptores respectivos, por un arrollamiento secundario SN. Each conductor CN of the secondary circuit comprises two switches IN, 1 and IN, 2 in series, such that the conductors CN are connected two to two to each other, between their respective switches, by a secondary winding SN.
En el modo de realización que se representa en esta Figura, los interruptores IN,1 e IN,2 del circuito secundario son diodos. 10 In the embodiment shown in this Figure, switches IN, 1 and IN, 2 of the secondary circuit are diodes. 10
Al ser las configuraciones de los circuitos primario 1 y secundario 4 duales una con respecto a la otra, no es necesario invertir el sentido de un arrollamiento de cada dos para obtener una derivación en paralelo de los arrollamientos del circuito secundario cuando los arrollamientos del circuito primario están en serie, y viceversa. 15 Since the configurations of the dual primary and secondary circuits 4 are dual with respect to each other, it is not necessary to reverse the direction of a winding of each two to obtain a parallel derivation of the secondary circuit windings when the primary circuit windings They are in series, and vice versa. fifteen
De esta forma, los puntos que simbolizan el sentido de los arrollamientos se encuentran, todos, del mismo lado para el convertidor de la Figura 2. In this way, the points that symbolize the direction of the windings are all on the same side for the converter of Figure 2.
Para un convertidor de N transformadores, cuando los circuitos primario y secundario presentan configuraciones duales, todos 20 los arrollamientos están en el mismo sentido. For an N transformer converter, when the primary and secondary circuits have dual configurations, all windings are in the same direction.
Para obtener la reversibilidad del convertidor, sería necesario asociar interruptores en paralelo en los diodos del circuito secundario, de tal modo que las órdenes de estos interruptores se obtendrían por dualidad de las órdenes primarias. Pueden utilizarse 25 igualmente interruptores IN,1 e IN,2 bidireccionales o en ambos sentidos. To obtain the reversibility of the converter, it would be necessary to associate switches in parallel in the diodes of the secondary circuit, so that the orders of these switches would be obtained by duality of the primary orders. Two-way switches IN, 1 and IN, 2 can also be used in both directions.
La Figura 3 describe una variante del modo de realización de la Figura 2. En estas Figuras, las mismas referencias designan los mismos componentes. Figure 3 describes a variant of the embodiment of Figure 2. In these Figures, the same references designate the same components.
En esta variante, el circuito primario 1 adopta la primera 30 configuración y el circuito secundario 4 adopta la segunda configuración. In this variant, the primary circuit 1 adopts the first configuration and the secondary circuit 4 adopts the second configuration.
El circuito secundario 4 es idéntico al descrito por la Figura 1, de manera que los mismos elementos se indican por las mismas referencias. 35 The secondary circuit 4 is identical to that described by Figure 1, so that the same elements are indicated by the same references. 35
Los dos conductores C1, C2 del circuito secundario están, por otra parte, conectados a un arrollamiento 8 en serie, y a una The two conductors C1, C2 of the secondary circuit are, on the other hand, connected to a winding 8 in series, and to a
capacidad 9 en paralelo. capacity 9 in parallel.
Debido a la presencia de un arrollamiento 8, el circuito secundario dispone de un generador de corriente. Due to the presence of a winding 8, the secondary circuit has a current generator.
El circuito primario 1 es sensiblemente idéntico al descrito para la Figura 1, de tal manera que las mismas referencias aluden a los 5 mismos componentes. The primary circuit 1 is substantially identical to that described for Figure 1, such that the same references refer to the same components.
Los dos conductores C1, C2 del circuito primario están conectados en paralelo con una capacidad 13. The two conductors C1, C2 of the primary circuit are connected in parallel with a capacity 13.
La capacidad 13 se encuentra, a su vez, conectada en serie con un arrollamiento 15 y un generador de tensión 16. Este último está 10 conectado entre los bornes de entrada 2, 3. The capacity 13 is, in turn, connected in series with a winding 15 and a voltage generator 16. The latter is 10 connected between the input terminals 2, 3.
Debido a la presencia de la capacidad 13, el circuito primario dispone de un generador de tensión. Due to the presence of capacity 13, the primary circuit has a voltage generator.
