PT2086102E

PT2086102E - Conversor para a conversão de uma corrente eléctrica directa numa corrente alterna ou numa tensão alterna

Info

Publication number: PT2086102E
Application number: PT09006359T
Authority: PT
Inventors: Heribert Schmidt; Christoph Siedle; Juergen Ketterer
Original assignee: Fraunhofer Ges Forschung
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2010-12-29
Also published as: EP1369985A3; ATE431640T1; DE50313120D1; ES2326966T3; ES2352448T3; EP2086102B1; DE10221592A1; EP1369985A8; ATE482515T1; EP2086102A2; EP1369985A2; EP1369985B1; EP2086102A3; DK2086102T3; DE50311515D1

Description

DESCRIÇÃO

CONVERSOR PARA A CONVERSÃO DE UMA CORRENTE ELÉCTRICA DIRECTA NUMA CORRENTE ALTERNA OU NUMA TENSÃO ALTERNA Área técnica O invento refere-se a um conversor para converter uma tensão contínua eléctrica em uma corrente alterna ou tensão alterna. Conversores deste tipo são utilizados, por exemplo, para a alimentação de energia eléctrica na rede eléctrica pública ou para a criação de uma rede isolada autónoma em caso de apenas estarem disponíveis fontes de energia de tensão contínua, como por exemplo, sistemas fotovoltaicos, pilhas de combustível, baterias, etc.

Estado da técnica

No caso de um conversor para a alimentação de energia numa rede de tensão alterna já existente, é necessário gerar uma corrente alterna que deve ser ajustada, relativamente à fase e à amplitude, ao decurso de potencial da tensão alterna, preferencialmente uma tensão de rede de 50 ou 60 Hz e que seja sinusoidal. Por outro lado, no caso de um conversor para a alimentação de uma rede isolada autónoma, é necessário gerar uma tensão alterna estável no que respeita à tensão e à frequência. Para o funcionamento de consumidores capacitivos e indutivos aleatórios, um conversor deste tipo tem de ser capaz de dispensar ou adoptar a potência reactiva.

De um modo particularmente conhecido são utilizados, para este caso, conversores mono ou trifásicos, com ou sem transformador. Uma síntese das inúmeras formas de execução possíveis de conversores deste tipo encontra-se nas seguintes fontes bibliográficas: [1] Myrzik, Johanna, Topologische Untersuchungen zur Anwendung von tief/-hochsetznden Stellern fur Wechselrichter / Johanna Myrzik. - Kassel: Kassel univ.press, 2001, Zugl.: Kassel, Univ., Diss. 2000, ISBN 3-933146-62-3; [2] Manfred Meyer, Leistungselektronik, Einfuhrung, Grundlagen, Úberblick, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo Hong Kong Barcelona 1990; e [3] POWER ELECTRONICS, Converters, Applications and Design, Second Edition, JOHN WILEY & SONS, INC., New York Chichester Bisbane Toronto Singapore, 1989, 1995. 1

Nos casos de aplicação acima referidos, o destaque é dado, principalmente, a uma eficiência elevada de conversão, em qualquer tipo de carga, a um bom comportamento de compatibilidade electromagnética (CEM), a um volume e peso reduzidos, assim como, a um preço baixo. Uma separação galvânica entre o lado de tensão continua e o lado de tensão alterna, normalmente, não se torna necessária.

Até agora, apresenta-se como circuito favorável, tendo em conta estas condições marginais, um circuito em ponte completo transformador, o qual está descrito de forma detalhada em [3] e [1]. Aqui são representados os diferentes tipos de sincronização do circuito em ponte completo, que em seguida, serão descritos mais detalhadamente. Considerado como sendo vantajoso no caso desta topologia, é o facto de existir um grau elevado de eficiência de conversão e um volume e peso reduzidos. No entanto, considera-se como sendo desfavorável, em dependência do tipo de sincronização utilizado, um comportamento de CEM negativo do lado de entrada, assim como, parcialmente, a falta de uma operação em 4 quadrantes (capacidade de potência reactiva).

Para além disso, da comunicação de Myrzik acima indicada, são conhecidas topologias de conversor sem transformador, que resultam de uma combinação de conversores abaixador e elevador (conversores Cuk e Zeta) . Em comparação com os circuitos em ponte acima referidos, estes últimos têm a vantagem de o valor da tensão de entrada poder ser tanto inferior como superior ao valor máximo (amplitude) da tensão de rede de forma sinusoidal. No caso do circuito em ponte, terá de ser sempre maior que a amplitude da tensão de rede, para possibilitar uma alimentação na rede.

Também as topologias sem transformador descritas na DE 196 42 522 C2 e na DE 197 32 218 Cl se baseiam numa abordagem semelhante, sendo, especificamente, a ligação eléctrica de um dos terminais de gerador solar a um potencial fixo (condutor neutro) indicada como vantagem nestes circuitos baseados em conversores abaixador-elevador, ou seja, conversores Cuk e Zeta, sendo o resultado várias vantagens para o comportamento CEM.

Porém, e relativamente a todas estas topologias mencionadas, existe a desvantagem fundamental que se prende com o facto de toda, ou pelo menos de parte, da energia transferida para a saida ser tamponada numa bobina de indução ou de ter de ser transferida para a saida por meio de um condensador de acoplamento. Dai resulta, em todos os circuitos, um grau de eficiência significativamente inferior quando em comparação com o circuito simples em ponte. Para além disso estes são, em parte, bastante complexos e de dificil manuseamento no que diz respeito à técnica regulação. 2

Para além disso, da EP 0 203 571 Bl é conhecido um conversor deste tipo que permite, em funcionamento como conversor isolado, gerar, durante um breve periodo de tempo, uma corrente de saida que representa um múltiplo da corrente nominal. Esta elevada corrente é necessária para, em caso de um curto-circuito, accionar um corta circuito automático Standard. Por conseguinte, o método ai descrito não é utilizado num funcionamento normal, sendo apenas activado, por meio de um circuito de análise, exclusivamente em caso de um curto-circuito.

As demais execuções devem clarificar individualmente o problema existente de conversores, especialmente em referência a conversores monofásicos sem transformador. Porém, neste caso deve ser mencionado que as medidas descritas em seguida poderão, essencialmente, ser aplicadas a conversores com transformador, respectivamente. Apenas com o intuito de complementar um pouco mais, deverá ser ainda mencionado que para além de conversores monofásicos também existem dispositivos de funcionamento plurifásico, preferencialmente conversores trifásicos, que permitem, por exemplo, a conversão de tensão continua em três percursos de tensão ou corrente periódicos e com deslocação fásica de 120°, respectivamente. As execuções que irão ser descritas em seguida também poderão ser aplicadas a sistemas conversores plurifásicos deste tipo.

