ES2900730T3 - Convertidor en configuración triangular - Google Patents
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Abstract
Convertidor (10) para una tensión trifásica con - tres circuitos en serie (R1, R2, R3) conectados eléctricamente en triángulo, de los cuales cada uno comprende, en cada caso, al menos dos módulos de conmutación (SM) conectados en serie y una inductancia, y - un equipo de control (30) conectado con los módulos de conmutación (SM) que está configurado para controlar los módulos de conmutación (SM) de tal modo que en los circuitos en serie (R1, R2, R3) fluyen corrientes derivadas con la frecuencia básica de la tensión trifásica y con al menos un armónico de corriente adicional, en donde el armónico de corriente adicional está dimensionado de tal modo que en los circuitos en serie (R1, R2, R3) del convertidor (10) fluye en círculo y permanece dentro del convertidor, caracterizado porque - una dispersión de energía (ΔW) del circuito en serie es la diferencia entre energía derivada máxima y mínima durante un periodo de red en este circuito en serie, - los armónicos de corriente adicionales son el tercer y el noveno armónico, y los armónicos de corriente adicionales en cuanto a su tamaño y posición de fase están dimensionados de tal modo que la dispersión de energía (ΔW) en cada uno de los circuitos en serie (R1, R2, R3) es menor que sin los armónicos de corriente adicionales.
Description
DESCRIPCIÓN
Convertidor en configuración triangular
La invención se refiere a un convertidor en configuración triangular para una tensión trifásica. Los convertidores con configuración triangular pueden utilizarse, por ejemplo, para la compensación de potencia reactiva, armónicos y de fluctuación.
Un convertidor para una tensión trifásica se describe, por ejemplo, en el documento "SVC PLUS: An MMC STATCOM for Network and Grid Access Applications" (M. Pereira et al., 2011 IEEE Trondheim Power Tech). Este convertidor conocido anteriormente se utiliza como compensador.
La solicitud de patente WO 2011/105177 A1 divulga un convertidor de corriente con compensación de potencia reactiva para el accionamiento de un motor eléctrico. El convertidor de corriente presenta tres derivaciones en circuito en triángulo, en cada derivación están dispuestas una multitud de celdas en circuito en serie.
Por la solicitud de patente internacional WO 2010/145706 A1 se conoce un convertidor en configuración triangular en el que se alimenta un tercer armónico de la corriente al circuito en triángulo para disminuir el valor máximo de la corriente.
Durante el funcionamiento de un convertidor con configuración triangular, en los procedimientos conocidos hoy en día de regulación y de control se produce una pulsación de energía en las derivaciones de convertidor del convertidor.
La invención se basa en el objetivo de indicar un convertidor con configuración triangular en la que la dispersión de energía de esta pulsación de energía pueda reducirse con respecto a convertidores convencionales.
Este objetivo se resuelve de acuerdo con la invención mediante un convertidor con las características de la reivindicación 1. Diseños ventajosos del convertidor de acuerdo con la invención están indicados en las reivindicaciones dependientes.
Según esto, de acuerdo con la invención está previsto un convertidor con tres circuitos en serie conectados eléctricamente en triángulo, de los cuales, cada uno comprende en cada caso al menos dos módulos de conmutación conectados en serie, y un equipo de control conectado con los módulos de conmutación que puede controlar los módulos de conmutación de tal modo que en los circuitos en serie fluyen corrientes derivadas con la frecuencia básica de la tensión trifásica, y con al menos un armónico de corriente adicional, en donde el armónico de corriente adicional está dimensionado de tal modo que en los circuitos en serie del convertidor fluye en círculo y permanece dentro del convertidor.
