ES2819348T3 - Sistemas y procedimientos de implementación de compensadores en serie en UPS estáticos - Google Patents

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Silvio Colombi
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Abstract

Un sistema que comprende: una pluralidad de suministros de energía eléctrica ininterrumpida, UPS estáticos (302); un bus en anillo (306); una pluralidad de bobinas de autoinducción (308), estando cada bobina de autoinducción de dicha pluralidad de bobinas de autoinducción (308), eléctricamente acoplada entre un UPS estático respectivo (302) de dicha pluralidad de UPS estáticos (302) y dicho bus en anillo (306); y una pluralidad de compensadores en serie (510), estando cada compensador en serie (510) de dicha pluralidad de compensadores en serie (510) eléctricamente acoplado entre una bobina de autoinducción asociada (308) de dicha pluralidad de bobinas de autoinducción (308) y dicho bus en anillo (306) para la transferencia de energía eléctrica en régimen permanente a partir del bus en anillo (306) hasta las cargas (304) de los UPS estáticos (302), en el que, cada compensador en serie (510) de dicha pluralidad de compensadores en serie (510) comprende: un condensador (502); y un conmutador de derivación (504) eléctricamente acoplado en paralelo con dicho condensador (502) para circunvalar dicho condensador (502) y configurado para cerrarse cuando dicho condensador (502) sobrepase un nivel de carga predeterminado que permita que la bobina de autoinducción (308) limite una corriente de falla.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas y procedimientos de implementación de compensadores en serie en UPS estáticos
Antecedentes
La presente invención se refiere, en general, al campo de los suministros de alimentación ininterrumpida y, más concretamente a la implementación de compensadores en serie de un sistema de alimentación ininterrumpida. Los sistemas de alimentación robustos permiten el suministro de energía eléctrica a una o más cargas. Dichos sistemas de energía eléctrica pueden incluir combinaciones de generación, transporte, rectificación, inversión y conversión de energía eléctrica para alimentar energía para aplicaciones y cargas electrónicas, ópticas, mecánicas y / o nucleares. En la aplicación de los sistemas y arquitecturas de alimentación eléctrica, las consideraciones prácticas incluyen el coste, el tamaño, la fiabilidad y la facilidad de su aplicación.
En al menos algunos sistemas de alimentación eléctrica conocidos, uno o más suministros de alimentación eléctrica ininterrumpida (UPS) facilitan el suministro eléctrico a una carga. Los UPS facilitan que se asegure que la electricidad es continuamente alimentada a una o más cargas críticas, incluso cuando uno o más componentes de un sistema de alimentación eléctrica fallan. Por consiguiente, los UPS proporcionan una fuente de electricidad redundante. Los UPS pueden ser utilizados en una pluralidad de aplicaciones (por ejemplo, subestaciones de servicio público, plantas industriales, sistemas marinos, sistemas de alta seguridad, hospitales, centros de comunicación de datos y de telecomunicación, áreas de fabricación de semiconductores, plantas de energía nuclear). Así mismo los UPS pueden ser utilizados en aplicaciones de energía eléctrica alta, media o baja. Por ejemplo, los UPS pueden ser utilizados en sistemas de electricidad relativamente pequeños (por ejemplo, sistemas de entretenimiento o de consumidor) o microsistemas (por ejemplo, un sistema a base de tarjetas inteligentes). El documento EP 1006641 A2 describe un sistema de UPS controlado dispuesto en un bus en anillo para eliminar las diferencias de fase de las diferentes potencias de salida de los UPS.
El documento DE 44 22 264 A1 describe un sistema para limitar una corriente de cortocircuito. El circuito está en este sistema construido con una capacidad en paralelo con una conexión en serie de un conmutador con una inductancia.
El documento GB 2 509 742 A describe otro limitador de corriente de falla con unas bobinas con reactancias ajustadas.
El documento WO 98/27635 A1 describe un dispositivo y un procedimiento para la protección de un objeto contra sobrecorrientes procedentes de una red.
El documento EP 2608355 escribe un dispositivo y un procedimiento para proporcionar una alimentación de energía eléctrica continua que utiliza unos suministradores de alimentación ininterrumpida (UPS).
