ES2353039T3 - Circuito eléctrico con interruptor semiconductor autoconductor. - Google Patents

Abstract

Circuito eléctrico entre dos conductores de entrada (3, 4) entre los que, durante el servicio del circuito (1), se aplica una tensión de entrada de polaridad fija. - con un puente ondulador (16) entre los conductores de entrada (3, 4), que comprende los dos interruptores semiconductores (2) por rama, que son autoconductores sin la excitación de su terminal de compuerta, de tal modo que el puente ondulador (16) entre los conductores de entrada (3, 4) sea autoconductor, - con un control (5), que proporciona los impulsos de conmutación cíclica de los interruptores semiconductores del puente ondulador (16) durante el servicio del circuito (1) excitando las terminales de compuerta (6) de los interruptores semiconductores (2) con unas tensiones de control (7), y - con una fuente de corriente continua (11) que, en caso de fallo del control (5), aplica un potencial de bloqueo (12) a las terminales de compuerta (6) por lo menos de una cantidad parcial de los interruptores semiconductores autoconductores (2) del puente ondulador (16), seleccionándose los interruptores semiconductores (2) de la cantidad parcial de tal modo que bloqueen el puente ondulador (16) cuando ellos mismo se encuentran bloqueados debido a la excitación de sus terminales de compuerta (6), para impedir un cortocircuito entre los conductores de entrada (3, 4), - comprendiendo la fuente de corriente continua (11) un acumulador (14) para la carga eléctrica con un acumulador o condensador (13), caracterizado porque la fuente de corriente continua (11) presenta un circuito de carga (23) conectado en serie con otro interruptor semiconductor autoconductor (24) entre los conductores de entrada (3, 4), en el que una corriente que circula en el lado de entrada provoca una corriente en el lado de salida, que carga el acumulador (14) para la carga eléctrica, aplicándose la tensión del acumulador (14) que sirve como potencial de bloqueo asimismo a la terminal de compuerta (25) del otro interruptor semiconductor autoconductor (24).

Description

AMBITO TÉCNICO DE LA PRESENTE INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un circuito eléctrico con las características del preámbulo de la reivindicación de patente independiente 1, que asimismo se denomina como ondulador.

En particular la presente invención se refiere a un ondulador para alimentar con energía eléctrica a una red de corriente alterna desde una fuente de corriente continua. Aún más particularmente, dicha fuente de corriente continua puede ser una instalación fotovoltaica.

Sin embargo, un ondulador, como el que en particular es objeto de la presente invención, puede emplearse asimismo para otros fines, pudiendo ser la frecuencia de la tensión alterna de salida, por la que se rige el ondulador, constante o variable, por ejemplo para regular la velocidad de un motor de corriente alterna.

Además, un ondulador según la presente invención puede preverse para corriente alterna monofásica o polifásica, en particular corriente alterna trifásica, aunque en lo sucesivo únicamente se describa un ondulador monofásico. Asimismo es posible una combinación del ondulador con otra unidad eléctrica o electrónica, como por ejemplo un convertidor Boost (o elevador) o similar. La presente invención se refiere, por lo tanto a la configuración del ondulador como tal. ESTADO DE LA TÉCNICA

Un ondulador con un puente ondulador en H entre dos conductores de entrada, presentando el puente ondulador unos interruptores semiconductores, y con un control que proporciona los impulsos de conmutación cíclica de los interruptores semiconductores durante el funcionamiento del ondulador, se conoce por ejemplo a partir del documento DE 10 2004 030 912 B3. En este caso, los interruptores semiconductores se configuran como unos elementos semiconductores MOSFET, es decir transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido metálico. Dichos transistores de efecto de campo son de autobloqueo, es decir que no conducen sin la excitación de su terminal de compuerta. Ello resulta ventajoso por el hecho de que el puente ondulador en su globalidad no conduce sin la excitación de las terminales de compuerta y, por lo tanto, se impide que se produzca un cortocircuito entre los conductores de entrada y, asimismo, de una red de corriente alterna del lado de salida. De este modo puede crearse, más allá del puente ondulador, una tensión de entrada que se puede emplear como tensión de alimentación para el control. Este caso tiene lugar por ejemplo cuando se emplea el ondulador conocido para la alimentación de la energía eléctrica de una instalación fotovoltaica a una red de corriente alterna a la mañana, cuando la instalación fotovoltaica empieza a producir corriente. En particular en el ondulador conocido a partir del documento DE 10 2004 030 912 B3 se prevé en uno de los conductores de entrada un interruptor semiconductor adicional, configurado como un elemento semiconductor MOSFET, que se conmuta cíclicamente asimismo, como los interruptores semiconductores previstos en las ramas del puente ondulador conectadas al otro conductor de entrada, con una frecuencia más alta, mientras que los otros dos interruptores semiconductores del puente ondulador conmutan cíclicamente con una frecuencia más baja. Dicha frecuencia más baja se corresponde con la frecuencia con la que se rige el ondulador, mientras que la frecuencia más alta se utiliza para conformar la corriente alterna producida mediante modulación de ancho de impulso. Todos los interruptores semiconductores configurados como elementos semiconductores MOSFET se dotan, en el ondulador conocido, de diodos antiparalelo.