Un tercer modo de realización se describe con referencia a la Figura 4. 15 A third embodiment is described with reference to Figure 4. 15
En este modo de realización, los circuitos primario y secundario adoptan la segunda configuración para un número de transformadores N = 2. De esta forma, el sentido de uno de los arrollamientos secundarios, aquí el S2, está invertido con respecto al sentido del arrollamiento primario correspondiente P2 y de los otros 20 arrollamientos P1, S1. In this embodiment, the primary and secondary circuits adopt the second configuration for a number of transformers N = 2. In this way, the direction of one of the secondary windings, here S2, is reversed with respect to the direction of the primary winding. corresponding P2 and the other 20 windings P1, S1.
Cada interruptor IN,1 e IN,2 del circuito primario está conectado en paralelo con un diodo 17, a fin de poder funcionar de manera bidireccional. Each switch IN, 1 and IN, 2 of the primary circuit is connected in parallel with a diode 17, in order to be able to operate bidirectionally.
Los interruptores IN,1 e IN,2 del circuito secundario son 25 diodos. The switches IN, 1 and IN, 2 of the secondary circuit are 25 diodes.
El circuito primario está alimentado por un generador de tensión (VE). El circuito secundario está conectado a un generador de corriente (arrollamiento 18). The primary circuit is powered by a voltage generator (VE). The secondary circuit is connected to a current generator (winding 18).
El arrollamiento 18 está montado en serie con el borne 30 positivo de salida 5, y una capacidad 19 está montada en paralelo entre los bornes de salida 5, 6. The winding 18 is mounted in series with the positive output terminal 30, and a capacity 19 is mounted in parallel between the output terminals 5, 6.
Se describirá a continuación el funcionamiento de los diferentes modos de realización de la invención. The operation of the different embodiments of the invention will be described below.
Se definen Ve como la tensión entre los bornes de entrada 2 35 ,3, y Vs como la tensión entre los bornes de salida 5, 6. Ve is defined as the voltage between the input terminals 2 35, 3, and Vs as the voltage between the output terminals 5, 6.
Se describirá a continuación, con referencia a la Figura 1, el It will be described below, with reference to Figure 1, the
funcionamiento del convertidor en el que los circuitos primario y secundario se encuentran en la primera configuración. operation of the converter in which the primary and secondary circuits are in the first configuration.
Cuando los dos arrollamientos P1 y P2 están en paralelo, por ejemplo, cuando los interruptores I3 e I’1 del circuito primario 1 están abiertos y los otros interruptores cerrados, si el borne de entrada 2 es 5 positivo, los lados de los arrollamientos conectados al borne 2 son igualmente positivos. Estos lados corresponden a los puntos de la Figura 1. When the two windings P1 and P2 are in parallel, for example, when the switches I3 and I'1 of the primary circuit 1 are open and the other switches closed, if the input terminal 2 is 5 positive, the sides of the windings connected to terminal 2 they are equally positive. These sides correspond to the points in Figure 1.
Por lo que respecta a la estructura de un transformador, los lados correspondientes de los arrollamientos secundarios S1 y S2, 10 simbolizados por los puntos, son igualmente positivos, lo que induce la circulación de corriente por el circuito secundario 4, estando entonces los arrollamientos secundarios en serie. As regards the structure of a transformer, the corresponding sides of the secondary windings S1 and S2, 10 symbolized by the points, are equally positive, which induces the circulation of current through the secondary circuit 4, the secondary windings being then serially.
Al estar los arrollamientos primarios P1 y P2 en paralelo, la tensión en cada arrollamiento es igual a Ve. La tensión en cada 15 arrollamiento secundario es igualmente, en consecuencia, igual a Ve, si se considera que las relaciones de transformación son iguales a 1, por lo que una tensión de salida Vs = 2 Ve. Since the primary windings P1 and P2 are in parallel, the tension in each winding is equal to Ve. The voltage in each secondary winding is also, consequently, equal to Ve, if the transformation ratios are considered to be equal to 1 , so an output voltage Vs = 2 Ve.
Cuando los arrollamientos P1 y P2 están en serie, por ejemplo, cuando los interruptores I1, I’2 e I3 están cerrados y los otros 20 abiertos, el lado del arrollamiento P1 (marcado por el punto en la Figura) conectado al borne de entrada 2 (positivo) es positivo, y el lado marcado por el punto de arrollamiento P2 es negativo. La tensión en cada arrollamiento P1, P2 es, entonces, igual a Ve/2. When the windings P1 and P2 are in series, for example, when the switches I1, I'2 and I3 are closed and the other 20 open, the winding side P1 (marked by the point in the Figure) connected to the input terminal 2 (positive) is positive, and the side marked by the winding point P2 is negative. The tension in each winding P1, P2 is then equal to Ve / 2.