Em seguida, iremos debruçar-nos sobre a topologia de ligação já conhecida e acima indicada de um conversor monofásico sem transformador, que, de acordo com o exemplo de execução conhecido da figura 2, prevê dois terminais de tensão contínua 1, 2, aos quais está ligado, neste exemplo, um gerador solar externo SG como fonte de tensão contínua, assim como, dois terminais de tensão alterna 3, 4, que estão ligados à rede eléctrica convencional de 50 Hz ou, como no caso de funcionamento isolado, estão ligados aos consumidores eléctricos. Para a transformação da tensão contínua constante do gerador solar USG em uma corrente alterna adequada para a alimentação na rede ou em uma tensão alterna necessária para o funcionamento isolado, o conversor monofásico sem transformador W prevê um condensador tampão Ci, que está ligado em paralelo a uma ponte completa e que consiste em quatro dispositivos comutadores A, B, C, D, assim como, nos díodos rectificadores DA, DB, DC e DD, designados como díodos livres e ligados de forma não paralela.

Os dispositivos comutadores individuais A, B, C, D são formados como comutadores de alta frequência, que são adequados para a realização de acções de comutação com frequências de até vários 100 kHz. Comutadores deste tipo são executados, preferencialmente, como transístores de efeito de campo (FET -Field Effect Transístor) ou como transístores bipolares de grelha isolada (IGBT - Insulated Gate Bipolar Transístor). 3

Uma derivação em ponte é executada no meio dos ramos paralelos do circuito em ponte, respectivamente, nos nós de ligação 5, 6, entre os respectivos dispositivos comutadores A, B e C, D, através das interligações 7, 8. Ambas as interligações 7, 8 são ligadas, por meio de uma indutância da bobina de indução Li ou L2, aos terminais de tensão alterna 3, 4, respectivamente. Entre as interligações 7, 8 encontra-se a tensão de ponte UBr. Outros componentes necessários para o funcionamento seguro da disposição de conversor representada na figura 2 não estão aqui representados, com o objectivo de obter uma melhor compreensão, como por exemplo, filtros para o melhoramento da compatibilidade electromagnética (EMV), assim como elementos parasitas, em especial capacidades.

Para a conversão da tensão do gerador solar USg em uma corrente alterna necessária para a alimentação na rede ou em uma tensão alterna necessária para o funcionamento isolado, será necessário abrir e fechar os dispositivos comutadores A, B, C, D, de forma sintonizada e de acordo com um determinado modelo de sincronização de alta frequência, o qual poderá apresentar frequências de circuito entre poucos kHz até várias centenas de kHz, para gerar impulsos de tensão distinguíveis entre eles relativamente ao tempo, cujo estado de potencial será ajustado à tensão alterna Urede que é criada externamente ou vai ser gerada em funcionamento isolado. Por meio das indutâncias da bobina de indução Li ou L2, previstas nas interligações 7, 8, é possível obter, nas saídas dos terminais de tensão alterna 3, 4, um percurso de corrente ou tensão ou de corrente liso e sinusoidal.

Distinguem-se essencialmente três modelos de sincronização diferentes, mediante os quais são accionados os dispositivos comutadores A, B, C, D no âmbito do circuito em ponte convencional.

No caso da chamada sincronização simétrica serão sempre fechados ou abertos, em sincronização temporal, os dispositivos comutadores diametralmente opostos, ou seja, AeDouBeC. 0 accionamento dos dispositivos comutadores individuais é executado, para uma alimentação bem sucedida de energia eléctrica na rede, de modo a que durante uma meio onda positiva da tensão alterna de rede existente nos terminais de tensão alterna 3, 4, os dispositivos comutadores A, D sejam fechados e abertos com alta frequência, de acordo com um determinado modelo de sincronização, por exemplo com base em um PWM (modulação de largura de impulso), enquanto os dispositivos comutadores B e C permanecem no seu estado aberto ou são accionados em oposição de fase relativamente aos comutadores A, D. Durante as fases de abertura dos comutadores A e D a corrente é comutada através das bobinas de indução Li, L2 para os díodos livres DB e DC que se encontram diametralmente opostos ou para os comutadores fechados B, C. No caso contrário, de uma meia onda negativa especificada pela rede, os dispositivos comutadores B e C serão fechados e abertos segundo o modelo de sincronização correspondente, 4 enquanto os dispositivos comutadores A e D permanecem no seu posicionamento aberto ou são accionados em oposição de fase relativamente aos comutadores B, C. Agora, a corrente da bobina de indução comuta para os diodos livres DA e DD ou para os comutadores A, D. A existência dessas condicionantes leva às seguintes caracteristicas eléctricas do conversor: a tensão de ponte UBr adopta a tensão +USgí isto no caso de os dispositivos comutadores A e D ou de díodos livres condutores DA e DD estarem fechados e adopta a tensão -USg no caso de os dispositivos comutadores B e C ou de díodos livres condutores DB e DC estarem fechados. Se, para além disso, existir a pré-condição de as indutâncias da bobina de indução Li e L2 estarem, em caso ideal, formadas de forma igual, a tensão do gerador solar USg será distribuída, em todos os casos de sincronização simétrica, de forma simétrica relativamente ao potencial de referência (valor momentâneo da tensão alterna de rede) definido pela tensão alterna criada externamente.

Para uma melhor elucidação destas relações faz-se, agora, menção às figuras 3a e 3b. No caso da figura 3a, os dispositivos comutadores A e D encontram-se fechados ou conduzem a DA e DD, e parte-se de um potencial de referência externo de 0 V. Dado que a tensão do gerador solar, tal como o descrito acima, se irá distribuir de forma simétrica pelo potencial de referência, as duas linhas de acesso do gerador solar encontram-se nos potenciais +USg/2 ou -USg/2.

Na figura 3b está representado o caso dos dispositivos comutadores B e C em estado fechado ou de díodos livres DB e DC, que leva às mesmas relações de potencial nas linhas de acesso do gerador solar. As linhas de acesso do gerador solar encontram-se constantes, de acordo com a figura 3a ou figura 3 b e apesar de uma sincronização de alta frequência dos dispositivos comutadores individuais A, B, C, D, nos potenciais + USg/2 ou -

Usg/2.

Tendo ainda em conta a tensão alterna externa das linhas de acesso do conversor que, devido às indutâncias Li e L2, é igualmente distribuída de forma simétrica por ambas as linhas de acesso, observamos que leva a uma tensão oscilante de baixa frequência com meia amplitude da rede Urede/2 nos terminais do gerador solar, tensão essa que não leva a quaisquer problemas de segurança ou a problemas no que diz respeito à compatibilidade electromagnética.

