MX2014008502A - Proteccion de voltaje inverso diagnosticable para cargas de alta energia. - Google Patents

Abstract

Sistemas y métodos de diagnostico de una condición de un conmutador de protección de voltaje inverso (209) en un sistema eléctrico (200); el sistema eléctrico incluye una fuente de energía (207), una carga eléctrico (201), y un conmutador de protección de voltaje inverso (209) en una configuración tipo serie; el sistema eléctrico además incluye un conmutador a tierra (213) configurado para conectar selectivamente la terminal fuente del circuito de protección de voltaje inverso a tierra; la terminales del circuito de protección de voltaje inverso están desconectadas de la fuente de energía; el conmutador a tierra está cerrado para conectar una terminal del conmutador de protección de voltaje inverso a tierra; se aplica un voltaje de polarización a la otra terminal del conmutador de protección de voltaje inverso y se abre el conmutador de protección de voltaje inverso; una condición de corto circuito inadecuada a través del conmutador de protección de voltaje inverso es detectada cuando el voltaje en la terminal polarizada del conmutador de protección de voltaje inverso es menor que un umbral cuando está abierto el conmutador de protección de voltaje inverso.

Description

PROTECCIÓN DE VOLTAJE INVERSO DIAGNOS ICABLE PARA CARGAS DE ALTA ENERGIA ANTECEDENTES DE LA INVENCION La presente invención se refiere a sistemas y métodos para proteger un dispositivo eléctrico durante una aplicación inversa de una batería. Cuando una batería es conectada de manera inadecuada, es posible que la corriente inversa dañe un dispositivo eléctrico.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Los sistemas y métodos que se describen a continuación proporcionan un sistema para proteger un dispositivo eléctrico evitando que una corriente inversa fluya a través del circuito cuando una batería u otra fuente de energía está conectada de manera inadecuada. En particular, los sistemas que se describen a continuación proporcionan protección para cargas eléctricas de alta energía que son controladas utilizando tanto un conmutador del lado alto como un conmutador del lado bajo. El circuito incluye un conmutador de protección de voltaje inverso (RVP) controlable que evita que se aplique un voltaje inverso a la carga y que también puede ser controlado para diagnosticar fallas del hardware en el circuito de protección.

Entre otras cosas, la invención proporciona un sistema eléctrico incluyendo una fuente de energía y una carga eléctrica operada por la fuente de energía. Un conmutador de protección de voltaje inverso está conectado en una configuración tipo serie entre la carga y la fuente de energía, y evita que un voltaje inverso sea aplicado a la carga eléctrica. El conmutador de protección de voltaje inverso incluye una terminal de control, una primera terminal (por ejemplo, una fuente) , y una segunda terminal (por ejemplo, un drenaje). El sistema eléctrico también incluye un circuito de diagnostico de protección de voltaje inverso incluyendo un conmutador a tierra conectado entre la primera terminal del conmutador de protección de voltaje inverso y la carga, una fuente de voltaje de polarización controlable conectada a la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso, y un sistema de control. El sistema de control está configurado para detectar condiciones de error en el conmutador de protección de voltaje inverso mediante la desconexión de la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso de la fuente de energía, abriendo el conmutador de protección de voltaje inverso, cerrando el conmutador a tierra, aplicando un voltaje de polarización desde la fuente de voltaje de polarización, y determinando que existe un corto circuito inadecuado a través del conmutador de protección de voltaje inverso en caso que el voltaje en la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso sea menor que un umbral.

El sistema de control además está configurado, en algunas modalidades, para detectar condiciones de error en el conmutador de protección de voltaje inverso desconectando la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso de la fuente de energía, cerrando el conmutador de protección de voltaje inverso, cerrando el conmutador a tierra, aplicando un voltaje de polarización desde la fuente de voltaje de polarización, y determinando que existe una condición de corto circuito inadecuada a través del conmutador de protección de voltaje inverso cuando el voltaje en la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso es mayor que un umbral.

En algunas modalidades, el sistema eléctrico incluye un conmutador de control del lado alto conectado en una configuración tipo serie entre la carga eléctrica y la fuente de energía y un conmutador de control del lado bajo conectado en una configuración tipo serie entre la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso y la fuente de energía. El conmutador de protección de voltaje inverso está conectado en una configuración tipo serie entre la carga eléctrico y el conmutador de control del lado bajo.