Breve descripción
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema que comprende: una pluralidad de suministros de alimentación ininterrumpida (UPS) estáticos; un bus en anillo; una pluralidad de bobinas de autoinducción, estando cada bobina de autoinducción de dicha pluralidad de bobinas de autoinducción eléctricamente acoplada entre un respectivo UPS estático de dicha pluralidad de UPS estáticos y dicho bus en anillo; y una pluralidad de compensadores en serie, estando cada compensador en serie de dicha pluralidad de compensadores en serie eléctricamente acoplado entre una bobina de autoinducción asociada y dicha pluralidad de bobinas de autoinducción y dicho bus en anillo para la transferencia de energía eléctrica en régimen permanente desde el bus en anillo hasta las cargas de los UPS estáticos, en el que cada compensador en serie de dicha pluralidad de compensadores en serie comprende: un condensador; un conmutador de derivación eléctricamente acoplado en paralelo con dicho condensador para circunvalar dicho condensador y configurado para cerrarse cuando dicho condensador sobrepase un nivel de carga predeterminado que permita que la bobina de autoinducción asociada limite una corriente de falla.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento de montaje de un sistema de alimentación de energía eléctrica que incluye una pluralidad de suministros de alimentación ininterrumpida (UPS) estáticos y un bus en anillo comprendiendo el procedimiento: el acoplamiento eléctrico de una bobina de autoinducción entre cada UPS estático de la pluralidad de UPS estáticos y el bus en anillo; el acoplamiento eléctrico de un compensador en serie entre cada bobina de autoinducción y el bus en anillo que incluye un condensador y un compensador eléctricamente acoplado en paralelo con un condensador con el conmutador de derivación para circunvalar dicho condensador configurado para cerrarse cuando el condensador sobrepase un nivel de carga predeterminado que permita que la bobina de autoinducción asociada limite la corriente de falla.
Formas de realización preferentes se incluyen en las reivindicaciones dependientes.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 es un diagrama de una arquitectura ejemplar de bus en anillo.
La Fig. 2 es un diagrama simplificado de un circuito de una configuración de conexión entre los UPS y un bus en anillo.
La Fig. 3 es un diagrama simplificado de un circuito de una configuración de conexión alternativa entre los UPS y el bus en anillo.
Descripción detallada
Los sistemas y procedimientos descritos dan respuesta a los problemas técnicos relacionados con el uso de UPS estáticos en arquitecturas de bus en anillo. En particular, unos condensadores en serie están acoplados entre un bus en anillo y unas bobinas de autoinducción asociadas para facilitar la mejora del rendimiento de la arquitectura de un bus en anillo.
Formas de realización ejemplares de un sistema de alimentación de energía eléctrica ininterrumpida se describe en la presente memoria. La pluralidad de suministros de energía eléctrica ininterrumpida se dispone en una configuración de bus en anillo y está configurada para la alimentación de energía eléctrica a al menos una carga. Al menos un dispositivo de control está acoplado de forma comunicativa con la pluralidad de suministros de alimentación ininterrumpida.
La Fig. 1 es un diagrama esquemático de una arquitectura de bus en anillo 300 de un suministro de alimentación eléctrica ininterrumpida aislada en paralelo (IP) redundante. En la forma de realización ejemplar, la arquitectura 300 incluye una pluralidad de UPS 302 dispuestos en una arquitectura en anillo o una arquitectura en paralelo, según lo descrito en la presente memoria. En concreto, la arquitectura 300 incluye cuatro UPS 302 en la forma de realización ejemplar. Como alternativa, la arquitectura 300 puede incluir un número indeterminado de UPS 302 que hagan posible que la arquitectura 300 funcione según lo descrito en la presente memoria. En la forma de realización ejemplar, la arquitectura 300 esuna red de tres conductores. Como alternativa, la arquitectura 300 puede ser una red de cuatro conductores (generalmente para alimentar cargas que requieren un conductor neutro).