No entanto, ao funcionamento simétrico do conversor estão sempre associadas duas desvantagens. Por exemplo, ao observar durante a meia onda positiva da tensão de rede os períodos durante os quais os dispositivos comutadores se encontram abertos, e tendo em consideração que a corrente de bobina que corre no interior das indutâncias da bobina de indução Li e L2 se mantém inalterada 5 devido às acções de desmagnetização no interior das indutâncias da bobina de indução, esta corrente de bobina é comutada durante a chamada "fase livre" através dos diodos DB e DC ou dos comutadores B, C fechados de volta para o condensador de tampão Ci, o que leva a perdas significativas que resultam em que o grau de eficiência do conversor seja significativamente influenciado de forma negativa.

Para além disso, durante a activação periódica dos comutadores A, D resultam perdas de comutação significativas devido às características dinâmicas não ideais dos diodos livres DB e DC e, consequentemente, também na meia onda negativa.

Para além disso existe, durante a comutação da corrente de bobina através dos díodos DB e DC ou dos comutadores fechados B, C, no condensador Ci, por cima das indutâncias da bobina de indução Li e L2, a soma da tensão de entrada (por exemplo, a tensão do gerador solar USg) e da tensão momentânea de rede, com polaridade inversa. Um respectivo esquema de um circuito equivalente consta da figura 3b, esquema esse que também pode ser aplicado ao caso anteriormente descrito da fase livre. Devido à tensão alta, as indutâncias da bobina de indução Li e L2 ficam rapidamente desmagnetizadas 0 que leva a elevadas oscilações de corrente, a chamada corrente ondulada, na corrente de saída que, em último caso, levam a perdas significativas na bobina e a problemas de CEM.

No caso da chamada sincronização assimétrica ocorrem, ao contrário do que acontece na sincronização simétrica anteriormente esclarecida, as seguintes posições de comutador dos dispositivos comutadores A, B, C, D, respectivamente em pares: A e D ou B e C (tal como descrito acima quando se falou do caso simétrico) ou A e C ou B e D estão fechados simultaneamente e alternam uns com os outros numa determinada sequência, sem permitir um estado de comutação em que todos os quatro dispositivos comutadores A, B, C, D estejam permanentemente abertos.

Esta sincronização apresenta as seguintes vantagens: no caso das constelações de comutador adicional, denominadas como assimétricas, nas quais A e C ou B e D se encontram fechados em simultâneo, a tensão em ponte UBr fica reduzida para 0 V. Este estado de comutador, também denominado como "indicador de ponteiro nulo", impede, desta forma, uma comutação da corrente de bobina através de quaisquer díodos livres até ao condensador de tampão Ci, melhorando, assim, significativamente o grau de eficiência do conversor face à sincronização simétrica. Para além disso, no estado de comutação assimétrica, nas indutâncias da bobina de indução Li, L2, não se encontra a soma resultante da tensão de rede momentânea e da tensão do gerador solar USg, mas apenas a tensão momentânea da rede Urede, que contribui para a redução da corrente de bobina. Devido à tensão significativamente mais reduzida, as oscilações de corrente 6 (corrente ondulada) na corrente de saída são de formação significativamente mais pequena, aumentando, desta forma, o grau de eficiência e melhorando a compatibilidade electromagnética.

No entanto, também a sincronização assimétrica apresenta inevitavelmente uma desvantagem, que está representada através das figuras 4a a 4d. Apenas por motivos de uma melhor compreensão vamos presumir que a tensão alterna momentânea nos esquemas de circuito equivalente, representados nas figuras de 4a a d, corresponde a OV. Os esquemas de circuito equivalente, de acordo com as figuras 4a e 4c, correspondem aos estados de comutação com os dispositivos comutadores A e D, assim como B e C, em estado fechado, ou seja, o correspondente à sincronização simétrica. Em ambos os casos, existem nas linhas de acesso do gerador solar SG potenciais constantes, nomeadamente + USg/2 ou -Usg/2. Nos estados de comutação representados nas figuras 4b e 4d, os comutadores A e C ou B e D encontram-se fechados. Porém, aqui as linhas de acesso do gerador solar SG já não se encontram nos potenciais constantes + Usg/2 ou - USG/2, mas, no caso da figura 4b, saltam para os valores 0 V ou - USg e, no caso da figura 4d, para os valores + Usg ou 0 V.

Em caso de uma tensão de rede Urede diferente de 0 V, esta será igualmente distribuída de forma simétrica, em todas as fases de sincronização, pelas duas indutâncias da bobina de indução Li, L2, de maneira a que, por exemplo na linha de acesso positiva do gerador solar, ocorram periodicamente os seguintes potenciais: (Usg/2 + Urede/2), (Urede/2), assim como (USG + Urede/2) .

Tendo em conta o facto de que as tensões típicas de gerador solar se encontram num intervalo entre 400 V e 750 V, e considerando a contribuição do potencial através da tensão de rede nas linhas de acesso do gerador solar, será possível que ocorram oscilações entre 0 V e aprox. 1 kv. Porém, estas oscilações de potencial ocorrem sob a forma de variações bruscas de tensão de alta frequência, com frequências de até mais de 100 kHz, e levam a correntes de fuga significativas por meio de capacidades parasitas que se encontra tipicamente nos geradores solares de grande superfície, o que, por sua vez, diminui de forma decisiva a compatibilidade electromagnética de sistemas deste tipo. Para além disso, as variações bruscas de tensão de alta frequência representam um potencial de risco significativo em caso de contacto com a superfície modular isolada, isto devido a um acoplamento capacitivo.

Existe ainda um outro, o terceiro, tipo de sincronização, descrito na dissertação de Myrzik [1] mais acima, é o chamado corte monofásico. Aqui, será comutado, de forma periódica e apenas com a frequência de rede (50 Hz ou 60 Hz), um ramo de ponte, por exemplo, os comutadores C, D, enquanto o outro ramo de ponte é sincronizado com modulação sinusoidal e em alta frequência. Por exemplo, durante a meia onda positiva, o comutador D está permanentemente fechado, e os comutadores A, B 7 serão sincronizados. Deste modo, para o período em que tanto o comutador B como o D se encontram fechados em simultâneo, resulta uma tensão de ponte de 0 v (indicador de ponteiro nulo), de modo a que também com este tipo de sincronização seja consequido um qrau de eficiência muito bom, tal como acontece na sincronização assimétrica descrita mais acima.

