WO2023035087A1 - Celda de conmutación para convertidores de potencia - Google Patents

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WO2023035087A1
WO2023035087A1 PCT/CL2021/050080 CL2021050080W WO2023035087A1 WO 2023035087 A1 WO2023035087 A1 WO 2023035087A1 CL 2021050080 W CL2021050080 W CL 2021050080W WO 2023035087 A1 WO2023035087 A1 WO 2023035087A1
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WO
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switch
link
point
phase
switching cell
Prior art date
Application number
PCT/CL2021/050080
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hugues Jean-Marie Renaudineau
Samir Felipe KOURO RENAER
Christian Alexis ROJAS MONRROY
Original Assignee
Universidad Técnica Federico Santa María
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output

Definitions

  • the present invention relates to the field of electronics, specifically to the field of apparatus for converting an AC or DC input into an AC or DC output, and in particular provides a switching cell for a power converter device and a power converter device comprising said switching cell.
  • each input phase has a capacitor that works as an input filter, so they are arranged in a star configuration.
  • the center point of the star is, in turn, connected to the neutral of the input and to the center point of a power output stage that has two switches in series.
  • each phase is connected to a corresponding branch of a bridge rectifier, which is formed by two switches in series.
  • the present invention provides a switching cell for a power converter device characterized in that it comprises: a first switch, a second switch, a third switch and a fourth switch connected in series one after the other; a fifth switch connected to the point between the second switch and the third switch; a sixth switch signal connected to said fifth switch and to a reference point; a first AC link connected to the point between the first switch and the second switch and to the point between the fifth switch and the sixth switch; and a second AC link connected to the point between the third switch and the fourth switch and to the point between the fifth switch and the sixth switch.
  • the switching cell is characterized in that it additionally comprises a third AC link connected to the point between the first switch and the second switch and to the point between the third switch and the fourth switch.
  • the switching cell is characterized in that said first AC link, said second AC link and said third AC link present corresponding midpoints and in that the switching cell additionally comprises a fourth triphasic AC link, where each phase of said fourth AC link connects with one of said corresponding midpoints of said first AC link, second AC link and third AC link.
  • the switching cell is characterized in that said first AC link and said second AC link present corresponding midpoints and in that the switching cell additionally comprises a third AC link connecting to said midpoints of said first link. AC and said second link AC.
  • the switching cell is characterized in that said first AC link and said second AC link are polyphase links and in that, for each phase, said switching cell has corresponding first switch, second switch, third switch, fourth switch, fifth switch and sixth switch, wherein: each corresponding first switch is connected in series with its corresponding second switch; each corresponding third switch is connected in series with its corresponding fourth switch; each corresponding fifth switch is connected in series with its corresponding sixth switch; all the sets formed by the corresponding first switch and second switch are connected in parallel with each other; all the sets formed by the corresponding third switch and fourth switch are connected in parallel with each other; and all the sets formed by the corresponding fifth switch and sixth switch are connected in parallel with each other; wherein the corresponding phase of the first AC link is connected to the point between the corresponding first switch and the corresponding second switch and to the point between the corresponding fifth switch and the corresponding sixth switch; and wherein the corresponding phase of the second AC link is connected to the point between the corresponding third switch and the corresponding fourth switch and to the point between the
  • the switching cell is characterized in that it comprises a third polyphase AC link, wherein each corresponding phase of said third AC link is connected to the point between the corresponding first switch and the corresponding second switch and to the point between the corresponding third switch and the corresponding fourth switch.
  • the switching cell is characterized in that each phase of said first AC link, each phase of said second AC link and each phase of said third AC link present corresponding midpoints and in that the switching cell additionally comprises , a fourth polyphase AC link, wherein said fourth polyphase AC link has three phases in each of said first AC link, second AC link and third AC link and in that each phase of said fourth polyphase AC link is connected to one of said corresponding midpoints of said first AC link, second AC link and third AC link.
  • the switching cell is characterized in that each phase of said first AC link and each phase of said second AC link have corresponding midpoints and that the switching cell additionally comprises a third polyphase AC link, where each phase of said third AC link connects to a corresponding midpoint of said first AC link and said second AC link.
  • the switching cell is characterized in that said switches are chosen from the group consisting of diodes, IGBT transistors, MOSFET transistors, as well as a combination between them.
  • the switching cell is characterized in that said first AC link and second AC link are selected from the group formed by capacitors, coils, transformers, as well as a combination between them.
  • the present invention also provides a power conversion device characterized in that it includes a switching cell comprising: a first switch, a second switch, a third switch and fourth switch connected in series one after the other; a fifth switch connected to the point between the second switch and the third switch; a sixth switch connected in series with said fifth switch and with a reference point; a first AC link connected to the point between the first switch and the second switch and to the point between the fifth switch and the sixth switch; and a second AC link connected to the point between the third switch and the fourth switch and to the point between the fifth switch and the sixth switch.
  • a switching cell comprising: a first switch, a second switch, a third switch and fourth switch connected in series one after the other; a fifth switch connected to the point between the second switch and the third switch; a sixth switch connected in series with said fifth switch and with a reference point; a first AC link connected to the point between the first switch and the second switch and to the point between the fifth switch and the sixth switch; and a second AC link connected to the point between
  • the device is characterized in that the switching cell additionally comprises a third AC link connected to the point between the first switch and the second switch and to the point between the third switch and the fourth switch.
  • the device is characterized in that said first AC link, said second AC link and said third AC link have corresponding midpoints and that the switching cell additionally comprises a fourth triphasic AC link, where each phase of said fourth AC link connects to one of said corresponding midpoints of said first AC link, second AC link and third AC link.
  • the device is characterized in that said first AC link and said second AC link present corresponding midpoints and in that the switching cell additionally comprises a third AC link that connects to said midpoints of said first AC link and of said second AC link.
  • the device is characterized in that said first AC link and said second AC link are polyphase links and in that, for each phase, said switching cell has corresponding first switch, second switch, third switch, fourth switch, fifth switch and sixth switch, wherein: each corresponding first switch is connected in series with its corresponding second switch; each corresponding third switch is connected in series with its corresponding fourth switch; each corresponding fifth switch is connected in series with its corresponding sixth switch; all the sets formed by the corresponding first switch and second switch are connected in parallel with each other; all the sets formed by the corresponding third switch and fourth switch are connected in parallel with each other; and all the sets formed by the corresponding fifth switch and sixth switch are connected in parallel with each other; wherein the corresponding phase of the first AC link is connected to the point between the corresponding first switch and the corresponding second switch and to the point between the corresponding fifth switch and the corresponding sixth switch; and wherein the corresponding phase of the second AC link is connected to the point between the corresponding third switch and the corresponding fourth switch and to the point between the point between the corresponding third switch
  • the device is characterized in that the switching cell comprises a third polyphase AC link, where each corresponding phase of said third AC link is connected to the point between the corresponding first switch and the corresponding second switch and to the point between the corresponding third switch and the corresponding fourth switch.
  • the device is characterized in that each phase of said first AC link, each phase of said second AC link and each phase of said third AC link have corresponding midpoints and that the switching cell additionally comprises a fourth polyphase AC link, wherein said fourth polyphase AC link has three phases in each of said first AC link, second AC link and third AC link and in that each phase of said fourth polyphase AC link connects to one of said corresponding midpoints of said first AC link, second AC link and third AC link.
  • the device is characterized in that each phase of said first AC link and each phase of said second AC link have corresponding midpoints and that the switching cell additionally comprises a third polyphase AC link, where each phase of said third AC link is connected to a corresponding midpoint of said first AC link and said second AC link.
  • the device is characterized in that said switches are chosen from the group formed by diodes, IGBT transistors, MOSFET transistors, as well as a combination between them.
  • the device is characterized in that said first AC link and second AC link are selected from the group formed by capacitors, coils, transformers, as well as a combination between them.
  • FIG. 1 illustrates a schematic diagram of a first embodiment of the switching cell that is the object of the present invention.
  • FIG. 2 illustrates a schematic diagram of a second embodiment of the switching cell that is the object of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates a schematic diagram of a third embodiment of the switching cell that is the object of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates a schematic diagram of a fourth embodiment of the switching cell that is the object of the present invention.