En una información de prensa Nº 02/08 del Instituto Fraunhofer para sistemas de energía solar ISE del 15 de enero del 2008 (http://www.ise.fhg.de/presse-und-medien/presseinformationenpdf/0208_ISE_PI_d_Rekord_Wechselrichterwirkungsgrad.pdf) se informa sobre un registro del rendimiento de un ondulador. En el ondulador, que es objeto de la información de prensa, se emplearon MOSFET basado en el semiconductor de carburo de silicio (SiC). De los elementos semiconductores de SiC no sólo es conocido que presentan unas características muy buenas, tales como unas pérdidas de conducción y de conmutación reducidas, sino que se pueden utilizar asimismo más allá del rango de temperatura en el que pueden funcionar los elementos semiconductores de silicio, es decir hasta 600ºC. Sin embargo, los MOSFET basados en SiC son unos elementos semiconductores no disponibles de un modo general, que por lo tanto, por lo menos actualmente, no se pueden emplear ampliamente en los onduladores, y que en su construcción actual presentan asimismo una limitación de temperatura.

Por el contrario, se dispone, con unas condiciones admisibles, de los transistores de efecto de campo y de capa de detención (JFET) basados en SiC. Sin embargo, los JFET son por lo general unos elementos semiconductores autoconductores, es decir que conducen sin que esté aplicada una tensión en su terminal de compuerta. Para contrarrestar dicho inconveniente se conoce una conexión denominada cascodo como circuito eléctrico con las características del preámbulo de la reivindicación independiente 1, en el que un JFET se combina con un MOSFET y en el que una tensión de entrada se bifurca en la terminal de compuerta del JFET y a través del MOSFET a la fuente del JFET. Mediante la excitación de la terminal de compuerta del MOSFET se conmuta indirectamente el JFET en la conexión cascodo. En la misma resulta ventajoso el hecho de que se utiliza la capacidad de bloqueo del JFET de SiC y el MOSFET únicamente debe presentar una reducida resistencia a la tensión de bloqueo. Sin embargo, la corriente de la potencia circula asimismo por el MOSFET, que influye de una forma determinante sobre el comportamiento de la conmutación de la totalidad del cascodo, con lo que un cascodo adolece de todos los demás inconvenientes de un MOSFET en comparación con un JFET.

En un ondulador conocido con un puente ondulador basado en unos interruptores semiconductores, los interruptores semiconductores autoconductores se prevén respectivamente en una conexión cascodo. Tal como se ha expuesto anteriormente, de este modo únicamente pueden aprovecharse las ventajas de un JFET de una forma muy limitada, en particular las ventajas de un JFET basado en SiC, ya que su alta resistencia a la temperatura en vista de la reducida resistencia a la temperatura del MOSFET en el mismo cascodo, es insignificante. Además, el número de interruptores semiconductores, debido a un JFET y un MOSFET para cada unidad de conmutación, es el doble de lo que realmente sería necesario.

A partir del documento US 2008/0174184 A1 se conoce un dispositivo para el mando de un interruptor de potencia electrónico autoconductor, por ejemplo en un puente ondulador. En el mismo se materializan las características del preámbulo de la reivindicación de patente independiente 1. La fuente de corriente continua, que al fallar el control aplica el potencial de bloqueo a las terminales de compuerta de los interruptores semiconductores autoconductores, incluye como acumulador para la carga eléctrica por cada interruptor un condensador, que se carga desde la tensión de alimentación a través de un diodo de carga para el control del interruptor, y debido al diodo su carga se mantiene incluso cuando falla la tensión de alimentación. Por lo tanto, el potencial de bloqueo sólo se encuentra disponible si una vez ha existido la tensión de alimentación del control.

