ES2883574T3

ES2883574T3 - Instalación SAI en línea con refrigeración combinada de aire y agua

Info

Publication number: ES2883574T3
Application number: ES18705162T
Authority: ES
Inventors: Joachim Huntgeburth; Thomas Benke; Norbert Ueffing
Original assignee: Piller Group GmbH
Current assignee: Piller Group GmbH
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2021-12-09
Anticipated expiration: 2038-02-21
Also published as: US11289992B2; AU2018226937A1; EP3367768A1; DK3590315T3; EP3590315B1; EP3590315B8; WO2018158115A1; US20190379269A1; KR20190122697A; KR102446420B1; SG11201906983XA; EP3590315A1

Abstract

Instalación SAI (1) con un armario de máquinas (16) y los siguientes componentes, que están dispuestos en el armario de máquinas (16): - un convertidor CA/CC (7) conectado en el lado de salida a un circuito intermedio de corriente continua (9) con una etapa final de potencia (33), - un convertidor CC/CA (8) conectado en el lado de entrada al circuito intermedio de corriente continua (9) con otra etapa final de potencia (33), - un convertidor bidireccional CA/CC (51) conectado al circuito intermedio de corriente continua (9) con otra etapa final de potencia (33), - una derivación (11) para la conexión en serie del convertidor CA/CC (7) con el convertidor CC/CA (8), en la que está dispuesto un conmutador de derivación (12), - un control (14) para el convertidor CA/CC (7), el convertidor CC/CA (8) y el conmutador de derivación (12), así como - un ventilador (24) que succiona aire de un entorno (25) del armario de máquinas (16) a través de filtros de aire (26) al interior del armario de máquinas (16), sopla el aire en el armario de máquinas (16) a través de un intercambiador de calor (27) y expulsa de nuevo el aire fuera del armario de máquinas (16), - un circuito de agente refrigerante (35) en el que están dispuestos el intercambiador de calor (27) junto con una bomba de agente refrigerante (37) y cuerpos de refrigeración (38) para las etapas finales de potencia (33), caracterizada - por que un motor/generador (10), que está dispuesto en el armario de máquinas (16), para el que también está previsto el control (14) y a cuyo rotor (42) está acoplada mecánicamente una masa móvil (45), está conectado por el lado de CA al convertidor bidireccional CA/CC (51) y - por que están dispuestos canales de agente refrigerante (46) a través del motor/generador (10) en el circuito de agente refrigerante (35), comprendiendo los canales de agente refrigerante (46) canales de estátor (48) que discurren a través de un estátor (40) del motor/generador (10).

Description

DESCRIPCIÓN

Instalación SAI en línea con refrigeración combinada de aire y agua

Campo de la invención

La invención se refiere a una instalación SAI en la que, en un armario de máquinas, están dispuestos los siguientes componentes: (i) un convertidor CA/CC conectado en el lado de salida a un circuito intermedio de corriente continua con una etapa final de potencia, (ii) un convertidor CC/CA conectado en el lado de entrada al circuito intermedio de corriente continua con otra etapa final de potencia, (iii) un convertidor bidireccional CA/CC conectado al circuito intermedio de corriente continua con otra etapa final de potencia, (iv) un motor/generador conectado por el lado de CA al convertidor bidireccional CA/CC, cuyo rotor está acoplado mecánicamente a una masa móvil, (v) una derivación para la conexión en serie del convertidor CA/CC con el convertidor CC/CA, en la que está dispuesto un conmutador de derivación, (vi) un control para el convertidor CA/CC, el convertidor CC/CA, el motor/generador y el conmutador de derivación, así como (vii) un ventilador que succiona aire de un entorno del armario de máquinas a través de filtros de aire al interior del armario de máquinas, sopla el aire en el armario de máquinas a través de un intercambiador de calor y expulsa de nuevo el aire fuera del armario de máquinas.

Debido a la conexión en serie del convertidor CA/CC con el convertidor CC/CA, esta instalación SAI es una denominada instalación SAI en línea que puede alimentar las cargas conectadas a la salida del convertidor CC/CA por medio de esta conexión en serie desde una fuente principal de corriente alterna. A este respecto, con ayuda de la conexión en serie del convertidor CA/CC con el convertidor CC/CA, se puede mejorar la calidad de la corriente alterna puesta a disposición de la carga con respecto a la fuente principal de corriente alterna. Sin embargo, si la calidad de salida de la corriente alterna ya es suficiente, la carga se puede alimentar, evitando el convertidor CA/CC y el convertidor CC/CA, por medio de la derivación directamente desde la fuente principal de corriente alterna. En caso de fallo parcial o completo de la fuente principal de corriente alterna, la carga se puede alimentar por medio del motor/generador, el convertidor bidireccional CA/CC y el convertidor CC/CA desde la masa móvil. Para ello, la masa móvil debe ser puesta anteriormente en rotación por medio del convertidor CA/CC, el convertidor bidireccional CA/CC y el motor/generador para almacenar en ella energía cinética.