Tal como aconteceu mais acima, também no caso do corte monofásico se revela a desvantaqem grave de, alternadamente, o pólo positivo ou o pólo negativo do gerador solar serem ligados ao condutor neutro, mediante os comutadores C, D. Quer isto dizer que o potencial do gerador solar salta periodicamente pelo valor da tensão do gerador solar face ao potencial de terra, surgindo, desta forma e tal como referido mais acima, problemas de CEM significativos. A EP 1 107 439 A2 descreve um condicionador de rendimento para uma instalação solar que abrange um conversor e um inversor, para converter uma corrente contínua gerada pela instalação solar numa corrente alterna. O conversor e o inversor abrangem dispositivos de comutação, formados por elementos semicondutores de auto-bloqueio e díodos livres, ligados inversamente em paralelo, sem que estejam previstos transformadores. O inversor é uma comutação, cuja impedância aumenta entre a entrada e a saída, quando todos os elementos que poderiam estar interligados em uma ponte completa ou em uma meia ponte se encontram desligados.

Representação do invento

Partindo do estado da técnica anteriormente descrito, o invento tem a tarefa de indicar um conversor, que reúne em si as vantagens acima mencionadas das sincronizações simétrica e assimétrica, assim como do corte monofásico e, simultaneamente, evita as desvantagens inerentes à técnica anteriormente referida. Deve ser indicado, nomeadamente, um conversor que evita a utilização de topologias de circuito complicadas e dispendiosas, e que dispõe de um grau de eficiência melhorado e de uma melhor compatibilidade electromagnética quando comparado com os conversores até aqui conhecidos. Para além disso, deverá ser possível escolher um funcionamento do conversor tanto de rede como de funcionamento isolado. A solução da tarefa que está na base do invento consta da reivindicação 1 e na reivindicação 9. As características que desenvolvem o invento de forma vantajosa são objecto das reivindicações inferiores e constam da descrição, com referência aos exemplos de execução.

De acordo com o invento, este será um conversor com dois terminais de tensão contínua, entre os quais estão previstos um tampão de energia e um circuito em ponte com disposição de circuito paralela, que prevê pelo menos dois ramos paralelos 8 com, respectivamente, dois dispositivos comutadores ligados em linha, aos quais está ligado em paralelo um diodo rectificador, respectivamente, e que apresenta pelo menos dois terminais de tensão alterna, em que cada um se encontra individualmente ligado mediante uma interligação, na qual está prevista, respectivamente, uma indutância da bobina de indução, com um dos ramos paralelos do circuito em ponte, respectivamente, entre dois dispositivos comutadores e mediante um nó de ligação, aperfeiçoado pelo facto de estarem previstos pelo menos dois caminhos de ligação eléctrica entre as, pelo menos duas, interligações, nos quais estão previstos, respectivamente um comutador, assim como um diodo rectificador ligado em linha, estando os diodos rectificadores nos caminhos de ligação individuais interligados em sentido directo oposto.

Como consta mais detalhadamente dos esclarecimentos a seguir, os comutadores E e F funcionam de forma sincronizada durante o funcionamento do conversor.

Neste ponto, deve ser mencionado que o conceito do invento também abrange possíveis execuções equivalentes para a topologia de circuito de acordo com o invento, sendo que estas, por sua vez, poderão ser obtidas mediante a utilização de disposições alternativas dos componentes electrónicos e a respectiva substituição da combinação de comutador e diodo rectificador, e que apresentam efeitos eléctricos ou electrónicos iguais ou semelhantes no seu comportamento de comutação. Nomeadamente, poderá imaginar-se uma combinação de comutador e diodo rectificador, concebida em apenas um único componente electrónico, cuja utilização pode ser integrada naturalmente no conceito geral do invento.

Para uma representação mais simples do conceito do invento, será primeiro referido um conversor que, de acordo com a reivindicação 1, prevê dois caminhos de ligação levados em paralelo entre as duas interligações.

Com a medida, de acordo com o invento, de prever caminhos de ligação adicionais entre as interligações para a derivação da tensão em ponte surge a possibilidade de caminhos livres alternativos, ao longo dos quais se pode estender a corrente da bobina de indução devido a acções de desmagnetização das indutâncias da bobina de indução.

Desta forma, o grau de eficiência do conversor é significativamente melhorado, dado que não podem ocorrer perdas de energia através de uma alimentação transversal de energia no condensador tampão. Ao mesmo tempo, no caso de um funcionamento livre, não existe uma soma da tensão do gerador solar e da tensão momentânea de rede através das indutâncias da bobina de indução, tal como no estado da técnica (sincronização simétrica), mas apenas a tensão momentânea de rede, sendo, assim, possivel reduzir significativamente a ondulação de 9 corrente na corrente de saída, ondulação essa que é apontada como sendo desvantajoso no estado da técnica (sincronização simétrica) .

Por fim, os caminhos livres adicionais, previstos de acordo com o invento, permitem durante a fase livre um desacoplamento resistivo completo entre os terminais de tensão contínua e a respectiva fonte de tensão contínua a eles ligada, preferencialmente um gerador solar, e os terminais de tensão alterna. De um modo vantajoso, tal leva a que, em princípio, as variações bruscas de tensão de alta frequência nas linhas de acesso do gerador solar, sendo que ocorrem de acordo com o estado da técnica (sincronização assimétrica ou corte monofásico), sejam evitadas. Desta forma, o potencial de risco que já foi referido mais acima, assim como a problemática discutida em relação à compatibilidade electromagnética durante o funcionamento de um conversor deste tipo, são reduzidos até um grau de inocuidade.

Outras vantagens ligadas ao conversor concebido de acordo com o invento, que também se referem à possibilidade de uma realização económica da topologia de circuito necessária, serão esclarecidas em seguida sob a referência a exemplos de execução concretos.

Breve descrição do Invento

Em seguida, o invento será descrito pormenorizadamente, por meio de exemplos de execução e mediante referência aos desenhos, sem qualquer restrição do conceito geral do invento. São mostrados, na

Fig.l estrutura de circuito esquematizada de um conversor concebido de acordo com o invento,

Fig.2 topologia de conversor de acordo com o estado da técnica, de substituição para simétrica no conversor

Fig.3 esquemas de circuito esclarecimento da sincronização conhecido, de acordo com a figura 2,

Fig.4 esquemas de circuito de substituição para esclarecimento da sincronização assimétrica no conversor conhecido de acordo com a figura 2,

Fig.5 esquemas de circuito de substituição para esclarecimento do comportamento de potencial no conversor concebido de acordo com o invento,

Fig.6 percurso de tensão na linha de acesso de um gerador solar, 10

Fig.7 representação sobre o comportamento de sincronização de dispositivos comutadores individuais,

Fig.8 representação do comportamento de sincronização de dispositivos comutadores individuais,

Fig.9 estrutura de circuito esquematizada de um conversor concebido de acordo com o invento, em funcionamento isolado, e

Fig.10 representação do comportamento de sincronização de dispositivos comutadores individuais em funcionamento isolado.