  • FIG. 5 illustrates a schematic diagram of a fifth embodiment of the switching cell that is the object of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a schematic diagram of a sixth embodiment of the switching cell that is the object of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a schematic diagram of a seventh embodiment of the switching cell that is the object of the present invention.
  • the FIG. 8 illustrates a schematic diagram of an eighth embodiment of the switching cell that is the object of the present invention.
  • FIG. 9 illustrates a schematic diagram of an application of a first embodiment of the device for power conversion that is the object of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates a schematic diagram of an application of a second embodiment of the device for power conversion that is the object of the present invention.
  • FIG. 1 1 illustrates a schematic diagram of an application of a third embodiment of the device for power conversion that is the object of the present invention.
  • FIG. 12 illustrates a schematic diagram of an application of a fourth embodiment of the power conversion device which is the subject of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a schematic diagram of an application of a fifth embodiment of the device for power conversion that is the object of the present invention.
  • a switching cell (1) is provided for a power converter device that essentially comprises: a first switch (2), a second switch (3), a third switch (4) and a fourth switch (5).
  • a fifth switch (6) connected to the point between the second switch (3) and the third switch (4); a sixth switch (7) connected in series with said fifth switch (6) and with a reference point (8); a first AC link (9) connected to the point between the first switch (2) and the second switch (3) and to the point between the fifth switch (6) and the sixth switch (7); and a second AC link (10) connected to the point between the third switch (4) and the fourth switch (5) and to the point between the fifth switch (6) and the sixth switch (7).
  • a switch shall be understood as one or more elements that can selectively connect two or more terminals.
  • the particular topology with which said switch is manufactured does not limit the scope of the present invention.
  • said switch can be made from electronic components that can be selected from the group consisting of diodes, IGBT transistors, MOSFET transistors, as well as a combination between them.
  • Said switch can be a unidirectional or bidirectional switch without this limiting the scope of the present invention.
  • switches formed by a MOSFET transistor and a rectifying diode connected to the source and sink of said MOSFET transistor are illustrated.
  • a third exemplary embodiment of a unidirectional switch can be provided by a rectifier diode connected in series with the switch of the previous example.
  • said switch may be a bidirectional switch.
  • Said configuration can be obtained, for example and without this limiting the scope of the present invention, by connecting in series two unidirectional switches, where said unidirectional switches have opposite switching directions to each other.
  • Another example of embodiment, without this limiting the scope of the present invention is obtained by connecting four diodes in a rectifier bridge configuration and connecting the emitter and collector of an IGBT transistor to the DC terminals of said rectifier bridge.
  • a third example of embodiment, without this limiting the scope of the present invention can be obtained when said switch is an RB-IGBT switch (from English Reverse Blocking IGBT).
  • Each of said first switch (2), second switch (3), third switch (4), fourth switch (5), fifth switch (6) or sixth switch (7) can be manufactured according to any of the previously described options. , or with others known to a person normally versed in the matter, without this limiting the scope of the present invention.
  • said first switch (2), second switch (3), third switch (4), fourth switch (5), fifth switch (6) and sixth switch (7) may or may not present the same configuration without this limiting the scope of the present invention.
  • said first switch (2), second switch (3), third switch (4), fourth switch (5), fifth switch (6) and sixth switch (7) are unidirectional switches that are obtained by connecting a diode rectifier to the source and sink of a MOSFET transistor.
  • an AC link will be understood as one or more elements that allow the connection of an AC bus with the switching cell (1) that is the object of the present invention.
  • Said AC link can be of an inductive or capacitive nature, as well as a combination between them, without this limiting the scope of the present invention.
  • said AC link can be selected from the group formed by capacitors, coils and transformers, as well as a combination between them.
  • Said AC link can be single-phase or polyphase without this limiting the scope of the present invention.
  • FIG. 13 Illustrates single-phase AC links (9, 10) formed by two separate capacitors.
  • FIG. 1 1 illustrates polyphase (9, 10) AC links where each phase is formed by a corresponding capacitor
  • FIG. 9 illustrates AC links (9, 10) formed by respective transformers
  • FIGs. 10 and 12 illustrate AC links (9, 10, 1 1 ) made up of four capacitors and a coil arranged in an H-bridge configuration.
  • first AC link (9) and second AC link (10) can be manufactured according to any of the previously described configurations, as well as others known to a person normally skilled in the art, without this limiting the scope of the present invention. Additionally, said first AC link (9) and second AC link (10) may or may not have the same configuration without this limiting the scope of the present invention.
  • FIG. 1 illustrates a first embodiment of the switching cell (1) that is the object of the present invention.
  • the first AC link (9) and the second AC link (10) are single-phase AC links.
  • the first switch (2), second switch (3), third switch (4), fourth switch (5), fifth switch (6) and sixth switch (7) are described in a generic manner.
  • FIG. 2 illustrates a second embodiment of the switching cell (1) that is the object of the present invention.
  • a third AC link (1 1 ) is provided that connects to the point between the first switch (2) and the second switch (3 ) and to the point between the third switch (4) and the fourth switch (5).
  • Said third AC link (1 1 ) can be manufactured according to any of the alternatives previously described for the first AC link (9) or for the second AC link (10), as well as with others known to a person normally versed in the matter. , without this limiting the scope of the present invention.
  • said first AC link (9), second AC link (10) and third AC link (11) may or may not have the same configuration without this limiting the scope of the present invention.
  • said first AC link (9), second AC link (10) and third AC link (1 1 ) are single-phase AC links.
  • the FIG. 3 illustrates a third preferred embodiment of the switching cell (1) that is the object of the present invention.
  • the switching cell (1) comprises a first AC link (9) and a second AC link (10) and also includes a third AC link (11) that is connected to the point between the first switch ( 2) and the second switch (3) and to the point between the third switch (4) and the fourth switch (5).
  • Said third AC link (1 1 ) can be manufactured according to any of the alternatives previously described for the first AC link (9) or for the second AC link (10), as well as with others known to a person normally versed in the matter. , without this limiting the scope of the present invention.
  • said first AC link (9), second AC link (10) and third AC link (11) may or may not have the same configuration without this limiting the scope of the present invention.
  • said first AC link (9), said second AC link (10) and said third AC link (11) present corresponding midpoints (92, 102, 1 12 ).
  • said switching cell (1) has a fourth triphasic AC link (12). Each phase (121 a, 121 b, 121 c) of said fourth triphasic AC link (12) is connected to one of said corresponding midpoints (92, 102, 112) of said first AC link (9), second AC link ( 10) and third AC link (11).
  • any alternative known to a person normally skilled in the art can be used to manufacture such midpoint AC links.
  • said first AC link (9), second AC link (10) and third AC link (11) may or may not have the same configuration without this limiting the scope of the present invention.
  • said fourth triphasic AC link (12) can be manufactured in accordance with any of the alternatives previously described for three-phase AC links, as well as in accordance with other alternatives known to a person normally skilled in the art, without this limiting the scope of the present invention.
  • the FIG. 4 illustrates a fourth preferred embodiment of the switching cell (1) that is the object of the present invention.
  • the switching cell (1) comprises a first AC link (9) and a second AC link (10), wherein said first AC link (9) and second AC link (10) have corresponding midpoints ( 92, 102).
  • the switching cell (1) comprises a third AC link (11) that is connected to said midpoints (92, 102) of the first AC link ( 9) and the second AC link (10).
  • any alternative known to a person normally skilled in the art can be used to manufacture such midpoint AC links.
  • said first AC link (9) and second AC link (10) may or may not have the same configuration without this limiting the scope of the present invention.
  • said third AC link (1 1 ) can be manufactured according to any of the alternatives previously described for the first AC link (9) or for the second AC link (10), as well as with others known to a person normally skilled in the art, without this limiting the scope of the present invention.
  • FIG. 5 illustrates a fifth preferred embodiment of the switching cell (1) that is the object of the present invention.
  • said first AC link (9) and second AC link (10) are polyphase links.
  • said figure illustrates a switching cell (1) in which said first AC link (9) and said second AC link (10) each have two phases, the number of phases that said first link has AC (9) or said second link AC (10) does not limit the scope of the present invention.
  • the switching cell (1) has corresponding first switch (2a, 2b ), second switch (3a, 3b), third switch (4a, 4b), fourth switch (5a, 5b), fifth switch (6a, 6b) and sixth switch (7a, 7b).
