ES2823809T3 - Dispositivo de ajuste de tensión - Google Patents

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Abstract

Dispositivo de ajuste de tension con al menos una salida (34) de tension de varios escalones, al menos una unidad (30) de convertidor que presenta al menos una primera parte (46) de potencia con un conjunto de modulos (36), que forma al menos una parte de una derivacion (32) de convertidor, y una unidad (44) de control que controla la primera parte (46) de potencia para facilitar una tension (UZ) de derivacion de acuerdo con una primera estructura (S1) de escalon de tension con escalones (52, 54) de tension uniformes, en donde la unidad (30) de convertidor comprende al menos una segunda parte (48) de potencia que con la primera parte (46) de potencia forma la derivacion (32) de convertidor y presenta un grupo de modulos (36.x) que presentan en cada caso al menos un acumulador (38) de energia, un grupo (VB) de conmutadores y una salida (40) de modulo, y la unidad (44) de control esta prevista en al menos un modo de control para controlar al menos el grupo de modulos (36.x) para facilitar la tension (UZ) de derivacion en cooperacion con la primera parte (46) de potencia de acuerdo con una segunda estructura (S2) de escalon de tension, mas fina con respecto a la primera estructura (S1) de escalon de tension con tensiones de escalon no uniformes, en donde la primera parte (46) de potencia y la segunda parte (48) de potencia presentan modulos identicos (36, 36.x), y en donde en el modo de control la tension (UZ) de derivacion se genera de acuerdo con un valor teorico (UZteorico) de tension de derivacion que va a alcanzarse mediante un procedimiento de modulacion, en donde durante un periodo de modulacion la primera parte (46) de potencia contribuye a una proporcion del valor teorico (UZteorico) de tension de derivacion de acuerdo con la primera estructura (S1) de tension de escalon y los modulos (36.x) de la segunda parte (48) de potencia generan la diferencia de la proporcion con respecto al valor teorico de tension (UZteorico) de derivacion mediante modulacion.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de ajuste de tensión
La invención se refiere a un dispositivo de ajuste de tensión con al menos una salida de tensión de varios escalones, al menos una unidad de convertidor que presenta al menos una primera parte de potencia, que forma al menos una parte de un derivación de convertidor, y una unidad de control, que controla la primera parte de potencia para facilitar una tensión de derivación de acuerdo con una primera estructura de escalón de tensión.
Tales dispositivos de ajuste de tensión con salida de tensión de varios escalones, también llamada salida multipunto, se conocen, en particular, en la forma de cicloconvertidores modulares. En esta realización se facilita una estructura de escalón de tensión en la que los escalones de tensión son idénticos o los niveles de tensión disponibles son equidistantes. Esto corresponde a una estructura de escalón de tensión con escalones de tensión "uniformes". En tales realizaciones modulares, en una derivación de convertidor todos los módulos presentan la misma estructura. Por ejemplo, un convertidor de este tipo se da a conocer en el documento DE 19721 450 C1.
En el caso de dispositivos de ajuste de tensión con tensiones de salida de varios escalones, el coeficiente de distorsión no lineal de la salida de tensión puede reducirse claramente cuando las amplitudes de tensión de escalón se distribuyen de manera no uniforme o las alturas de escalón - frente a las tensiones de salida uniformes mencionadas anteriormenteson diferentes. Los convertidores que generan tensiones multipunto con tensiones de escalón "no unitarias" de este tipo, se conocen en la bibliografía, en inglés también conocido como " asymmetricmultilevel Converter' (convertidores multinivel asimétrico).
Para generar tensiones de salida no uniformes ya se propuso generar, basándose en una parte de potencia principal, las tensiones de salida de varios escalones con convertidores adicionales independientes cuya topología se desvía de la topología de la parte de potencia principal. Esto se describe, por ejemplo, en "Asymmetric multilevel converter for high resolution voltage phasor generatiorí', Rufer, A. y Veenstra, M., EPE'99, Lausanne (1999). Las desventajas de esta solución son la interfaz adicional y el gasto para la realización de redundancias.
La invención se basa en el objetivo de facilitar un dispositivo de ajuste de tensión genérico en el que puedan generarse escalones de tensión de salida no uniformes en un modo de construcción especialmente sencillo en cuanto a la construcción.
Para ello se propone que la unidad de convertidor comprenda al menos una segunda parte de potencia que con la primera parte de potencia forme la derivación de convertidor y presente un grupo de módulos que presentan, en cada caso al menos un acumulador de energía, un grupo de conmutadores y una salida de módulo, y la unidad de control esté previsto en al menos un modo de control para controlar al menos el grupo de módulos con el fin de facilitar la tensión de derivación en cooperación con la primera parte de potencia de acuerdo con una segunda estructura de escalón de tensión más fina con respecto a la una primera estructura de escalón de tensión con tensiones de escalón no uniformes. Mediante la combinación de características propuesta, pueden facilitarse escalones de tensión de salida no uniformes con una estructura de la unidad de convertidor especialmente sencilla. Con la facilitación de una estructura de escalón de tensión más fina con respecto a la primera estructura de escalón de tensión, para la tensión de derivación pueden generarse escalones de tensión que se sitúan entre escalones de tensión adyacentes de la primera estructura de escalón de tensión. Mediante la combinación que se forma debido a la cooperación de las partes de potencia de las estructuras de nivel de tensión que están asociadas a partes de potencia, para la tensión de derivación, y, por tanto, la salida de tensión del dispositivo de ajuste de tensión, al que contribuye la tensión de derivación, pueden generarse escalones de tensión no uniformes.
Por un "grupo de conmutadores" debe entenderse en particular un grupo de elementos de conmutación, como en particular, conmutadores semiconductores, por ejemplo, en la forma de transistores IGBT.
La polaridad o el signo de una tensión de salida de módulo puede ajustarse por la unidad de control mediante el control del grupo de conmutadores del módulo respectivo. Los grupos de conmutadores presentan convenientemente en cada caso, un primer estado de conmutación, que provoca una carga del acumulador de energía, un segundo estado de conmutación, que provoca una descarga del acumulador de energía, y al menos un tercer estado de conmutación, en el que el módulo en la salida de módulo está puesto en cortocircuito, en donde la tensión de acumulador de energía del módulo no contribuye a la tensión de derivación. Por "previsto" debe entenderse, además, en particular diseñado, realizado, configurado equipado y/o programado especialmente.
La invención es adecuada en particular para la aplicación en tensiones medias y/o altas. Por ejemplo, el dispositivo de ajuste de tensión puede disponerse en un vehículo sobre carriles en el que una tensión eléctrica, suministrada por una línea de una red ferroviaria para el abastecimiento de energía, al menos de los componentes de accionamiento del vehículo, se transforma en al menos una propiedad. La tensión en la entrada del dispositivo de ajuste de tensión presenta en este sentido una amplitud o frecuencia típica para un abastecimiento de energía de red ferroviaria.