Una ventaja esencial del convertidor de acuerdo con la invención consiste en que, en este - a diferencia de en los convertidores conocidos anteriormente - la dispersión de energía puede reducirse mediante la alimentación de armónicos de corriente adicionales. Esto va a explicarse brevemente con más detalle: en el estado casi estacionario la suma de la energía almacenada en condensadores de cada derivación produce pulsos para una energía derivada media que se deduce del diseño, así como del control/regulación del convertidor. Dentro de cada periodo, cada derivación del convertidor presenta, por consiguiente, un momento en el que la suma de las energías almacenada en la derivación es máxima y mayor que su promedio temporal. Asimismo, dentro de cada periodo de la tensión de alimentación surge un momento en el que la energía almacenada en la derivación es mínima y menor que su promedio temporal. La diferencia entre energía derivada máxima y mínima, es decir, la dispersión de energía está predeterminada en la observación casi estacionaria y simétrica del punto de funcionamiento del convertidor. Los armónicos de corriente adicionales previstos de acuerdo con la invención pueden reducir de manera más sencilla y ventajosa la dispersión de energía sin que puedan aparecer o perturbar a este respecto en el exterior, pues fluyen en círculo de acuerdo con la invención de modo que no pueden abandonar el convertidor en sus conexiones externas.
Los convertidores con configuración triangular, en general, al contrario que otros convertidores en la configuración de puente, no pueden transmitir o transformar potencia activa en el funcionamiento estacionario (salvo su propia energía disipada). Por lo tanto, se considera ventajoso cuando el convertidor se utiliza para la compensación de potencia reactiva, armónicos y fluctuación. En otras palabras, el convertidor es preferentemente un compensador, en particular, un compensador de potencia reactiva, de armónicos o de fluctuación, o un componente de un compensador de este tipo.
De manera especialmente preferente, el convertidor es un convertidor de puente integral en cascada.
Con respecto a la estructura del convertidor se considera ventajoso cuando el convertidor presenta un módulo de determinación de armónicos que mediante el estado de funcionamiento de convertidor respectivo determina al menos un armónico de corriente adicional, en donde el armónico de corriente adicional está dimensionado de tal modo que en los circuitos en serie del convertidor fluye en círculo, y permanece dentro del convertidor, y en donde el equipo de control controla los módulos de conmutación de tal modo que el al menos un armónico de corriente adicional determinado por el módulo de determinación de armónicos en los circuitos en serie, fluye en círculo.
Los armónicos de corriente adicionales están dimensionados de acuerdo con la invención, en cuanto a su tamaño y posición de fase, de tal modo que la dispersión de energía en cada uno de los circuitos en serie sea menor que sin los armónicos de corriente adicionales.
Cada uno de los módulos de conmutación comprende preferentemente en cada caso al menos cuatro transistores y un condensador.
Además, se considera como invención un procedimiento con las características de acuerdo con la reivindicación 5 para hacer funcionar un convertidor para una tensión trifásica con tres circuitos en serie conectados eléctricamente en triángulo, de los cuales, cada uno comprende en cada caso al menos dos módulos de conmutación conectados en serie.
De acuerdo con la invención, con respecto a un procedimiento de ese tipo está previsto que los módulos de conmutación se controlen de tal modo que en los circuitos en serie fluyan corrientes derivadas con la frecuencia básica de la tensión trifásica y un tamaño predeterminado y/o un curso en el tiempo predeterminado, mediante el estado de funcionamiento de convertidor respectivo se determine al menos un armónico de corriente adicional, en donde el armónico de corriente adicional está dimensionado de tal modo que en los circuitos en serie del convertidor fluye en círculo, y permanece dentro del convertidor, y los módulos de conmutación se controlan de tal modo que el al menos un armónico de corriente adicional determinado, en cada caso, en los circuitos en serie fluye en círculo.
Con respecto a las ventajas del procedimiento de acuerdo con la invención cabe remitir a las ventajas que se han explicado anteriormente del convertidor de acuerdo con la invención dado que las ventajas del convertidor de acuerdo con la invención se corresponden esencialmente con las del procedimiento de acuerdo con la invención.
De acuerdo con la invención los armónicos de corriente adicionales están medidas en cuanto a su tamaño y posición de fase de tal modo que la dispersión de energía en cada uno de los circuitos en serie es menor que sin los armónicos de corriente adicionales.