A partir del documento ER 1 768 251 A1 se conoce un circuito de protección para un motor síncrono con imanes permanentes, en el que los interruptores de autobloqueo de un puente ondulador para el control del motor se conmutan asimismo a unos estados de conmutación definidos en el caso de que falle una alimentación de energía principal del control. A este fin se prevé una alimentación de energía de reserva para el control, además de la alimentación de energía principal. Tanto la alimentación de energía principal como la alimentación de energía de reserva se alimentan desde la tensión de entrada del puente ondulador.

A partir del documento WO 02/50897 A2 se conoce un circuito electrónico de potencia en la forma de un puente ondulador con interruptores semiconductores autoconductores. Un control que proporciona los impulsos de conmutación cíclica de los interruptores semiconductores se alimenta con energía eléctrica desde una tensión de entrada del puente ondulador. Para ello se conectan en serie un diodo y un condensador entre los conductores de entrada. El condensador mantiene su carga debido al diodo, incluso en el caso de que falle la tensión entre los conductores de entrada. De este modo, la alimentación de energía del control, que basa su tensión a través de dicho condensador, sigue manteniéndose durante un cierto tiempo tras dicho fallo de la tensión. OBJETIVO DE LA PRESENTE INVENCIÓN

El objetivo de la presente invención es proporcionar un circuito eléctrico con las características del preámbulo de la reivindicación de patente independiente 1, en el que se evite de una forma segura un cortocircuito entre los conductores de entrada del circuito en cualquier estado del servicio, incluso en el caso de que esté aplicada una tensión reducida en el circuito. RESOLUCIÓN

El objetivo de la presente invención se alcanza mediante un circuito eléctrico con las características de la reivindicación de patente independiente 1. Las reivindicaciones de patente independientes 2 a 6 definen unas formas de realización preferidas del nuevo circuito. La reivindicación de patente independiente 7 se dirige a una utilización preferida del nuevo circuito como un ondulador. MEMORIA DESCRIPTIVA

El nuevo circuito eléctrico con por lo menos un interruptor semiconductor autoconductor es, por su parte, autoconductor entre los conductores de entrada. Es decir que los interruptores semiconductores autoconductores no se conectan en serie en forma de un cascodo con un interruptor semiconductor de autobloqueo conmutándose cíclicamente indirectamente mediante dicho interruptor semiconductor de autobloqueo. En realidad, el control del nuevo circuito controla las terminales de compuerta de los interruptores semiconductores autoconductores directamente con tensiones de control. Para impedir un cortocircuito entre los conductores de entrada, en el caso de un fallo de las tensiones de control, se prevé una fuente de corriente continua que, en cado de fallo del control, aplica un potencial de bloqueo en la terminal de compuerta del interruptor semiconductor autoconductor. Dicha fuente de corriente continua puede ser simple, ya que para la aplicación del potencial de bloqueo en un interruptor semiconductor autoconductor se precisan únicamente unas cantidades de carga reducidas. Con una fuente de corriente continua adicional simple, es decir con un coste reducido, se puede contrarrestar el inconveniente de los interruptores semiconductores autoconductores. Con esta solución no es necesaria una fuente de corriente continua propia para cada interruptor semiconductor autoconductor. En realidad, dicha fuente de corriente continua adicional puede dar servicio sin problemas a una pluralidad de interruptores semiconductores con el potencial de bloqueo en el caso de fallo del control.

Una ventaja particular del nuevo circuito eléctrico es que, para contrarrestar los inconvenientes de los interruptores semiconductores autoconductores, la fuente de corriente continua adicional no requiere ningún elemento conectado en serie con los interruptores semiconductores del puente ondulador entre los conductores de entrada, es decir que la corriente que circula por el circuito no provoca unas pérdidas adicionales.

Asimismo, en el nuevo circuito, entre los dos conductores de entrada normalmente no se conecta en paralelo con el puente ondulador ningún elemento por el que durante el servicio del circuito circularía una corriente permanentemente, que asimismo causaría una potencia de pérdidas.

La fuente de corriente continua del nuevo circuito se basa en un acumulador para la carga eléctrica. Dicho acumulador comprende un elemento acumulador o condensador que se carga mediante el circuito. Para la carga del acumulador o condensador se consume ciertamente una potencia eléctrica, aunque ello no tiene lugar permanentemente y, con un correcto dimensionamiento del acumulador de carga eléctrica, dicha potencia eléctrica es reducida.