En otra modalidad, la invención proporciona un método de diagnóstico de una condición de un conmutador de protección de voltaje inverso en un sistema eléctrico. El sistema eléctrico incluye una fuente de energía, una carga eléctrica, y un conmutador de protección de voltaje inverso en una configuración tipo serie. El sistema eléctrico además incluye un conmutador a tierra configurado para conectar selectivamente una primera terminal del circuito de protección de voltaje inverso a tierra. El método incluye los actos de desconectar una segunda terminal del circuito de protección de voltaje inverso de la fuente de energía, cerrar el conmutador a tierra para conectar la primera terminal del conmutador de protección de voltaje inverso a tierra, aplicar el voltaje de polarización a la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso, abrir el conmutador de protección de voltaje inverso, y determinar que existe una condición de corto circuito inadecuada a través del conmutador de protección de voltaje inverso cuando el voltaje en la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso es menor que un umbral.

En algunas modalidades, el método además incluye los actos de desconectar la segunda terminal del circuito de protección de voltaje inverso de la fuente de energía, cerrar el conmutador a tierra para conectar la primera terminal del conmutador de protección de voltaje inverso a tierra, aplicar el voltaje de polarización a la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso, cerrar el conmutador de protección de voltaje inverso, y determinar que existe una condición de circuito abierto inadecuada a través del conmutador de protección de voltaje inverso cuando el voltaje en la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso es menor que un umbral.

Otros aspectos de la invención serán aparentes por consideración de la descripción detallada y los dibujos acompañantes .

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 1 es un diagrama en bloques de un sistema eléctrico con un sistema de protección de voltaje inverso.

La figura 2 es un diagrama en bloques de otro sistema eléctrico con un sistema de protección de voltaje inverso diferente .

La figura 3 es un gráfico de flujo que ilustra un método para el diagnostico de condiciones de error en el sistema de protección de voltaje inverso del sistema eléctrico de la figura 2.

La figura 4 es una ilustración esquemática que muestra componentes de circuito adicionales del sistema eléctrico de la figura 2.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Antes de explicar a detalle cualquiera de las modalidades de la invención, se entenderá que la invención no queda limitada en su aplicación a los detalles de construcción y el arreglo de componentes establecidos en la siguiente descripción o que se ilustran en los siguientes dibujos. La invención tiene la capacidad para otras modalidades y para ser practicada o ser llevada a cabo en diversas formas.

Sistemas eléctricos de corriente directa (DC), incluyendo sistemas electromecánicos, tales como motores, típicamente están diseñados de manera que la corriente de una fuente de energía se va a aplicar en una dirección particular. Cuando la fuente de energía es conectada de manera inadecuada, de forma que las terminales de las baterías quedan conectadas hacia atrás, se aplica un voltaje inverso/corriente inversa al sistema eléctrico. Este voltaje inverso puede dañar el sistema eléctrico.

Una manera de evitar que se aplique un voltaje inverso a una carga eléctrica es conectar un diodo en una configuración tipo serie entre la carga eléctrica y la fuente de energía. Sin embargo, para cargas de alta energía (por ejemplo, mayores que 10 amperios) , la pérdida de energía a través del diodo genera calor y se convierte en una preocupación térmica. Para corregir dichas preocupaciones, se puede utilizar un MOSFET para evitar gue se apligue un voltaje inverso a la carga.

La figura 1 ilustra un ejemplo de un sistema eléctrico de alta energía que incluye un sistema de protección de voltaje inverso. El sistema eléctrico 100 incluye una carga eléctrica 101. Un conmutador del lado alto 103 y un conmutador del lado bajo 105 controlan la carga 101 al conectar selectivamente la carga 101 a una fuente de energía 107. Un conmutador de protección de voltaje inverso (RVP) 109 está conectado en una configuración tipo serie entre el conmutador del lado bajo 105 y la fuente de energía 107.

La frase "configuración tipo serie" tal como aquí se utiliza se refiere a un arreglo de circuito donde están acomodados los elementos descritos, en general, en una forma secuencial de manera que la salida de un elemento está acoplada a la entrada de otro, pero la misma corriente puede no pasar a través de cada elemento. Por ejemplo, en una "configuración tipo serie", es posible que elementos de circuito adicionales sean conectados en paralelo con uno o más de los elementos en la "configuración tipo serie". Además, elementos de circuito adicionales pueden estar conectados en nodos en la configuración tipo serie de manera que están presentes ramificaciones en el circuito. Por lo tanto, elementos en una configuración tipo serie no necesariamente forman un verdadero "circuito en serie". Como una ilustración adicional, los elementos 401, 403, 405 y 409 de la figura 4 (que se analizan a detalle a continuación) están conectados en una configuración tipo serie.