Preferentemente uno o varios armónicos de corriente, cuya frecuencia se corresponde con un múltiplo de la frecuencia básica o de red de la tensión trifásica divisible entre tres en la que se imprimen las corrientes derivadas de los circuitos en serie (R1, R2, R3).
También se considera ventajoso cuando en el convertidor se imprimen una o varias tensiones de armónicos cuya frecuencia se corresponde con un armónico divisible entre tres de las frecuencias básicas o de red de la tensión trifásica.
De manera especialmente preferente con el convertidor se lleva a cabo una compensación, en particular, una compensación de potencia reactiva, de armónicos o de fluctuación.
La invención se explica a continuación con más detalle mediante ejemplos de realización; a este respecto muestran a modo de ejemplo:
figura 1 un primer ejemplo de realización para un convertidor de acuerdo con la invención con un equipo de control, así como un módulo de determinación de armónicos conectado con el equipo de control,
figura 2 esquemáticamente a modo de ejemplo los armónicos de corriente que fluyen en círculo hacia el convertidor de acuerdo con la figura 1,
figura 3 las corrientes que fluyen hacia el convertidor de acuerdo con la figura 1 y tensiones aplicadas en un funcionamiento del convertidor sin el módulo de determinación de armónicos,
figura 4 las corrientes que fluyen en el convertidor de acuerdo con la figura 1 y tensiones aplicadas durante un funcionamiento del módulo de determinación de armónicos, es decir, en el caso de armónicos de corriente adicionales que fluyen en círculo,
figura 5 un ejemplo de realización para un módulo de conmutación para el convertidor de acuerdo con la figura 1,
figura 6 un segundo ejemplo de realización para un convertidor de acuerdo con la invención, en el que el módulo de determinación de armónicos está implementado en el equipo de control,
figura 7 un tercer ejemplo de realización para un convertidor de acuerdo con la invención, en el que el módulo de determinación de armónicos está formado por un módulo de programa de software, y
figura 8 un cuarto ejemplo de realización para un convertidor de acuerdo con la invención, en el que el módulo de determinación de armónicos procesa directamente señales de medición o datos de medición.
En las figuras, para mayor claridad, para componentes idénticos o comparables se emplean siempre las mismas referencias.
La figura 1 muestra un convertidor trifásico 10 para una tensión trifásica. Las tensiones de fase de la tensión trifásica están señaladas en la figura 1 con las referencias U1(t), U2(t) y U3(t). Las corrientes de fase que fluyen en función de las tensiones de fase U1(t), U2(t) y U3(t) están señaladas con las referencias 11 (t), I2(t) y I3(t).
El convertidor 10 comprende tres circuitos en serie R1, R2, R3 conectados eléctricamente en triángulo, de los cuales cada uno comprende, en cada caso, al menos dos módulos de conmutación SM conectados en serie y una inductancia L.
Con los módulos de conmutación SM está conectado un equipo de control 30 que puede controlar los módulos de conmutación SM mediante señales de control ST(SM) individuales de cada módulo de conmutación de tal modo que en los circuitos en serie R1, R2, R3 fluyen corrientes derivadas Iz12(t), Iz31(t) y Iz23(t) con la frecuencia básica de la tensión trifásica y armónicos de corriente adicionales. Como va a explicarse más abajo en detalle, los armónicos de corriente adicionales pueden estar dimensionadas de tal modo que en los circuitos en serie R1, R2, R3 del convertidor 10 fluyen en círculo y permanecen dentro del convertidor 10 y no entran en las corrientes de fase 11 (t), I2(t) y I3(t).
Para formar los armónicos de corriente adicionales, el convertidor 10 presenta un módulo de determinación de armónicos 40 que determina en cada caso mediante el estado de funcionamiento de convertidor respectivo para cada uno de los circuitos en serie R1, R2, R3 al menos un armónico de corriente adicional.