En este contexto el dispositivo de ajuste de tensión propuesto puede aplicarse ventajosamente para la compensación de corriente parásita en el funcionamiento de un vehículo sobre carriles con una corriente continua (funcionamiento CC). El dispositivo de ajuste de tensión, en este sentido, puede ser componente de un convertidor de frecuencia de tensión media, que normalmente no se usa en el funcionamiento CC.
Por ello, pueden ahorrase los componentes de filtro utilizados habitualmente para la compensación de corriente parásita, grandes y pesados y puede evitarse una adaptación o reconfiguración de un convertidor de frecuencia de media tensión para la aplicación como compensador de corriente parásita, cuando este está diseñado de acuerdo con la invención.
El dispositivo de ajuste de tensión puede utilizarse además en una transmisión de corriente continua-alta tensión (HVDC, por sus siglas en inglés). En este sentido, está diseñado para tensiones de entrada que presentan preferiblemente un valor por encima de 100 kV.
En una configuración preferida de la invención se propone que la primera estructura de escalón de tensión presente escalones de tensión uniformes. Por ello, al menos para la primera parte de potencia, pueden utilizarse topologías convencionales.
Para la configuración de la primera parte de potencia son concebibles topologías que el experto en la materia considere útiles. Sin embargo, para conseguir una interfaz especialmente sencilla entre las partes de potencia, en una realización ventajosa de la invención se propone que la primera parte de potencia presente un conjunto de módulos. Por ello, la unidad de convertidor puede presentar en total una topología modular.
Estos módulos de la primera parte de potencia presentan preferiblemente al menos un acumulador de energía, un grupo de conmutadores, y una salida de módulo.
Además, la estructura de la unidad de convertidor puede simplificarse adicionalmente en este contexto cuando la primera parte de potencia y la segunda parte de potencia presentan módulos idénticos. Por ello, puede conseguirse además de manera especialmente sencilla una redundancia ventajosa en caso de fallos.
En esta realización al menos un módulo de la primera parte de potencia - o al menos un subgrupo de módulos de la primera parte de potencia - y al menos un módulo de la segunda parte de potencia - o al menos un subgrupo de módulos de la segunda parte de potencia - presentan la misma estructura. En una configuración especialmente ventajosa, los módulos de la primera y de la segunda parte de potencia presentan la misma estructura. Esta realización propuesta presenta la ventaja de que puede utilizarse una estructura de convertidor modular existente, convencional con módulos idénticos mediante la realización propuesta de la unidad de control para generar escalones de tensión de salida no uniformes, al subdividir un conjunto existente de módulos idénticos de una derivación de convertidor en al menos dos grupos secundarios que presentan, en cada caso, la función de la primera o de la segunda parte de potencia. La unidad de control controlará, en este sentido, en el modo de control los módulos de estos subgrupos convenientemente de manera diferenciada. Como alternativa, una estructura de convertidor existente con un conjunto de módulos presente puede adaptarse al conjunto existente con un gasto reducido mediante adición de módulos idénticos, adicionales. En el último caso puede omitirse la necesidad de una interfaz compleja para los módulos añadidos. En un caso de fallo, un módulo discrecional de la derivación de convertidor puede asumir la función de un módulo averiado.
La estructura de los dos módulos es "idéntica", cuando preferiblemente al menos los grupos de conmutadores respectivos de los módulos presentan una topología idéntica. Los acumuladores de energía respectivos pueden presentar además propiedades físicas idénticas.
En esta realización de la unidad de convertidor como unidad de convertidor modular con el mantenimiento de las propiedades de convertidor de corriente modulares, por consiguiente, con un gasto adicional reducido, pueden bajarse las amplitudes de tensión de escalón en un múltiplo, o pueden generarse escalones de tensión no uniformes con un número de escalones claramente elevado. Además, pueden mantenerse las propiedades de redundancia ventajosas del convertidor modular.
Puede conseguirse además una flexibilidad ventajosa cuando la unidad de control está prevista para modificar una asociación al menos de un módulo de la derivación de convertidor a la primera o hacia la segunda parte de potencia. Esta asociación puede adaptarse en particular a condiciones operativas como, por ejemplo, las temperaturas individuales de los componentes de potencia de las partes de potencia. Por consiguiente, puede evitarse un calentamiento indeseado de los componentes de potencia.
De acuerdo con una realización preferida, se propone que módulos, preferiblemente todos los módulos, al menos de la segunda parte de potencia estén previstos en cada caso para generar una tensión de salida de módulo bipolar, por lo que puede conseguirse una elevada flexibilidad en el control de estos módulos.
En una realización adicional se propone que al menos un grupo de conmutadores esté configurado como circuito puente, por lo que puede conseguirse una estructura de la unidad de convertidor especialmente sencilla en cuanto a su construcción. Mediante la utilización de circuitos puente, además, la invención, que es adecuada en particular para unidades de convertidor como cicloconvertidores puede aplicarse en convertidores de circuito intermedio modulares. En este sentido, los escalones de tensión no uniformes pueden generarse con ayuda módulos de puente integral.
Si, como ya se ha propuesto anteriormente, la primera parte de potencia presenta un conjunto de módulos, en este sentido la primera parte de potencia, a diferencia de la segunda parte de potencia, como es habitual en convertidores de circuito intermedio modulares, puede realizarse con grupos de conmutación de circuitos de medio puente. Sin embargo, también debido a costes más reducidos y mejores rendimientos es posible un equipamiento combinado ventajoso en la primera parte de potencia de módulos con grupos de conmutación de circuitos de semipuente, así como circuitos de puente integral.
De acuerdo con una realización del modo de control ventajosa con respecto a la topología propuesta de la segunda parte de potencia en el modo de control se genera la tensión de derivación mediante un procedimiento de modulación de acuerdo con un valor teórico de tensión de derivación que va a alcanzarse, en donde durante un periodo de modulación, la primera parte de potencia contribuye a una proporción del valor teórico de tensión de derivación de acuerdo con la primera estructura de tensión de escalón y los módulos de la segunda parte de potencia generan la diferencia de la parte con respecto al valor teórico de tensión de derivación mediante modulación.