Modos de execução do invento, utilização comercial

Em semelhança à estrutura de circuito para um conversor, que é a mais aproximada do estado da técnica, e fazendo também referência à figura 2, também o conversor concebido de acordo com o invento e segundo a figura 1 apresenta um circuito paralelo, ligado entre os terminais de tensão continua 1, 2, que consiste em um tampão de energia Ci, preferencialmente sob a forma de um condensador tampão, bem como em um circuito em ponte. 0 circuito em ponte apresenta, tal como o circuito em ponte representado na figura 2, quatro dispositivos comutadores A, B, C, D, com respectiva ligação paralela dos diodos rectif icadores DA, DB, DC, DD. A diferença de acordo com o invento, relativamente à topologia de acordo com a figura 2, consiste no facto de estarem previstos dois caminhos adicionais de ligação eléctrica 9, 10 entre as interligações 7, 8 para o desvio da tensão em ponte UBr nos nós de ligação 5, 6. Nos caminhos de ligação individuais 9, 10 encontram-se, respectivamente, um comutador E, F assim como um diodo rectificador DE, DF, ligados entre si em sentido directo oposto. Todos os outros componentes do circuito correspondem aos dispositivos comutadores conhecidos representados na figura 2, não sendo necessário fazer demais referências aos componentes individuais.

Naturalmente, será possível substituir a combinação dos componentes comutador E e díodo DE ou comutador F e díodo DF nos caminhos de ligação individuais 9, 10 por componentes de igual eficiência que, nos caminhos de ligação individuais 9, 10, dispõem das mesmas características de condução eléctrica que os comutadores E ou F, em combinação com os díodos DE ou DF, respectivamente. Para tal, a ligação diagonal 11 representada a tracejado poderá ser inserida, opcionalmente, entre os caminhos de ligação, sendo que basicamente tal não modifica o comportamento do circuito, mas vai permitir, na prática, a junção vantajosa do comutador E e do díodo DF ou F e De num único componente, por exemplo, um FET semicondutor de isolador metálico com díodo parasita ou sob forma de um co-pack IGBT (conjunto de transístor bípolar de grelha isolada)/Díodo. 11 0 modo de funcionamento do conversor concebido de acordo com o invento ocorre segundo a sincronização simétrica, explicada inicialmente, dos dispositivos comutadores A, B, C, D previstos no circuito em ponte, isto é, dependendo da polaridade da meia onda da tensão da rede Urede, assim os pares de comutadores A e D ou B e C são abertos e fechados de acordo com um determinado modelo de sincronização. 0 intervalo de tempo especificado, pelo qual os dispositivos comutadores A-D individuais são ligados, está representado nas figuras 7 e 10. A figura 7 mostra a sincronização no tipo de funcionamento "alimentação de rede", na qual não existe qualquer demanda de potência reactiva, ou seja, não ocorre, em momento algum, um retorno de energia proveniente da rede para o condensador tampão Ci ou para a fonte de tensão contínua USg· 0 esquema de sincronização representado na figura 10 permite, contudo, uma denominada operação em 4 quadrantes completa, ou seja, o conversor tem a função de fonte de tensão para fornecimento de energia a um consumidor, sendo que o conversor não se encontra ligado, pelo lado de saída, a um potencial de tensão alterna de rede de predefinição fixa. A selecção de ambos os tipos de sincronização pode ser efectuada de acordo com o tipo de aplicação.

Nos diagramas temporais apresentados na figura 7, a representação em diagrama superior corresponde ao decurso temporal da tensão de rede Urede criada externamente. Com a ajuda de um circuito comparador adequado, o qual não será explicado de forma mais pormenorizada, pode obter-se uma tensão de sincronização Usinc. de formato rectangular, a qual em período de meia onda positiva da tensão de rede adopta um valor de tensão Ih constante positivo e, em período de meia onda negativa adopta, por exemplo, 0 V. Em dependência da tensão de sincronização Usinc. E, desta forma, também da tensão de rede, assim serão accionados os dispositivos comutadores A, D, bem como os B, C constantes da figura 7. A titulo de exemplo, e no caso de uma meia onda positiva, os dispositivos comutadores A, D fecham e abrem de forma sincronizada com o inicio da meia onda positiva, em impulsos de sincronização que se seguem uns aos outros em intervalos breves e, a meio da duração da meia onda positiva, os intervalos de tempo prolongam-se no estado fechado, até serem fechados apenas por breves momentos por volta do fim da meia onda positiva da mesma forma que acontece no inicio. Com o mesmo modelo de sincronização são modulados os dispositivos comutadores B, C, desde que a meia onda da tensão alterna seja negativa. O modo de operação de um comutador deste tipo é uma técnica conhecida pelo conceito Modulação de Duração de Impulsos (PWM ou PDM Pulse Duration Modulation). Tal como já foi mencionado introdutoriamente, os dispositivos comutadores A, B, C, D são carregadas com frequências de comutação de até vários 100 kHz. 12

Em oposição à sincronização de alta frequência, com a qual os dispositivos comutadores A, B, C, D são controlasos, os comutadores E, F funcionam nos caminhos de ligação adicionais 9, 10, em sincronização temporal, com a frequência alterna da tensão de rede Urede, isto é, normalmente com 50 Hz. Desta forma, no exemplo representado na figura 7 pode verificar-se que o comutador E está fechado durante a maior parte da duração da meia onda positiva, enquanto o comutador F se encontra aberto. Da mesma forma, mas na situação inversa, o comutador F fecha-se durante a maior parte da duração da meia onda negativa, estando a posição do comutador E aberta.

Se apenas se tiverem em consideração os momentos breves nos quais o comutador E está fechado, ou seja, durante a meia onda positiva da tensão de rede, e com os comutadores A, D em posição aberta, a corrente de bobina positiva no diodo DE é comutada e, desta forma, já não regressa ao condensador tampão Ci. Da mesma forma, no caso da meia onda negativa, o comutador F está fechado, e nas posições de comutador abertas B, C, a corrente de bobina é comutada para o diodo rectificador DF (ver figura 1).

Assim sendo, do funcionamento do conversor que actua com sincronização simétrica, resultam as seguintes relações de potencial representadas mais pormenorizadamente nas figuras 5 e 6.