El equipo de control 30 está conectado a través de líneas de control individuales en cada caso con cada uno de los módulos de conmutación SM de los tres circuitos en serie R1, R2 y R3. Las líneas de conexión no están dibujadas en la figura 1 por motivos de claridad. Para el control de los módulos de conmutación SM el equipo de control 30 genera las señales de control ST(SM), que se transmiten a los módulos de conmutación a través de las líneas de control no mostradas.
Para determinar las señales de control ST(SM) óptimas al equipo de control 30 en el lado de la entrada se cargan una multitud de señales de medición y/o datos de medición. Por ejemplo, se trata de señales de medición y/o datos de medición, que indican las tensiones alternas U1(t), U2(t) y U3(t) aplicadas en el convertidor, las corrientes de fase 11 (t), I2(t) y I3(t) y/o las corrientes derivadas Iz12(t), Iz23(t) y Iz31(t) fluyentes.
Además, el equipo de control 30 está conectado - por ejemplo, a través de las líneas de control ya mencionadas o a través de líneas de señal adicionales - con los módulos de conmutación SM de los tres circuitos en serie R1, R2 y R3, de tal modo que pueden transmitirse al equipo de control 30 datos de estado Zd(SM) que describen el estado respectivo de los módulos de conmutación.
El equipo de control 30 por lo tanto conoce, en función de los datos aplicados en el lado de la entrada, qué tensiones y corrientes están presentes, así como, además, en qué estado de funcionamiento se encuentran los módulos de conmutación SM adicionales de los tres circuitos en serie R1, R2 y R3.
En función de las señales de medición y/o datos de medición aplicadas en el lado de la entrada y de los datos de estado, aplicados en el lado de la entrada el equipo de control 30 puede controlar los módulos de conmutación SM de tal modo que se logra un comportamiento de convertidor deseado, por ejemplo, un comportamiento de compensación deseado, en particular, un comportamiento de compensación deseado de potencia reactiva, de armónicos o de fluctuación.
Para poder aprovechar las tareas de control descritas, el equipo de control 30 puede comprender, por ejemplo, un equipo de cómputo (por ejemplo, en forma de una instalación de procesamiento de datos o de un ordenador) 31 que esté programado de tal modo que, dependiendo de las señales de medición, datos de medición o datos de estado aplicados en el lado de la entrada se determina el control óptimo en cada caso de los módulos de conmutación SM y de este modo genera las señales de control ST(SM) necesarias para el control. Un programa de control PR1 correspondiente (o módulo de programa de control) para el control del equipo de cómputo puede estar almacenado en una memoria 32 situada en el equipo de control 30.
El módulo de determinación de armónicos 40 ya mencionado recibe datos de estado de funcionamiento BZ del equipo de control 30 a través de una línea de control que describen el estado de funcionamiento del convertidor 10. El módulo de determinación de armónicos 40, dependiendo de las señales de estado de funcionamiento BZ, genera datos de contenido de armónicos OS, que definen para cada uno de los tres circuitos en serie R1, R2 y R3, en cada caso, al menos un armónico de corriente adicional que debe fluir adicionalmente en el circuito en serie R1, R2 y R3 respectivo.
El equipo de control 30 procesa los datos de contenido de armónicos OS obtenidos por el módulo de determinación de armónicos 40 y modifica el control de los módulos de conmutación SM de los circuitos en serie R1, R2 y R3 mediante las señales de control ST(SM) de tal modo que en los circuitos en serie no solo fluyen aquellas corrientes derivadas que serían necesarias para el comportamiento de convertidor deseado, sino que además también fluyen los armónicos de corriente adicionales que se han determinado por el módulo de determinación de armónicos 40.
Los armónicos de corriente adicionales que se determinan por el módulo de determinación de armónicos 40 están dimensionados, en cuanto a su cantidad y su posición de fase, de tal modo que los armónicos de corriente adicionales en los tres circuitos en serie R1, R2 y R3 fluyen en círculo. Esto se muestra esquemáticamente en la figura 2.
Puede distinguirse en la figura 2 que los armónicos de corriente adicionales Izos fluyen solo dentro de los tres circuitos en serie R1, R2 y R3 y no abandonan el convertidor.