Si la primera parte de potencia, como la segunda parte de potencia, presenta un conjunto de módulos, en este contexto se propone además que la unidad de control, dependiendo del valor teórico de tensión de derivación y de acuerdo con la primera estructura de escalón de tensión, determine módulos de la primera parte de potencia que durante el periodo de modulación contribuyan a la tensión de derivación. Los módulos restantes, dado el caso, de la primera parte de potencia no contribuyen a la tensión de derivación preferiblemente al cortocircuitarse convenientemente durante el periodo de modulación en la salida de módulo. Para la configuración de la unidad de control, para el control de la primera parte de potencia se ponen a disposición procedimientos convencionales que están adaptados, en particular, al control de convertidores de corriente modulares, en particular, procedimientos para generar tensiones de escalón uniformes. De acuerdo con un procedimiento conocido, en particular la polaridad o el signo de las tensiones de salida de módulo de los módulos contribuyentes de la primera parte de potencia se acopla con el valor teórico de tensión de derivación al conectarse adicionalmente las tensiones de acumulador de energía de los módulos contribuyentes de la primera parte de potencia con la misma polaridad que la polaridad de la tensión teórica de derivación. Durante el periodo de modulación al menos una parte predominante de los módulos contribuyentes de la primera parte de potencia permanecen conectados preferiblemente de forma permanente, participando al menos un módulo de la primera parte de potencia en el procedimiento de modulación con módulos de la segunda parte de potencia.
En una realización preferida de la invención, la unidad de control según la segunda estructura de escalón de tensión establece una combinación de las tensiones de salida de módulo de la segunda parte de potencia para el periodo de modulación, siendo la polaridad de las tensiones de salida de módulo individuales durante el periodo de modulación independientes del valor teórico de tensión de derivación. Por ello, a pesar del bajo contenido de energía de los acumuladores de energía de la segunda parte de potencia, las tensiones de salida de módulo de sus módulos pueden regularse de forma óptima. En particular, para cada módulo de la segunda parte de potencia, independientemente del estado operativo de todos los demás módulos, puede establecerse si en el periodo de modulación el acumulador de energía respectivo debe cargarse o descargarse mediante la corriente de derivación. Por consiguiente, a diferencia del procedimiento con la primera parte de potencia anteriormente mencionado - la polaridad de las tensiones de salida de módulo de la segunda parte de potencia puede controlarse libremente mediante la unidad de control desacoplada del valor teórico de tensión de derivación. Esto permite una aproximación especialmente precisa del valor teórico de tensión de derivación mediante escalones de la segunda estructura de tensión de escalón.
Por lo demás se propone que los acumuladores de energía de la segunda parte de potencia durante el periodo de modulación presenten diferentes tensiones. Por consiguiente, mediante una combinación de las tensiones de salida de módulo en la segunda parte de potencia puede conseguirse una estructura de tensión de escalón especialmente fina.
Si la primera parte de potencia presenta un conjunto de módulos, en este contexto puede conseguirse una estructura de tensión de escalón especialmente ventajosa cuando, durante el periodo de modulación, al menos un módulo de la primera parte de potencia presenta una amplitud de tensión de acumulador de energía, que es menor o igual al doble de la amplitud de tensión de acumulador de energía máxima de la segunda parte de potencia. Por la "amplitud" de una tensión V debe entenderse en particular la cantidad |V|. Este al menos un módulo de la primera parte de potencia puede suministrar su energía de los módulos restantes de la primera parte de potencia y/o de un equipo de suministro de energía independiente.
En una configuración ventajosa adicional de la invención se propone que, para generar la tensión de derivación de acuerdo con el valor teórico de tensión de derivación, se determinen dos escalones de tensión situados más próximos al valor teórico de tensión y una promediación de tiempo de los escalones de tensión mediante una temporización de flancos PWM a lo largo del periodo de modulación aplique el valor teórico de tensión de derivación. Por ello, la participación de tensiones de escalón adicionales no deseadas en la promediación al menos puede reducirse, en particular, impedirse.
Además se propone que los acumuladores de energía estén configurados como condensadores de acumulador, por lo que pueden utilizarse estructuras de hardware convencionales, normales para la unidad de convertidor.
De acuerdo con un perfeccionamiento de la invención se propone que el modo de control pueda conectarse y desconectarse, por lo que puede conseguirse una flexibilidad elevada en la aplicación del dispositivo de ajuste de tensión. Si la primera estructura de escalón de tensión presenta escalones de tensión uniformes la posibilidad de un cambio entre la generación de tensiones multipunto uniformes y no uniformes puede conseguirse, dependiendo de las condiciones operativas (por ejemplo, funcionamiento normal, funcionamiento de redundancia o funcionamiento normal entre otras condiciones operativas o requisitos más estrictos).
La invención parte además de un procedimiento para facilitar una tensión eléctrica por medio de un dispositivo de ajuste de tensión que presenta al menos una salida de tensión de varios escalones, en el que una primera parte de potencia que forma al menos una parte de una derivación de convertidor, se controla para facilitar una tensión de derivación de acuerdo con una primera estructura de escalón de tensión.
Se propone que al menos se controle una segunda parte de potencia que forma con la primera parte de potencia la derivación de convertidor y comprende un grupo de módulos que presentan en cada caso al menos un acumulador de energía, un grupo de conmutadores y una salida de módulo, en donde al menos el grupo de módulos se controla para facilitar la tensión de derivación en cooperación con la primera parte de potencia de acuerdo con una segunda estructura de escalón de tensión más fina con respecto a la primera estructura de escalón de tensión con tensiones de escalón no uniformes.
Mediante las combinaciones de características propuestas pueden facilitarse escalones de tensión de salida no uniformes con una estructura especialmente sencilla de la unidad de convertidor. Al facilitar una estructura de escalón de tensión más fina con respecto a la primera estructura de escalón de tensión para la tensión de derivación, pueden generarse escalones de tensión que están situados entre escalones de tensión adyacentes de la primera estructura de escalón de tensión. Mediante la combinación de las estructuras de escalón de tensión formada debido a la cooperación de las partes de potencia que están asociadas a las partes de potencia para la tensión de derivación, y por tanto, la salida de tensión del dispositivo de ajuste de tensión, a la que contribuye la tensión de derivación, pueden generarse escalones de tensión no uniformes.
Se explica con más detalle un ejemplo de realización de la invención mediante las figuras. Muestran:
figura 1: una unidad de accionamiento para un vehículo sobre carriles, con un dispositivo de ajuste de tensión de acuerdo con la invención,
figura 2: una vista detallada de una derivación de convertidor del dispositivo de ajuste de tensión y un módulo que forma esta derivación de convertidor,
figura 3: una unidad de convertidor del dispositivo de ajuste de tensión y una unidad de control,
figura 4: un procedimiento de la unidad de control de acuerdo con un primer modo de control,
figura 5: una subdivisión de la derivación de convertidor de la figura 2 en dos partes de potencia y
figura 6: una estructura de tensión de escalón de la derivación de convertidor de la figura 5.