En la forma de realización ejemplar, los UPS 302 son UPS de doble conversión estáticos (esto es, sistemas con un sistema autentico en línea). Ambos UPS estático y rotatorio pueden requerir técnicas de control de caída tanto de la tensión como de la frecuencia. En algunos casos, el solo control de caída de la frecuencia puede ser suficiente. En algunas formas de realización, la técnicas de control de caída se modifican para manipular cargas no lineales.
La arquitectura 300 facilita la provisión de energía eléctrica a una o más cargas 304. En un funcionamiento normal, uno o más servicios públicos funcionan como una fuente de tensión 303 y proporcionan una corriente eléctrica alterna (CA) para alimentar a las cargas 304. Unos generadores también pueden funcionar como fuentes de tensión. Es de destacar, que las fuentes de tensión 303 no necesitan estar sincronizadas en la arquitectura 300. Esto es ventajoso, en cuanto cada UPS 302 puede ser alimentada por un generador individual y / o servicio público, y no existe la necesidad de añadir un equipo adicional para sincronizar las fuentes de tensión 303.
En el caso de que se produzca una falla de la fuente de tensión 303 o el rectificador del UPS, el UPS 302 utiliza los sistemas de almacenamiento de energía 358 (por ejemplo, baterías, volantes, etc. con su convertidor) conectados a los UPS 302 para mantener la energía que fluye hacia las cargas 304, según se describe en la presente memoria. Así mismo, si un UPS determinado 302 falla, las cargas 304 son energizadas por medio de un bus en anillo 306, según se describe en la presente memoria. En la forma de realización ejemplar, la arquitectura 300 incluye cuatro cargas 304. Como alternativa, la arquitectura 300 puede incluir un número indeterminado de cargas 304 que permitan que la arquitectura 300 funcione según lo descrito en la presente memoria.
En la forma de realización ejemplar, cada UPS 302 está eléctricamente acoplado a una carga asociada 304, y acoplada a un bus en anillo 306 por medio de una bobina de autoinducción asociada 308 (por ejemplo, un inductor). En la arquitectura 300, sin una adecuada sincronización, los UPS 302 no pueden funcionar adecuadamente debido a las corrientes circulantes no deseables. Por consiguiente, en la forma de realización ejemplar, al menos un controlador 309 controla el funcionamiento de los UPS 302. Más concretamente, al menos un controlador 309 controla una frecuencia de una tensión de salida de cada UPS 302, según lo descrito en la presente memoria. La frecuencia de cada UPS 302 se calcula en función de la alimentación eléctrica, según se describe en la presente memoria.
En algunas formas de realización, la arquitectura 300 incluye un controlador dedicado, separado 309 para cada UPS 302. Como alternativa, el sistema puede incluir un único controlador 309 que controle el funcionamiento de todos los UPS 302. Cada controlador 309 puede incluir su propio sistema de alimentación eléctrica (no mostrado) por ejemplo una fuente de energía dedicada (por ejemplo una batería). En algunas formas de realización, cada controlador 309 está acoplado a un controlador sustituto (no mostrado) que puede ser utilizado en el caso de que el controlador 309 falle.
En la forma de realización ejemplar, cada controlador 309 es puesto en práctica por un procesador 311 comunicativamente acoplado a un dispositivo de memoria 313 de ejecución de instrucciones. En algunas formas de realización, las instrucciones ejecutables están almacenadas en el dispositivo de memoria 313. Como alternativa, el controlador 309 puede ser puesto en práctica utilizando cualquier conjunto de circuitos que permita que el controlador 309 controle el funcionamiento de los UPS 302 según lo descrito en la presente memoria. Por ejemplo, en algunas formas de realización, el controlador 309 puede incluir una máquina de estados que aprenda o esté preprogramada para determinada las informaciones relevantes respecto de las cuales las cargas 304 requieren energía eléctrica.