En concreto, la fuente de corriente continua presenta un circuito de carga para el acumulador de la carga eléctrica conectado en serie con otro interruptor semiconductor autoconductor entre los conductores de entrada, por ejemplo un excitador MOSFET fotovoltaico como el que oferta la empresa Panasonic bajo la denominación de Solardrive. Cuando circula corriente, el circuito de carga proporciona carga al acumulador de carga eléctrica, aplicándose con ello asimismo a la terminal de compuerta del siguiente interruptor semiconductor autoconductor la tensión del acumulador de carga eléctrica que sirve como potencial de bloqueo. Por consiguiente, la corriente que circula por el circuito de carga se bloquea cuando el acumulador de carga eléctrica se ha cargado. Es decir que por el circuito de carga circula únicamente una cantidad reducida de corriente. Además, con una configuración adecuada del circuito de carga, dicha corriente ya circula tan pronto como se aplica una tensión reducida al circuito. El circuito de carga se protege contra las tensiones altas mediante el interruptor semiconductor autoconductor conectado en serie con el mismo, que se encuentra bloqueado cuando el acumulador de carga eléctrica está cargado.

Para separar la fuente de corriente continua, que aplica los potenciales de bloqueo a los interruptores semiconductores autoconductores del nuevo circuito, de los interruptores semiconductores autoconductores cuando la misma no se precise, de tal modo que por una parte el control no se avería al excitar los interruptores semiconductores y por otra parte la fuente de corriente continua no se somete a solicitaciones innecesariamente, se puede disponer entre la fuente de corriente continua y las terminales de compuerta de las conexiones semiconductoras autoconductoras un órgano de maniobra controlable, cuyo terminal de compuerta gobierna con una tensión de mando el control durante el servicio del circuito, para bloquearlo. Un órgano de maniobra de dichas características es suficiente para varios interruptores semiconductores autoconductores; sin embargo, las terminales de compuerta de varios interruptores semiconductores autoconductores excitados conjuntamente desde la fuente de corriente continua deben desacoplarse entre sí mediante la utilización de unos diodos de bloqueo.

El órgano de maniobra excitable dispuesto entre la fuente de corriente continua y la terminal de compuerta es preferentemente, por su parte, un interruptor semiconductor autoconductor. Es decir que, cuando falla el control, el órgano de maniobra se encuentra en estado de conducción, de tal modo que el potencial de bloqueo de la fuente de corriente continua adicional según la presente invención para las terminales de compuerta de los interruptores semiconductores autoconductores conectados entre los conductores de entrada del nuevo circuito, llega y lo bloquea justo cuando es necesario.

Normalmente, en el nuevo circuito, entre los conductores de entrada se encuentra aplicada una tensión continua como tensión de entrada. Por lo menos la tensión de entrada es de polaridad fija.

En el puente ondulador, en el caso de fallo del control, la fuente de corriente continua no debe aplicar un potencial de bloqueo a cada uno de los interruptores semiconductores autoconductores para impedir un cortocircuito entre los conductores de entrada. En realidad, para ello puede seleccionarse una cantidad parcial de los interruptores semiconductores del puente ondulador. Una selección de estas características sería por ejemplo un interruptor semiconductor autoconductor por cada rama del puente ondulador, disponiéndose dichos interruptores semiconductores todos en el conductor del puente ondulador que se deriva del mismo conductor de entrada. Para que en el caso de la conformación del nuevo circuito como un ondulador, al fallar el control se evite asimismo un cortocircuito entre los polos de un punto de toma de tensión alterna del puente ondulador, deben bloquearse aún unos interruptores semiconductores autoconductores con la ayuda de potenciales de bloqueo sobre la fuente de corriente continua.

Si en dicho punto de toma de tensión alterna del puente ondulador, en el servicio del nuevo circuito, está aplicada siempre una tensión alterna, dicha tensión alterna se puede utilizar asimismo para alimentar a la fuente de corriente continua según la presente invención para proporcionar los potenciales de bloqueo. Preferentemente, no únicamente se rectifica la tensión alterna, sino que asimismo puede cargarse un acumulador para la carga eléctrica, a fin de asegurar la función de la fuente de corriente continua incluso en el caso de fallo de la tensión alterna.