En particular, la instalación SAI es una instalación SAI compacta, dispuesta en un armario de máquinas, con elevada densidad de potencia con respecto a sus dimensiones. Con esta elevada densidad de potencia, el balance térmico de la instalación SAI exige una especial atención.

Estado de la técnica

Por el documento EP 1226643 B1 se conoce una instalación SAI con una carcasa, una unidad de acumulación de energía por masa móvil, que proporciona energía de reserva de corto plazo para un consumidor y está dispuesta en una carcasa, y una unida electrónica SAI que alimenta al consumidor continuamente potencia de una de las siguientes fuentes de potencia: la unidad de masa móvil, un suministro de tensión de red y una fuente de energía de emergencia de largo plazo, que también está dispuesta en la carcasa. Un sistema de refrigeración para refrigerar la unidad de masa móvil y la unidad electrónica SAI presenta un sistema de refrigeración por convección de aire forzado que conduce aire refrigerante por medio de la unidad de masa móvil y la unidad electrónica SAI. Concretamente, el sistema refrigerante de convección conduce el aire refrigerante primero a través de la unidad de masa móvil y después a través de la unidad electrónica SAI. Además, el sistema refrigerante por convección presenta varios ventiladores y cada ventilador, un elemento de amortiguación que extrae aire succionado por el ventilador de nuevo fuera de la carcasa. Los elementos de amortiguación presentan en cada caso una solapa que se abre y se cierra en función de la diferencia de presión entre la presión interna y la externa de la carcasa. La carcasa comprende una base estable en la que está instalada la unidad de masa móvil y un bastidor montado en la base que sujeta un sistema electrónico de control para la unidad de masa móvil y la unidad electrónica SAI. La base y el bastidor de la carcasa están revestidos conjuntamente mediante paneles laterales y paneles de puerta de acceso, así como una tapa en las que están previstas las solapas.

Por el documento DE 19852 125 C1, se conoce un dispositivo para la alimentación de corriente ininterrumpida que debe conectarse entre una fuente de corriente alterna, cuyas interrupciones han de puentearse, y un consumidor que debe alimentarse con corriente alterna. El dispositivo comprende al menos un rectificador para la corriente alterna entrante, acumuladores para el almacenamiento intermedio de energía eléctrica, al menos un inversor de la tensión de batería de los acumuladores y un sistema electrónico de control. Cuerpos de bobinado eléctrico, en particular bobinas y reactancias, y componentes electrónicos semiconductores del dispositivo son recorridos por una corriente de alimentación. Los cuerpos de bobinado están dispuestos en una cubeta llena de un primer líquido refrigerante. Un sistema de conductos para un segundo líquido refrigerante presenta superficies de intercambio de calor orientadas hacia el primer agente refrigerante y los componentes semiconductores. Para el primer líquido refrigerante está previsto un agente compensador de presión que presenta un volumen de gas compresible. Para el segundo líquido refrigerante está previsto un intercambiador de calor para disipar este calor. En el conocido dispositivo de alimentación de corriente ininterrumpida, para evitar la acumulación de suciedad, no se hace pasar aire de refrigeración por el dispositivo desde el exterior. Este presenta una carcasa cerrada para todos los componentes electrónicos y eléctricos de la que parten y a la que llegar solo conductos de corriente y conductos para el segundo líquido refrigerante. El intercambiador de calor está dispuesto fuera de esta carcasa.

Por el documento US 2010/0085708 A1 se conoce una instalación SAI con refrigeración directa de diferentes componentes generadores de calor residual. Los componentes generadores de calor residual de la instalación SAI están dispuestos en un armario de distribución y comprenden un rectificador, un inversor, un conmutador y al menos un transformador. A este respecto, el rectificador, el inversor y el conmutador se refrigeran con planchas de refrigeración que son recorridas por un líquido refrigerante. El líquido refrigerante circula mediante una bomba en un circuito de agente refrigerante en el que está dispuesto un intercambiador de calor. En el intercambiador de calor, el calor residual del líquido refrigerante se libera al aire con el que el transformador es refrigerado por aire. Como almacenador de energía, la conocida instalación SAI utiliza una batería. Otra posibilidad de suministro de energía de emergencia es la de un volante de inercia.