En la forma de realización ejemplar, el controlador 309 lleva a cabo una o más operaciones descritas en la presente memoria mediante la programación de un procesador 311. Por ejemplo, el procesador 311 puede ser programado para codificar una operación como una o más instrucciones ejecutables y mediante la incorporación de las instrucciones ejecutables en el dispositivo de memoria 303. El procesador 311 puede incluir una o más unidades de procesamiento (por ejemplo, una configuración multinúcleo). Así mismo, el procesador 311 puede ser llevado a la práctica utilizando uno o más sistemas de procesador heterogéneo en el que un procesador principal esté dispuesto con unos procesadores secundarios en un único chip. En otro ejemplo ilustrativo, el procesador 311 puede ser un sistema multiprocesador que contenga múltiples procesadores del mismo tipo. Así mismo, el procesador 311 puede ser implementado utilizando cualquier circuito programable apropiado que incluya uno o más sistemas y microcontroladores, microprocesadores, ordenadores de juego reducido de instrucciones (RISC), circuitos integrados para aplicaciones específicas (ASIC), circuitos lógicos programables, matriz de puertas lógicas programable en campo (FPGA), y cualquier otro circuito capaz de ejecutar las funciones descritas en la presente memoria. En la forma de realización ejemplar, el procesador 311 determina que el controlador 309 opere los UPS 302, según lo descrito en la presente memoria.
En la forma de realización ejemplar, el dispositivo de memoria 313 es uno o más dispositivos que permiten que informaciones tales como las instrucciones ejecutables y / u otros datos sean almacenados y recuperados. El dispositivo de memoria 313 puede incluir uno o más medios legibles por ordenador, por ejemplo sin limitación, una memoria de acceso aleatorio dinámica (DRAM) una memoria de acceso aleatorio estática (SRAM), un disco de estado sólido, y / o un disco duro. El dispositivo de memoria 313 puede estar configurado para almacenar, sin limitación, un código de fuente de la aplicación, un código objeto de la aplicación, unas porciones de interés del código de fuente, porciones de interés del código objeto, datos de configuración, episodios de ejecución y / o cualquier otro tipo de datos.
En la forma de realización ejemplar, según lo descrito con mayor detalle infra, uno o más controladores 309 y más concretamente el procesador 311, calcula una frecuencia de tensión de salida para cada UPS 302, y uno o más controladores 309 operan cada UPS 302 a la frecuencia calculada. La operación de cada UPS 302 en sus respectivas frecuencias calculadas, determinadas por los controles de caída hace posible conseguir la compartición de las cargas y la estabilidad de la arquitectura 300. Las frecuencias operativas a través de los diversos UPS 302 son diferentes en condiciones transitorias (por ejemplo, después de una variación de una o más cargas). Una vez que los controles de caída se encuentran en estado estable, todos los UPS 302 operan a la misma frecuencia pero con un desplazamiento de fase a través de las bobinas de autoinducción 308 que iguala la energía de potencia activa suministrada por cada UPS 302.
En la arquitectura 300, cada UPS 302 es capaz de alimentar energía eléctrica a la carga local asociada 304, así como de transferir energía activa y reactiva al bus en anillo 306 por medio de una bobina de autoinducción asociada 308. En la forma de realización ejemplar, la arquitectura 300 facilita la compartición de las cargas locales 304 de manera igual entre los UPS 302 sin que ninguna comunicación utilice los controles la caída, y en particular, la frecuencia con respecto a la energía activa y la tensión con respecto a la energía reactiva. Ello suprime las limitaciones respecto del número de UPS 302 de la arquitectura 300.