En consecuencia, el lado marcado por el punto de 25 arrollamiento S1 es positivo, en tanto que el lado marcado por el punto de arrollamiento S2 es negativo, de tal manera que solo los diodos I’1, I’2, I2, I3 son pasantes o conducen, y S1 y S2 están en paralelo, siendo la tensión en cada arrollamiento S1, S2 igual a Ve/2. Consequently, the side marked by the winding point S1 is positive, while the side marked by the winding point S2 is negative, such that only the diodes I'1, I'2, I2, I3 are through or lead, and S1 and S2 are in parallel, the voltage in each winding S1, S2 being equal to Ve / 2.
De esta forma, la tensión de salida es Vs = Ve/2. 30 In this way, the output voltage is Vs = Ve / 2. 30
Así, para un convertidor que comprende N transformadores que presentan relaciones de transformación iguales a 1, es posible hacer variar la tensión de salida Vs entre Ve/N y N·Ve. La dinámica del circuito electrónico es, entonces, N2. Thus, for a converter comprising N transformers that have transformation ratios equal to 1, it is possible to vary the output voltage Vs between Ve / N and N · Ve. The dynamics of the electronic circuit is, then, N2.
Es posible, por supuesto, que los arrollamientos primarios 35 P1, P2 se encuentren en paralelo al abrir los interruptores I1 e I’3 y cerrar los otros interruptores. Las tensiones aplicadas a los bornes de los It is possible, of course, that the primary windings 35 P1, P2 are in parallel when opening switches I1 and I’3 and closing the other switches. The voltages applied to the terminals of the
transformadores están, entonces, invertidas, lo que permite aplicar una tensión de funcionamiento alternativa necesaria a los transformadores. transformers are then inverted, which allows applying a necessary alternative operating voltage to the transformers.
Con una tensión Ve de entrada alternativa, es posible obtener una tensión Vs de salida continua al conmutar, a una frecuencia conveniente, los interruptores del circuito primario en relación con la 5 frecuencia de variación de la tensión alternativa de entrada. Es entonces necesario que todos los interruptores del circuito primario sean bidireccionales. With an alternative input voltage Ve, it is possible to obtain a continuous output voltage Vs by switching, at a convenient frequency, the switches of the primary circuit in relation to the frequency of variation of the alternative input voltage. It is then necessary that all primary circuit breakers be bidirectional.
Este tipo de montaje presenta la ventaja de poder ser utilizado con una tensión de entrada fuertemente variable (por ejemplo, 10 de 100 voltios a 1.600 voltios), y de regular la tensión de salida en un valor fijo. This type of assembly has the advantage of being able to be used with a strongly variable input voltage (for example, 10 from 100 volts to 1,600 volts), and of regulating the output voltage to a fixed value.
Cuanto más grande es el número N de generadores, más aumenta la banda o intervalo de variación de las tensiones. The larger the number N of generators, the more the band or range of voltage variation increases.
El equilibrado de las tensiones de los transformadores está 15 garantizado, dado que, cuando los arrollamientos primarios están en paralelo, los arrollamientos secundarios están en serie, y a la inversa. The balancing of the transformer voltages is guaranteed, since, when the primary windings are in parallel, the secondary windings are in series, and vice versa.
Se describirá a continuación, con referencia a la Figura 2, el funcionamiento del convertidor en el que los circuitos primario y secundario están, respectivamente, en las primera y segunda 20 configuraciones. Next, with reference to Figure 2, the operation of the converter will be described in which the primary and secondary circuits are respectively in the first and second configurations.
El hecho de que las dos configuraciones sean duales una con respecto a la otra implica que, cuando los arrollamientos P1, P2 del circuito primario están en paralelo, los arrollamientos S1, S2 están en serie, y viceversa. 25 The fact that the two configurations are dual with respect to each other implies that, when the windings P1, P2 of the primary circuit are in parallel, the windings S1, S2 are in series, and vice versa. 25
Así, cuando P1 y P2 están en paralelo y su lado marcado con un punto es positivo, el lado correspondiente de S1 y S2 es igualmente positivo, de tal modo que solo los diodos I1,1 e I3,2 son pasantes o conducen, y S1 y S2 están en serie. Thus, when P1 and P2 are in parallel and their side marked with a point is positive, the corresponding side of S1 and S2 is equally positive, so that only diodes I1,1 and I3,2 are through or lead, and S1 and S2 are in series.