En el ejemplo de la figura 1, el conmutador RVP incluye un transistor de efecto en campo (FET) . El conmutador RVP 109 es ya sea no conmutable o mantenido en forma permanente en la posición cerrada. Este arreglo permite que la corriente fluya en la dirección pretendida, pero evita que la corriente fluya cuando una batería u otra fuente de energía está conectada hacia atrás. Un inconveniente del sistema eléctrico que se ilustra en la figura 1 y otros circuitos de protección de voltaje inverso más básicos son que los problemas con el circuito que pueden inhabilitar u obstaculizar su funcionalidad no se pueden diagnosticar de manera confiable. La figura 2 ilustra otro sistema eléctrico que incluye elementos en-circuito que permiten la detección confiable de condiciones de falla en el circuito de protección de voltaje inverso .

Al igual que el sistema de la figura 1, el sistema eléctrico 200 de la figura 2 incluye una carga eléctrica de alta energía 201. Un conmutador de control del lado alto 203 y un conmutador de control del lado bajo 205 controlan la operación de la carga 201 al conectar en forma selectiva la carga 201 a una fuente de energía 207. Sin embargo, en este ejemplo, el conmutador de protección de voltaje inverso 209 está conectado en una configuración tipo serie entre la carga eléctrica 201 y el conmutador del lado bajo 205. El conmutador RVP 209 es un conmutador controlable que incluye una primera terminal, una segunda terminal, y una terminal de control. El conmutador RVP 209 se abre y cierra con base en una entrada proporcionada a la terminal de control permitiendo o evitando el flujo de corriente entre la primera y segunda terminales. En el ejemplo que se ilustra a continuación, el conmutador RVP 209 se muestra como un transistor de efecto en campo (FET) y, por lo tanto, la primera y segunda terminales se refieren como terminales fuente y de drenaje, respectivamente. Sin embargo, el conmutador RVP 209 se puede implementar utilizando otros conmutadores controlables en otras construcciones.

Componentes adicionales son incorporados en el sistema eléctrico incluyendo un controlador o sistema de control 211 para controlar el estado del conmutador RVP 209, un conmutador a tierra 213 para conectar selectivamente la terminal fuente del conmutador RVP 209 a tierra, una fuente de voltaje de polarización 215 para aplicar selectivamente un voltaje de polarización a la terminal de drenaje del conmutador RVP 209, y un sistema de retroalimentación 217 para medir el voltaje en la terminal de drenaje del conmutador RVP 209. En algunas construcciones, el conmutador a tierra 213, la fuente de voltaje de polarización 125, y el sistema de retroalimentación 217 son operados o monitoreados por el sistema de control 211. El sistema de control 211 incluye un procesador y una memoria para almacenar instrucciones ejecutables para controlar la operación del sistema (por ejemplo, de acuerdo con el proceso ilustrado en la figura 3) . En otras modalidades, el sistema de control puede ser implementado en otras maneras tales como, por ejemplo, un ASIC o un circuito de control análogo.

En el ejemplo de la figura 2, todos los componentes ilustrados están integrados en el tablero de circuitos impresos (PCB) o circuito integrado (IC) del sistema eléctrico. El PCB o IC entonces está encerrado dentro de una carcasa. Por lo tanto, el sistema puede ejecutar autodiagnósticos y alertar a un usuario respecto a una condición de error. En otras construcciones, es posible que estos componentes proporcionen puertos de acceso accesibles de manera que el circuito pueda ser manipulado por un sistema externo o componente para ejecutar funciones de diagnostico.

La figura 3 ilustra un método de diagnostico del conmutador RVP 209 en el sistema eléctrico de la figura 2. Este método es automáticamente iniciado por el sistema de control 211 a intervalos regulares. No obstante, en otras construcciones, el método de diagnostico es iniciado por una entrada de usuario o cuando el sistema eléctrico 200 es conectado a un sistema de diagnostico externo.

Para ejecutar el método de diagnostico, el conmutador del lado alto y el conmutador del lado bajo ambos son abiertos (pasos 301 y 303) desconectando la carga eléctrica 201 de la fuente de energía 207. El conmutador a tierra 213 es cerrado para conectar la terminal fuente del conmutador RVP 209 a tierra (paso 305) . Posteriormente se aplica un voltaje de polarización de la fuente de voltaje de polarización 215 a la terminal de drenaje del conmutador RVP 209 (paso 307) .