  • each corresponding first switch (2a; 2b) is connected in series with its corresponding second switch (3a; 3b) and then, all the sets formed by the corresponding first switch and second switch (2a-3a; 2b-3b) are connected in parallel with each other.
  • each corresponding third switch (4a; 4b) is connected in series with its corresponding fourth switch (5a; 5b) and then, all the sets formed by the corresponding third switches.
  • fourth switch (4a-5a; 4b-5b) are connected in parallel with each other.
  • each corresponding fifth switch (6a; 6b) is connected in series with its corresponding sixth switch (7a; 7b) and then, all the sets formed by the corresponding fifth and sixth switches.
  • switch (6a-7a; 6b-7b) are connected in parallel with each other. In this way, a commutation cell (1) is obtained where each phase has its corresponding set of commutators.
  • each corresponding phase (91 a, 91 b) of the first AC link (9) is connected to the point between its corresponding first switch (2a, 2b) and its corresponding second switch (3a, 3b) and to the point between its corresponding fifth switch (6a, 6b) and its corresponding sixth switch (7a, 7b).
  • each corresponding phase (101 a, 101 b) of the second AC link (10) is connected to the point between its corresponding third switch (4a, 4b) and its corresponding fourth switch (5a, 5b) and to the point between its corresponding fifth switch (6a, 6b) and its corresponding sixth switch (7a, 7b).
  • FIG. 6 illustrates a sixth preferred embodiment of the switching cell (1) that is the object of the present invention.
  • said first AC link (9) and second AC link (10) are polyphase links.
  • said figure illustrates a switching cell (1) in which said The first AC link (9) and said second AC link (10) each present two phases, the number of phases presented by said first AC link (9) or said second AC link (10) does not limit the scope of this invention.
  • the switching cell (1) has corresponding first switch (2a, 2b ), second switch (3a, 3b), third switch (4a, 4b), fourth switch (5a, 5b), fifth switch (6a, 6b) and sixth switch (7a, 7b).
  • each corresponding first switch (2a; 2b) is connected in series with its corresponding second switch (3a; 3b) and then, all the sets formed by the corresponding first switch and second switch (2a-3a; 2b-3b) are connected in parallel with each other.
  • each corresponding third switch (4a; 4b) is connected in series with its corresponding fourth switch (5a; 5b) and then, all the sets formed by the corresponding third switches.
  • fourth switch (4a-5a; 4b-5b) are connected in parallel with each other.
  • each corresponding fifth switch (6a; 6b) is connected in series with its corresponding sixth switch (7a; 7b) and then, all the sets formed by the corresponding fifth and sixth switches.
  • switch (6a-7a; 6b-7b) are connected in parallel with each other. In this way, a commutation cell (1) is obtained where each phase has its corresponding set of commutators.
  • each corresponding phase (91 a, 91 b) of the first AC link (9) is connected to the point between its corresponding first switch (2a, 2b) and its corresponding second switch (3a, 3b) and to the point between its corresponding fifth switch (6a, 6b) and its corresponding sixth switch (7a, 7b).
  • each corresponding phase (101 a, 101 b) of the second AC link (10) is connected to the point between its corresponding third switch (4a, 4b) and its corresponding fourth switch (5a, 5b) and to the point between its corresponding fifth switch (6a, 6b) and its corresponding sixth switch (7a, 7b).
  • the switching cell (1) additionally comprises a third polyphase AC link (11).
  • the number of phases that said third AC link (11) presents does not limit the scope of the present invention and will depend, for example and without this limiting the scope of the present invention, on the number of phases that said first AC link (9) presents. ) or said second AC link (10).
  • Each phase (11 1 a, 1 1 1 b) of said third polyphase AC link (1 1 ) is connected to the point between its corresponding first switch (2a, 2b) and its corresponding second switch (3a, 3b) and to the point between its corresponding third switch (4a, 4b) and its corresponding fourth switch (5a, 5b).
  • FIG. 7 illustrates a seventh preferred embodiment of the switching cell (1) that is the object of the present invention.
  • the switching cell (1) comprises a first AC link (9), a second AC link (10) and a third AC link (11) that are connected in a similar way to the preferred embodiment illustrated in the figure. FIG. 6.
  • each phase (91 a, 91 b) of said first AC link (9), each phase (101 a, 101 b) of said second AC link (10) and each phase (11 1 a, 1 1 1 b) of said third AC link (1 1 ) have corresponding midpoints (92, 102, 112). Even though in FIG.
  • the preferred embodiment of the switching cell (1) illustrated in FIG. 7 also comprises a fourth polyphase AC link (13), which has three phases in each of said first AC link (9), second AC link (10) and third AC link (11).
  • said fourth polyphase AC link (13) will have 9 phases.
  • said fourth polyphase AC link (13) corresponds to a "poly-triphasic" AC link.
  • FIG. 7 shows a fourth polyphase AC link (13) from which three lines emerge (131 a, 131 b, 131 c), it must be understood that each of said lines represents as many phases as there are in said first AC link (9 ), in said second AC link (10) or in said third AC link (1 1 ), respectively.
  • each phase (131 a, 131 b, 131 c) of said fourth polyphase AC link (13) is connected to one of said corresponding midpoints (92 , 102, 1 12) of said first AC link (9), second AC link (10) and third AC link (1 1 ).
  • FIG. 8 illustrates an eighth preferred embodiment of the switching cell (1) that is the object of the present invention.
  • the switching cell (1) comprises a first polyphase AC link (9) and a second polyphase AC link (10) that are connected in a similar way to the preferred embodiment illustrated in FIG. 5.
  • each of said phases is connected to a corresponding midpoint of said first AC link (9), or of said second AC link (10).
  • each phase (91 a, 91 b) of said first AC link (9) and each phase (101 a, 101 b) of said second AC link (10) present corresponding midpoints (92, 102).
  • FIG. 8 shows a single midpoint for each of said first AC link (9) and second AC link (10)
  • said representation is made for the purpose of simplifying the presence of a midpoint for each phase of said links.
  • the preferred embodiment of the switching cell (1) illustrated in FIG. 8 also comprises a third polyphase AC link (11), which has as many phases as each of said first AC link (9), second AC link (10). That is to say, for example and without this limiting the scope of the present invention, that if said first AC link (9) and said second AC link (10) have, each one, 3 phases, then said third AC link (1 1 ) will also have 3 phases. Even though in FIG. 8 shows a third AC link (1 1 ) from which two lines emerge (1 1 1 a, 1 1 1 b), it must be understood that each of said lines represents as many phases as there are in said first AC link ( 9) or in said second AC link (10).
  • each phase (1 1 1 a, 1 1 1 b) of said third AC link (1 1 ) is connected to one of said corresponding midpoints ( 92, 102) of said first AC link (9) and second AC link (10).
  • the present invention also provides a device (20) for power conversion, which includes a switching cell (1) comprising: a first switch (2), second switch (3), third switch (4) and fourth switch (5) connected in series one after the other; a fifth switch (6) connected to the point between the second switch (3) and the third switch (4); a sixth switch (7) connected in series with said fifth switch (6) and with a reference point (8); a first AC link (9) connected to the point between the first switch (2) and the second switch (3) and to the point between the fifth switch (6) and the sixth switch (7); and a second AC link (10) connected to the point between the third switch (4) and the fourth switch (5) and to the point between the fifth switch (6) and the sixth switch (7).
  • a switching cell (1) comprising: a first switch (2), second switch (3), third switch (4) and fourth switch (5) connected in series one after the other; a fifth switch (6) connected to the point between the second switch (3) and the third switch (4); a sixth switch (7) connected in series with said fifth switch (6) and with a
  • Example 1 Switchgear for photovoltaic applications
  • FIG. 9 illustrates a first application example of the switching cell (1) that is the object of the present invention.
  • each switch (2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) is a unidirectional switch made up of a MOSFET transistor and a rectifier diode that connects to the source and the sink of said MOSFET transistor.
  • the power converter (20) also includes an input capacitor (21) that is connected in parallel with the photovoltaic solar module (22), an output coil (23) that is connected in series with the switching cell ( 1) and an output capacitor (24), after said output coil (23) that is connected in parallel with the output of the power converter (20).