En la forma de realización ejemplar, la arquitectura 300 incluye una pluralidad de disyuntores. En concreto, para cada UPS 302, un primer disyuntor 310 está eléctricamente acoplado entre el UPS 302 y la bobina de autoinducción 308, en un segundo disyuntor 312 está eléctricamente acoplado entre el primer disyuntor 310 y la carga local 304, un tercer disyuntor 314 está eléctricamente acoplado entre el primer disyuntor 310 y el bus en anillo 306, y un cuarto disyuntor 316 está acoplado entre la bobina de autoinducción 308 y el bus en anillo 306. Así mismo, en el bus en anillo 306, un disyuntor central 320, un disyuntor izquierdo 322 y un disyuntor derecho 324 están asociados con cada UPS 302 y facilita el aislamiento del UPS 302 respecto del bus en anillo 306 y / u otros UPS 302 en el bus en anillo 306. Cada disyuntor 310, 312, 314, 316, 320, 322 y 324 incluye una lógica asociada y unos relés (ninguno mostrado) para su funcionamiento. El esquema de protección suministrado por los disyuntores 310, 312, 314, 316, 320, 322 y 324 facilita la localización de las fallas en la arquitectura 300 y el aislamiento de estas fallas mediante la apertura de los disyuntores apropiados. Así mismo, los terceros disyuntores 314, también designados como disyuntores de derivación, facilitan la circunvalación de la bobina de autoinducción 308 cuando el UPS asociado 302 falla o está sometido a mantenimiento. Esto facilita la mejora de la calidad de la tensión en la carga local asociada en cuanto la caída de tensión en cuanto se suprime la caída de tensión en la bobina de autoinducción 308.
Para las aplicaciones del bus en anillo, las bobinas de autoinducción 308 están dimensionadas para sostener una falla empernada sobre el bus en anillo 306 durante un tiempo suficiente prolongado para asegurar el aislamiento de la falla por medio de la activación de los disyuntores específicos en la arquitectura 300. Así mismo, para situaciones en las que un disyuntor no consigue abrirse, debe aplicarse un tiempo adicional para determinar y ejecutar una estrategia alternativa de aislamiento de fallas. Las bobinas de inducción de autoinducción 308 de mayor tamaño disponen de una capacidad de corriente de falla incrementada. Sin embargo, si un UPS 302 falla, una carga asociada 304 es alimentada por el bus en anillo 306 por medio de una bobina de autoinducción asociada 308. Si la bobina de autoinducción 308 es relativamente grande, se produce una caída de tensión considerable a través de la bobina de autoinducción 308. La bobina de autoinducción 308 incluye una bobina de autoinducción de fase única en la forma de realización ejemplar. Como alternativa, la bobina de autoinducción 308 puede incluir cualquier dispositivo que permita que la arquitectura 300 funcione según lo descrito en la presente memoria.
La Fig. 2 es un diagrama de circuito simplificado de una forma de realización de una configuración de conexión 400 entre los UPS 302 y el bus en anillo 306 en la arquitectura 300. Como se muestra en la Fig. 2, para cada UPS 302, una bobina de autoinducción asociada 308 está acoplada entre el UPS 302 y el bus en anillo 306.
La Fig. 3 es un diagrama de circuito simplificado de una configuración de conexión alternativa 500 entre los UPS 302 y el bus en anillo 306 en la arquitectura 300. Como se muestra en la Fig. 3, para cada UPS 302, un condensador 502 y un conmutador de derivación 504 están eléctricamente acoplados en paralelo uno respecto de otro, y la combinación del condensador 502 y del conmutador de derivación 504 está acoplada en serie entre la bobina de autoinducción asociada 308 y el bus en anillo 306. El condensador 502 y el conmutador de derivación 504 funcionan como un compensador en serie 510. En un funcionamiento normal, el uso de un compensador en serie 510 con un inductor relativamente grande (esto es, la bobina de autoinducción 308) permite una impedancia compleja QXl (1 / j) * Xc) sea lo suficientemente baja para potenciar la transferencia de energía eléctrica en régimen permanente desde el bus en anillo 306 hasta las cargas 304 de los UPS 302.
El compensador en serie 510 está dimensionado para aislar suficientemente el UPS 302 de un bus en anillo en falla 306 con el fin de mantener la tensión en la carga asociada 304. En primer lugar, el valor de inductancia se puede determinar en base a una corriente nominal del UPS 302, a una tensión operativa, a una corriente eléctrica de carga nominal máxima y a una caída de tensión ajustable en la carga 304. La impedancia neta necesaria para transferir la energía eléctrica en régimen permanente se puede a continuación determinar, y se puede determinar en base a la tensión operativa, a una característica de energía reactiva de los UPS, a un número mínimo de UPS conectados 302, a una potencia de carga numeral máxima y a una caída de tensión aceptable 304.