El método de diagnostico entonces ejecuta dos revisiones en busca de condiciones de error. Primero, el conmutador RVP 209 es cerrado (paso 309) y el sistema de retroalimentación 217 mide el voltaje en la terminal de drenaje del conmutador RVP 209 (paso 311) . Bajo condiciones operativas normales, el cierre del conmutador RVP 209 conecta el voltaje de polarización a tierra a través del conmutador a tierra 213. Por lo tanto, se debiera detectar un bajo voltaje en la terminal de drenaje (por ejemplo, cero voltios o un voltaje menor que un umbral) . Sin embargo, si en conmutador RVP 209 no puede cerrarse de manera apropiada, se presenta una condición de "circuito abierto" inadecuada y el voltaje en la terminal de drenaje permanecerá alto (por ejemplo, igual al voltaje de polarización o mayor que un umbral) . Si el voltaje en la terminal de drenaje es alto, el sistema indica una condición de error (paso 313) . Si el voltaje es bajo, el sistema procede a la segunda prueba.

La segunda prueba de diagnostico verifica una condición de corto circuito en el conmutador RVP 209. El conmutador RVP 209 es abierto (paso 315) . El conmutador a tierra 213 permanece cerrado mientras que el conmutador del lado alto 203 y el conmutador del lado bajo 205 permanecen abiertos. El sistema de retroalimentación 217 una vez más mide en voltaje en la terminal de drenaje del conmutador RVP 209. Bajo condiciones operativas normales, la abertura del conmutador RVP 209 desconecta el voltaje de polarización de la puesta a tierra. Por lo tanto, se debiera detectar un alto voltaje en la terminal de drenaje (por ejemplo, un voltaje igual al voltaje de polarización o mayor que un umbral) . Sin embargo, si existe una condición de corto circuito inadecuada a través del conmutador RVP 209, el voltaje de polarización permanecerá conectado a tierra a través del conmutador a tierra 213 y el voltaje en la terminal de drenaje permanecerá bajo (por ejemplo, cero voltios o un voltaje menor que un umbral) . Si el sistema de retroalimentación 217 mide un alto voltaje (paso 317), el sistema concluye que el conmutador RVP 209 está operando de manera apropiada o exhibe una condición de error que no puede ser diagnosticada (paso 319) . Sin embargo, si el sistema de retroalimentación 217 mide un bajo voltaje, el sistema concluye que existe un corto circuito en el conmutador RVP 209 e indica una condición de error (paso 321) .

La figura 4 es un diagrama de circuito que ilustra una implementación del sistema de la figura 2. Un MOSFET controlado 401 proporciona la conmutación del lado alto para controlar la carga eléctrica 403. El conmutador RVP también es implementado como un MOSFET controlado 405. Una serie de transistores proporcionan una interfaz de control 407 para el MOSFET RVP 405. Un tercer MOSFET controlado 409 proporciona la conmutación del lado bajo. Un cuarto conmutador controlado 411 actúa como un conmutador a tierra. En este ejemplo, el sistema de retroalimentación 413 incluye nodos para proporcionar el voltaje de polarización y medir el voltaje en la terminal de drenaje del MOSFET 405.

Los ejemplos antes proporcionados solamente ilustran algunas de las posibles implementaciones de la invención definida en las reivindicaciones. Son posibles otros arreglos de circuito y métodos de diagnóstico. Por lo tanto, la invención proporciona, entre otras cosas, un sistema eléctrico incluyendo características de protección de voltaje inverso y un mecanismo para diagnosticar condiciones de error del sistema de protección de voltaje inverso. Diversas características y ventajas de la invención se establecen en las siguientes reivindicaciones

Claims (12)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito la presente invención, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Un método para monitorear la operación de un circuito de protección de voltaje inverso en un sistema eléctrico, el sistema incluye: una carga eléctrica y el circuito de protección de voltaje inverso en una configuración tipo serie con una fuente de energía, el circuito de protección de voltaje inverso incluyendo un conmutador de protección de voltaje inverso que tiene una primera terminal, una segunda terminal, y una terminal de control, la primera terminal está acoplada a la carga eléctrica, la segunda terminal está acoplada a la fuente de energía, el conmutador de protección de voltaje inverso abriendo y cerrando una conexión entre la primera terminal y la segunda terminal con base en una entrada a la terminal de control, y un conmutador a tierra conectado entre la primera terminal del conmutador de protección de voltaje inverso y el suelo, el método comprende: desconectar la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso de la fuente de energía; cerrar el conmutador a tierra para conectar la primera terminal del conmutador de protección de voltaje inverso a tierra; aplicar un voltaje de polarización a la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso; abrir el conmutador de protección de voltaje inverso; y determinar que existe una condición de corto circuito inadecuada a través del conmutador de protección de voltaje inverso cuando el voltaje en la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso es menor que un umbral mientras que la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso es desconectada de la fuente de energía, el conmutador a tierra está cerrado, el conmutador de protección de voltaje inverso está abierto, y el voltaje de polarización se aplica a la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso.