Por lo tanto, por lo general no únicamente puede utilizarse una tensión externa entre los conductores de entrada del nuevo circuito, sino que puede utilizarse asimismo una tensión externa aplicada en sus conductores de salida para la fuente de corriente continua. Se entiende que la fuente de corriente continua del nuevo dispositivo para proporcionar los potenciales de bloqueo se puede alimentar asimismo desde diferentes tensiones continuas y/o alternas externas.

Los interruptores semiconductores autoconductores del nuevo circuito pueden conformarse preferentemente basados en SiC. En su configuración básica pueden ser transistores de efecto de campo. Los transistores de efecto de campo son los denominados JFET.

Como es habitual en los onduladores, en el nuevo circuito, que comprende un puente ondulador, puede conectarse asimismo un condensador de amortiguador entre los conductores de entrada.

Al conformar el nuevo circuito como un ondulador, en la rama transversal del puente ondulador se puede conectar por lo menos una inductancia. Dicha inductancia puede disponerse asimismo en ambos lados del punto de toma de tensión alterna allí previsto. Estas son las medidas conocidas a partir del documento DE 10 2004 030 912 B3.

Un ondulador conformado según la presente invención es particularmente apto para la alimentación de energía eléctrica desde una fuente de corriente continua a una red de corriente alterna. La fuente de corriente continua puede ser una batería, una célula de combustible, una pila de combustible o similares. La fuente de corriente continua preferida muy particularmente es una instalación fotovoltaica. En este caso, a pesar de que en una instalación fotovoltaica durante la noche desaparece la tensión de entrada, la configuración del nuevo ondulador posibilita que se alimente el control del ondulador desde dicha tensión de entrada. A pesar del puente ondulador autoconductor entre los conductores de entrada, no circula ninguna corriente de cortocircuito entre los conductores de entrada que pudiera impedir la formación de una tensión entre los conductores de entrada suficiente para la alimentación del control.

Tal como ya se ha apuntado en la introducción de la presente memoria descriptiva, un circuito según la presente invención y con ello asimismo un ondulador según la presente invención, se puede implantar en los más diversos ámbitos e integrarse en circuitos más grandes de los tipos más diversos, como los que ya conocen básicamente los expertos en la materia. Entre ellos se cuentan, entre otros las topologías de rectificadores que se conocen por las palabras clave H4, H5, Heric, 3-Level, 5-Level y Gonzales.

Unos diseños perfeccionados ventajosos de la presente invención resultan de las reivindicaciones de patente, de la memoria descriptiva y de los dibujos. Las ventajas citadas en la introducción de la memoria descriptiva de las características y de las combinaciones de varias características son únicamente a título de ejemplo y pueden ejercer su efecto alternativamente o acumulativamente, sin que dichas ventajas deban obtenerse forzosamente de las forma de realización según la presente invención. Otras características se deducen de los dibujos, en particular las geometrías representadas y las dimensiones relativas de varios elementos entre sí así como su disposición relativa y composición efectiva. La combinación de las características de las diferentes formas de realización de la presente invención o de las características de diferentes reivindicaciones de patente es posible asimismo desviándose de las solicitudes de referencia seleccionadas de las reivindicaciones de patente, y por el presente documento se estimula su uso. Ello se refiere asimismo a aquellas características que se representan en unos dibujos separados o que se mencionan en su descripción. Dichas características pueden combinarse asimismo con las características de las diferentes reivindicaciones de patente. Asimismo, unas características que se listan en las reivindicaciones de patente pueden corresponderse para otras formas de realización de la presente invención DESCRIPCIÓN ABREVIADA DE LAS FIGURAS

La presente invención se explica y se describe con mayor detalle a continuación haciendo referencia a las figuras adjuntas utilizando unos ejemplos de realización, en las que únicamente la figura 5 representa un circuito según la presente invención.

La figura 1 representa una primera forma de realización de un circuito con un interruptor semiconductor autoconductor entre dos conductores de entrada y una fuente de tensión adicional que comprende una batería.

La figura 2 representa una variación del circuito según la figura 1, en la que la fuente de corriente continua adicional comprende un condensador como acumulador para la carga eléctrica.

La figura 3 representa una forma de realización de un circuito eléctrico con un puente ondulador entre los conductores de entrada, en la que la fuente de corriente continua adicional vuelve a comprender un condensador como acumulador para la carga eléctrica.

La figura 4 representa una variación del circuito según la figura 3 con una batería como acumulador para la carga eléctrica.

La figura 5 representa una variación del circuito según la figura 3, según la presente invención con un condensador cargado mediante un excitador MOSFET fotovoltaico, como acumulador para la carga eléctrica.