  • Example 2 Switching cell for charging a battery.
  • FIG. 10 illustrates a second application example of the switching cell (1) that is the object of the present invention.
  • the first AC link (9) and the second AC link (10) are two-phase links, each consisting of four capacitors and one coil in an H-bridge configuration.
  • each switch (2a, 2b, 3a, 3b , 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) is a unidirectional switch consisting of a transistor MOSFET and a rectifier diode that is connected to the source and sink of said MOSFET transistor.
  • the power converter (20) also includes an input capacitor (21) that is connected in parallel with the input of the power converter (20) and an output coil (23) that is connected in series with the power cell. commutation (1) and with the battery (25).
  • Example 3 Switching cell for an electrolyser.
  • FIG. 1 1 illustrates a third application example of the switching cell (1) that is the object of the present invention.
  • the first AC link (9) and the second AC link (10) are two-phase links, each made up of two capacitors.
  • each switch (2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) is a unidirectional switch made up of a MOSFET transistor and a rectifier diode that connects to the source and the sink of said MOSFET transistor.
  • the power converter (20) also includes an input capacitor (21) that is connected in parallel with the input of the power converter (20), an output coil (23) that is connected in series with the power cell switching (1) and an output capacitor (24) that is connected in parallel with the electrolyzer (26).
  • the electrolyser (26) has a water inlet (261), an oxygen outlet (262) and a hydrogen outlet (263).
  • the FIG. 12 illustrates a fourth application example of the switching cell (1) that is the object of the present invention.
  • the first AC link (9) and the second AC link (10) are two-phase links, each consisting of four capacitors and one coil in an H-bridge configuration.
  • each switch (2a, 2b, 3a, 3b , 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) is a unidirectional switch consisting of a transistor MOSFET and a rectifier diode that is connected to the source and sink of said MOSFET transistor.
  • the switching cell (1) comprises a third two-phase AC link (11) formed by four capacitors and a coil in an H-bridge configuration, where each phase is connected to the point between its corresponding first switch (2a, 2b) and its corresponding second switch (3a, 3b) and to the point between its corresponding third switch (4a, 4b) and its corresponding fourth switch (5a, 5b).
  • the power converter (20) also includes an input capacitor (21) that is connected in parallel with the photovoltaic module (22), an output coil (23) that is connected in series with the switching cell (1 ) and an output capacitor (24) that is connected in parallel with the output of the power converter (20).
  • Example 5 Switching cell for charging a battery
  • the FIG. 13 illustrates a fifth application example of the switching cell (1) that is the object of the present invention.
  • each switch (2, 3, 4, 5, 6, 7) is a unidirectional switch made up of a MOSFET transistor and a rectifier diode that is connected to the source and sink of said MOSFET transistor.
  • the power converter (20) also includes an input capacitor (21) that is connected in parallel with the input of the power converter (20) and an output coil (23) that is connected in series with the power cell. commutation (1) and with the battery (25).

Abstract

La presente invención se relaciona con el campo de la electrónica, específicamente con el campo de los aparatos para la conversión de una entrada AC o DC en una salida AC o DC y en particular proporciona una celda de conmutación para un dispositivo convertidor de potencia que se caracteriza porque comprende: un primer conmutador, segundo conmutador, tercer conmutador y cuarto conmutador conectados en serie uno a continuación del otro; un quinto conmutador conectado al punto entre el segundo conmutador y el tercer conmutador; un sexto conmutador conectado en serie con dicho quinto conmutador y con un punto de referencia; un primer enlace AC conectado al punto entre el primer conmutador y el segundo conmutador y al punto entre el quinto conmutador y el sexto conmutador; y un segundo enlace AC conectado al punto entre el tercer conmutador y el cuarto conmutador y al punto entre el quinto conmutador y el sexto conmutador. La presente invención proporciona, además, un dispositivo convertidor de potencia que comprende dicha celda de conmutación.

Description

CELDA DE CONMUTACIÓN PARA CONVERTIDORES DE POTENCIA
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se relaciona con el campo de la electrónica, específicamente con el campo de los aparatos para la conversión de una entrada AC o DC en una salida AC o DC y en particular proporciona una celda de conmutación para un dispositivo convertidor de potencia y un dispositivo convertidor de potencia que comprende dicha celda de conmutación.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Parte importante de la configuración de los convertidores de potencia son las celdas de conmutación interna.
En el estado de la técnica se conocen algunas configuraciones de celdas de conmutación, pero a medida que la tecnología madura, surgen nuevos requerimientos de celdas de conmutación.
Dentro de las soluciones descritas en el estado de la técnica, se encuentran, por ejemplo, lo propuesto en el documento W02020035527, el cual describe un convertidor de potencia que recibe una entrada AC trifásica y entrega una salida DC. Cada fase de entrada presenta un condensador que funciona como filtro de entrada, de forma que se disponen en configuración estrella. El punto central de la estrella es, a su vez, conectado al neutro de la entrada y al punto central de una etapa de salida de potencia que presenta dos conmutadores en serie. Además, cada fase se conecta con una correspondiente rama de un puente rectificador, la cual está formada por dos conmutadores en serie. Al seguir el conjunto formado por dos de los condensadores, sus correspondientes ramas del puente rectificador y la etapa de salida de potencia se observa una configuración similar a la de la celda de conmutación de la presente invención, pero que se distingue porque, al hacer la relación 1 a 1 , la entrada de voltaje estaría cortocircuitada a la salida y, además, el sexto conmutador se encontraría conectado a la salida de voltaje y no al punto de referencia. Parte importante de la configuración de los convertidores de potencia son las celdas de conmutación interna. En general, se reconoce que los diferentes estados de conmutación de dichas celdas de conmutación, así como la secuencia de conmutación, determina la señal de salida del convertidor de potencia.
En el estado de la técnica se conocen algunas configuraciones de celdas de conmutación, pero a medida que la tecnología madura, surgen nuevos requerimientos de celdas de conmutación, por ejemplo, para proporcionar mayores frecuencias de conmutación o trabajar con potencias mayores.
En consecuencia, existe la necesidad de una topología para una celda de conmutación que permita satisfacer dichos requerimientos.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
La presente invención proporciona una celda de conmutación para un dispositivo convertidor de potencia que se caracteriza porque comprende: un primer conmutador, segundo conmutador, tercer conmutador y cuarto conmutador conectados en serie uno a continuación del otro; un quinto conmutador conectado al punto entre el segundo conmutador y el tercer conmutador; un sexto conmutador conectado en señe con dicho quinto conmutador y con un punto de referencia; un primer enlace AC conectado al punto entre el primer conmutador y el segundo conmutador y al punto entre el quinto conmutador y el sexto conmutador; y un segundo enlace AC conectado al punto entre el tercer conmutador y el cuarto conmutador y al punto entre el quinto conmutador y el sexto conmutador.
En una realización preferida, la celda de conmutación se caracteriza porque comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC conectado al punto entre el primer conmutador el segundo conmutador y al punto entre el tercer conmutador y el cuarto conmutador. En una realización más preferida, la celda de conmutación se caracteriza porque dicho primer enlace AC, dicho segundo enlace AC y dicho tercer enlace AC presentan correspondientes puntos medios y porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un cuarto enlace AC trifásico, en donde cada fase de dicho cuarto enlace AC se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios de dichos primer enlace AC, segundo enlace AC y tercer enlace AC.
En otra realización preferida, la celda de conmutación se caracteriza porque dicho primer enlace AC y dicho segundo enlace AC presentan correspondientes puntos medios y porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC que se conecta a dichos puntos medios de dicho primer enlace AC y de dicho segundo enlace AC.