La figura 1 muestra en una vista esquemática una unidad 10 de accionamiento para un vehículo sobre carriles. En esta vista aparecen una línea aérea 12, una inductancia LN, un carril 14 que está en contacto con una rueda 16 del vehículo sobre carriles, un dispositivo 18 de ajuste de tensión, un transformador 20 de media frecuencia, un rectificador 22, un circuito intermedio 24, un convertidor 26 de frecuencia para generar una corriente trifásica de accionamiento que se alimenta a una unidad de motor 28 asincrónica. La tensión guiada por la línea aérea puede presentar, por ejemplo, los valores 15kV/16,7Hz o 25kV/50Hz. Están representadas además las caídas de tensión de los componentes Ln y 18 anteriormente mencionados, conectados entre la línea aérea 12 y el transformador 20 de frecuencia media.
El dispositivo 18 de ajuste de tensión presenta una unidad 30 de convertidor, que comprende cuatro derivaciones 32 de convertidor, y una salida 34 de tensión. La unidad 30 de convertidor en el ejemplo de realización contemplado está configurada como unidad de convertidor modular, y concretamente en particular con cuatro derivaciones 32 de convertidor idénticas.
La figura 2 representa la realización de las derivaciones 32 de convertidor. La derivación 32 de convertidor comprende un conjunto 33 de módulos Nsm 36.1 a 36.Nsm, que están conectados en un circuito en cascada.
Los módulos 36 presentan en cada caso un grupo VB de conmutadores que se muestra en una vista detallada a la derecha de la representación de la derivación 32 de convertidor. Además, los módulos 36 comprenden en cada caso un acumulador 38 de energía que está configurado, por ejemplo, como condensador de acumulador, y una salida 40 de módulo. Las tensiones de acumulador de energía o tensiones de condensador de acumulador se designan con Usq, en donde j=1...NsM. Las salidas 40 de módulo presentan, en cada caso, una tensión de salida de módulo que se designa con usMj.
Además, al circuito en cascada de módulos 36 está conectada aguas arriba opcionalmente una inductancia Lz que en casos concretos para una regulación de la corriente íz de derivación con un fin determinado puede integrarse ventajosamente en la derivación 32 de convertidor.
La combinación de las tensiones usmí de salida de módulo, o su suma, corresponde a la tensión uz de derivación.
Como ya se ha mencionado anteriormente, la estructura de los grupos VB de conmutadores está representada con más detalle en la representación en el lado derecho de la figura 2. El grupo de conmutadores VB corresponde a una disposición de conmutadores semiconductores 42 que en el ejemplo de realización observado está observado como circuito de puente integral. En la realización contemplada, los módulos 36 del conjunto 33 presentan una estructura idéntica.
La figura 3 muestra la unidad 30 de convertidor con la disposición de las derivaciones 32 de convertidor y los bornes Ac, B0 , Ai, Bi de la salida 34 de tensión. La unidad 30 de convertidor está configurada como cicloconvertidor monofásico modular que, tal como ya se ha expuesto anteriormente, presenta cuatro derivaciones de convertidor 32 idénticas. Cada derivación 32 de convertidor es un bípolo que en sus bornes de conexión aplica una tensión uzx bipolar de varios escalones en donde, x=1...4.
Para el control de las cuatro tensiones uzi..uz4 de derivación está prevista una unidad 44 de control que está unida activamente con las derivaciones 32 de convertidor, y en concreto, en particular con los grupos VB de conmutadores de los módulos 36.i. Mediante el control de las cuatro tensiones uzi..uz4 de derivación de acuerdo con las ecuaciones (1) y (2) las tensiones uo y ui de borne de la unidad 30 de convertidor pueden controlarse de manera discrecional. Para que el circuito pueda aplicar estas dos tensiones de manera ilimitada en cada momento, debe cumplirse la ecuación (3).
uZi = uZ4 = <u0-ui) / 2 (1)
U¡52 = UZ3 = (U 0+ U 1) / 2 (2)
üz* >« (úo üi) / 2 (3)
Mediante una regulación de las tensiones de derivación de acuerdo con la ecuación ( i) y (2) se garantiza que las corrientes izi de bornes se distribuyen uniformemente en las derivaciones 32 de convertidor.
Se explica en primer lugar un primer modo de control de la unidad 44 de control.
En este modo de control, la unidad 30 de convertidor en sus bornes genera tensiones de salida de varios escalones con una altura de escalón aproximadamente constante. Estas tensiones de salida se denominan también tensiones de salida con "escalones de tensión uniformes ".
El número de los escalones de tensión (N) unipolares máximo posible en sus bornes de salida puede distribuirse discrecionalmente entre ambas sistemas u0 y ui de tensión. Para ellos, de manera análoga a la ecuación (3), se cumple la siguiente condición:
No Ni = 2 Ns„ + 2 (4 )
en donde N0 corresponde al número de los escalones de tensión entre los bornes A0 y B0 y Ni corresponde al número de los escalones de tensión entre los bornes Ai y Bi.
Para el control de los módulos 36, para generar tensiones de salida de varios escalones de acuerdo con una primera estructura de tensión de escalón con escalones de tensión uniformes, se conocen procedimientos del estado de la técnica. Dependiendo de un gran número de condiciones marginales operativas pueden ser útiles diferentes procedimientos de control para generar las tensiones de salida de convertidor. En lo sucesivo, se presenta un procedimiento de modulación por ancho de pulso sencillo y robusto, que en lo sucesivo se denomina "procedimiento estándar" para generar las tensiones de derivación uzx. El procedimiento estándar de modulación por ancho de pulsos presentado en la presente memoria - es realmente robusto y puede implementarse con un gasto reducido en un control de convertidor como la unidad 44 de control.
Las características principales del procedimiento estándar son las siguientes:
- Las tensiones uzx de derivación se especifican mediante la unidad 44 de control como valores teóricos Uzteórico de tensión de derivación y se generan con ayuda de un procedimiento PWM (modulación por ancho de pulso), de modo que, para cada periodo PWM, la tensión uzx de derivación promediada corresponde al valor teórico Uzteórico de tensión de derivación;
- en función de la derivación 32 de convertidor y periodo PWM hay solo un módulo 36, cuyo grado de modulación (a) tiene un valor discrecional entre 0 y i. Todos los demás módulos 36 de la derivación 32 están puestos en cortocircuito (a=0) o a lo largo de todo el periodo PWM en el lado de la tensión alterna, o sus tensiones Uscj de acumulador de energía están conectados (|a| = i) con la misma polaridad que la polaridad de la tensión teórica de derivación;
- para cada módulo 36 se compara el grado de modulación modular establecido mediante la unidad 44 de control con una señal de portadora central que es idéntica para todos los módulos 36 de la unidad 30 de convertidor por ejemplo, una señal triangular o de diente de sierra, estando basada la comparación en la generación de los comandos de conmutación PWM de cada módulo 36;
- Todos los grados de modulación modular a se calculan en correspondencia con el diagrama de flujo representado en la figura 4. En este algoritmo de cálculo se averiguan en cada periodo PWM todas las tensiones Uscí de condensador de acumulador de la unidad 30 de convertidor y se transmiten a la unidad 44 de control.