2.- El método de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende los actos de: cerrar el conmutador de protección de voltaje inverso; y determinar que existe una condición de circuito abierto inadecuada a través del conmutador de protección de voltaje inverso cuando entonces el voltaje en la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso excede un umbral mientras la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso está desconectada de la fuente de energía, el conmutador a tierra está cerrado, el conmutador de protección de voltaje inverso está cerrado, y el voltaje de polarización es aplicado a la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso.

3. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema eléctrico además incluye un conmutador del lado bajo conectado en una configuración tipo serie entre la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso y la fuente de energía, y en donde el acto de desconectar la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso de la fuente de energía incluye abrir el conmutador del lado bajo.

4. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema eléctrico además incluye un conmutador del lado alto conectado en una configuración tipo serie entre la fuente de energía y la carga eléctrica, el conmutador del lado alto controlando la operación de la carga eléctrica al conectar selectivamente la carga eléctrica a la fuente de energía, y un conmutador del lado bajo conectado en una configuración tipo serie entre la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso y la fuente de energía .

5. - El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el acto de desconectar la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso de la fuente de energía incluye abrir el conmutador del lado bajo, y el método además comprende abrir el conmutador del lado alto para desconectar la carga eléctrica del suministro de energía.

6. - Un sistema eléctrico que comprende: una carga eléctrica; un suministro de energía conectado a la carga; un conmutador de protección de voltaje inverso conectado en una configuración tipo serie con la carga eléctrica y el suministro de energía, el conmutador de protección de voltaje inverso incluyendo una primera terminal, una segunda terminal, y una terminal de control, la primera terminal está acoplada a la carga eléctrica, la segunda terminal está acoplada a la fuente de energía, el conmutador de protección de voltaje inverso abriendo y cerrando una conexión entre la primera terminal y la segunda terminal con base en una entrada a la terminal de control; un conmutador a tierra conectado entre la primera terminal del conmutador de protección de voltaje inverso y la puesta a tierra; una fuente de voltaje de polarización conectada a la segunda terminal del circuito de protección de voltaje inverso; y un sistema de control configurado para monitorear la operación del conmutador de protección de voltaje inverso al: desconectar . la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso de la fuente de energía; cerrar el conmutador a tierra para conectar la primera terminal del conmutador de protección de voltaje inverso a tierra ; aplicar un voltaje de polarización a la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso; abrir el conmutador de protección de voltaje inverso; y determinar que existe una condición de corto circuito inadecuada a través del conmutador de protección de voltaje inverso cuando el voltaje en la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso es menos que un umbral mientras que la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso es desconectada de la fuente de energía, el conmutador a tierra está cerrado, el conmutador de protección de voltaje inverso está abierto, y el voltaje de polarización es aplicado a la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso.

7. - El sistema eléctrico de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el sistema de control además está configurado para cerrar el conmutador de protección de voltaje inverso; y determinar que existe una condición de circuito abierto inadecuada a través del conmutador de protección de voltaje inverso cuando entonces el voltaje en la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso excede un umbral mientras que la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso está desconectada de la fuente de energía, el conmutador a tierra está cerrado, el conmutador de protección de voltaje inverso está cerrado, y el voltaje de polarización es aplicado a la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso.

8. - El método de conformidad con la reivindicación 6, que además comprende un conmutador del lado bajo conectado en una configuración tipo serie entre la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso y la fuente de energía, y en donde el sistema de control está configurado para desconectar la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso de la fuente de energía al abrir el conmutador del lado bajo.

9. - El sistema eléctrico de conformidad con la reivindicación 6, que además comprende: un conmutador del lado alto conectado en una configuración tipo serie entre la fuente de energía y la carga eléctrica, el conmutador del lado alto controlando la operación de la carga eléctrica al conectar selectivamente la carga eléctrica a la fuente de energía, y un conmutador del lado bajo conectado en una configuración tipo serie entre la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso y la fuente de energía .