Por el documento WO 2007/065666 A2 se conoce un sistema SAI con un dispositivo de refrigeración compuesto de enfriador de aire en el que está montado un refrigerador de líquido. A este respecto, el enfriador de aire está dispuesto entre el refrigerador de líquido y componentes generadores de calor, en particular semiconductores de potencia, como puentes térmicos entre los componentes generadores de calor y el refrigerador de líquido. El refrigerador de líquido sirve para elevar la potencia refrigerante del dispositivo de refrigeración con respecto a su configuración solo con el enfriador de aire.

Objetivo de la invención

La invención se basa en el objetivo de mejorar una instalación SAI del tipo descrito al principio, que se corresponde con el preámbulo de la reivindicación independiente 1, con respecto a su sistema de refrigeración de tal manera que se pueda elevar su densidad de potencia sin que se generen problemas con el balance térmico.

Solución

El objetivo de la invención se logra mediante una instalación SAI con las características de la reivindicación independiente 1. Formas de realización preferentes de la instalación SAI de acuerdo con la invención se definen en las reivindicaciones dependientes.

Descripción de la invención

Una instalación SAI de acuerdo con la invención presenta un armario de máquinas y los siguientes componentes, que están dispuestos en el armario de máquinas: (i) un convertidor CA/CC conectado en el lado de salida a un circuito intermedio de corriente continua con una etapa final de potencia, (ii) un convertidor CC/CA conectado en el lado de entrada al circuito intermedio de corriente continua con otra etapa final de potencia, (iii) un convertidor bidireccional CA/CC conectado al circuito intermedio de corriente continua con otra etapa final de potencia, (iv) un motor/generador conectado por el lado de CA al convertidor bidireccional CA/CC, cuyo rotor está acoplado mecánicamente a una masa móvil, (v) una derivación para la conexión en serie del convertidor CA/CC con el convertidor CC/CA, en la que está dispuesto un conmutador de derivación, (vi) un control para el convertidor CA/CC, el convertidor CC/CA, el motor/generador y el conmutador de derivación, así como (vii) un ventilador que succiona aire de un entorno del armario de máquinas a través de filtros de aire al interior del armario de máquinas, sopla el aire en el armario de máquinas a través de un intercambiador de calor y expulsa de nuevo el aire fuera del armario de máquinas. A este respecto, el intercambiador de calor está dispuesto de acuerdo con la invención con una bomba de agente refrigerante, canales de agente refrigerante a través del motor/generador y cuerpos de refrigeración para las etapas finales de potencia en un circuito de agente refrigerante cerrado, comprendiendo los canales de agente refrigerante canales de estátor a través del motor/generador que discurren a través de un estátor del motor/generador.

La instalación SAI de acuerdo con la invención presenta un sistema de refrigeración híbrido que utiliza la capacidad térmica del aire del entorno tanto para la refrigeración básica de los componentes dispuestos en el armario de máquinas como para una mayor disipación del calor de los componentes críticos con la ayuda de un agente refrigerante. El agente refrigerante se enfría en el intercambiador de calor, a través del cual se sopla en el armario de máquinas el aire succionado en el armario de máquinas antes de que este se expulse de nuevo fuera del armario de máquinas. El agente refrigerante circula por medio de una bomba de agente refrigerante a través de un circuito de agente refrigerante en el que, junto al intercambiador de calor, también están dispuestos canales de agente refrigerante a través del motor/generador y cuerpos refrigerantes para las etapas finales de potencia. Al menos se refrigeran, por tanto, el motor/generador y las etapas finales de potencia de los convertidores con ayuda del agente refrigerante. Esto, sin embargo, no excluye que también se prevea para otros componentes de la instalación SAI dentro del armario de máquinas una refrigeración de agente refrigerante. Por ejemplo, el control de la instalación SAI, sin embargo, se refrigera regularmente de manera suficiente con aire, ya que las potencias eléctricas que fluyen a través de él son solo pequeñas. También hay que asegurarse de que no se produzcan tensiones importantes en el control que, en caso de haber suciedad dentro del armario de máquinas, traerían consigo un peligro relevante de cargas disruptivas. Donde aparecen grandes tensiones en la instalación SAI de acuerdo con la invención como, por ejemplo, en las etapas finales de potencia de los convertidores, se utiliza la refrigeración de agente refrigerante. Además, por medio de los filtros de aire, a través de los cuales se succiona el aire al interior del armario de máquinas, se previene un ensuciamiento del interior del armario de máquinas.