- A continuación, en función de la derivación 32 de convertidor, tiene lugar una clasificación de todos los módulos 36 según el tamaño de las tensiones Uscí de condensador de acumulador. Dependiendo del modo operativo de cada una de las derivaciones 32 en el periodo PWM siguiente - la derivación 32 a lo largo del periodo recibe energía de manera promediada o la emite - se emplean tantos módulos 36 para generar la tensión Uzteórico de derivación especificada por la unidad 44 de control como sea necesario en este momento. El módulo 36 de una derivación 32 seleccionado en último lugar asume, a este respecto, la tarea de adaptar mediante modulación por ancho de pulso la tensión de derivación uzx de modo que valor teórico y valor real coinciden. Los módulos 36 restantes de la derivación 32 a lo largo de todo el periodo PWM permanecen en un único estado de conmutación.
La figura 4 muestra un diagrama de flujo respecto al procedimiento estándar para el cálculo de los comandos de conmutación PWM de todas las derivaciones 32 de convertidor.
Según este procedimiento estándar, se llevan a cabo las siguientes etapas:
- S10: lectura de todas tensiones Uscj de condensador de acumulador en el periodo nPWM;
- S12: clasificación de todas tensiones de Uscj condensador de acumulador en función de la derivación 32 según el índice de magnitud k;
- S14: cálculo de las tensiones y corrientes teóricas (Uzteórico, Izteórico) de todas las derivaciones 32 mediante la unidad 44 de control para el siguiente periodo PWM nPWM 1;
- S15: determinación de los grados de modulación de todos los módulos 36 de una derivación 32 de convertidor;
La selección de la etapa S16 o S20 se realiza dependiendo de la magnitud Pzteórico(nPWM+1). En el caso de que la derivación 32 de convertidor respectiva durante el siguiente periodo de modulación nPWM+1 deba emitir energía, Pzteórico(nPWM+1) es < 0. Si la derivación de convertidor 32 debe recibir energía o su contenido de energía debe dejarse constante Pzteórico(nPWM+1) es > 0 o se cumple Pzteórico(nPWM+1) = 0.
- S16: generación de la tensión de derivación PWM con la mayor tensión USCj de condensador de acumulador; -S18: los grados de modulación de una derivación 32 están determinados para el periodo PWM nPWM 1; o - S20: generación de la tensión de derivación PWM con la menor USCj;
- S22: los grados de modulación de una derivación 32 están determinados para el periodo PWM nPWM 1; - S24: averiguación de los grados de modulación de cada una de las derivaciones a la unidad 44 de control central para el periodo nPWM 1;
- S26: comienzo del periodo PWM nPWM 1 (sincrónicamente para todas las derivaciones de convertidor) y el número de periodo nPWM se incrementa: nPWM : = nPWM 1.
En la figura 4 se emplea la siguiente regla de índices:
j : variable de control para los módulos 36 de una derivación 32;
k : variable de control para los módulos 36 clasificados según la tensión Usq de condensador de acumulador (k=0 para el módulo con la menor tensión de la derivación y k=NSM para el módulo con la mayor tensión de la derivación);
j(k) : índice de los módulos 36 de una derivación 32 de acuerdo con la clasificación según el índice k; nPMM : índice del periodo PWM ejecutado actualmente
nPWM+1 : índice del siguiente periodo PWM
Se explica ahora un segundo modo de control de la unidad 44 de control. El segundo modo de control sirve para generar una tensión multipunto de cada una de las derivaciones 32 de convertidor con tensiones de escalón no uniformes.
El segundo modo de control propuesto en este caso se basa en las siguientes observaciones generales.
El número de los módulos 36 del cicloconvertidor modular con una tensión multipunto desde tensiones de escalón uniformes está definido con la ecuación (4). Si se amplía el número de los módulos 36 (Nsm) en Npwm módulos 36 de la misma estructura por cada derivación 32 para generar una tensión de salida modulada por ancho de pulso con tensiones de escalón no uniformes, entonces se aumenta el número efectivo de las escalones de tensión del cicloconvertidor modular al siguiente valor:
La tensión de salida máxima de la unidad 30 de convertidor a pesar del aumento del número total de los módulos 36 por derivación 32, permanece constante, porque los Npwm módulos adicionales que se emplean para generar la modulación por ancho de pulso, no contribuyen a una subida de esta. La tensión máxima de derivación puede generarse en teoría sin los Npwm módulos adicionales. Esto se consigue por que la suma de todas las tensiones de acumulador de energía de los módulos 36 de la primera parte 46 de potencia es mayor o igual a la tensión de derivación máxima.
Esto pone a disposición un grado de libertad a través del cual las tensiones de salida de módulo de los módulos adicionales 36 puede regularse independientemente del valor teórico Uzteórico de tensión de derivación mediante la unidad 44 de control, como se explica con detalle más adelante. Mediante este grado de libertad existe la posibilidad para la regulación óptima de las tensiones de acumulador de energía de los módulos adicionales 36 en caso de una capacidad de acumulador de energía limitada del acumulador 38 de energía.
Si se comparan las ecuaciones (4) y (5), cabe distinguir con un módulo adicional 36 que ya por cada derivación 32 se duplica el número de etapas efectivo de la tensión de salida. De manera correspondiente se reducen en el mismo factor las oscilaciones armónicas de corriente en la carga.
En este procedimiento se trata de una modulación por ancho de pulso con tensión de escalón no uniformes con el factor de simetría parcial de 2 (multiplicación del número de escalones por 2npwm).
Para la realización del segundo modo de control son concebibles al menos dos variantes de realización.
En una primera variante de realización en una unidad de convertidor existente que - como, por ejemplo, la unidad de convertidor 30 - está prevista para generar una tensión multipunto con escalones de tensión uniformes según un procedimiento del estado de la técnica tal como ya se ha expuesto anteriormente, el número de los módulos 36 por derivación 32 puede ampliarse en Npwm módulos.