Si P1 y P2 están en paralelo pero con una polaridad 30 invertida, entonces S1 y S2 se encuentran en serie con una polaridad invertida y únicamente son pasantes los diodos I1,2 e I3,1. If P1 and P2 are in parallel but with an inverted polarity 30, then S1 and S2 are in series with an inverted polarity and only diodes I1,2 and I3,1 are passed through.
De la misma manera que para el convertidor precedente, es posible utilizar a la entrada un generador de tensión continua o, alternativamente, obtener a la salida una tensión continua. 35 In the same way as for the preceding converter, it is possible to use a DC voltage generator at the input or, alternatively, to obtain a DC voltage at the output. 35
Se pasará a describir el funcionamiento del circuito de la Figura 3 en el caso de una tensión alterna de entrada sinusoidal, tal The operation of the circuit of Figure 3 will be described in the case of an alternating sinusoidal input voltage, such
como la representada en la Figura 5. as depicted in Figure 5.
Se define como Vmax la tensión Ve máxima, y como V1 y V2 unas tensiones de entrada sensiblemente iguales a aproximadamente 1/3 Vmax y 2/3 Vmax, respectivamente. The maximum Ve voltage is defined as Vmax, and V1 and V2 have input voltages that are substantially equal to approximately 1/3 Vmax and 2/3 Vmax, respectively.
Puede entonces dividirse la curva de la tensión sinusoidal de 5 entrada en varias zonas: The 5-input sinusoidal voltage curve can then be divided into several zones:
- una zona A correspondiente al intervalo de tensiones 0 Ve V1; - a zone A corresponding to the voltage range 0 Ve V1;
- una zona B correspondiente a V1 Ve V2; - a zone B corresponding to V1 Ve V2;
- una zona C correspondiente a V2 Ve Vmax. 10 - a zone C corresponding to V2 Ve Vmax. 10
Cuando Ve se sitúa en la zona A, la tensión de entrada es entonces bastante pequeña y puede ser soportada por cada transformador. Los interruptores IN e I’N del circuito primario son entonces, por ejemplo, conmutados de tal modo que se asocien todos los arrollamientos primarios PN en paralelo, de manera que se asocian, en 15 consecuencia, los arrollamientos secundarios SN en serie, tal como se ha representado en la Figura 5a. When Ve is placed in zone A, the input voltage is then quite small and can be supported by each transformer. The switches IN and I'N of the primary circuit are then, for example, switched in such a way that all primary windings PN are associated in parallel, so that the secondary windings SN are associated in series, such as It is represented in Figure 5a.
De esta forma, se aplica a cada arrollamiento PN, SN una tensión Ve pequeña, y todos los arrollamientos SN son atravesados por una misma corriente pequeña. 20 In this way, a small Ve voltage is applied to each winding PN, SN, and all SN windings are crossed by the same small current. twenty
Cuando Ve se sitúa en la zona B, la tensión de entrada es entonces más elevada y no puede ser soportada integralmente por cada transformador. Los interruptores IN e I’N del circuito primario son, entonces, por ejemplo, conmutados de manera que se asocien los arrollamientos primarios PN dos a dos en paralelo, de tal modo que se 25 asocian, en consecuencia, los arrollamientos secundarios SN en serie, dos a dos. When Ve is located in zone B, the input voltage is then higher and cannot be fully supported by each transformer. The switches IN and I'N of the primary circuit are then, for example, switched so that the primary windings PN are associated two by two in parallel, so that the secondary windings SN are associated in series. , two to two.
Así, a cada arrollamiento PN, SN se le aplica una tensión Ve/2, y todos los arrollamientos SN son atravesados por una corriente cuya intensidad está dividida por dos. 30 Thus, to each PN winding, SN a Ve / 2 voltage is applied, and all SN windings are crossed by a current whose intensity is divided by two. 30
Cuando Ve se sitúa en la zona C, la tensión de entrada es aún más elevada y no puede ser soportada integralmente por cada transformador. Los interruptores IN e I’N del circuito primario son entonces conmutados, por ejemplo, de modo que se asocien todos los arrollamientos primarios PN en serie, asociando, en consecuencia, los 35 arrollamientos secundarios SN en paralelo, tal y como se ha representado en la Figura 5c. When Ve is located in zone C, the input voltage is even higher and cannot be fully supported by each transformer. The switches IN and I'N of the primary circuit are then switched, for example, so that all primary windings PN are associated in series, thereby associating the secondary secondary windings SN in parallel, as depicted in Figure 5c.