En la instalación SAI de acuerdo con la invención no es habitual la inclusión del motor/generador en el circuito de agente refrigerante. Esto permite, sin embargo, un considerable aumento de la densidad de potencia de la instalación SAI con respecto a la energía cinética que se almacena mecánicamente en la masa móvil acoplada al rotor del motor/generador. El agente refrigerante que fluye a través de los canales de estátor a través del estátor del motor/generador, no refrigera el propio estátor, sino también los cojinetes para el rotor del motor/generador.

Es preferible si los canales de agente refrigerante a través del motor/generador comprenden, además, canales de carcasa que discurran a través de una carcasa del motor/generador. Si tanto el estátor como la carcasa del motor/generador son refrigerados por medio de agente refrigerante, se consigue también una refrigeración indirecta del rotor del motor/generador que rota entremedias. Esto se cumple en particular si la carcasa del motor/generador no solo envuelve el rotor, sino también la masa móvil acoplada mecánicamente a él.

En la instalación SAI de acuerdo con la invención, es preferente una estructura particularmente compacta del motor/generador en la que la masa móvil envuelva el rotor del motor/generador. Expresado de otro modo, en la instalación SAI de acuerdo con la invención, la masa del rotor del motor/generador se eleva de tal modo que sea efectiva como masa móvil acoplada mecánicamente al rotor, en cuyo movimiento de rotación se puede almacenar una considerable energía cinética para el suministro de emergencia de una carga con la instalación SAI. La masa móvil que está acoplada al rotor del motor/generador, en esta forma de realización de la instalación SAI de acuerdo con la invención, no se puede desacoplar o desconectar sin más del rotor, sino que forma junto con este una unidad constructiva cerrada.

En el motor/generador de la instalación SAI de acuerdo con la invención, los canales de estátor pueden estar conectados en paralelo a los canales de carcasa. En muchos casos, sin embargo, es ventajoso para un flujo forzado a través de los canales de agente refrigerante si los canales de estátor están conectados en serie a los canales de carcasa. A este respecto, los canales de estátor pueden estar dispuestos aguas abajo de los canales de carcasa.

También los cuerpos refrigerantes para las etapas finales de potencia pueden estar conectados básicamente en serie a los canales de agente refrigerante, pudiendo estar dispuestos los cuerpos refrigerantes aguas abajo de los canales de agente refrigerante. Sin embargo, también puede ser preferible conectar en paralelo los cuerpos refrigerantes a los canales de agente refrigerante para, con ayuda de válvulas en el circuito de agente refrigerante, poder ajustar de manera diferente en función de la necesidad la refrigeración de agente refrigerante del motor/generador y de las etapas finales de potencia.

En la instalación SAI de acuerdo con la invención, también puede estar integrada en el circuito de refrigeración una refrigeración de agente refrigerante para inductancias de filtro que generalmente son parte del convertidor CC/CA del lado se salida, pero también del convertidor CA/CC del lado de entrada y, por tanto, también están dispuesta en el armario de máquinas. A este respecto, puede resultar ventajoso disponer la refrigeración de agente refrigerante aguas abajo de los cuerpos refrigerantes para las etapas finales de potencia, porque las inductancias de filtro soportan sin problema cierta elevación de la temperatura.

En el circuito de agente refrigerante, se dispone además, preferentemente, un recipiente de expansión para el agente refrigerante. Este puede comprender opcionalmente un volumen de gas comprensible. El agente refrigerante puede tener básicamente forma de gas o de vapor. Preferentemente, sin embargo, se trata de un líquido refrigerante.

Con respecto a la refrigeración con aire, el ventilador, los filtros de aire y otros equipos de conducción de aire de la instalación SAI de acuerdo con la invención están dispuestos preferentemente de tal modo que conducen varias corrientes parciales paralelas entre sí a través del armario de máquinas, que solo se agrupan al entrar el aire en el ventilador. Una de estas corrientes parciales puede pasar a través del armario de máquinas alrededor del motor/generador y refrigerar este adicionalmente a la refrigeración con el agente refrigerante. Otra corriente parcial puede pasar alrededor de las inductancias de filtro del convertidor CC/CA y/o del convertidor CA/CC para refrigerarlas de manera exclusiva o en combinación con una refrigeración adicional de agente refrigerante. Otra corriente parcial de aire puede pasar alrededor del conmutador de derivación de la derivación para refrigerarla. El control de la instalación SAI se puede refrigerar con otra corriente parcial más de aire. Sin embargo, la refrigeración por convección suele ser suficiente en este caso, de tal modo que se puede prescindir de la circulación forzada de aire en la zona del control.