Los armónicos de corriente adicionales Izos se superponen a este respecto a las corrientes derivadas “necesarias” para el funcionamiento del convertidor 10 en los circuitos en serie R1, R2 y R3 de tal modo que la dispersión de energía AW en cada uno de los tres circuitos en serie R1, R2 y R3 es menor de lo que sería el caso sin los armónicos de corriente adicionales lzos. Esto se muestra en detalle en las figuras 3 y 4.
En las figuras 3 y 4 la variable Uism(t) señala a modo de ejemplo la tensión en uno de los grupos de módulo de conmutación de uno de los circuitos en serie R1, R2 o R3, Iz(t) señala la corriente derivada, que fluye a través del grupo de módulos de conmutación correspondiente, P(t) la potencia resultante en el grupo de módulos de conmutación respectivo y /P(t)dt la integral correspondiente de la potencia de la que resulta la dispersión de energía AW respectiva. La figura 3 muestra los cursos de curva sin los armónicos de corriente adicionales Izos, es decir, el caso cuando en los circuitos en serie R1, R2 y R3 solo fluyen aquellas corrientes derivadas que son necesarias para la conversión.
La figura 4 muestra los cursos de curva para el punto de funcionamiento idéntico con los armónicos de corriente adicionales Izos, es decir, el caso cuando en las corrientes derivadas se modulan los armónicos de corriente mediante un control correspondiente de los módulos de conmutación SM. Puede verse que la dispersión de energía AW, debido a los armónicos de corriente adicionales, es menor de lo que es el caso sin los armónicos de corriente correspondientes (compárese figura 3).
En la figura 5 se muestra un ejemplo de realización para un módulo de conmutación SM. El módulo de conmutación SM presenta cuatro transistores T1-T4, cuatro diodos D y un condensador C en el que una tensión de condensador Uc desciende. Para el control a uno de los transistores (en este caso un transistor T2) se carga una tensión de control U sm mediante el equipo de control 30 de acuerdo con la figura 1.
El modo de trabajo del módulo de determinación de armónicos 40 va a explicarse con más detalle a continuación de acuerdo con la figura 1:
La dispersión de energía AW en el estado casi estacionario solo depende de la frecuencia y amplitud del sistema de tensión alterna, así como de ángulo de fase, frecuencia y amplitud de las corrientes en el sistema de tensión alterna. Para el circuito en serie R1 en la figura 1, por ejemplo, para el caso de una mera utilización se considera como compensador de corriente reactiva y se dejan de lado las pérdidas de convertidor
con
La pulsación de energía descrita en el estado simétrico, casi estacionario recorrerá todas las derivaciones del convertidor de manera idéntica, aunque con desplazamiento de fase. De esto se deduce una pulsación de la diferencia de las energías de dos derivaciones, la "diferencia de energía derivada". El desarrollo en el tiempo de la diferencia de energía de dos derivaciones depende entonces directamente del desarrollo en el tiempo de la energía de una derivación, así como del desplazamiento de fase de las tensiones y corrientes en la toma de tensión alterna de las derivaciones.
La energía almacenada en una derivación se distribuye preferentemente en el promedio de tiempo de manera uniforme en los condensadores de los módulos de conmutación de la derivación respectiva. Con ello, las tensiones de los condensadores de módulo de conmutación de una derivación se mantienen aproximadamente igual.
Los condensadores individuales están especificados a este respecto para una tensión máxima determinada Umax. De esto se deduce una energía Wmax que puede almacenarse al máximo en la derivación, que depende del número de los submódulos N en la derivación, así como de la capacidad C de los submódulos individuales.
Al superar la energía máxima Wmax el convertidor debe desconectarse debido al peligro de su destrucción.
Existe igualmente un límite inferior para la energía derivada, se deduce de la tensión U is ivi (t) que va a ajustarse por la pila de módulos.