Cuando se produzca una falla del bus en anillo 306, la tensión a través del condensador 502 se acumula de una forma relativamente rápida. A un umbral de nivel de carga predeterminado, el conmutador de derivación 504 se cierra para circunvalar el condensador 502, haciendo posible que la bobina de autoinducción 308 limite la corriente de falla. Por ejemplo, el controlador, por ejemplo el controlador 309 (mostrado en la Fig. 1) puede supervisar un nivel de carga en el condensador 502, y cerrar el conmutador de derivación 504 cuando el nivel de la carga supervisada sobrepase el umbral del nivel de carga predeterminado.
Así mismo, la impedancia característica del LC del circuito de la bobina de autoinducción 308 y del condensador 502 facilita la minimización de una porción de cc de la corriente de falla durante una falla simétrica en el bus en anillo 306. Los conmutadores de derivación 504 pueden ser, por ejemplo, conmutadores electromecánicos rápidos y / o conmutadores electrónicos / estáticos que incluyan tiristores, transistores bipolares de puerta aislada (IGBTs) u otros dispositivos (por ejemplo interruptores de motor lineal con un tiempo de cierre de aproximadamente 2 ms). En algunas formas de realización (por ejemplo en aplicaciones de tensión media), los conmutadores de derivación 504 son dispositivos dependientes de la tensión, por ejemplo Varistores de Óxido de Metal (MOV) y espacios de aire activados.
La bobina de autoinducción de corriente condensada en serie de la Fig. 3 reduce la impedancia inductiva de régimen permanente al tiempo que proporciona una limitación de corriente en un escenario de falla. Las bobinas de autoinducción, por ejemplo las bobinas 308 procuran la capacidad de compartir la energía eléctrica en un sistema de bus en anillo, pero también sirven como limitadores de la corriente de falla. Según lo anteriormente descrito, una bobina de autoinducción relativamente grande proporciona un aislamiento de la corriente de falla, pero introduce limitaciones al funcionamiento normal. Un condensador en serie por ejemplo un condensador 502 compensa la impedancia introducida durante el funcionamiento normal, y es capaz de ser rápidamente circunvalado por un conmutador de derivación, por ejemplo el conmutador de derivación 504 durante un episodio de falla.
Para reducir la corriente de falla, el tamaño de la bobina de autoinducción 308 puede ser incrementado hasta que se consiga un nivel predeterminado de aislamiento de fallas procedentes del bus en anillo 306. La bobina de autoinducción 308 presenta una impedancia asociada de jwL, y un condensador 502 en serie con la bobina de autoinducción 308 presenta una impedancia asociada de - j (1 / wC). Por consiguiente la impedancia neta es de jwl - J (1 / wC). La impedancia neta se ajusta, partiendo de la base de que w = 2n* (frecuencia nominal), hasta una impedancia deseada para la compartición de energía isoparalela. Esto se traduce en una impedancia inductiva que es una fracción de la inductancia de la bobina de autoinducción 308. La impedancia neta es la impedancia vista durante el funcionamiento normal (esto es, en ausencia de una falla).
Durante condiciones de falla, el condensador 502 es circunvalado para hacer que la combinación de impedancia neta de la bobina de autoinducción 308 y del condensador 502 se conviertan en la inductancia total de la bobina de autoinducción 308, según se especifica mediante los condicionamientos del aislamiento de fallas. La condición de falla se detecta mediante una elevación de la tensión en el condensador 502 como exceso de una caída de tensión normal en una operación continua. La elevación de la tensión detectada desencadena que se cierre el conmutador de derivación 504 durante el tiempo de duración de la falla. Por ejemplo, un controlador, por ejemplo el controlador 309 (mostrado en la Fig. 1), puede supervisar una elevación de la tensión del condensador 502, y cerrar el conmutador de derivación 504 cuando la elevación de la tensión supervisada sobrepase un umbral predeterminado. El conmutador de derivación 504 puede permanecer cerrado hasta que es vuelto a poner en marcha mediante un sistema de protección (no mostrado).