En una segunda variante de realización, en la unidad 30 de convertidor en el conjunto existente 33 de Nsm módulos 36 puede seleccionarse un subgrupo de NpwMn módulos que están asociados al segundo modo de control, descrito más adelante en la presente memoria, mientras que los módulos 36 que quedan en el conjunto 33 se asocian fundamentalmente a un procedimiento convencional, en particular, al procedimiento estándar. El modo de control descrito más adelante puede realizarse por consiguiente con la estructura de la unidad 30 de convertidor ya presentada anteriormente como cicloconvertidor de módulos 36 idénticos.
En ambas realizaciones en la ejecución del segundo modo de control en cada derivación 32 de convertidor se presenta una subdivisión del conjunto 33 de módulos 36 en dos partes de potencia, asociándose una parte de potencia de NpwMn módulos a la ejecución del segundo modo de control (llamado en lo sucesivo "segunda parte de potencia") y una parte de potencia con los módulos restantes a la ejecución fundamental del primer modo de control (por ejemplo, del procedimiento estándar) (en lo sucesivo llamada "primera parte de potencia").
Los módulos 36 de la segunda parte 48 de potencia que se emplean para generar tensiones de escalón no uniformes por medio de modulación por ancho de pulso, en lo sucesivo también se denominan "módulos PWM". Se sigue en este sentido la siguiente regla de numeración: los módulos 36 de la segunda parte 48 de potencia se designan mediante un índice "x", en donde x=1... Npwm. Las tensiones de acumulador de energía en la segunda parte 48 de potencia se designan mediante Usc_pwm(x).
La descripción del segundo modo de control descrito propuesto se apoya en la segunda variante y se realiza en el ejemplo de la unidad 30 de convertidor ya contemplada. En la figura 5 está representada una derivación 32 de convertidor de la unidad 30 de convertidor, pudiendo distinguirse la distribución anteriormente mencionada de los módulos 36 en la primera parte 46 de potencia y la segunda parte 48 de potencia.
El segundo modo de control se basa en una regulación de las tensiones Uscj de acumulador de energía y de las tensiones usMj de salida de módulo en los módulos 36 de la segunda parte 48 de potencia.
En el procedimiento estándar anteriormente descrito con modulación por ancho de pulso el valor teórico Usc teórico de la tensión de acumulador de energía para todos los acumuladores 38 de energía que participan en el procedimiento estándar es idéntico. Este valor teórico Useteórico es un valor ideal, considerando el procedimiento estándar las desviaciones de los valores individuales Uscj de este valor ideal (véase en particular la figura 4).
El valor teórico de tensión de acumulador de energía de los módulos 36.x, que se emplean para generar la PWM con tensiones de escalón no uniformes, es inferior en factores:
Useteórico _PWM (x) > Us C max /2x
Correspondiendo Uscmax a la tensión de condensador de acumulador máxima dentro de la derivación 32. Para que los módulos PWM 36.x funcionen de manera segura dentro los límites de modulación, debería cumplirse la ecuación anterior.
Se explica ahora la regulación de las tensiones de condensador de acumulador Usc_pwm(x) de los módulos PWM 36.x.7
Para la regulación de las tensiones de acumulador de energía Usc_pwm(x) de acuerdo con la ecuación (6), para cada módulo PWM 36.x, independientemente del estado operativo de todos los otros módulos 36, puede establecerse si en los siguientes periodos PWM el acumulador de energía 38 respectivo debe cargarse o descargarse mediante la corriente de derivación Iz. Esto significa que independientemente de la tensión de suma de todos los módulos PWM 36.x que va a realizarse la regulación de tensión de cada módulo PWM 36.x puede seleccionar su tensión de salida libremente. Esto se explica con más detalle más adelante. Por consiguiente, a pesar del contenido de energía relativamente pequeño del acumulador 38 de energía de los módulos PWM 36.x, su valor Usc_pwm(x) de tensión puede regularse de forma óptima. Este se configura dentro de los límites máximos de la ecuación (7) más adelante.
Si se considera que en un diseño de convertidor habitual la variación de tensión de acumulador de energía máxima dentro de un periodo PWM (AU) se mueve en el intervalo de 5 a 10% de la tensión nominal de acumulador de energía, entonces mediante la ecuación (7) puede distinguirse que con de 2 a 3 módulos PWM 36.x por cada derivación 32 se ha alcanzado un límite operativamente razonable. Una reducción del coeficiente de distorsión no lineal de las corrientes de salida y de derivación en aproximadamente el factor 2npwm, con Npwm = 1 a 3, puede representar para determinadas aplicaciones ya una ventaja significativa.
Usa***/21 *X * UscpmmIx ) < USC^ X/ 2 X + 2 A£7 (7)
con AU = (Iz_max / Csm) * Tpwm. En este sentido Iz_max corresponde a la corriente de derivación máxima, Tpwm a la duración de periodo y Csm al valor de capacidad del acumulador 38 de energía configurado como condensador de acumulador.
El segundo modo de control con respecto a toda la derivación 32 de convertidor se explica ahora.
En el procedimiento estándar, dependiendo del valor teórico Uzteórico de tensión de derivación y de las tensiones Uscj de acumulador de energía adicionales se selecciona un módulo discrecional 36 de una derivación 32 para el ajuste de la tensión uzx de derivación mediante modulación por ancho de pulso: por cada derivación 32 de convertidor y periodo PWM hay solo un módulo 36, cuyo grado (a) de modulación tiene un valor discrecional entre 0 y 1. Todos los otros módulos de la derivación 32 están puestos en cortocircuito o a lo largo de todo el periodo PWM en el lado de la tensión alterna (a=0), o sus tensiones Uscj de condensador de acumulador están conectados (|a|=1) con la misma polaridad que la polaridad de la tensión teórica de derivación, véase más arriba y el cálculo de los grados de modulación a de los módulos 36 en la figura 4.
En el procedimiento presentado en la siguiente memoria para generar una tensión de salida multipunto con tensiones de escalón no uniformes de acuerdo con el segundo modo de control de la unidad 44 de control, por cada derivación 32 se seleccionan de forma fija módulos NPWM 36.x que por medio de modulación por ancho de pulso en cada periodo PWM generan la diferencia entre el valor teórico Uzteórico de tensión de derivación y la tensión de suma de los módulos 36 conectados a lo largo de todo el periodo, concretamente los módulos 36, que funcionan con el grado de modulación |a|=1.
Con el procedimiento presentado en la siguiente memoria puede garantizarse que en cada punto operativo todos los módulos PWM 36.x, que para la realización de la PWM funcionan con tensiones de escalón no uniformes con tensión de acumulador de energía Usc_pwm(x), puede seleccionar libremente de manera independiente unos de otros el signo o la polaridad de su tensión de salida de módulo usMj. Esto posible, sin que de ello resulten limitaciones con respecto a la tensión de salida o la amplitud mínima de la tensión de escalón.