10. - El sistema eléctrico de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el sistema de control está configurado para desconectar la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso de la fuente de energía al abrir el conmutador del lado bajo, y además está configurado para monitorear la operación del conmutador de protección de voltaje inverso abriendo el conmutador del lado alto para desconectar la carga eléctrica del suministro de energía .

11. - El sistema eléctrico de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el conmutador de protección de voltaje inverso incluye un transistor de efecto en campo, la primera terminal del conmutador de protección de voltaje inverso incluye una terminal fuente del transistor de efecto en campo, y la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso incluye una terminal de drenaje del transistor de efecto en campo.

12.- Un sistema eléctrico que comprende: un suministro de energía; una carga eléctrica; un conmutador del lado alto incluyendo una primera terminal, una segunda terminal, y una terminal de control, el conmutador del lado alto abriendo y cerrando una conexión entre la primera terminal del conmutador del lado alto y la segunda terminal del conmutador del lado alto con base en una entrada a la terminal de control del conmutador del lado alto, el conmutador del lado alto está conectado entre el suministro de energía y la carga eléctrica en una configuración tipo serie de manera que la primera terminal del conmutador del lado alto está conectada al suministro de energía y la segunda terminal del conmutador del lado alto está conectada a la carga eléctrica; un conmutador de protección de voltaje inverso incluyendo una primera terminal, una segunda terminal, y una terminal de control, el conmutador de protección de voltaje inverso abriendo y cerrando una conexión entre la primera terminal del conmutador de protección de voltaje inverso y la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso con base en una entrada a la terminal de control del conmutador de protección de voltaje inverso, el conmutador de protección de voltaje inverso está conectado entre la carga eléctrica y un conmutador del lado bajo de manera que la primera terminal del conmutador de protección de voltaje inverso está conectada a la carga eléctrica y la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso está conectada al conmutador del lado bajo; el conmutador del lado bajo incluyendo una primera terminal, una segunda terminal, y una terminal de control, el conmutador del lado bajo abriendo y cerrando una conexión entre la primera terminal del conmutador del lado bajo y la segunda terminal del conmutador del lado bajo con base en una entrada a la terminal de control del conmutador del lado bajo, el conmutador del lado bajo estando conectado entre el conmutador de protección de voltaje inverso y el suministro de energía en una configuración tipo serie de manera que la primera terminal del conmutador del lado bajo está conectada al conmutador de protección de voltaje inverso y la segunda terminal del conmutador del lado bajo está conectada al suministro de energía; un conmutador a tierra incluyendo una primera terminal, una segunda terminal, y una terminal de control, el conmutador a tierra abriendo y cerrando una conexión entre la primera terminal del conmutador a tierra y la segunda terminal del conmutador a tierra con base en una entrada a la terminal de control del conmutador a tierra, la primera terminal del conmutador a tierra está conectada a la primera terminal del conmutador de protección de voltaje inverso y la segunda terminal del conmutador a tierra está conectada a tierra; una fuente de voltaje de polarización conectada a la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso; un circuito de medición de voltaje conectado a la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso; y un sistema de control conectado a la terminal de control del conmutador del lado alto, la terminal de control del conmutador de protección de voltaje inverso, la terminal de control del conmutador del lado bajo, y la terminal de control del conmutador a tierra, y configurado para controlar la operación de la carga eléctrico al abrir y cerrar selectivamente el conmutador del lado alto y el conmutador del lado bajo, monitorear la operación del conmutador de protección de voltaje inverso al abrir el conmutador del lado bajo para desconectar la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso del suministro de energía; abrir el conmutador del lado alto para desconectar la carga eléctrica del suministro de energía; cerrar el conmutador a tierra para conectar la primera terminal del conmutador de protección de voltaje inverso a tierra ; activar la fuente de voltaje de polarización para aplicar un voltaje de polarización a la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso; abrir el conmutador de protección de voltaje inverso; y determinar que existe una condición de corto circuito inadecuada a través del conmutador de protección de voltaje inverso cuando el voltaje en la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso es menor que umbral mientras que el conmutador del lado alto está abierto, el conmutador del lado bajo está abierto, el conmutador a tierra está cerrado, el conmutador de protección de voltaje inverso está abierto, y el voltaje de polarización es aplicado a la segunda terminal del conmutador de protección de voltaje inverso.