Los sistemas UPS estáticos, como los descritos en la presente memoria, pueden introducir desafíos adicionales al incorporar una solución de bus en anillo isoparalelo para cargas de energía críticas. Por ejemplo, el bus en anillo 306 puede proporcionar un punto de falla de modo común si los UPS estáticos 302 no están suficientemente aislados del bus en anillo 306. Así mismo, los UPS estáticos 302 presentan una corriente de falla alimentada que es considerablemente menor que la de las máquinas rotatorias. El resultado de alcanzar límites de corriente en cualquier dispositivo es una reducción de la tensión lo que puede conducir a fallos de las cargas críticas. Por consiguiente, puede ser deseable una bobina de autoinducción isoparalela de mayor tamaño 308 para aislar los UPS estáticos 302 del bus en anillo 306, impidiendo sustancialmente que se alcancen en los límites de la corriente de los UPS.
Sin embargo, unas bobinas de autoinducción relativamente grandes, las cuales sirvan para aislar los UPS 302 del bus en anillo 306, pueden funcionar contra el objetivo del bus en anillo 306. Por ejemplo, grandes impedancias pueden impedir la capacidad de suministrar energía eléctrica a otros tratamientos de los UPS en el anillo. Una gran inductancia consume también una gran cantidad de potencia reactiva en la transferencia de potencia, lo que limita la capacidad del UPS 302 para regular la tensión de manera eficaz. Grandes inductancias, por medio de la regulación de una tensión limitada, pueden limitar el tamaño del bus en anillo 306, porque la tensión no puede ser regulada de manera eficaz en el suministro de energía eléctrica a través del anillo. Así mismo, se puede iniciar un flujo de energía eléctrica inverso por medio de la bobina de autoinducción 308 en el caso de que un UPS local 302 falle. Los UPS estáticos 302 presentan limitaciones a la hora de proporcionar una corriente de falla, la cual está relativamente próxima a la corriente operativa normal del UPS 302. Por ejemplo, en una configuración de bus en anillo, una falla del bus en anillo puede sobrecargar el UPS 302 con una corriente relativamente baja. Una impedancia de aislamiento de fallas amplia puede ser implementada con relación al UPS 302, pero la impedancia amplia puede limitar el uso del UPS estático 302. Según se describe en la presente memoria, una bobina de autoinducción condensada en serie 308 habilita varias ventajas respecto de una única bobina de autoinducción grande: 1) consumo / pérdidas de energía reactivas inferiores en régimen permanente, 2) utilización de energía eléctrica más elevada sin la preocupación de un fallo de modo común, 3) capacidad para incorporar números mayores de UPS 302 que estén conectados al bus en anillo 306, 4) longitud mayor posible de bus en anillo, y 5) mayor fiabilidad de las cargas de alimentación única (cable único).
Los problemas de la corriente de falla pueden solventarse mediante dos formas diferentes: mediante la reducción de la corriente de falla o la reducción del tiempo de despeje de fallas. Si una falla puede ser despejada más rápidamente, la sobrecarga momentánea del UPS 302 es esencialmente irrelevante, dado que la duración de la sobrecarga es más corta que la requerida para interrumpir la operación de la carga crítica. Los dispositivos de conmutación estáticos pueden ser empleados para aislar la corriente de fallas más rápido que un disyuntor mecánico, los cuales pueden no operar hasta después de que la carga haya ya fallado. Si el tiempo de interrupción se puede reducir, el tamaño de la bobina de autoinducción puede que no necesite ser incrementado suprimiendo los problemas colaterales asociados con las bobinas de autoinducción 308 utilizadas para limitar la corriente de falla. En comparación con al menos algunos de los sistemas de energía eléctrica conocidos, los sistemas y procedimientos descritos en la presente memoria, utilizan unos compensadores en serie para facilitar la mejora del funcionamiento de un sistema UPS estático. Los sistemas y procedimientos descritos en la presente memoria son aplicables con independencia del nivel de la tensión y, más concretamente, son aplicables en aplicaciones tanto en una tensión baja (LV) (por ejemplo, 480 V fase - fase) y en una tensión media (MV) (por ejemplo, 13,8 kV fase -fase).