En una realización preferida adicional, la celda de conmutación se caracteriza porque dicho primer enlace AC y dicho segundo enlace AC son enlaces polifásicos y porque, por cada fase, dicha celda de conmutación presenta correspondientes primer conmutador, segundo conmutador, tercer conmutador, cuarto conmutador, quinto conmutador y sexto conmutador, en donde: cada correspondiente primer conmutador se conecta en serie con su correspondiente segundo conmutador; cada correspondiente tercer conmutador se conecta en serie con su correspondiente cuarto conmutador; cada correspondiente quinto conmutador se conecta en serie con su correspondiente sexto conmutador; todos los conjuntos formados por los correspondientes primer conmutador y segundo conmutador se conectan en paralelo entre sí; todos los conjuntos formados por los correspondientes tercer conmutador y cuarto conmutador se conectan en paralelo entre sí; y todos los conjuntos formados por los correspondientes quinto conmutador y sexto conmutador se conectan en paralelo entre sí; en donde la correspondiente fase del primer enlace AC se conecta al punto entre el correspondiente primer conmutador y el correspondiente segundo conmutador y al punto entre el correspondiente quinto conmutador y el correspondiente sexto conmutador; y en donde la correspondiente fase del segundo enlace AC se conecta al punto entre el correspondiente tercer conmutador y el correspondiente cuarto conmutador y al punto entre el correspondiente quinto conmutador y el correspondiente sexto conmutador.
En una realización más preferida, la celda de conmutación se caracteriza porque comprende un tercer enlace AC polifásico, en donde cada fase correspondiente de dicho tercer enlace AC se conecta al punto entre el correspondiente primer conmutador y el correspondiente segundo conmutador y al punto entre el correspondiente tercer conmutador y el correspondiente cuarto conmutador. En una realización aún más preferida, la celda de conmutación se caracteriza porque cada fase de dicho primer enlace AC, cada fase de dicho segundo enlace AC y cada fase de dicho tercer enlace AC presentan correspondientes puntos medios y porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un cuarto enlace AC polifásico, en donde dicho cuarto enlace AC polifásico presenta tres fases en cada uno de dichos primer enlace AC, segundo enlace AC y tercer enlace AC y porque cada fase de dicho cuarto enlace AC polifásico se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios de dichos primer enlace AC, segundo enlace AC y tercer enlace AC.
En otra realización más preferida, la celda de conmutación se caracteriza porque cada fase de dicho primer enlace AC y cada fase de dicho segundo enlace AC presentan correspondientes puntos medios y porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC polifásico, en donde cada fase de dicho tercer enlace AC se conecta con un correspondiente punto medio de dicho primer enlace AC y de dicho segundo enlace AC.
En una realización preferida, la celda de conmutación se caracteriza porque dichos conmutadores se escogen del grupo formado por diodos, transistores IGBT, transistores MOSFET, así como una combinación entre ellos.
En otra realización preferida, la celda de conmutación se caracteriza porque dichos primer enlace AC y segundo enlace AC se seleccionan del grupo formado por condensadores, bobinas, transformadores, así como una combinación entre ellos.
La presente invención proporciona, además, un dispositivo para la conversión de potencia que se caracteriza porque incluye una celda de conmutación que comprende: un primer conmutador, segundo conmutador, tercer conmutador y cuarto conmutador conectados en serie uno a continuación del otro; un quinto conmutador conectado al punto entre el segundo conmutador y el tercer conmutador; un sexto conmutador conectado en serie con dicho quinto conmutador y con un punto de referencia; un primer enlace AC conectado al punto entre el primer conmutador y el segundo conmutador y al punto entre el quinto conmutador y el sexto conmutador; y un segundo enlace AC conectado al punto entre el tercer conmutador y el cuarto conmutador y al punto entre el quinto conmutador y el sexto conmutador.
En una realización preferida, el dispositivo se caracteriza porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC conectado al punto entre el primer conmutador el segundo conmutador y al punto entre el tercer conmutador y el cuarto conmutador. En una realización más preferida, el dispositivo se caracteriza porque dicho primer enlace AC, dicho segundo enlace AC y dicho tercer enlace AC presentan correspondientes puntos medios y porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un cuarto enlace AC trifásico, en donde cada fase de dicho cuarto enlace AC se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios de dichos primer enlace AC, segundo enlace AC y tercer enlace AC.
En otra realización preferida, el dispositivo se caracteriza porque dicho primer enlace AC y dicho segundo enlace AC presentan correspondientes puntos medios y porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC que se conecta a dichos puntos medios de dicho primer enlace AC y de dicho segundo enlace AC.
En una realización preferida adicional, el dispositivo se caracteriza porque dicho primer enlace AC y dicho segundo enlace AC son enlaces polifásicos y porque, por cada fase, dicha celda de conmutación presenta correspondientes primer conmutador, segundo conmutador, tercer conmutador, cuarto conmutador, quinto conmutador y sexto conmutador, en donde: cada correspondiente primer conmutador se conecta en serie con su correspondiente segundo conmutador; cada correspondiente tercer conmutador se conecta en serie con su correspondiente cuarto conmutador; cada correspondiente quinto conmutador se conecta en serie con su correspondiente sexto conmutador; todos los conjuntos formados por los correspondientes primer conmutador y segundo conmutador se conectan en paralelo entre sí; todos los conjuntos formados por los correspondientes tercer conmutador y cuarto conmutador se conectan en paralelo entre sí; y todos los conjuntos formados por los correspondientes quinto conmutador y sexto conmutador se conectan en paralelo entre sí; en donde la correspondiente fase del primer enlace AC se conecta al punto entre el correspondiente primer conmutador y el correspondiente segundo conmutador y al punto entre el correspondiente quinto conmutador y el correspondiente sexto conmutador; y en donde la correspondiente fase del segundo enlace AC se conecta al punto entre el correspondiente tercer conmutador y el correspondiente cuarto conmutador y al punto entre el correspondiente quinto conmutador y el correspondiente sexto conmutador.
En una realización más preferida, el dispositivo se caracteriza porque la celda de conmutación comprende un tercer enlace AC polifásico, en donde cada fase correspondiente de dicho tercer enlace AC se conecta al punto entre el correspondiente primer conmutador y el correspondiente segundo conmutador y al punto entre el correspondiente tercer conmutador y el correspondiente cuarto conmutador. En una realización aún más preferida, el dispositivo se caracteriza porque cada fase de dicho primer enlace AC, cada fase de dicho segundo enlace AC y cada fase de dicho tercer enlace AC presentan correspondientes puntos medios y porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un cuarto enlace AC polifásico, en donde dicho cuarto enlace AC polifásico presenta tres fases en cada uno de dichos primer enlace AC, segundo enlace AC y tercer enlace AC y porque cada fase de dicho cuarto enlace AC polifásico se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios de dichos primer enlace AC, segundo enlace AC y tercer enlace AC. En otra realización más preferida, el dispositivo se caracteriza porque cada fase de dicho primer enlace AC y cada fase de dicho segundo enlace AC presentan correspondientes puntos medios y porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC polifásico, en donde cada fase de dicho tercer enlace AC se conecta con un correspondiente punto medio de dicho primer enlace AC y de dicho segundo enlace AC.
En una realización preferida, el dispositivo se caracteriza porque dichos conmutadores se escogen del grupo formado por diodos, transistores IGBT, transistores MOSFET, así como una combinación entre ellos.
En otra realización preferida, el dispositivo se caracteriza porque dichos primer enlace AC y segundo enlace AC se seleccionan del grupo formado por condensadores, bobinas, transformadores, así como una combinación entre ellos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La FIG. 1 ¡lustra un diagrama esquemático de una primera realización de la celda de conmutación que es objeto de la presente invención.
La FIG. 2 ¡lustra un diagrama esquemático de una segunda realización de la celda de conmutación que es objeto de la presente invención.
La FIG. 3 ¡lustra un diagrama esquemático de una tercera realización de la celda de conmutación que es objeto de la presente invención.
La FIG. 4 ¡lustra un diagrama esquemático de una cuarta realización de la celda de conmutación que es objeto de la presente invención.
La FIG. 5 ¡lustra un diagrama esquemático de una quinta realización de la celda de conmutación que es objeto de la presente invención.
La FIG. 6 ¡lustra un diagrama esquemático de una sexta realización de la celda de conmutación que es objeto de la presente invención.
La FIG. 7 ¡lustra un diagrama esquemático de una séptima realización de la celda de conmutación que es objeto de la presente invención. La FIG. 8 ¡lustra un diagrama esquemático de una octava realización de la celda de conmutación que es objeto de la presente invención.
La FIG. 9 ¡lustra un diagrama esquemático de una aplicación de una primera realización del dispositivo para la conversión de potencia que es objeto de la presente invención.
La FIG. 10 ¡lustra un diagrama esquemático de una aplicación de una segunda realización del dispositivo para la conversión de potencia que es objeto de la presente invención.