El intercambiador de calor en el circuito de agente refrigerante puede estar dispuesto en particular aguas abajo del ventilador y, por tanto, en las corrientes parciales agrupadas de aire a través del armario de máquinas. En el intercambiador de calor puede efectuarse un intercambio de calor directo entre el aire y el agente refrigerante. La instalación SAI de acuerdo con la invención prescinde, por tanto, por regla general del uso de un segundo agente refrigerante que podría, por ejemplo, evaporarse y condensarse de nuevo en un proceso cíclico para reducir la temperatura del agente refrigerante guiado en el circuito de agente refrigerante por debajo de la temperatura del aire que se soplado a través del intercambiador de calor.

Preferentemente, el armario de máquinas de la instalación SAI de acuerdo con la invención comprende dos armarios parciales dispuestos uno junto a otro que configuran unidades de transporte independientes para la instalación SAI. A este respecto, se puede configurar una pared divisoria del armario de máquinas por medio de dos paredes de los armarios parciales que se superpongan entre sí y que delimiten uno con respecto al otro los armarios parciales, pero estén provistas de aberturas de paso de aire alineadas. Para el transporte de los armarios parciales, estas aberturas de paso de aire pueden estar cerradas.

Concretamente, un armario parcial puede encerrar el motor/generador, el ventilador, el intercambiador de calor y la bomba de agente refrigerante, es decir, todos los componentes de la instalación SAI con elementos móviles, mientras que el otro armario parcial encierra las etapas finales, las inductancias de filtro del convertidor CC/CA y/o del convertidor CA/CC, el conmutador de derivación y el control, es decir, todos los componentes puramente eléctricos o electrónicos de la instalación SAI.

Perfeccionamientos ventajosos de la invención se desprenden de las reivindicaciones, la descripción y los dibujos. Las ventajas mencionadas en la descripción de características y de combinaciones de varias características, son únicamente ejemplos y pueden surtir efecto de manera alternativa o acumulativa, sin que tengan que obtenerse forzosamente las ventajas de formas de realización de acuerdo con la invención. Sin que por ello se modifique el objeto de las reivindicaciones adjuntas, en cuanto al contenido de divulgación de los documentos de aplicación originales y de la patente se aplica lo siguiente: se pueden deducir características adicionales de los dibujos, en particular de las geometrías representadas y las dimensiones relativas de varios componentes entre sí, así como de su disposición relativa e interacción. La combinación de características de diferentes formas de realización de la invención o de características de diferentes reivindicaciones es posible asimismo de manera diferente a las remisiones elegidas en las reivindicaciones, y se sugiere por la presente. Esto también se refiere a características que se representan en los dibujos separados o se mencionan en su descripción. Estas características también pueden combinarse con características de diferentes reivindicaciones. Del mismo modo, en las reivindicaciones pueden suprimirse características mencionadas para formas de realización adicionales de la invención.

Las características mencionadas en las reivindicaciones y en la descripción deben entenderse en cuanto a su número de tal modo que esté presente exactamente ese número o un número mayor que el número mencionado, sin que sea necesaria la utilización explícita de la locución adverbial "al menos". Por tanto, si, por ejemplo, se habla de un intercambiador de calor, este ha de entenderse de modo que están presentes exactamente un intercambiador de calor, dos intercambiadores de calor o más intercambiadores de calor. Las características expuestas en las reivindicaciones pueden ser complementadas también mediante otras características o ser las únicas características que presenta el respectivo producto.

Las referencias contenidas en las reivindicaciones no representan ninguna limitación del alcance de los objetos protegidos por las reivindicaciones. Únicamente sirven al fin de hacer más comprensibles las reivindicaciones.

Breve descripción de las figuras

A continuación, se explica y describe adicionalmente la invención mediante ejemplos de realización preferentes representados en las figuras.

La Figura 1 es una representación esquemática del sistema de refrigeración de una instalación SAI de acuerdo con la invención.

La Figura 2 es una representación esquemática de la estructura eléctrica y electrónica de la instalación SAI de acuerdo con la invención según la figura 1.

La Figura 3 muestra un motor/generador de la instalación SAI de acuerdo con la invención de acuerdo con la figura 1 en una vista desde arriba y

La Figura 4 muestra el motor/generador de acuerdo con la figura 3 en una vista en sección de acuerdo con una línea de corte A-A dibujada en la figura 3.