El orden de ejecución o de desarrollo de las operaciones en las formas de realización de la invención, ilustradas y descritas en la presente memoria no es esencial, a menos que se especifique otra cosa. Esto es, las operaciones pueden llevarse a cabo en cualquier orden, a menos que se especifique otra cosa, y las formas de realización de la invención pueden incluir operaciones adicionales o menos operaciones que las divulgadas en la presente memoria. Por ejemplo, se prevé que la ejecución o el desarrollo de una operación concreta antes, simultáneamente con o después de otra operación se incluye en el ámbito de la invención definida en las reivindicaciones dependientes.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. - Un sistema que comprende:
una pluralidad de suministros de energía eléctrica ininterrumpida, UPS estáticos (302);
un bus en anillo (306);
una pluralidad de bobinas de autoinducción (308), estando cada bobina de autoinducción de dicha pluralidad de bobinas de autoinducción (308), eléctricamente acoplada entre un UPS estático respectivo (302) de dicha pluralidad de UPS estáticos (302) y dicho bus en anillo (306); y
una pluralidad de compensadores en serie (510), estando cada compensador en serie (510) de dicha pluralidad de compensadores en serie (510) eléctricamente acoplado entre una bobina de autoinducción asociada (308) de dicha pluralidad de bobinas de autoinducción (308) y dicho bus en anillo (306) para la transferencia de energía eléctrica en régimen permanente a partir del bus en anillo (306) hasta las cargas (304) de los UPS estáticos (302), en el que, cada compensador en serie (510) de dicha pluralidad de compensadores en serie (510) comprende:
un condensador (502); y
un conmutador de derivación (504) eléctricamente acoplado en paralelo con dicho condensador (502) para circunvalar dicho condensador (502) y configurado para cerrarse cuando dicho condensador (502) sobrepase un nivel de carga predeterminado que permita que la bobina de autoinducción (308) limite una corriente de falla.
2. - Un sistema de acuerdo con la Reivindicación 1, que comprende además un controlador (309) configurado para:
supervisar un nivel de carga en dicho condensador (502); y
cerrar dicho conmutador de derivación (504) cuando el nivel de carga supervisado sobrepase el nivel de carga predeterminado.
3. - Un sistema de acuerdo con la Reivindicación 1, en el que dicho conmutador de derivación (504) comprende un conmutador estático.
4. - Un sistema de acuerdo con la Reivindicación 3, en el que dicho conmutador estático comprende al menos un elemento entre un tiristor y un transistor bipolar de puerta aislada.
5. - Un sistema de acuerdo con la Reivindicación 1 o 2, en el que dicho conmutador de derivación (504) comprende un dispositivo dependiente de la tensión.
6. - Un procedimiento de montaje de un sistema de suministro de energía eléctrica que incluye una pluralidad de suministros de energía eléctrica ininterrumpida, UPS estáticos (302) y un bus en anillo (306), comprendiendo el procedimiento:
el acoplamiento eléctrico de una bobina de autoinducción (308) entre cada UPS estático (302) de la pluralidad de UPS estáticos (302) y el bus en anillo (306); y
el acoplamiento eléctrico de un compensador en serie entre cada bobina de derivación (308) y el bus en anillo (306) que incluye un condensador (502) y un conmutador de derivación (504) eléctricamente acoplado en paralelo con el condensador (502) estando el conmutador de derivación (504) para circunvalar dicho condensador (502) configurado para cerrarse cuando el condensador (502) sobrepase un nivel de carga predeterminado que permita que la bobina de autoinducción asociada (308) limite una corriente de falla.
7. - Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 6, que comprende además el acoplamiento de forma comunicativa de un controlador (309) con el compensador en serie, estando el controlador (309) configurado para supervisar un nivel de carga en el condensador (502) y para cerrar el conmutador de derivación (504) cuando el nivel de carga supervisado sobrepase un nivel de carga predeterminado.
8. - Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 6, en el que el acoplamiento eléctrico de un compensador en serie comprende el acoplamiento eléctrico de un compensador en serie que incluye un conmutador de derivación (504) que incluye un conmutador estático.
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