La FIG. 1 1 ¡lustra un diagrama esquemático de una aplicación de una tercera realización del dispositivo para la conversión de potencia que es objeto de la presente invención.
La FIG. 12 ¡lustra un diagrama esquemático de una aplicación de una cuarta realización dispositivo para la conversión de potencia que es objeto de la presente invención.
La FIG. 13 ¡lustra un diagrama esquemático de una aplicación de una quinta realización del dispositivo para la conversión de potencia que es objeto de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
A continuación, se describirá de manera detallada la presente invención, haciendo referencia para esto a las figuras que acompañan la presente solicitud.
En un primer objeto de la presente invención, tal como se ¡lustra esquemáticamente en las FIGs. 1 a 8, se proporciona una celda de conmutación (1 ) para un dispositivo convertidor de potencia que comprende, de manera esencial: un primer conmutador (2), segundo conmutador (3), tercer conmutador (4) y cuarto conmutador (5) conectados en serie uno a continuación del otro; un quinto conmutador (6) conectado al punto entre el segundo conmutador (3) y el tercer conmutador (4); un sexto conmutador (7) conectado en serie con dicho quinto conmutador (6) y con un punto de referencia (8); un primer enlace AC (9) conectado al punto entre el primer conmutador (2) y el segundo conmutador (3) y al punto entre el quinto conmutador (6) y el sexto conmutador (7); y un segundo enlace AC (10) conectado al punto entre el tercer conmutador (4) y el cuarto conmutador (5) y al punto entre el quinto conmutador (6) y el sexto conmutador (7).
En el contexto de la presente invención, sin que esto limite el alcance de la misma, se entenderá como conmutador a uno o más elementos que pueden conectar de manera selectiva dos o más terminales. La topología particular con la que se fabrique dicho conmutador no limita el alcance de la presente invención. Una persona normalmente versada en la materia entenderá que, en una realización preferida, dicho conmutador puede fabricarse a partir de componentes electrónicos que se pueden seleccionar del grupo formado por diodos, transistores IGBT, transistores MOSFET, así como una combinación entre ellos.
Dicho conmutador puede ser un conmutador unidireccional o bidireccional sin que esto limite el alcance de la presente invención. Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, en las FIGs. 9 a 13 se ¡lustran conmutadores formados por un transistor MOSFET y un diodo rectificador conectado a la fuente y al sumidero de dicho transistor MOSFET. Sin embargo, en otros ejemplos de realización, sin que esto limite el alcance de la presente invención, es posible obtener un conmutador conectando un diodo rectificador al emisor y al colector de un transistor IGBT. Un tercer ejemplo de realización de un conmutador unidireccional puede proporcionarse mediante un diodo rectificador conectado en serie con el conmutador del ejemplo anterior. Por otra parte, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho conmutador puede ser un conmutador bidireccional. Dicha configuración puede obtenerse, por ejemplo y sin que esto limite el alcance de la presente invención, conectando en serie dos conmutadores unidireccionales, en donde dichos conmutadores unidireccionales presentan direcciones de conmutación opuestas entre sí. Por ejemplo, pueden tenerse conmutadores en base a transistores IGBT en donde el emisor es común, así como conmutadores en base a transistores IGBT en donde el colector es común. Otro ejemplo de realización, sin que esto limite el alcance de la presente invención, se obtiene conectando cuatro diodos en configuración de puente rectificador y conectando el emisor y colector de un transistor IGBT a los terminales DC de dicho puente rectificador. Un tercer ejemplo de realización, sin que esto limite el alcance de la presente invención, puede obtenerse cuando dicho conmutador es un conmutador RB-IGBT (a partir del inglés Reverse Blocking IGBT).
Cada uno de dichos primer conmutador (2), segundo conmutador (3), tercer conmutador (4), cuarto conmutador (5), quinto conmutador (6) o sexto conmutador (7) puede fabricarse de acuerdo con cualquiera de las opciones previamente descritas, o con otras conocidas para una persona normalmente versada en la materia, sin que esto limite el alcance de la presente invención.
Adicionalmente, dichos primer conmutador (2), segundo conmutador (3), tercer conmutador (4), cuarto conmutador (5), quinto conmutador (6) y sexto conmutador (7) pueden o no presentar la misma configuración sin que esto limite el alcance de la presente invención. En una realización preferida, sin que esto limite el alcance de la presente invención y como se ¡lustra de manera esquemática en la FIG. 13, dichos primer conmutador (2), segundo conmutador (3), tercer conmutador (4), cuarto conmutador (5), quinto conmutador (6) y sexto conmutador (7) son conmutadores unidireccionales que se obtienen mediante la conexión de un diodo rectificador a la fuente y al sumidero de un transistor MOSFET.
En el contexto de la presente invención, sin que esto limite el alcance de la misma, se entenderá como enlace AC a uno o más elementos que permiten la conexión de un bus AC con la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. Dicho enlace AC puede ser de naturaleza inductiva o capacitiva, así como una combinación entre las mismas, sin que esto limite el alcance de la presente invención. Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho enlace AC seleccionarse del grupo formado por condensadores, bobinas y transformadores, así como una combinación entre ellos. Dicho enlace AC puede ser monofásico o polifásico sin que esto limite el alcance de la presente invención. Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, la FIG. 13 ¡lustra enlaces AC (9, 10) monofásicos formados por sendos condensadores. A su vez, sin que esto limite el alcance de la presente invención, la FIG. 1 1 ¡lustra enlaces AC (9, 10) polifásicos en donde cada fase está formada por un correspondiente condensador, mientras que la FIG. 9 ¡lustra enlaces AC (9, 10) formados por sendos transformadores y las FIGs. 10 y 12 ¡lustran enlaces AC (9, 10, 1 1 ) formado por cuatro condensadores y una bobina dispuestos en configuración de puente H. A su vez, en otro ejemplo que no se ¡lustra en las figuras y sin que esto limite el alcance de la presente invención, es posible obtener enlaces AC trifásicos mediante la disposición en configuración delta o configuración estrella de tres condensadores o tres bobinas, así como una combinación entre ambas configuraciones.
Cada uno de dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10) pueden fabricarse de acuerdo con cualquiera de las configuraciones previamente descritas, así como con otras conocidas para una persona normalmente versada en la materia, sin que esto limite el alcance de la presente invención. Adicionalmente, dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10) pueden o no poseer la misma configuración sin que esto limite el alcance de la presente invención.
La FIG. 1 ¡lustra una primera realización de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. En dicha primera realización, sin que esto limite el alcance de la presente invención, el primer enlace AC (9) y el segundo enlace AC (10) son enlaces AC monofásicos. Además, en dicha figura, el primer conmutador (2), segundo conmutador (3), tercer conmutador (4), cuarto conmutador (5), quinto conmutador (6) y sexto conmutador (7) se describen de manera genérica.
La FIG. 2 ¡lustra una segunda realización de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. En esta realización preferida, en adición al primer enlace AC (9) y al segundo enlace AC (10) se proporciona un tercer enlace AC (1 1 ) que se conecta al punto entre el primer conmutador (2) y el segundo conmutador (3) y al punto entre el tercer conmutado (4) y el cuarto conmutador (5). Dicho tercer enlace AC (1 1 ) puede fabricarse de acuerdo con cualquiera de las alternativas previamente descritas para el primer enlace AC (9) o para el segundo enlace AC (10), así como con otras conocidas para una persona normalmente versada en la materia, sin que esto limite el alcance de la presente invención. En esta realización preferida, además, dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (1 1 ) pueden o no poseer la misma configuración sin que esto limite el alcance de la presente invención.
En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (1 1 ) son enlaces AC monofásicos.
La FIG. 3 ¡lustra una tercera realización preferida de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. En esta realización preferida, la celda de conmutación (1 ) comprende un primer enlace AC (9) y un segundo enlace AC (10) y comprende, además, un tercer enlace AC (11 ) que se conecta al punto entre el primer conmutador (2) y el segundo conmutador (3) y al punto entre el tercer conmutado (4) y el cuarto conmutador (5). Dicho tercer enlace AC (1 1 ) puede fabricarse de acuerdo con cualquiera de las alternativas previamente descritas para el primer enlace AC (9) o para el segundo enlace AC (10), así como con otras conocidas para una persona normalmente versada en la materia, sin que esto limite el alcance de la presente invención. En esta realización preferida, además, dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (1 1 ) pueden o no poseer la misma configuración sin que esto limite el alcance de la presente invención.