De esta forma, se aplica a cada arrollamiento PN, SN una tensión Ve/N, y todos los arrollamientos SN son atravesados por una corriente cuya intensidad a sido dividida por N. In this way, a Ve / N voltage is applied to each PN, SN winding, and all SN windings are crossed by a current whose intensity has been divided by N.
Para un circuito de N transformadores, las posibilidades de asociación de los arrollamientos primarios en paralelo y/o en serie son 5 mucho más numerosas y permiten regular la tensión de salida en función de la utilización, por ejemplo, en un valor fijo. For a circuit of N transformers, the possibilities of association of the primary windings in parallel and / or in series are much more numerous and allow regulating the output voltage depending on the use, for example, at a fixed value.
Se describirá ahora, en lo que sigue, el modo de realización representado en la Figura 4. The embodiment depicted in Figure 4 will now be described in the following.
Cuando los arrollamientos primarios P1, P2 están en 10 paralelo, por ejemplo, cuando los interruptores I1,1, I3,1 e I2,2 están cerrados y los otros abiertos, el lado del arrollamiento P1 marcado por un punto es entonces positivo, y el lado del arrollamiento P2 marcado por un punto es negativo. De esta forma, los lados marcados por un punto de los arrollamientos secundarios S1, S2 son entonces, 15 respectivamente, positivo y negativo. Esta polaridad implica que solo los diodos I1,1 e I3,2 son pasantes o conducen, y que los arrollamientos S1, S2 están en serie. When the primary windings P1, P2 are in parallel, for example, when the switches I1,1, I3,1 and I2,2 are closed and the others open, the winding side P1 marked by a point is then positive, and the side of the winding P2 marked by a point is negative. In this way, the sides marked by a point of the secondary windings S1, S2 are then, respectively, positive and negative. This polarity implies that only diodes I1,1 and I3,2 are through or lead, and that the windings S1, S2 are in series.
Las Figuras 7 y 8 representan los conductores C1 y C2 del circuito primario 1. Solo se han representado los siete primeros 20 arrollamientos PN. Figures 7 and 8 represent conductors C1 and C2 of the primary circuit 1. Only the first seven 20 PN windings have been shown.
Los tramos de conductores C1 y C2 en trazo grueso ilustran interruptores IN, I’N cerrados, y los tramos en trazos finos, interruptores abiertos IN, I’N. The sections of conductors C1 and C2 in thick lines illustrate switches IN, I’N closed, and the sections in thin lines, open switches IN, I’N.
Se define un par de medios de conmutación como formado 25 por dos medios de conmutación conectados por detrás o por delante de un mismo arrollamiento. A pair of switching means is defined as formed by two switching means connected behind or in front of the same winding.
Las conmutaciones se efectúan gradualmente desplazando un esquema o patrón de conmutación, simbolizado por un cuadro C, a lo largo de los pares de medios de conmutación e invirtiendo, 30 eventualmente, el estado de uno o de los dos medios de conmutación contenidos en el cuadro. En el caso de dos inversiones, estas se efectúan sucesivamente. Switching is carried out gradually by shifting a switching scheme or pattern, symbolized by a panel C, along the pairs of switching means and eventually reversing the state of one or both switching means contained in the table . In the case of two investments, these are made successively.
De esta forma, los medios de mando gobiernan, sucesivamente, cada par de medios de conmutación I1, I’1, seguido de I2, 35 I’2, ..., IN, I’N. En cada etapa, en función del resultado deseado, el medio de conmutación IN es invertido o no, tras lo cual el medio de In this way, the command means successively govern each pair of switching means I1, I’1, followed by I2, 35 I’2,…, IN, I’N. At each stage, depending on the desired result, the switching means IN is inverted or not, after which the means of
conmutación I’N es invertido, o no. I’N switching is reversed, or not.
Este procedimiento permite, por ejemplo, invertir la polaridad del circuito primario, o se emplea para invertir la polaridad de la tensión en los bornes de cada transformador. This procedure allows, for example, to reverse the polarity of the primary circuit, or is used to reverse the polarity of the voltage at the terminals of each transformer.