El grado de modulación k es obligatoriamente menor de uno, su valor concreto se deduce de la calidad de la regulación del convertidor y de las exigencias en su comportamiento de regulación. Si no se alcanza la energía mínima, entonces el convertidor ya no puede regularse.
En cortocircuitos y otros fallos en los bornes del convertidor las derivaciones individuales deben absorber y desprender una elevada cantidad de energía. Esta circunstancia se deduce de las exigencias de las redes o instalaciones conectadas para dominar las altas corrientes surgidas de acuerdo con las exigencias.
La energía mínima Wmin+res de una derivación está predeterminada con ello y se corresponde con la energía derivada Wmin mínimamente necesaria para conservar la capacidad de regulación más la energía Wres,neg que va a emitirse en el peor de los casos en caso de fallo.
W mi ■ n+re.s' = W m i ■ n +W res,neg ( 7)
La energía Wmax que va a almacenarse al máximo en una derivación del convertidor también está predeterminada físicamente. Inicialmente es la suma de la energía mínima Wmin+res anteriormente mencionada más la dispersión de energía máxima AWmax que aparece en el funcionamiento normal. A esto ha de añadirse la energía de reserva Wres,pos para casos de fallo que aumentan la energía derivada:
Como ya se ha mencionado anteriormente, los condensadores individuales en los módulos de conmutación de las derivaciones de convertidor están especificados para una tensión máxima determinada U c,max . De este se deduce una energía que puede almacenarse al máximo en la derivación, que depende del número de los módulos de conmutación N en la derivación. A este respecto, para N y la capacidad de los condensadores de módulo de conmutación C debe aplicarse que la energía derivada que aparece en el funcionamiento o caso de fallo del convertidor siempre sea menor que la energía que puede almacenarse al máximo en la derivación:
Si no se cumple esta condición el convertidor debería desconectarse dado que si no se destruiría.
Cabe distinguir que con ello el funcionamiento específico con la dispersión de energía máxima predetermina el número de módulo y la capacidad de módulo mínimos del convertidor. Mediante una disminución de la dispersión de energía máxima, tal como se alcanza mediante el módulo de determinación de armónicos 40 puede lograrse, por consiguiente, una disminución del número de módulos en cada derivación del convertidor y una disminución en el gasto de instalación. En el convertidor además a través de cada módulo de conmutación instalado fluye una de las corrientes derivadas. De la disminución del número de módulos, por lo tanto, también es posible una bajada correspondiente de las pérdidas del convertidor.
Como efecto secundario además una disminución del número de módulos puede repercutir también positivamente en la distribución de las pérdidas de paso de los semiconductores de los módulos de conmutación individuales y, por consiguiente, hacer posible corrientes derivadas ligeramente superiores- es decir, potencias de convertidor superiores. Para generar los armónicos que fluyen en círculo preferentemente los armónicos de corriente divisibles entre tres (con respecto a la frecuencia del sistema de corriente alterna aplicado en el convertidor de acuerdo con la figura 1) se imprimen en las corrientes derivadas. Forman una componente de modo común y repercuten, por tanto, de manera idéntica en todas las derivaciones. Preferentemente para el tercer y el noveno armónico se generan armónicos de corriente.
Para un funcionamiento estacionario del convertidor, por ejemplo, como mero compensador de corriente reactiva, se aplican las fórmulas que se han expuesto anteriormente como sigue (hipótesis: se utiliza el tercer armónico de corriente, se dejan de lado pérdidas de convertidor):
7zi2(0 = 7zl2 -sen|
m-1
+ — | / 3 sen(3 ■
m ■ t <p^ )
( 10 ;
U is M n (0 = Ü ¿ n ' sen(íy • 
n:
Mediante selección conveniente de la amplitud y posición de fase de uno o varios de los armónicos mencionados el curso de potencia por cada derivación de convertidor puede modificarse de modo que se produce una dispersión de energía que es menor que la que surge sin los armónicos mencionados, tal como se muestra en las figuras 3 y 4 a modo de
ejemplo. Esto disminuye la energía máxima Wmax que se produce. Esto en el diseño del convertidor puede reducir el número de circuitos en serie y/o la capacidad de módulo de conmutación C, por lo que pueden bajar los costes y las pérdidas de convertidor.