As figuras 5a e 5c representam circuitos equivalentes para a topologia do conversor, nos casos em que os dispositivos comutadores A, D (ver figura 5a), bem como os dispositivos comutadores B, C estão fechados (ver, neste caso, a figura 5c) . Basicamente, não se verifica qualquer diferença relativamente ao caso conhecido (ver figuras 4a e 4c). Durante as fases livres, isto é, com os dispositivos comutadores A, D abertos, ocorre o estado representado na figura 5b, sendo que o circuito equivalente para a posição aberta do comutador, no que diz respeito aos dispositivos comutadores B, C, consta da figura 5d. Comprova-se assim, então, que durante as mencionadas fases livres, ou seja, quando os dispositivos comutadores A, B, C, D estão abertos, segundo os circuitos equivalentes nas figuras 5b e 5d, no ponto do nó de ligação K, existe sempre meia tensão de rede Urede/2, devido à disposição simétrica das bobinas Ll, L2. Deste modo, a tensão no ponto do nó de ligação K encontra-se sempre dentro dos dois potenciais predominantes nas linhas de acesso do gerador solar. Assim sendo, com o pressuposto da existência de componentes ideais, durante as fases livres não existe qualquer acoplamento resistivo entre o gerador solar e a rede. Isto, contudo, leva a uma vantagem desejável, que é o facto de as variações bruscas de tensão de alta frequência, que ocorrem no já conhecido conversor inicialmente descrito com sincronização assimétrica ou corte monofásico, possam ser totalmente evitadas. Mais ainda, durante as fases livres, o potencial das linhas de acesso do gerador solar permanece em potencial constante, devido às capacidades parasitas Cp+ ou Cp_ 13 existentes. Esta característica leva a uma elevada compatibilidade electromagnética sem qualquer potencial de riscos.

Mesmo quando as bobinas de indução LI e L2 utilizadas não dispõem exactamente de indutâncias idênticas, uma condição que num circuito de acordo com o estado da técnica e sincronização simétrica deve ser cumprida cuidadosamente, se o que se pretende é evitar as variações bruscas de potencial de alta frequência, em um circuito de acordo com o invento, os potenciais médios apenas se deslocam de uma forma pouco significativa durante ambas as meias ondas, deixando de ser exactamente +/- Usg/2. Desta forma, na mudança de uma meia onda para outra, isto é, aos 50 Hz, ocorre uma pequena variação de potencial que será, contudo, facilmente controlável. Assim sendo, as indutâncias da bobina de indução podem, mesmo assim, apresentar tolerâncias comuns, embora se verifique uma CME (compatibilidade electromagnética) significativamente melhorada.

Na figura 6 pode ver-se uma representação em diagrama que mostra os percursos da tensão existentes nas linhas do gerador solar. Os potenciais de terminal positivo e negativo nas linhas de acesso do gerador solar comportam-se de forma simétrica e em sincronização temporal, sendo que, no caso de existir uma tensão alterna de rede, ocorre uma amplitude máxima de USg/2 + V2x 230/2 V numa frequência de 50 Hz.

Um outro aspecto, também ele interessante, está relacionado com a concepção dos diodos rectificadores DA, DB, DC, bem como DD, dado que, no caso do conversor executado de acordo com o invento não existem quaisquer requisitos especiais no que diz respeito à qualidade dos ditos diodos, uma vez que estes, nas fases livres, não assumem quaisquer funções de comutação dignas de menção, pois a comutação da corrente da bobina de indução durante as fases livres ocorre, em dependência da polaridade da meia onda da tensão de rede, através dos diodos rectificadores DE ou DF. Embora a sua importância e, por conseguinte, a exigência relativamente à qualidade dos diodos rectificadores seja reduzida, no entanto, estes não poderão ser dispensados na sua totalidade. A razão para isto prende-se com a necessidade de uma desmagnetização, o mais completa possivel, da indutância da bobina de indução Li, L2 no final de qualquer meia onda de rede, a qual não pode ser garantida na posição fechada do comutador E ou F, devido à baixa tensão de rede colocada à disposição para a decomposição da corrente eléctrica. Por este motivo, o comutador E ou o comutador F não estão fechados durante a totalidade da duração da respectiva meia onda, ficando, de facto, abertos já perto do fim destas mesmas meias ondas, tal como se pode verificar, de qualquer modo, pela comparação da resposta temporal dos comutadores individuais relativamente à meia onda, de acordo com a figura 7. A abertura prematura do respectivo comutador E ou F (ver, a este respeito, os tempos de comutação reduzidos TE ou TF no que diz respeito à duração das respectivas 14 meias ondas, na figura 7) é necessária, para que se possa decompor rapidamente a corrente da bobina de indução presente nas bobinas de indução Li, L2, devido ao total da tensão de rede momentânea e tensão de entrada, que se encontra depois da abertura do comutador E ou do comutador F nas bobinas. Para tal, são utilizados os díodos rectif icadores DA, DB, DC e DD, de acordo com o estado da técnica já anteriormente referido. Assim, por exemplo, a corrente da bobina de indução comuta, durante a meia onda positiva com os comutadores A - F abertos, através dos díodos DB e DC no condensador Ci. Dado que a abertura do comutador E ou F ocorre em intervalos de tempo, durante os quais as correntes da bobina de indução já abrandaram significativamente, não ocorrem, assim sendo, nenhuns efeitos de corrente ondulada relevantes, que possam afectar a vantagem da topologia do circuito de acordo com o invento. 0 controlo temporal dos dispositivos comutadores E e F ocorre através de uma unidade de controlo que pode ser realizada, de acordo com o exemplo de execução mais simples, através de unidades de temporização discretas. Na utilização de unidades de temporização com tempo de ligação constante TE ou TF existe a desvantagem de haver a possibilidade de os comutadores E, F abrirem cedo demais ou tarde demais em relação ao percurso da tensão alterna, sendo que ocorrem perdas de eficiência bem como problemas de CEM, tal como são conhecidas do estado da técnica.

Uma execução preferencial do controlo temporal do comutador E, F baseia-se na utilização do sinal de erro do regulador da intensidade da corrente e das informações de fase através da tensão de rede. Um regulador da intensidade da corrente deste tipo, de acordo com o estado da técnica, existente no controlo do conversor forma sempre a diferença entre um valor de referência da corrente sinusoidal e o valor efectivo da corrente medida. A diferença entre o valor de referência da corrente e o valor medido da corrente, designada como sinal de erro SE, é positiva na meia onda positiva, desde que a corrente de saída seja inferior ao valor de referência, e é negativa caso fique acima do valor de referência. Este sinal de erro SE, dispõe aproximadamente de um curso sinusoidal e controla, através de um modulação de largura de impulso (PWM), os tempos de ligação dos dispositivos comutadores de A a D.