El ejemplo representado en la Figura 6 corresponde a la 5 inversión de la polaridad de los arrollamientos primarios que se encuentran en una configuración, o bien todos los arrollamientos primarios PN están en serie. La inversión de la polaridad se obtiene invirtiendo todos los interruptores. The example represented in Figure 6 corresponds to the reversal of the polarity of the primary windings that are in a configuration, or all the PN primary windings are in series. The polarity inversion is obtained by inverting all the switches.
En el ejemplo representado en la Figura 7, los medios de 10 conmutación son conmutados de tal manera que se pasa de una configuración en la que todos los medios de conmutación IN, I’N están en serie, a una configuración en la que los medios de conmutación están en paralelo dos a dos. In the example depicted in Figure 7, the switching means is switched in such a way that it is passed from a configuration in which all switching means IN, I'N are in series, to a configuration in which the means Switching are parallel two to two.
- la conmutación de los interruptores es “casi suave”: las 15 pérdidas dinámicas se dividen, en efecto, aproximadamente por cuatro; - the switching of the switches is "almost smooth": the 15 dynamic losses are divided, in effect, by approximately four;
- un único interruptor conmuta de cada vez, lo que simplifica la puesta en práctica, de manera que no hay, por tanto, problemas asociados a la conmutación simultánea de semiconductores en serie; 20 - a single switch switches at a time, which simplifies the implementation, so that there are, therefore, no problems associated with the simultaneous switching of semiconductors in series; twenty
- la frecuencia aparente vista desde el primario es muy elevada; - the apparent frequency seen from the primary is very high;
- la amplitud de la ondulación en los bornes del primario después de la bobina de impedancia de entrada es muy pequeña, lo que permite disminuir el tamaño de la bobina de impedancia de entrada; 25 - the amplitude of the ripple in the terminals of the primary after the input impedance coil is very small, which allows the size of the input impedance coil to be reduced; 25
- la regulación de la corriente de entrada se ve facilitada, pues el tiempo de respuesta de la regulación es muy corto. - the regulation of the input current is facilitated, since the response time of the regulation is very short.
Por otra parte, al circular la corriente permanentemente por el circuito de acuerdo con la invención, los filtros de entrada y de salida del circuito se verán menos solicitados que en un circuito convencional 30 que presenta una corriente pulsante importante. On the other hand, when the current flows permanently through the circuit according to the invention, the input and output filters of the circuit will be less requested than in a conventional circuit 30 that has an important pulsating current.
El convertidor de acuerdo con la invención presenta la ventaja de ser tolerante a una avería simple: cualquiera que sea el modo de avería de un interruptor de un transformador, es posible funcionar en modo degradado. 35 The converter according to the invention has the advantage of being tolerant of a simple fault: whatever the failure mode of a transformer switch, it is possible to operate in degraded mode. 35
Se aísla entonces la etapa averiada aplicando una orden apropiada a los interruptores. Esto tiene como consecuencia una The faulty stage is then isolated by applying an appropriate order to the switches. This results in a
limitación de las capacidades del conjunto del circuito (el intervalo de variación de las tensiones se ve reducido), sin que este último deje de funcionar. limiting the capabilities of the circuit as a whole (the range of voltage variation is reduced), without the latter ceasing to function.
Por otra parte, un circuito primario que adopta la primera configuración está bien adaptado a las altas tensiones, puesto que los 5 interruptores comparten la tensión entre ellos. Un circuito secundario que adopta la segunda configuración está bien adaptado a las corrientes de salida elevadas, puesto que los interruptores comparten la corriente de salida. On the other hand, a primary circuit that adopts the first configuration is well adapted to high voltages, since the 5 switches share the voltage between them. A secondary circuit that adopts the second configuration is well adapted to high output currents, since the switches share the output current.
El circuito electrónico de acuerdo con la invención presenta 10 un vasto dominio de aplicación en la electrónica. The electronic circuit according to the invention has a vast domain of application in electronics.
La invención no se limita a los modos de realización descritos ni, en particular, al valor de N empleado. Este último puede ser muy variable. The invention is not limited to the described embodiments or, in particular, to the value of N used. The latter can be very variable.
Pueden contemplarse, en particular, todas las asociaciones 15 en paralelo y/o en serie de los arrollamientos primarios y/o secundarios de los transformadores sin salirse del ámbito de la invención. In particular, all associations 15 in parallel and / or in series of the primary and / or secondary windings of the transformers can be contemplated without departing from the scope of the invention.