Descripción de las figuras

La instalación SAI 1 representada en las figuras 1 y 2 en relación con diferentes aspectos sirve para el abastecimiento ininterrumpido de una carga 2 con potencia eléctrica. A este respecto, la instalación SAI 1 está conectada entre la carga 2 y una fuente principal de corriente alterna 3, por ejemplo, una red pública de corriente alterna 4, véase figura 2. Entre una entrada 5 y una salida 6, la instalación SAI 1 presenta una conexión en serie de un convertidor CA/CC 7 y de un convertidor CC/AC 8, estando conectado a un circuito intermedio de corriente continua 9 situado entremedias adicionalmente un motor/generador 10 por medio de un convertidor bidireccional CA/CC 51. Al rotor del motor/generador 10 está acoplada mecánicamente una masa móvil que durante el funcionamiento del motor/generador 10 es puesta en rotación. La energía cinética acumulada en la masa móvil rotativa puede aprovecharse por medio del motor/generador 10, que funciona como generador, y el convertidor CC/CA 8 para abastecer la carga 2 con potencia eléctrica cuando falla la fuente principal de corriente alterna 3. Con la conexión en serie del convertidor CA/CC 7 y del convertidor CC/CA 8 y utilizando el motor/generador 10, se puede mejorar la calidad de la corriente desde la fuente principal de corriente alterna 3 y estabilizarse el abastecimiento de la carga 2 con potencia eléctrica, también aunque no falle la fuente principal de corriente alterna 3. Además, la instalación SAI 1 comprende una derivación 11 con un conmutador de derivación 12 que está previsto paralelo para la conexión en serie del convertidor CA/CC 7 con el convertidor CC/CA 8 y sirve para puentear esta conexión en serie cuando la carga 2 se pueda abastecer directamente desde la fuente principal de corriente alterna 3. Un abastecimiento básico de la carga 2 desde la fuente principal de corriente alterna 3 estabilizando la tensión aplicada en la salida 6 con ayuda del convertidor CC/CA 8 es posible por medio de una inductancia adicional 13 en la derivación 11. Para el convertidor CA/CC 7, el convertidor Cc /CA 8, el conmutador de derivación 12 y el motor/generador 10 está previsto un control 14 de la instalación SAI 1. El control 14 controla también un sistema de refrigeración 15 de la instalación SAI 1. Todos los componentes 7-15 de la instalación SAI 1 están dispuestos en un armario de máquinas 16.

La figura 1 muestra que este armario de máquinas 16 comprende dos armarios parciales 17 y 18 dispuestos uno junto a otro, estando configurada una pared divisoria 19 del armario de máquinas 16 por dos paredes 20 y 21 que se superponen de los armarios parciales 17, 18 en las que están previstas aberturas de paso de aire alineadas 22 y 23. En el armario parcial 17 están dispuestos todos los componentes de la instalación SAI 1 con elementos móviles, mientras que el armario parcial 18 aloja los componentes puramente electrónicos y eléctricos. Un ventilador 24 del sistema de refrigeración 15 en el armario parcial 17 succiona aire del entorno 25 a través de filtros de aire 26 en la zona de la base de los dos armarios parciales 17 y 18 al interior del armario de máquinas 16. El ventilador 24 sopla el aire a través de un intercambiador de calor 27 y lo expulsa después de nuevo fuera del armario de máquinas 16. A este respecto, los filtros de aire 26, el ventilador 24 y otros equipos de conducción de aire no representados están configurados y dispuestos de tal modo que varias corrientes parciales 28-31 de aire discurren a través del armario de máquinas 16, hasta que todas las corrientes parciales 28-31 de aire se reúnen en el ventilador 24 y un corriente principal agrupada 32 sale a través del intercambiador de calor 27 y fuera del armario de máquinas 16. Una corriente parcial 28 discurre a través del motor/generador 10. La corriente parcial 29 discurre a través de etapas finales de potencia 33 del convertidor CA/CC 7, del convertidor CC/CA 8 y del convertidor bidireccional CC/CA 51. La corriente parcial 30 discurre a través de inductancias de filtro 34 del convertidor CA/CC 7 y del convertidor CC/CA 8; y la corriente parcial 31 discurre a través de la derivación 11. El control 14 puede ser recorrido por estas corrientes parciales de aire u otra adicional a través del armario de máquinas 16 o está dispuesto fuera de estas corrientes parciales y puede refrigerarse por convección. Para el motor/generador 10 y las etapas finales de potencia 33 del convertidor CC/CA 8, está previsto un circuito de agente refrigerante 35 adicional en el que están dispuestos el intercambiador de calor 27, un recipiente de expansión 36, una bomba de agente refrigerante 37, canales de agente refrigerante a través del motor/generador 10 y cuerpos refrigerantes 38 para las etapas finales de potencia 33. A este respecto, los canales de refrigeración a través del motor/generador 10 y los cuerpos refrigerantes 38 están conectados en este caso en paralelo. Con el circuito de agente refrigerante 35, se refrigeran de manera selectiva adicionalmente con agente refrigerante los componentes de la instalación SAI 1 que, con una elevada densidad de potencia de la instalación SAI 1, más tienden a sobrecalentarse. Para el control del sistema de refrigeración 15, el control 14 puede actuar, junto al ventilador 24, sobre la bomba de agente refrigerante 37 y sobre válvulas 50 que determinan el flujo relativo en los canales de agente refrigerante a través del motor/generador 10 con respecto al flujo en los cuerpos refrigerantes 38. Sin embargo, las válvulas no necesitan ser controladas por el control 14, sino que también pueden ser ajustadas una única vez para determinar el flujo relativo en los canales de agente refrigerante a través del motor/generador 10 y los cuerpos refrigerantes 38.