La figura 6 representa una variación del circuito eléctrico según la figura 3 con una fuente de corriente continua alimentada por un punto de toma de tensión alterna del puente ondulador. DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

El circuito eléctrico 1 representado en la figura 1 comprende un interruptor semiconductor autoconductor 2 entre dos conductores de entrada 3 y 4. Puesto que en este caso el interruptor semiconductor 2 es el único elemento que se encuentra conectado entre los conductores de entrada 3 y 4, el circuito 1 entre los conductores de entrada 3 y 4 es, por su parte, autoconductor sin la excitación del interruptor semiconductor 2. Un control 5 excita la terminal de compuerta 6 del interruptor semiconductor 2 con unas tensiones de control 7, para conmutar cíclicamente el interruptor semiconductor 2 en el funcionamiento del circuito 1 Para impedir un cortocircuito entre los conductores de entrada 3 y 4 en el caso de fallo del control 5, se prevé una fuente de corriente continua 11, que aplica un potencial de bloqueo 12 en la terminal de compuerta 6. Como acumulador para la carga eléctrica, la fuente de corriente continua comprende en este caso una batería intercambiable 36. Para que el potencial de bloqueo 12 no disturbe a las tensiones de control 7, en la línea entre la fuente de corriente continua 11 y la terminal de compuerta 6 se prevé otro interruptor semiconductor 8 autoconductor, cuya terminal de compuerta 9, en el servicio del circuito 1, recibe un potencial de bloqueo 10 del control 5, de tal modo que se produce el bloqueo. Cuando falla el control 5 desaparece el potencial de bloqueo 10, y el potencial de bloqueo 12 de la fuente de corriente continua 11 se aplica en la terminal de compuerta 6 del interruptor semiconductor 2 y lo bloquea. Mediante una línea 31 se envía al control un potencial de referencia del conductor de entrada 4. Con una línea a trazos se encasilla en la figura 1 un circuito parcial 28 que conforma una compuerta común del terminal de compuerta 6 del interruptor semiconductor 1.

El circuito 1 según la figura 2 se diferencia del de la figura 1 en que la fuente de corriente continua 11 comprende en este caso un condensador 13 como acumulador 14 para la carga eléctrica. El condensador 14 se carga desde el control 5 mediante una línea 32 con una tensión aplicada entre los conductores de entrada 3 y 4 y tomada con los conductores 31 y 32. La carga se mantiene en el condensador 14 gracias al diodo de bloqueo 15 incluso en el caso de fallo del control 5, de tal modo que queda disponible una tensión continua para la aplicación del potencial de bloqueo 12 en la terminal de compuerta 6 del interruptor semiconductor 2. Con una línea a trazos, en la figura 2 se encasilla un circuito parcial 30, que configura una compuerta común de la terminal de compuerta 6 del interruptor semiconductor 1.

La figura 3 representa un circuito 1 que entre los conductores de entrada 3 y 4 comprende un puente ondulador 16 con 4 interruptores semiconductores 2, en total en este caso. Las líneas por las que, durante el servicio del circuito 1, el control proporciona los impulsos de conmutación cíclica de los interruptores semiconductores 2, no se reproducen. Las dos ramas del puente ondulador 16 que se extienden en paralelo entre los conductores de entrada 3 y 4 comprenden respectivamente dos interruptores semiconductores 2, entre los que se conforma uno de dos polos de un punto de toma de tensión alterna 17. El punto de toma de tensión alterna 17 se conecta en serie con una inductancia 21 entre las ramas del puente ondulador

16. El ondulador configurado de este modo para una tensión continua aplicada en los conductores de entrada 3 y 4 de una fuente de tensión externa 18 puede comprender adicionalmente un condensador acumulador 19, conectado en paralelo con el puente ondulador 16 entre los conductores de entrada 3 y 4, que en este caso no se representa. Un condensador acumulador de dichas características se dimensiona normalmente claramente mayor, es decir que presenta una capacidad considerablemente mayor que el condensador 13, con el que únicamente deben proporcionarse las cargas pequeñas para bloquear el puente ondulador 16 en el caso de un fallo del control que en este caso no se representa. El bloqueo tiene lugar, en este caso, únicamente mediante los dos interruptores semiconductores 2 inferiores del puente ondulador 16, que se prevén en las líneas del puente ondulador 16 que se derivan del conductor de entrada 4. Cuando dichos dos interruptores semiconductores inferiores bloquean, entre los conductores de entrada 3 y 4 ya no puede circular más corriente por el puente ondulador 16 y en particular las cargas en el condensador acumulador 19 no pueden compensarse mediante el puente ondulador 16 de una forma no controlada, provocando la existencia de la corriente que pone en riesgo al puente ondulador 16. Los diodos de bloqueo 20 previstos en las líneas entre el interruptor 8 y las terminales de compuerta 6 de los interruptores semiconductores 2 desacoplan las terminales de compuerta 6, para no perturbar mutuamente la excitación de dichas terminales de compuerta mediante las tensiones de control 7. A través de una línea 35, el control excita un relé de red 34 para la conexión de la fuente de corriente continua 18 a una red de corriente alterna conectada al punto de toma de tensión alterna 17.