En esta realización preferida, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho primer enlace AC (9), dicho segundo enlace AC (10) y dicho tercer enlace AC (11 ) presentan correspondientes puntos medios (92, 102, 1 12). Además, en esta realización preferida y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicha celda de conmutación (1 ) presenta un cuarto enlace AC trifásico (12). Cada fase (121 a, 121 b, 121 c) de dicho cuarto enlace AC trifásico (12) se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios (92, 102, 112) de dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (11 ).
Cualquier alternativa conocida para una persona normalmente versada en la materia puede ser utilizada para fabricar dichos enlaces AC con punto medio. Adicionalmente, dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (1 1 ) pueden o no poseer la misma configuración sin que esto limite el alcance de la presente invención. Por otra parte, dicho cuarto enlace AC trifásico (12) puede fabricarse de acuerdo con cualquiera de las alternativas previamente descritas para enlaces AC trifásicos, así como de acuerdo con otras alternativas conocidas para una persona normalmente versada en la materia, sin que esto limite el alcance de la presente invención.
La FIG. 4 ¡lustra una cuarta realización preferida de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. En esta realización preferida, la celda de conmutación (1 ) comprende un primer enlace AC (9) y un segundo enlace AC (10), en donde dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10) presentan correspondientes puntos medios (92, 102). En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, la celda de conmutación (1 ) comprende un tercer enlace AC (11 ) que se conecta a dichos puntos medios (92, 102) del primer enlace AC (9) y del segundo enlace AC (10).
Cualquier alternativa conocida para una persona normalmente versada en la materia puede ser utilizada para fabricar dichos enlaces AC con punto medio. Adicionalmente, dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10) pueden o no poseer la misma configuración sin que esto limite el alcance de la presente invención. Por otra parte, dicho tercer enlace AC (1 1 ) puede fabricarse de acuerdo con cualquiera de las alternativas previamente descritas para el primer enlace AC (9) o para el segundo enlace AC (10), así como con otras conocidas para una persona normalmente versada en la materia, sin que esto limite el alcance de la presente invención.
La FIG. 5 ¡lustra una quinta realización preferida de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. En esta realización preferida, dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10) son enlaces polifásicos. Aun cuando en dicha figura se ¡lustra una celda de conmutación (1 ) en la cual dicho primer enlace AC (9) y dicho segundo enlace AC (10) presentan, cada una, dos fases, el número de fases que presente dicho primer enlace AC (9) o dicho segundo enlace AC (10) no limita el alcance de la presente invención. En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, por cada fase (91 a, 91 b, 101 a, 101 b), la celda de conmutación (1 ) presenta correspondientes primer conmutador (2a, 2b), segundo conmutador (3a, 3b), tercer conmutador (4a, 4b), cuarto conmutador (5a, 5b), quinto conmutador (6a, 6b) y sexto conmutador (7a, 7b).
En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente primer conmutador (2a; 2b) se conecta en serie con su correspondiente segundo conmutador (3a; 3b) y luego, todos los conjuntos formados por los correspondientes primer conmutador y segundo conmutador (2a- 3a; 2b-3b) se conectan en paralelo entre sí. De manera análoga, sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente tercer conmutador (4a; 4b) se conecta en serie con su correspondiente cuarto conmutador (5a; 5b) y luego, todos los conjuntos formados por los correspondientes tercer conmutador y cuarto conmutador (4a-5a; 4b-5b) se conectan en paralelo entre sí. Además, sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente quinto conmutador (6a; 6b) se conecta en serie con su correspondiente sexto conmutador (7a; 7b) y luego, todos los conjuntos formados por los correspondientes quinto conmutador y sexto conmutador (6a-7a; 6b-7b) se conectan en paralelo entre sí. De esta manera, se obtiene una celda de conmutación (1 ) en donde cada fase tiene su correspondiente conjunto de conmutadores.
En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente fase (91 a, 91 b) del primer enlace AC (9) se conecta al punto entre su correspondiente primer conmutador (2a, 2b) y su correspondiente segundo conmutador (3a, 3b) y al punto entre su correspondiente quinto conmutador (6a, 6b) y su correspondiente sexto conmutador (7a, 7b). De manera análoga y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente fase (101 a, 101 b) del segundo enlace AC (10) se conecta al punto entre su correspondiente tercer conmutador (4a, 4b) y su correspondiente cuarto conmutador (5a, 5b) y al punto entre su correspondiente quinto conmutador (6a, 6b) y su correspondiente sexto conmutador (7a, 7b).
La FIG. 6 ¡lustra una sexta realización preferida de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. En esta realización preferida, dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10) son enlaces polifásicos. Aun cuando en dicha figura se ¡lustra una celda de conmutación (1 ) en la cual dicho primer enlace AC (9) y dicho segundo enlace AC (10) presentan, cada una, dos fases, el número de fases que presente dicho primer enlace AC (9) o dicho segundo enlace AC (10) no limita el alcance de la presente invención. En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, por cada fase (91 a, 91 b, 101 a, 101 b), la celda de conmutación (1 ) presenta correspondientes primer conmutador (2a, 2b), segundo conmutador (3a, 3b), tercer conmutador (4a, 4b), cuarto conmutador (5a, 5b), quinto conmutador (6a, 6b) y sexto conmutador (7a, 7b).
En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente primer conmutador (2a; 2b) se conecta en serie con su correspondiente segundo conmutador (3a; 3b) y luego, todos los conjuntos formados por los correspondientes primer conmutador y segundo conmutador (2a- 3a; 2b-3b) se conectan en paralelo entre sí. De manera análoga, sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente tercer conmutador (4a; 4b) se conecta en serie con su correspondiente cuarto conmutador (5a; 5b) y luego, todos los conjuntos formados por los correspondientes tercer conmutador y cuarto conmutador (4a-5a; 4b-5b) se conectan en paralelo entre sí. Además, sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente quinto conmutador (6a; 6b) se conecta en serie con su correspondiente sexto conmutador (7a; 7b) y luego, todos los conjuntos formados por los correspondientes quinto conmutador y sexto conmutador (6a-7a; 6b-7b) se conectan en paralelo entre sí. De esta manera, se obtiene una celda de conmutación (1 ) en donde cada fase tiene su correspondiente conjunto de conmutadores.
En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente fase (91 a, 91 b) del primer enlace AC (9) se conecta al punto entre su correspondiente primer conmutador (2a, 2b) y su correspondiente segundo conmutador (3a, 3b) y al punto entre su correspondiente quinto conmutador (6a, 6b) y su correspondiente sexto conmutador (7a, 7b). De manera análoga y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente fase (101 a, 101 b) del segundo enlace AC (10) se conecta al punto entre su correspondiente tercer conmutador (4a, 4b) y su correspondiente cuarto conmutador (5a, 5b) y al punto entre su correspondiente quinto conmutador (6a, 6b) y su correspondiente sexto conmutador (7a, 7b).
En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, la celda de conmutación (1 ) comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC polifásico (11 ). El número de fases que presente dicho tercer enlace AC (11 ) no limita el alcance de la presente invención y dependerá, por ejemplo y sin que esto limite el alcance de la presente invención, del número de fases que presente dicho primer enlace AC (9) o dicho segundo enlace AC (10).
Cada fase (11 1 a, 1 1 1 b) de dicho tercer enlace AC (1 1 ) polifásico se conecta con el punto entre su correspondiente primer conmutador (2a, 2b) y su correspondiente segundo conmutador (3a, 3b) y al punto entre su correspondiente tercer conmutador (4a, 4b) y su correspondiente cuarto conmutador (5a, 5b).
La FIG. 7 ¡lustra una séptima realización preferida de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. En esta realización preferida, la celda de conmutación (1 ) comprende un primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (11 ) que se conectan de manera similar a la realización preferida que se ¡lustra en la FIG. 6. En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada fase (91 a, 91 b) de dicho primer enlace AC (9), cada fase (101 a, 101 b) de dicho segundo enlace AC (10) y cada fase (11 1 a, 1 1 1 b) de dicho tercer enlace AC (1 1 ) presentan correspondientes puntos medios (92, 102, 112). Aun cuando en la FIG. 7 se ¡lustra un único punto medio por cada uno de dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (1 1 ), debe entenderse que dicha representación se hace con fines de simplificar la presencia de un punto medio por cada fase de dichos enlaces AC (9, 10, 1 1 ).