Los armónicos que van a imprimirse para la reducción de la dispersión de energía pueden determinarse de manera variada. Es adecuado, por ejemplo, un control de campo característico que, dependiendo del estado actual del convertidor, lee y controla en correspondencia los parámetros de armónicos óptimos. El campo característico correspondiente puede haberse creado a este respecto de manera variada (por ejemplo, cálculo analítico, optimización numérica, etc.). Alternativamente - por ejemplo, para operaciones dinámicas - puede preverse también un sistema de regulación que regule automáticamente los armónicos correspondientes.
El procedimiento descrito para calcular y generar los armónicos que van a imprimirse adicionalmente puede llevarse a cabo independientemente de los procedimientos de regulación/control de potencia, tensión, corriente, equilibrio energético habituales tal como se controla o regula en el ejemplo de realización de acuerdo con la figura 1 por el programa de control PR1, porque los armónicos se superponen a las corrientes derivadas "normales" que se calculan en la figura 1 mediante el programa de control PR1 y los armónicos modulados no influyen en los tamaños y comportamientos de equilibrio regulados por el programa de control PR1.
Asimismo, la determinación y/o generación de los armónicos puede realizarse también como componente integral de las regulaciones/controles citados.
Por lo tanto, no surge ningún gasto adicional en la parte de potencia del convertidor (equipos de medición, etc.) para la realización de la generación de armónicos. Puede realizarse, por ejemplo, en software y podría readaptarse también a posteriori sin modificaciones de hardware en instalaciones ya existentes.
La figura 6 muestra un segundo ejemplo de realización para un convertidor de acuerdo con la invención 10. El convertidor de acuerdo con la figura 6 se corresponde, en cuanto al modo de funcionamiento, con el convertidor de acuerdo con la figura 1. A diferencia de esto, el módulo de determinación de armónicos 40 está implementado en el equipo de control 30.
La figura 7 muestra un tercer ejemplo de realización para un convertidor de acuerdo con la invención 10, en el que el módulo de determinación de armónicos 40 está formado por un módulo de programa de software PR2 que está almacenado en la memoria 32 del equipo de cómputo 31 del equipo de control 30. Para determinar los datos de contenido de armónicos o para determinar los armónicos de corriente adicionales que son necesarias o ventajosas para una reducción de la dispersión de energía en los circuitos en serie R1, R2 y R3 el equipo de cómputo 31 del equipo de control 30 únicamente debe llamar y ejecutar el módulo de programa de software PR2.
La figura 8 muestra un cuarto ejemplo de realización para un convertidor de acuerdo con la invención 10, en el que el módulo de determinación de armónicos 40 procesa directamente las señales de medición o datos de medición que también se procesan por el equipo de control 30. El módulo de determinación de armónicos 40 puede trabajar por consiguiente independientemente de señales de estado de funcionamiento que se facilitan mediante el equipo de control 30. Por lo demás, el modo de trabajo del módulo de determinación de armónicos 40, así como del convertidor 10 se corresponde en conjunto con el modo de trabajo del convertidor 10 de acuerdo con la figura 1.
La modulación de los armónicos descrita anteriormente puede suceder tanto en el estado estacionario como en procesos transitorios (por ejemplo, en caso de fallo). Debido a un mejor poder de representación matemática en los ejemplos de cálculo anteriormente mencionados se ha mostrado el estado casi estacionario. Sin embargo, la posibilidad de imprimir los armónicos en el caso transitorio está incluida en las reflexiones descritas.