La totalidad o una parte de los elementos del circuito electrónico pueden ser gobernados, por otra parte, por ordenador con el fin de obtener la asociación de transformadores deseada. 20 All or a part of the electronic circuit elements can be governed, on the other hand, by computer in order to obtain the desired transformer association. twenty
Se describirán a continuación dos aplicaciones particulares de la invención. Two particular applications of the invention will be described below.
En una primera aplicación del circuito electrónico de acuerdo con la invención, este último reemplaza el convertidor de energía dispuesto en un vehículo ferroviario, alimentado 25 indiferentemente por una tensión continua de 1.500 V o 3.000 V, o por una tensión alterna de 1.000 V o 1.500 V, de manera que dicho convertidor es apto para transformar esta tensión en una tensión apropiada para alimentar órganos eléctricos instalados a bordo de este vehículo. 30 In a first application of the electronic circuit according to the invention, the latter replaces the power converter arranged in a railway vehicle, powered indifferently by a continuous voltage of 1,500 V or 3,000 V, or by an alternating voltage of 1,000 V or 1,500 V, so that said converter is capable of transforming this voltage into an appropriate voltage to power electrical organs installed on board this vehicle. 30
Es así posible, utilizando un circuito electrónico de acuerdo con la invención en lugar de los convertidores de energía conocidos, suprimir el filtro de entrada. It is thus possible, using an electronic circuit according to the invention instead of the known power converters, to suppress the input filter.
En efecto, en las realizaciones conocidas, la norma UIC 550 (Unión Internacional de Ferrocarriles –“Union Internationale des 35 Chemins de fer”) impone la utilización de un filtro de entrada pesado y voluminoso, constituido por un condensador y una inductancia. Indeed, in known embodiments, the UIC 550 (International Railways Union - "Union Internationale des 35 Chemins de fer") standard imposes the use of a heavy and bulky inlet filter, consisting of a capacitor and an inductance.
Gracias al circuito electrónico de acuerdo con la invención, es posible suprimir el embarazoso filtro anterior a la vez que se respetan las normas, lo que permite una ganancia de peso considerable. Thanks to the electronic circuit according to the invention, it is possible to suppress the embarrassing previous filter while respecting the standards, which allows a considerable weight gain.
El generador de entrada se convierte entonces en un generador de corriente. 5 The input generator then becomes a current generator. 5
El procedimiento de mando de los interruptores regula una corriente constante compatible con la norma UIC 550, lo que crea, de esta forma, una impedancia de entrada elevada. The switch control procedure regulates a constant current compatible with the UIC 550 standard, which creates a high input impedance.
Por debajo de 50 Hz, la consigna de corriente está adaptada para ajustar la tensión de salida. 10 Below 50 Hz, the current setpoint is adapted to adjust the output voltage. 10
Otra aplicación del convertidor es su utilización como convertidor encargado de garantizar la función de tracción de un vehículo ferroviario, alimentado por una tensión alterna de 15.000 V o 25.000 V, de manera que dicho convertidor es apto para transformar esta tensión en una tensión adecuada para alimentar órganos eléctricos 15 instalados a bordo del vehículo. Dicho convertidor eléctrico está, entonces, desprovisto de transformador de baja frecuencia (50 Hz o 16,7 Hz) y alta tensión de entrada. Another application of the converter is its use as a converter in charge of guaranteeing the traction function of a railway vehicle, powered by an alternating voltage of 15,000 V or 25,000 V, so that the converter is suitable for transforming this voltage into a suitable voltage to supply electric organs 15 installed on board the vehicle. Said electric converter is then devoid of low frequency transformer (50 Hz or 16.7 Hz) and high input voltage.
El convertidor de acuerdo con la invención puede ser utilizado en numerosos dominios: 20 The converter according to the invention can be used in numerous domains:
- en tracción ferroviaria: el transformador de entrada y su rectificador alcanzan en la actualidad 13 toneladas, en tanto que un convertidor de acuerdo con la invención no alcanza más que 3 toneladas; - in rail traction: the input transformer and its rectifier currently reach 13 tons, while a converter according to the invention does not reach more than 3 tons;
- aplicaciones de media potencia en diferentes tensiones de sector: con un convertidor de acuerdo con la invención, ya no es 25 necesario modificar el equipo; basta con modificar el procedimiento de mando; - medium power applications in different sector voltages: with a converter according to the invention, it is no longer necessary to modify the equipment; just change the command procedure;
- alimentaciones a tensión de salida variable y potencia constante. - variable voltage and constant power supply feeds.