No caso acima descrito, o de uma corrente da bobina de indução que diminui de forma demasiado lenta, o regulador reage durante a meia onda positiva com um sinal de erro negativo, sendo que, de forma correspondente, acontece o inverso quando em situação inversa, ou seja, durante a meia onda negativa (ver, e este respeito, na figura 8, a meia onda negativa de formação pequena no sinal de erro SE perante o fim de uma meia onda positiva ou a formação de uma pequena meia onda positiva perante o fim da meia onda negativa) . Este comportamento do sinal de erro SE tem como 15 função, de forma vantajosa, controlar o comutador E ou F, sendo que o sinal +/- do sinal de erro SIGN(SE) será ligado de forma lógica ao sinal de sincronização USinc. através de uma ligação E. Assim, o comutador E é exclusivamente fechado perante a existência simultânea de uma meia onda positiva E de um sinal de erro positivo. Para o controlo do comutador F são ligados de forma lógica, entre si, os sinais negativos de Usinc., hem como SIGN(SE) através de uma ligação E.

Com a ajuda de uma sincronização temporal auto-reguladora deste tipo do comutador E, bem como do comutador F, os respectivos períodos de abertura podem ser determinados automaticamente de forma optimizada. Desta forma, é possível obter-se o maior grau de eficiência com a menor distorção da corrente e reduzidíssimos problemas de CEM durante o funcionamento do conversor de acordo com o invento. É possível imaginar-se uma forma de execução alternativa, tecnicamente viável de ser realizada, de um conversor concebido de acordo com o invento, em que, em lugar dos caminhos 9, 10 descritos anteriormente com os comutadores E, F neles contidos, bem como os rectificadores DE, DF, será utilizado um único caminho de ligação com um único comutador de ligação de alta frequência. O comutador único de ligação de alta frequência será fechado, nomeadamente nas alturas em que os dispositivos comutadores de A a D, a funcionar com uma sincronização simétrica, estão abertos, tal como já foi anteriormente referido. Do mesmo modo, no final das meias ondas, o comutador deverá permanecer na respectiva posição aberta, de modo a atenuar o processo de desmagnetização das indutâncias da bobina de indução Li, L2 tal como já foi anteriormente explicado. A disposição representada na figura 1 é, em princípio, adequada também para uma utilização como conversor isolado. Neste caso, a fonte de alimentação de energia pode ser um gerador solar (por exemplo, para o fornecimento de energia de emergência, no caso de uma capacidade momentânea do gerador solar suficiente) ou, mais tipicamente, um acumulador de bateria ou uma pilha de combustível. No caso de um funcionamento isolado, o conversor tem de disponibilizar, ele próprio, uma tensão de saída sinusoidal estável em termos de tensão e de frequência, em que gera internamente um valor de referência da tensão sinusoidal de, por exemplo, uma tabela ou através do cálculo do tempo real. Além disso, o conversor tem também de permitir um retorno de energia a partir da rede em direcção ao condensador tampão ou à fonte de alimentação (por exemplo, uma bateria) (operação em 4 quadrantes). Isto é obrigatório no caso de um funcionamento isolado com carga reactiva e correspondentes deslocações de fases entre fluxo e tensão. 16

Para um funcionamento isolado é ampliado, por conseguinte, o circuito da figura 1, de acordo com a figura 9, por um condensador de saida C2, o qual é ligado através de um comutador S no tipo de funcionamento isolado, em paralelo aos terminais de saida do conversor. Este condensador de saida C2 funciona de uma forma conhecida como tampão de energia no circuito de saída e tem como função, por exemplo, manter a continuidade da tensão sinusoidal pretendida em alterações de carga descontínuas (por exemplo numa carga com controlo de entrada de fases).

Mais ainda, é necessária uma alteração da sincronização dos comutadores, como se pode ver na figura 10, relativamente ao funcionamento ligado à rede. Enquanto que no tipo de funcionamento "alimentação de rede" o conversor funciona sempre como um conversor abaixador e gera, a partir da tensão alta do gerador solar, uma tensão baixa sinusoidal de saída, no tipo de funcionamento "funcionamento isolado" é necessário uma inversão temporária do sentido do fluxo de energia, durante a qual o conversor funciona como um conversor elevador e eleva a energia desde o nível de tensão de saída mais baixo até ao nível de tensão mais alto do condensador de entrada Ci ou da bateria de alimentação. O comportamento do conversor como conversor elevador, que é necessário para este caso, obtém-se através do accionamento do comutador tal como se pode ver na figura 10. Em oposição à figura 7, aqui, nos respectivos intervalos do valor de referência da tensão, o comutador E ou o comutador F é sincronizado contrariamente aos circuitos em ponte A, D ou B, C. Desta forma o comutador E, por exemplo durante a meia onda positiva, será, tal como o descrito, ligado de forma permanente, enquanto que o comutador F será accionado em fases opostas às do par de comutadores A, D. Desta forma surge a possibilidade de, com uma tensão de saída Urede positiva, se formar através do comutador F fechado uma corrente da bobina de indução Irede negativa a entrar no conversor. Se no ciclo seguinte o comutador F for aberto, assim será comutada a corrente da bobina de indução primeiro para os díodos DA e DD, para que se torne possível um fluxo de energia no condensador tampão Ci ou na bateria, isto no caso de uma alimentação do conversor a partir de uma bateria. Caso, depois de um breve tempo de demora, o qual se torna necessário para evitar sobreposições dos tempos de fecho dos comutadores, os comutadores A e D sejam fechados, a corrente poderá retornar, em alternativa, por cima destes dois elementos para a fonte. O caminho livre 9 com o comutador E e o díodo DE encontra-se durante este processo de realimentação de energia sem qualquer função, retomando, porém, de imediato, na inversão do sentido do fluxo de energia, e tal como o descrito, a sua tarefa de caminho livre para fluxos de saída Irede. 17 A comutação entre ambos os tipos de funcionamento pode ocorrer sem problemas no funcionamento em decurso, para que uma operação em 4 quadrantes também seja possível no funcionamento paralelo em rede, caso o conversor deva ser utilizado, por exemplo, para compensação da corrente reactiva ou como filtro de harmónica activo. Mais ainda, também é possível uma comutação entre os tipos de sincronização descritos no estado da técnica e os novos processos, para, por exemplo, obter na proximidade de um retorno ao zero, uma transição lisa de uma meia onda para outra.