La selección de la polaridad de las tensiones de salida de módulo usMj se realiza además independientemente de la polaridad del valor teórico Uzteórico de tensión de derivación.
El procedimiento para el control de los módulo PWM 36.x se presenta mediante el ejemplo de una modulación por ancho de pulso de una derivación 32 con tres submódulos PWM (Npwm=3):
1. El control de los módulos 36 de la primera parte 46 de potencia se realiza con una pequeña excepción de acuerdo con el procedimiento estándar. La excepción se refiere al módulo 36 seleccionado por última vez según el procedimiento estándar que, con ayuda de la modulación por ancho de pulso, debe aplicar la diferencia con respecto al valor teórico Uzteórico de tensión de derivación. Este submódulo, a diferencia del procedimiento estándar tiene ahora la tarea de aplicar junto con los módulos PWMn 36.x (módulos del segundo subgrupo 48) la diferencia respecto al valor teórico Uzteórico de tensión de derivación (Esta diferencia corresponde a la diferencia entre el valor teórico Uzteórico de tensión de derivación y la tensión de suma de los módulos 36 contribuyentes de la primera parte 46 de potencia, es decir, de los módulos 36, para los cuales se ha establecido el grado de modulación |a|=1 mediante el procedimiento estándar). Para las siguientes observaciones este submódulo obtiene el índice PWM x=0. 2.
2. Los tres módulos PWM 36.x se regulan de modo que sus tensiones Usc_pwm(x) de acumulador de energía de acuerdo con la ecuación (6) se sitúan aproximadamente en 1/2 (x=1), 1/4 (x=2) o 1/8 (x=3) del valor de las tensiones de acumulador de energía restantes de la primera parte (46) de potencia, en particular, del valor de la tensión Usc_pwm(x=0) de acumulador de energía del módulo 36.0. El módulo 36.0 presenta por consiguiente una amplitud Usc_pwm(x=0) de tensión de acumulador de energía que es igual al doble de la amplitud Usc_pwm(x=1) de tensión de acumulador de energía máxima de la segunda parte (48) de potencia. Una amplitud Usc_pwm(x=0), que es menor que el doble de la amplitud de tensión de acumulador de energía máxima de la segunda parte de potencia es igualmente posible de acuerdo con la ecuación (6).
Las características de procedimiento adicionales se explican ahora mediante la figura 6. Esta representa la estructura de tensión de escalón que puede generarse para la tensión Uz de derivación mediante la unidad de control.
En el lado izquierdo a lo largo del eje están representadas las tensiones de escalón que pueden generarse por medio de los módulos de la primera parte 46 de potencia. Esto corresponde a una primera estructura Si de tensión de escalón con tensiones de escalón uniformes. Dentro de la estructura Si de tensión de escalón, es decir, entre tensiones de escalón adyacentes de las primeras estructuras de tensión de escalón en el segundo modo de control mediante diferentes establecimientos de las tensiones de salida de módulo de la segunda parte 48 de potencia puede generarse una estructura de tensión S2 de escalón más fina:
3. Con ayuda de los módulos PWM 36.x se generan escalones 50 de tensión que siempre se sitúan entre escalones 52, 54 de tensión adyacentes de los módulos 36 restantes de la primera parte 46 de potencia. En este sentido siempre es posible que cada escalón de tensión de derivación pueda realizarse desacoplado del signo de las tensiones upwm(x) de salida de módulo, para x>1. Esto permite la regulación independiente de las tensiones de acumulador Usc_pwm(x) de energía de todos los módulos PWM 36.x.
Partiendo del valor teórico Uzteórico de tensión de derivación se determina los escalones de tensión que más se aproximan a este valor. En el ejemplo observado corresponde a un escalón Uzpwm_o de tensión superior del escalón 54 de tensión y el valor teórico Uzteórico de tensión de derivación puede aproximarse desde abajo mediante un escalón Uzpwm_u de tensión inferior desde abajo. En este escalón de tensión de acuerdo con la segunda estructura S2 de tensión de escalón las polaridades de las tensiones de salida de módulo de los módulos PWM 36.x en la segunda parte 48 de potencia se fijan de la manera siguiente: x=1: -; x=2: ; x=3: . Esta determinación de las polaridades se realiza independientemente de la polaridad de la tensión de derivación que va a alcanzarse.
4. El valor teórico Uzteórico de tensión de derivación se genera mediante una promediación de los dos escalones Uzpwm_o y Uzpwm_u de tensión. Para que mediante modulación por ancho de pulso la tensión teórica de derivación uzx se genera exclusivamente mediante los dos escalones de tensión Uzpwm_o y Uzpwm_u adyacentes, para cada periodo PWM puede realizarse una conmutación sincronizada de todos los módulos 36.x que participan en la modulación por ancho de pulso con x>0. Los dos escalones Uzpwm_o y Uzpwm_u de tensión adyacentes para la tensión teórica de derivación Uzteórico deben controlarse de modo que se cumpla la ecuación (8):
Figure imgf000010_0001
zteórico
correspondiendo a al grado de modulación del escalón de tensión Uzpwm_ o.
Además, para garantizar la conmutación sincronizada de todos los módulos 36 entre los dos escalones de tensión Uzpwm_o y Uzpwm_u se aplica un procedimiento PWM especial con temporización de flancos:
- las señales PWM para el escalón de tensión superior se generan con una tensión en diente de sierra con flanco descendente;
- las señales PWM para el escalón de tensión inferior se generan con una tensión en diente de sierra con flanco ascendente;
- los módulos que son necesarios para generar los dos escalones de tensión, permanecen a lo largo de todo el periodo PWM en un estado de conmutación.
En el ejemplo reproducido en la figura 6 de acuerdo con el procedimiento anteriormente descrito todos los módulos 36 de la primera parte 46 de potencia se conectan permanentemente a lo largo de todo el periodo PWM - esto incluye también el módulo 36 participante principalmente en el PWM con el índice PWM x=0, dado que participa en la generación de ambos escalones Uzpwm_o y Uzpwm_u de tensión. Los módulos 36.x de la segunda parte 48 de potencia con el índice PWM x=1 a 3 participan exclusivamente en la generación del escalón de tensión Uzpwm_u inferior, de modo que su tensión de salida se genera mediante la temporización de flancos PWM con tensión en diente de sierra ascendente.
La unidad 44 de control presenta además la función de fijar la asociación de los módulos 36 de la derivación 32 de convertidor a la primera o la segunda parte 46, 48 de potencia. Por ello, esta asociación puede modificarse en caso de demanda mediante la unidad 44 de control.