Claims (8)
1. Convertidor (10) para una tensión trifásica con
- tres circuitos en serie (R1, R2, R3) conectados eléctricamente en triángulo, de los cuales cada uno comprende, en cada caso, al menos dos módulos de conmutación (SM) conectados en serie y una inductancia, y
- un equipo de control (30) conectado con los módulos de conmutación (SM) que está configurado para controlar los módulos de conmutación (SM) de tal modo que en los circuitos en serie (R1, R2, R3) fluyen corrientes derivadas con la frecuencia básica de la tensión trifásica y con al menos un armónico de corriente adicional, en donde el armónico de corriente adicional está dimensionado de tal modo que en los circuitos en serie (R1, R2, R3) del convertidor (10) fluye en círculo y permanece dentro del convertidor,
caracterizado porque
- una dispersión de energía (AW) del circuito en serie es la diferencia entre energía derivada máxima y mínima durante un periodo de red en este circuito en serie,
- los armónicos de corriente adicionales son el tercer y el noveno armónico, y los armónicos de corriente adicionales en cuanto a su tamaño y posición de fase están dimensionados de tal modo que la dispersión de energía (AW) en cada uno de los circuitos en serie (R1, R2, R3) es menor que sin los armónicos de corriente adicionales.
2. Convertidor según la reivindicación 1,
caracterizado porque
el convertidor (10) forma un compensador, en particular, un compensador de potencia reactiva, de armónicos o de fluctuación.
3. Convertidor según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque
- el convertidor (10) presenta un módulo de determinación de armónicos (40), que mediante el estado de funcionamiento de convertidor respectivo determina el al menos un armónico de corriente adicional, en donde el armónico de corriente adicional está dimensionado de tal modo que en los circuitos en serie (R1, R2, R3) del convertidor (10) fluye en círculo y permanece dentro del convertidor, y
- en donde el equipo de control (30) controla los módulos de conmutación (SM) de tal modo que en los circuitos en serie (R1, R2, R3) fluye el al menos un armónico de corriente adicional determinado por el módulo de determinación de armónicos (40).
4. Convertidor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada uno de los módulos de conmutación (SM) comprende, en cada caso, al menos cuatro transistores (T1-T4) y un condensador (C).
5. Procedimiento para hacer funcionar un convertidor para una tensión trifásica con tres circuitos en serie (R1, R2, R3) conectados eléctricamente en triángulo, de los cuales cada uno comprende en cada caso al menos dos módulos de conmutación (SM) conectados en serie y una inductancia, en donde
- los módulos de conmutación (SM) se controlan de tal modo que en los circuitos en serie (R1, R2, R3) fluyen corrientes derivadas con la frecuencia básica de la tensión trifásica y un tamaño predeterminado y/o un curso en el tiempo predeterminado,
- mediante el estado de funcionamiento de convertidor respectivo se determina al menos un armónico de corriente adicional, en donde el armónico de corriente adicional está dimensionado de tal modo en los circuitos en serie (R1, R2, R3) del convertidor (10) que fluye en círculo y permanece dentro del convertidor (10), y
- los módulos de conmutación (SM) se controlan de tal modo que en los circuitos en serie (R1, R2, R3) fluye el al menos un armónico de corriente adicional determinado,
caracterizado porque
- una dispersión de energía (AW) del circuito en serie es la diferencia entre energía derivada máxima y mínima durante un periodo de red en este circuito en serie,
- los armónicos de corriente adicionales son el tercer y el noveno armónico, y los armónicos de corriente adicionales en cuanto a su tamaño y posición de fase están dimensionados de tal modo que la dispersión de energía (AW) en cada uno de los circuitos en serie (R1, R2, R3) es menor que sin los armónicos de corriente adicionales.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque uno o varios armónicos de corriente, cuya frecuencia se corresponde con un múltiplo de la frecuencia básica o de red de la tensión trifásica divisible entre tres, se imprimen en las corrientes derivadas de los circuitos en serie (R1, R2, R3).
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores 5-6,
caracterizado porque en el convertidor (10) se imprimen una o varias tensiones de armónicos, cuya frecuencia se corresponde con un armónico divisible entre tres de la frecuencia básica o de red de la tensión trifásica.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores 5-7,
caracterizado porque con el convertidor (10) se lleva a cabo una compensación, en particular, una compensación de potencia reactiva, de armónicos o de fluctuación.
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