Lisboa, 21 de Dezembro de 2010. 18

Lista de referência: 1, 2 Terminais de tensão continua 3, 4 Terminais de tensão alterna 5, 6 Nós de ligação V, 8 Interligações 9, 10 Caminhos de ligação 11 Ligação eléctrica 12 Caminho de ligação SG Gerador solar Cl Condensador tampão ( entrada) C2 Condensador tampão ( saida) A, B, C, D Dispositivos comutadores E, F, S Comutador DA, DB, DC, DD, DE, DF Diodos rectificadores Ll, L2 Indutância da bobina . de indução W Conversor SG Gerador solar K Ponto de nó 19

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Um conversor para fornecer a energia originária de um gerador solar para uma rede ligada à terra, sendo que o conversor apresenta as seguintes caracteristicas: dois terminais de gerador solar (1, 2); um tampão de energia (Cl) para tamponar a energia que é originada pelo gerador solar; um circuito em ponte que se encontra ligado em paralelo ao tampão de energia (Cl) e que apresenta pelo menos dois ramos paralelos, os quais, por sua vez, apresentam, respectivamente, dois dispositivos comutadores (A, B; C, D) ligados em série, nos quais está, por sua vez, ligado em paralelo um diodo rectificador (DA, DB, DC, DD); e pelo menos dois terminais de tensão alterna (3, 4), estando cada um deles ligado individualmente, por meio de uma interligação (7,8) na qual está prevista, respectivamente, uma indutância da bobina de indução (Ll, L2), a um dos ramos paralelos do circuito em ponte, respectivamente, entre dois dispositivos comutadores (A, B; C, D) e por meio de um nó de ligação (5, 6), caracterizado pelo facto de entre as, pelo menos, duas interligações (7, 8), estar prevista uma disposição de circuito (E, DE, F, DF, 9, 10, 11) que pode ser accionada de forma a que a disposição de circuito ligue, num primeiro estado, de forma eléctrica as, pelo menos, duas interligações (7, 8) uma à outra e, num segundo estado, separe também de forma eléctrica as, pelo menos, duas interligações (7, 8) .
2. Conversor, de acordo com a reivindicação 1, com meios para abrir um par de dispositivos comutadores (A, D; B, C) do circuito em ponte durante uma variedade de intervalos de tempo, sendo que a disposição de circuito se encontra, pelo menos numa parte da já mencionada variedade de intervalos de tempo, no primeiro estado.
3. Conversor, de acordo com a reivindicação 2, em que os dispositivos comutadores incluem um primeiro dispositivo comutador (A), um segundo dispositivo comutador (B), um terceiro dispositivo comutador (C) e um quarto dispositivo comutador (D), um primeiro par de dispositivos comutadores estar formado a partir do primeiro dispositivo comutador (A), com meios para o estabelecimento de uma ligação entre o primeiro terminal do tampão de energia (Cl) e a primeira indutância da bobina de indução (Ll), bem como o quarto dispositivo comutador (D), com meios para estabelecer uma ligação entre o segundo terminal do tampão de energia (C 1) e a segunda indutância da bobina de indução (L 2), e um segundo par de dispositivos comutadores é formado a partir do segundo dispositivo comutador (B), com meios 1 para estabelecer uma ligação entre o segundo terminal do tampão de energia (Cl) e a primeira indutância da bobina de indução (Ll), assim como o terceiro dispositivo comutador (C), com meios para estabelecer uma ligação entre o primeiro terminal do tampão de energia (Cl) e a segunda indutância da bobina de indução (L2) .
4. Conversor, de acordo com uma das reivindicações de 1 a 3, com meios para colocar a disposição de circuito no segundo estado, quando um dos pares de dispositivos comutadores (A, D; B, C) do circuito em ponte estiver fechado.
5. Conversor, de acordo com a reivindicação 4, com meios para abrir e fechar de modo sincronizado o primeiro par de dispositivos comutadores (A, D), enquanto o segundo par de dispositivos comutadores (B, C) está aberto, e com meios para abrir e fechar de modo sincronizado o segundo par de dispositivos comutadores (B, C), enquanto o primeiro par de dispositivos comutadores (A, D) está aberto.
6. Conversor, de acordo com a reivindicação 4, com meios para abrir e fechar de modo sincronizado o primeiro par de dispositivos comutadores (A, D), pelo menos durante uma parte de uma meia onda da tensão alterna da rede, enquanto o segundo par de dispositivos comutadores (B, C) está aberto, e com meios para abrir e fechar de modo sincronizado o segundo par de dispositivos comutadores (B, C), pelo menos durante uma parte da meia onda seguinte da tensão alterna da rede, enquanto o primeiro par de dispositivos comutadores (A, D) está aberto.
7. Conversor, de acordo com a reivindicação 6, com meios para colocar a disposição de circuito no segundo estado na área de transição de uma meia onda para a meia onda seguinte.
8. Conversor, de acordo com uma das reivindicações anteriores, com meios para um funcionamento sincronizado da disposição de circuito entre o primeiro e o segundo estado, pelo menos durante uma parte da meia onda de uma tensão alterna da rede, de forma a obter uma direcção de fluxo de energia desde a rede ligada à terra ao tampão de energia (Cl).
9. Processo para fornecer a energia originária de um gerador solar para uma rede ligada à terra, sendo que o processo engloba as seguintes etapas: durante pelo menos uma parte de uma meia onda de tensão alterna da rede, a ligação e a separação, de forma sincronizada, de um primeiro terminal de um tampão de energia (Cl) a uma primeira indutância da bobina de indução (Ll) e de um segundo terminal de tampão de energia (Cl) a uma segunda indutância da bobina de indução (L2); 2 durante pelo menos uma parte de uma meia onda seguinte de tensão alterna da rede, a ligação e a separação, de forma sincronizada, do primeiro terminal do tampão de energia (Cl) à segunda indutância da bobina de indução (L2) e do segundo terminal do tampão de energia (Cl) à primeira indutância da bobina de indução (L1); caracterizado pela: separação dos terminais do tampão de energia (Cl) da primeira indutância da bobina de indução (Ll) e da segunda indutância da bobina de indução (L2), quando a primeira indutância da bobina de indução (Ll) e a segunda indutância da bobina de indução (L2) se encontram ligadas electricamente entre si pelos respectivos lados afastados da rede.
10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, em que, durante pelo menos uma parte da pluralidade de intervalos de tempo, na qual os terminais do tampão de energia (Cl) estão electricamente separados das indutâncias da bobina de indução (Ll, L2), a primeira indutância da bobina de indução (Ll) e a segunda indutância da bobina de indução (L2) se encontram ligadas electricamente entre si pelos respectivos lados afastados da rede.
11. Processo, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, em que, para a obtenção de uma direcção de fluxo de energia proveniente da rede ligada à terra para o tampão de energia (Cl), pelo menos durante uma parte de uma meia onda da tensão alterna da rede, as indutâncias da bobina de indução (Ll, L2) se encontram ligadas electricamente entre si pelos respectivos lados afastados da rede. Lisboa, 21 de Dezembro de 2010. 3