La unidad 44 de control puede conectar y desconectar el segundo modo de control. Con el segundo modo de control desconectado se realiza el primer modo de control con la primera parte de potencia 46 o con las primeras y segundas partes 46, 48 de potencia unidas. En este sentido, los módulos 36 de acuerdo con el procedimiento estándar se controlan para generar escalones 52, 54 de tensión uniformes.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo de ajuste de tensión con al menos una salida (34) de tensión de varios escalones, al menos una unidad (30) de convertidor que presenta al menos una primera parte (46) de potencia con un conjunto de módulos (36), que forma al menos una parte de una derivación (32) de convertidor, y una unidad (44) de control que controla la primera parte (46) de potencia para facilitar una tensión (Uz) de derivación de acuerdo con una primera estructura (S1) de escalón de tensión con escalones (52, 54) de tensión uniformes,
en donde la unidad (30) de convertidor comprende al menos una segunda parte (48) de potencia que con la primera parte (46) de potencia forma la derivación (32) de convertidor y presenta un grupo de módulos (36.x) que presentan en cada caso al menos un acumulador (38) de energía, un grupo (VB) de conmutadores y una salida (40) de módulo, y la unidad (44) de control está prevista en al menos un modo de control para controlar al menos el grupo de módulos (36.x) para facilitar la tensión (Uz) de derivación en cooperación con la primera parte (46) de potencia de acuerdo con una segunda estructura (S2) de escalón de tensión, más fina con respecto a la primera estructura (S1) de escalón de tensión con tensiones de escalón no uniformes,
en donde la primera parte (46) de potencia y la segunda parte (48) de potencia presentan módulos idénticos (36, 36.x), y en donde en el modo de control la tensión (Uz) de derivación se genera de acuerdo con un valor teórico (Uzteórico) de tensión de derivación que va a alcanzarse mediante un procedimiento de modulación, en donde durante un periodo de modulación la primera parte (46) de potencia contribuye a una proporción del valor teórico (Uzteórico) de tensión de derivación de acuerdo con la primera estructura (S1) de tensión de escalón y los módulos (36.x) de la segunda parte (48) de potencia generan la diferencia de la proporción con respecto al valor teórico de tensión (Uzteórico) de derivación mediante modulación.
2. Dispositivo de ajuste de tensión según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad (44) de control está prevista para modificar una asociación al menos de un módulo (36) de la derivación (32) de convertidor a la primera o a la segunda parte (46, 48) de potencia.
3. Dispositivo de ajuste de tensión según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque están previstos módulos (36.x) al menos de la segunda parte (48) de potencia en cada caso para generar una tensión (uSMj) de salida de módulo bipolar.
4. Dispositivo de ajuste de tensión según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un grupo (VB) de conmutadores está configurado como circuito puente.
5. Dispositivo de ajuste de tensión según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad (44) de control, dependiendo del valor teórico (Uzteórico) de tensión de derivación y de acuerdo con la primera estructura (S1) de escalón de tensión averigua módulos (36) de la primera parte (46) de potencia que durante el periodo de modulación contribuyen a la tensión (Uz) de derivación.
6. Dispositivo de ajuste de tensión según la reivindicación 1 o 5, caracterizado porque la unidad (44) de control de acuerdo con la segunda estructura (S2) de escalón de tensión establece una combinación de las tensiones (uSMj) de salida de módulo de la segunda parte (48) de potencia para el periodo de modulación, siendo la polaridad de las tensiones (uSMj) de salida de módulo individuales durante el periodo de modulación independiente del valor teórico (Uzteórico) de tensión de derivación.
7. Dispositivo de ajuste de tensión según la reivindicación 1, 5 o 6, caracterizado porque los acumuladores de energía (38) de la segunda parte (48) de potencia durante el periodo de modulación presentan diferentes tensiones (Usc_pwm(x)).
8. Dispositivo de ajuste de tensión según la reivindicación 7, caracterizado porque durante el periodo de modulación al menos un módulo (36.0) de la primera parte (46) de potencia presenta una amplitud (USCteórico_PWM(0)) de tensión de acumulador de energía, que es menor o igual al doble de la amplitud (USCteórico_PWM(1)) de tensión de acumulador de energía máxima de la segunda parte (48) de potencia.
9. Dispositivo de ajuste de tensión según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para generar la tensión (Uz) de derivación de acuerdo con el valor teórico (Uzteórico) de tensión de derivación se averiguan dos escalones (Uzpwm_u, Uzpwm_o) de tensión situados lo más cerca del valor teórico (Uzteórico) de tensión y una promediación de tiempo de los escalones (Uzpwm_u, Uzpwm_o) de tensión mediante una temporización de flancos PWM a lo largo del periodo de modulación reproduce el valor teórico (Uzteórico) de tensión de derivación.
10. Dispositivo de ajuste de tensión según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los acumuladores (38) de energía están configurados como condensadores de acumulador.
11. Dispositivo de ajuste de tensión según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el modo de control pueda conectarse y desconectarse.
12. Procedimiento para facilitar una tensión eléctrica por medio de un dispositivo de ajuste de tensión que presenta al menos una salida (34) de tensión de varios escalones, en el que
- una primera (46) parte de potencia con un conjunto de módulos (36), que al menos forma una parte de un derivación (32) de convertidor se controla para facilitar una tensión (Uz ) de derivación de acuerdo con una primera estructura (S1) de escalón de tensión con escalones (52, 54) de tensión uniformes,
- se controla al menos una segunda parte (48) de potencia, que forma con la primera parte de potencia la derivación (32) de convertidor y comprende un grupo de módulos (36.x), que en cada caso presentan al menos un acumulador (38) de energía, un grupo (VB) de conmutadores y una salida (40) de módulo, en donde al menos el grupo de módulos (36.x) se controla para facilitar la tensión (Uz ) de derivación en cooperación con la primera (46) parte de potencia de acuerdo con una segunda estructura (S2) de escalón de tensión más fina con respecto a la primera estructura (S1) de escalón de tensión con tensiones de escalón no uniformes,
en donde la primera parte (46) de potencia y la segunda parte (48) de potencia presentan módulos idénticos (36, 36.x), y
en donde en el modo de control la tensión (Uz ) de derivación se genera de acuerdo con un valor teórico (Uzteórico) de tensión de derivación que va a alcanzarse mediante un procedimiento de modulación, en donde durante un periodo de modulación la primera parte (46) de potencia contribuye a una proporción del valor teórico (Uzteórico) de tensión de derivación de acuerdo con la primera estructura (S1) de tensión de escalón y los módulos (36.x) de la segunda parte (48) de potencia generan la diferencia de la proporción con respecto al valor teórico de tensión de derivación (Uzteórico) mediante modulación.
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