30 30
35 35
Claims (14)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0101508 | 2001-02-05 | ||
FR0101508A FR2820561A1 (en) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | AC/DC electrical energy conversion circuit uses a group of series and/or parallel connected transformers with controlled switched primary and rectified secondary circuits |
FR0103037 | 2001-03-06 | ||
FR0107681 | 2001-06-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2350972T3 true ES2350972T3 (en) | 2011-01-28 |
Family
ID=8859610
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES02290258T Expired - Lifetime ES2350972T3 (en) | 2001-02-05 | 2002-02-04 | POWER CONVERTER. |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
ES (1) | ES2350972T3 (en) |
FR (1) | FR2820561A1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2846809B1 (en) * | 2002-11-04 | 2005-01-28 | Alstom | METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING A SET OF MAGNETICALLY INDEPENDENT TRANSFORMERS, AND INFORMATION RECORDING MEDIUM HAVING INSTRUCTIONS FOR PERFORMING THE METHOD |
FR2847039B1 (en) * | 2002-11-12 | 2005-01-21 | Alstom | METHOD AND SYSTEM FOR DETECTING AT LEAST ONE FAILURE OF AT LEAST ONE SWITCH, AND INFORMATION RECORDING MEDIUM HAVING INSTRUCTIONS FOR PERFORMING THE METHOD |
FR2847740B1 (en) * | 2002-11-25 | 2006-12-15 | Alstom | METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING A SET OF MAGNETICALLY INDEPENDENT TRANSFORMERS, AND INFORMATION RECORDING MEDIUM HAVING INSTRUCTIONS FOR PERFORMING THE METHOD |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3419786A (en) * | 1966-12-27 | 1968-12-31 | Westinghouse Electric Corp | Electrical converter apparatus for rectifying and adding a plurality of a.c. voltages |
US4339704A (en) * | 1980-07-07 | 1982-07-13 | General Electric Company | Series parallel transition for power supply |
GB9607381D0 (en) * | 1996-04-04 | 1996-06-12 | Council Cent Lab Res Councils | Dc power converter |
-
2001
- 2001-02-05 FR FR0101508A patent/FR2820561A1/en active Pending
-
2002
- 2002-02-04 ES ES02290258T patent/ES2350972T3/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2820561A1 (en) | 2002-08-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9712070B2 (en) | Power conversion device | |
US8830711B2 (en) | Hybrid switch for resonant power converters | |
ES2535089T3 (en) | Converter device and uninterruptible power supply equipped with such a device | |
US9692315B2 (en) | High efficiency AC-AC converter with bidirectional switch | |
US10840814B2 (en) | Power conversion system | |
US20130170255A1 (en) | Apparatus for controlling the electric power transmission in a hvdc power transmission system | |
BR112013022243A2 (en) | bidirectional direct current transformer | |
JP2002542751A (en) | VSC converter | |
KR19990044462A (en) | Power converter and power conversion method | |
US9300209B2 (en) | Bidirectional converter with preferential direction and reactive power-capable inverter having said converter | |
WO2012037964A1 (en) | Series - connected dc / dc converter for controlling the power flow in a hvdc power transmission system | |
RU2011100177A (en) | ELECTRIC POWER TRANSMISSION PLANT | |
US10873254B2 (en) | Electrical circuit for zero-voltage soft-switching in DC-DC converter under all load conditions | |
EP0886912B1 (en) | A converter device | |
US9350266B2 (en) | Power supply circuit for gate driving circuit of a power converter | |
CN104022635B (en) | The drive circuit of electrical load | |
ES2350972T3 (en) | POWER CONVERTER. | |
US5504410A (en) | Switching circuit | |
JP3974417B2 (en) | Electrical energy converter, method of use and control method thereof | |
CN108604877B (en) | Sub-module of chain-link converter | |
US11601046B2 (en) | Three-phase double t-type four-level rectifier | |
US11495968B2 (en) | Continuously adjustable saturable reactor | |
RU2215359C2 (en) | Direct-action frequency changer | |
SU1310787A1 (en) | Device for stabilizing a.c.voltage | |
CN100492850C (en) | High-voltage frequency transformer zigzag connected by power device base section |