El circuito representado en la figura 3 es capaz ciertamente de evitar un cortocircuito incontrolado en el caso de fallo del control entre los conductores de entrada 3 y 4. Sin embargo no permite ni una creación de tensión inicial entre los conductores de entrada 3 y 4, mientras el control todavía no se encuentra activo, ni impide un cortocircuito de una tensión aplicada en el punto de toma de tensión alterna 17 por el puente ondulador 16. Dichas insuficiencias no las presenta el circuito 1 según la figura 4. En este caso, el potencial de bloqueo 12 lo aplica la fuente de corriente continua 11 configurada también con una batería 36 como un acumulador para la carga eléctrica, en el caso de un fallo del control, a todos los cuatro interruptores semiconductores 2 del puente ondulador 16, y dichos potenciales de bloqueo se encuentran disponibles asimismo al principio, es decir antes del arranque del control, de tal modo que puede crearse al principio una tensión entre los conductores de entrada 3 y 4, con la que a continuación se puede alimentar asimismo por ejemplo el control del circuito. Ello resulta particularmente ventajoso cuando la fuente de corriente continua externa 18 es una instalación fotovoltaica, cuya tensión de salida empieza a cero por la mañana.

En el circuito 1 según la figura 5, la fuente de corriente continua 11 se combina con un circuito de carga 23, que se basa en un excitador MOSFET 22 fotovoltaico. El circuito de carga 23 se conecta en serie con otro interruptor semiconductor autoconductor 24 entre los conductores de entrada 3 y 4. A la terminal de compuerta 25 del interruptor semiconductor 24 se le aplica, como potencial de bloqueo, la tensión de salida de la fuente de corriente continua 11. Es decir que a través del interruptor semiconductor 24 únicamente circula corriente cuando la tensión de salida de la fuente de corriente continua 11 es baja. En este caso, la corriente que circula, en el lado de la entrada, por el circuito de carga 23 provoca una corriente en el lado de la salida, que carga la fuente de corriente continua 11, y su acumulador para la carga eléctrica, hasta que su tensión de salida bloquea al interruptor semiconductor autoconductor. En este caso, el acumulador para la carga eléctrica de la fuente de corriente continua 11 puede ser por ejemplo un condensador 13 de una capacidad pequeña, que asimismo mediante una corriente del lado de la entrada se carga mediante el circuito de carga 23, si el puente ondulador 16 aún permanece autoconductor, ya que la resistencia interna del circuito de carga 23 en la conexión en serie con el interruptor semiconductor autoconductor 24 es del mismo orden de magnitud que la del puente ondulador autoconductor 16. De este modo, por ejemplo la corriente de salida de una instalación fotovoltaica, como fuente de tensión externa 18, puede cargar primeramente la fuente de corriente continua 11, aplicándose entre los conductores de entrada 3 y 4 únicamente una tensión pequeña no peligrosa. A continuación, se bloquean todos los interruptores semiconductores autoconductores 2 y 24, y la tensión de salida de trabajo de la instalación fotovoltaica 18 puede establecerse.