La figura 3 muestra el motor/generador 10 de la instalación SAI 1 en una vista desde arriba y la figura 4, en una vista en sección con sección vertical a lo largo de la línea de corte A-A de acuerdo con la figura 3. El motor/generador 10 presenta una carcasa 39 en cuyo centro está dispuesto un estátor 40. Alrededor del estátor 40, está instalado un rotor 42 que puede rotar en torno a un eje de rotación vertical 41 en cojinetes giratorios 43 y 44. El rotor 42 está acoplado mecánicamente con una masa móvil 45 que rota con el rotor 42 alrededor del eje de rotación 41. Con el funcionamiento del motor/generador 10 como motor, la masa móvil 45 es puesta en rotación alrededor del eje de rotación 41 para almacenar energía cinética en la masa móvil 45. Esta energía cinética puede ser transformada de nuevo en energía eléctrica, si el motor/generador 10 funciona como generador. Los canales de agente refrigerante 46 del circuito de agente refrigerante 35 a través del motor/generador 10 comprenden canales de carcasa 47 a través de la carcasa 39 y para la refrigeración de la carcasa 39, así como canales de estátor 48 a través del estátor 40. Además, la figura 4 muestra un apoyo inferior 49 por medio del cual está instalado el motor/generador 10 en el armario parcial 17 del armario de máquinas 16.

Lista de referencias

1 Instalación SAI

2 Carga

3 Fuente principal de corriente alterna

4 Red eléctrica pública

5 Entrada

6 Salida

Convertidor CA/CC

Convertidor CC/CA

Circuito intermedio de corriente continua Motor/Generador

Derivación

Conmutador de derivación Inductancia

Control

Sistema de refrigeración

Armario de máquinas

Armario parcial

Pared divisoria

Pared

Abertura de paso de aire

Ventilador

Entorno

Filtro de aire

Intercambiador de calor

Corriente parcial

Corriente principal

Etapa final de potencia

Inductancia de filtro

Circuito de agente refrigerante Depósito de expansión

Bomba de agente refrigerante Cuerpo refrigerante

Carcasa

Estátor

Eje de giro

Rotor

Cojinete giratorio

Masa móvil

Canal de agente refrigerante

Canal de carcasa

Canal de estátor

Elemento de apoyo

Válvula

Convertidor bidireccional CC/CA

Claims

REIVINDICACIONES

1. Instalación SAI (1) con un armario de máquinas (16) y los siguientes componentes, que están dispuestos en el armario de máquinas (16):

- un convertidor CA/CC (7) conectado en el lado de salida a un circuito intermedio de corriente continua (9) con una etapa final de potencia (33),

- un convertidor c C/CA (8) conectado en el lado de entrada al circuito intermedio de corriente continua (9) con otra etapa final de potencia (33),

- un convertidor bidireccional CA/CC (51) conectado al circuito intermedio de corriente continua (9) con otra etapa final de potencia (33),

- una derivación (11) para la conexión en serie del convertidor CA/CC (7) con el convertidor CC/CA (8), en la que está dispuesto un conmutador de derivación (12),

- un control (14) para el convertidor CA/CC (7), el convertidor CC/CA (8) y el conmutador de derivación (12), así como

- un ventilador (24) que succiona aire de un entorno (25) del armario de máquinas (16) a través de filtros de aire (26) al interior del armario de máquinas (16), sopla el aire en el armario de máquinas (16) a través de un intercambiador de calor (27) y expulsa de nuevo el aire fuera del armario de máquinas (16),