Mientras que en las formas de realización del circuito 1 como un ondulador según las figuras 3 y 5 se alimentó la fuente de corriente continua 11 para la aportación de los potenciales de bloqueo a través de los conductores de entrada 3 y 4, en la forma de realización según la figura 6 se alimenta a través del punto de toma de tensión alterna 17, es decir de una tensión alterna externa aplicada en dicho punto, por ejemplo de la de una red de corriente alterna, a la que con el circuito 1 se alimenta corriente desde una instalación fotovoltaica. Para ello, la tensión alterna aplicada en el punto de toma de tensión alterna 17 se rectifica con los diodos rectificadores 26 para proporcionar los potenciales de bloqueo 12. Las resistencias 37 y los condensadores 38 sirven para la limitación de la corriente que circula hacia las terminales de compuerta 6 de los interruptores semiconductores 2 o de la tensión de los potenciales de bloqueo. En el circuito 1 según la figura 6 no se prevé un acumulador para la carga eléctrica. En realidad es la fuente de corriente continua 11, siempre que comprenda únicamente los componentes representados en la figura 6, la encargada de que una tensión alterna externa se aplique al punto de toma de tensión alterna

17. Como desviación adicional con respecto a la figura 3, también en este caso como en las figuras 4 y 5, los cuatro interruptores semiconductores 2 del puente ondulador 16 se encuentran unidos, a través de las líneas del potencial de bloqueo, con la fuente de corriente continua 11, para evitar asimismo un cortocircuito entre los polos del punto de toma de tensión alterna 17 a través del puente ondulador 16 en el caso de fallo del control.

Claims (7)

1. Circuito eléctrico entre dos conductores de entrada (3, 4) entre los que, durante el servicio del circuito (1), se aplica una tensión de entrada de polaridad fija.

-con un puente ondulador (16) entre los conductores de entrada (3, 4), que comprende los dos interruptores semiconductores (2) por rama, que son autoconductores sin la excitación de su terminal de compuerta, de tal modo que el puente ondulador (16) entre los conductores de entrada (3, 4) sea autoconductor,

-con un control (5), que proporciona los impulsos de conmutación cíclica de los interruptores semiconductores del puente ondulador (16) durante el servicio del circuito (1) excitando las terminales de compuerta (6) de los interruptores semiconductores (2) con unas tensiones de control (7), y

-con una fuente de corriente continua (11) que, en caso de fallo del control (5), aplica un potencial de bloqueo (12) a las terminales de compuerta (6) por lo menos de una cantidad parcial de los interruptores semiconductores autoconductores (2) del puente ondulador (16), seleccionándose los interruptores semiconductores (2) de la cantidad parcial de tal modo que bloqueen el puente ondulador

(16) cuando ellos mismo se encuentran bloqueados debido a la excitación de sus terminales de compuerta (6), para impedir un cortocircuito entre los conductores de entrada (3, 4),

-comprendiendo la fuente de corriente continua (11) un acumulador (14) para la carga eléctrica con un acumulador o condensador (13),

caracterizado porque la fuente de corriente continua

(11)

presenta un circuito de carga (23) conectado en serie con otro interruptor semiconductor autoconductor (24) entre los conductores de entrada (3, 4), en el que una corriente que circula en el lado de entrada provoca una corriente en el lado de salida, que carga el acumulador

(14)

para la carga eléctrica, aplicándose la tensión del acumulador (14) que sirve como potencial de bloqueo asimismo a la terminal de compuerta (25) del otro interruptor semiconductor autoconductor (24).

2.

Circuito según la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de corriente continua (11) no comprende ningún elemento conectado en serie con los interruptores semiconductores (2) del puente ondulador (16) entre los conductores de entrada (3, 4).

3.

Circuito según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque la fuente de corriente continua (11) no comprende ningún elemento conectado en paralelo con el puente ondulador (16) entre los conductores de entrada (3, 4), por el que, durante el servicio del circuito (1) circule corriente permanentemente.

4.

Circuito según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque entre la fuente de corriente continua (11) y las terminales de compuerta (6) de los interruptores semiconductores autoconductores (2) del puente ondulador (16) se dispone un órgano de maniobra excitable, en particular un interruptor semiconductor autoconductor (8), cuya terminal de compuerta se excita mediante el control (5) durante el servicio del circuito (1).

5.

Circuito según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque entre los dos conductores de entrada (3, 4), durante el servicio del circuito (1), se encuentra aplicada un tensión continua.

6.

Circuito según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque, en el caso de un fallo del control (5), la fuente de corriente continua (11) aplica el potencial de bloqueo (12) a las terminales de compuerta (6) de un interruptor semiconductor autoconductor (2) de cada rama del puente ondulador (16), disponiéndose dichos interruptores semiconductores (2) en las líneas del puente ondulador (16) que se derivan de uno de los conductores de entrada (3, 4).

7.

Utilización de un circuito según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 como ondulador para la alimentación de energía eléctrica desde una fuente de corriente continua exterior (18), en particular una instalación fotovoltaica, a una red de corriente alterna.