- un circuito de agente refrigerante (35) en el que están dispuestos el intercambiador de calor (27) junto con una bomba de agente refrigerante (37) y cuerpos de refrigeración (38) para las etapas finales de potencia (33), caracterizada

- por que un motor/generador (10), que está dispuesto en el armario de máquinas (16), para el que también está previsto el control (14) y a cuyo rotor (42) está acoplada mecánicamente una masa móvil (45), está conectado por el lado de CA al convertidor bidireccional CA/CC (51) y

- por que están dispuestos canales de agente refrigerante (46) a través del motor/generador (10) en el circuito de agente refrigerante (35), comprendiendo los canales de agente refrigerante (46) canales de estátor (48) que discurren a través de un estátor (40) del motor/generador (10).

2. Instalación SAI (1) según la reivindicación 1, caracterizada por que los canales de agente refrigerante (46) comprenden canales de carcasa (47) que discurren a través de una carcasa (39) del motor/generador (10).

3. Instalación SAI (1) según la reivindicación 2, caracterizada por que la carcasa (39) envuelve el rotor (42) y la masa móvil (45) acoplada a él.

4. Instalación SAI (1) según las reivindicaciones 2 o 3, caracterizada por que los canales de estátor (48) están conectados en paralelo a los canales de carcasa (47) o por que los canales de estátor (48) están conectados en serie a los canales de carcasa (47).

5. Instalación SAI (1) según las reivindicaciones 2 o 3, caracterizada por que los canales de estátor (48) están conectados en serie a los canales de carcasa (47), estando dispuestos los canales de estátor (48) aguas abajo de los canales de carcasa (47).

6. Instalación SAI (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la masa móvil (45) envuelve el rotor (42) del motor/generador (10).

7. Instalación SAI (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los cuerpos refrigerantes (38) están conectados en paralelo a los canales de agente refrigerante (46) o por que los cuerpos refrigerantes (38) están conectados en serie a los canales de agente refrigerante (46), estando dispuestos los cuerpos refrigerantes (38) opcionalmente aguas abajo de los canales de agente refrigerante (46).

8. Instalación SAI (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que, en el circuito de agente refrigerante (35), está dispuesta una refrigeración de agente refrigerante para inductancias de filtro (34) del convertidor CA/CC (7) y/o del convertidor CC/CA (8), estando dispuesta la refrigeración de agente refrigerante opcionalmente aguas abajo de los cuerpos refrigerantes (38).

9. Instalación SAI (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que, en el circuito de agente refrigerante (35), está dispuesto un recipiente de expansión (36) que opcionalmente comprende un volumen de gas compresible.

10. Instalación SAI (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el ventilador (24), los filtros de aire (26) y otros equipos de conducción de aire están dispuestos y configurados de tal modo que conducen una primera corriente parcial (28) de aire a través del armario de máquinas (16) alrededor del motor/generador (10).

11. Instalación SAI (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el ventilador (24), los filtros de aire (26) y otros equipos de conducción de aire están dispuestos y configurados de tal modo que conducen una segunda corriente parcial (30) de aire a través del armario de máquinas (16) alrededor de inductancias de filtro (34) del convertidor CA/CC ⁽ 7 ⁾y/o del convertidor CC/CA (8).

12. Instalación SAI (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el ventilador (24), los filtros de aire (26) y otros equipos de conducción de aire están dispuestos y configurados de tal modo que conducen una tercera corriente parcial (31) de aire a través del armario de máquinas (16) alrededor del conmutador de derivación (12).

13. Instalación SAI (1) según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizada por que el ventilador (24) y los demás equipos de conducción de aire están dispuestos y configurados de tal modo que agrupan todas las corrientes parciales (28, 29, 30, 31) al entrar el aire en el ventilador (24), estando dispuesto el intercambiador de calor (27) opcionalmente aguas abajo del ventilador (24).

14. Instalación SAI (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el armario de máquinas (16) presenta dos armarios parciales (17, 18) dispuestos uno junto a otro, estando configurada una pared divisoria (19) del armario de máquinas (16) por dos paredes (20, 21) que se superponen entre sí de los armarios parciales (17, 18) con aberturas de paso de aire alineadas (22, 23).

15. Instalación SAI (1) según la reivindicación 14, caracterizada por que un armario parcial (17) envuelve el motor/generador (10), el ventilador (24), el intercambiador de calor (27) y la bomba de agente refrigerante (37) y por que el otro armario parcial (18) envuelve las etapas finales de potencia (33), inductancias de filtro (34) del convertidor Ca /CC (7) y/o del convertidor CC/CA (8), el conmutador de derivación (12) y el control (14).