Donde cada una de dichas fases se conecta con un correspondiente punto medio de dicho primer enlace AC (9), de dicho segundo enlace AC (10) o de dicho tercer enlace AC (11 ). La realización preferida de la celda de conmutación (1 ) que se ¡lustra en la FIG. 7 comprende, además, un cuarto enlace AC polifásico (13), que presenta tres fases en cada uno de dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (11 ). Es decir, por ejemplo y sin que esto limite el alcance de la presente invención, que si dicho primer enlace AC (9), dicho segundo enlace AC (10) y dicho tercer enlace AC (1 1 ) presentan, cada uno, 3 fases, entonces dicho cuarto enlace AC polifásico (13) presentará 9 fases. En este sentido, puede entenderse que dicho cuarto enlace AC polifásico (13) corresponde a un enlace AC “poli-trifásico”. Aun cuando en la FIG. 7 se ¡lustra un cuarto enlace AC polifásico (13) del cual emergen tres líneas (131 a, 131 b, 131 c), debe entenderse que cada una de dichas líneas representa tantas fases como las que existan en dicho primer enlace AC (9), en dicho segundo enlace AC (10) o en dicho tercer enlace AC (1 1 ), respectivamente.
En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada fase (131 a, 131 b, 131 c) de dicho cuarto enlace AC polifásico (13) se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios (92, 102, 1 12) de dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (1 1 ).
La FIG. 8 ¡lustra una octava realización preferida de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. En esta realización preferida, la celda de conmutación (1 ) comprende un primer enlace AC (9) polifásico y un segundo enlace AC (10) polifásico que se conectan de manera similar a la realización preferida que se ¡lustra en la FIG. 5.
Donde cada una de dichas fases se conecta con un correspondiente punto medio de dicho primer enlace AC (9), o de dicho segundo enlace AC (10). En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada fase (91 a, 91 b) de dicho primer enlace AC (9) y cada fase (101 a, 101 b) de dicho segundo enlace AC (10) presentan correspondientes puntos medios (92, 102). Aun cuando en la FIG. 8 se ¡lustra un único punto medio por cada uno de dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10), debe entenderse que dicha representación se hace con fines de simplificar la presencia de un punto medio por cada fase de dichos enlaces AC (9, 10).
La realización preferida de la celda de conmutación (1 ) que se ¡lustra en la FIG. 8 comprende, además, un tercer enlace AC (1 1 ) polifásico, que presenta tantas fases como cada uno de dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10). Es decir, por ejemplo y sin que esto limite el alcance de la presente invención, que si dicho primer enlace AC (9) y dicho segundo enlace AC (10) presentan, cada uno, 3 fases, entonces dicho tercer enlace AC (1 1 ) presentará, también, 3 fases. Aun cuando en la FIG. 8 se ¡lustra un tercer enlace AC (1 1 ) del cual emergen dos líneas (1 1 1 a, 1 1 1 b), debe entenderse que cada una de dichas líneas representa tantas fases como las que existan en dicho primer enlace AC (9) o en dicho segundo enlace AC (10).
En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada fase (1 1 1 a, 1 1 1 b) de dicho tercer enlace AC (1 1 ) se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios (92, 102) de dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10).
La presente invención proporciona, además, un dispositivo (20) para la conversión de potencia, que incluye una celda de conmutación (1 ) que comprende: un primer conmutador (2), segundo conmutador (3), tercer conmutador (4) y cuarto conmutador (5) conectados en serie uno a continuación del otro; un quinto conmutador (6) conectado al punto entre el segundo conmutador (3) y el tercer conmutador (4); un sexto conmutador (7) conectado en serie con dicho quinto conmutador (6) y con un punto de referencia (8); un primer enlace AC (9) conectado al punto entre el primer conmutador (2) y el segundo conmutador (3) y al punto entre el quinto conmutador (6) y el sexto conmutador (7); y un segundo enlace AC (10) conectado al punto entre el tercer conmutador (4) y el cuarto conmutador (5) y al punto entre el quinto conmutador (6) y el sexto conmutador (7).
Todas las opciones previamente descritas para la celda de conmutación (1 ) como objeto de invención independiente son aplicables a la celda de conmutación (1 ) formando parte del dispositivo (20) para la conversión de potencia.
De acuerdo con la descripción previamente detallada, es posible obtener una celda de conmutación (1 ) y un dispositivo (20) para la conversión de potencia que permiten satisfacer los requerimientos del estado de la técnica.
Debe entenderse que las diferentes opciones descritas para características técnicas diferentes pueden combinarse entre sí, o con otras opciones conocidas para una persona normalmente versada en la materia, de cualquier manera, prevista sin que esto limite el alcance de la presente invención. En lo sucesivo se describirán ejemplos de realización de la presente invención. Debe entenderse que dichos ejemplos buscan proporcionar un mejor entendimiento de la invención, pero no limitan el alcance de la misma.
Adicionalmente, las diferentes opciones para características técnicas que se describan en ejemplos diferentes pueden combinarse entre sí, con otras opciones previamente descritas, o con otras opciones conocidas para una persona normalmente versada en la materia, de cualquier manera, prevista sin que esto limite el alcance de la presente invención.
Ejemplo 1 : Celda de conmutación para aplicaciones fotovoltaicas
La FIG. 9 ¡lustra un primer ejemplo de aplicación de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención.
En este ejemplo, el primer enlace AC (9) y el segundo enlace AC (10) son enlaces bifásicos formados por sendos transformadores. Además, cada conmutador (2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) es un conmutador unidireccional formado por un transistor MOSFET y un diodo rectificador que se conecta a la fuente y al sumidero de dicho transistor MOSFET.
El convertidor de potencia (20) comprende, además, un condensador de entrada (21 ) que se conecta en paralelo con el módulo solar fotovoltaico (22), una bobina de salida (23) que se conecta en serie con la celda de conmutación (1 ) y un condensador de salida (24), a continuación de dicha bobina de salida (23) que se conecta en paralelo con la salida del convertidor de potencia (20).
Ejemplo 2: Celda de conmutación para carga de una batería.
La FIG. 10 ¡lustra un segundo ejemplo de aplicación de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención.
En este ejemplo, el primer enlace AC (9) y el segundo enlace AC (10) son enlaces bifásicos, cada uno formado por cuatro condensadores y una bobina en configuración de puente H. Además, cada conmutador (2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) es un conmutador unidireccional formado por un transistor MOSFET y un diodo rectificador que se conecta a la fuente y al sumidero de dicho transistor MOSFET.
El convertidor de potencia (20) comprende, además, un condensador de entrada (21 ) que se conecta en paralelo con la entrada del convertidor de potencia (20) y una bobina de salida (23) que se conecta en serie con la celda de conmutación (1 ) y con la batería (25).
Ejemplo 3: Celda de conmutación para un electrolizador.
La FIG. 1 1 ¡lustra un tercer ejemplo de aplicación de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención.
En este ejemplo, el primer enlace AC (9) y el segundo enlace AC (10) son enlaces bifásicos, cada uno formado por dos condensadores. Además, cada conmutador (2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) es un conmutador unidireccional formado por un transistor MOSFET y un diodo rectificador que se conecta a la fuente y al sumidero de dicho transistor MOSFET.
El convertidor de potencia (20) comprende, además, un condensador de entrada (21 ) que se conecta en paralelo con la entrada del convertidor de potencia (20), una bobina de salida (23) que se conecta en serie con la celda de conmutación (1 ) y un condensador de salida (24) que se conecta en paralelo con el electrolizador (26).
En este ejemplo de realización, además, el electrolizador (26) presenta una entrada de agua (261 ), una salida de oxígeno (262) y una salida de hidrógeno (263).
Ejemplo 4: Celda de conmutación para aplicaciones fotovoltaicas
La FIG. 12 ¡lustra un cuarto ejemplo de aplicación de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención.
En este ejemplo, el primer enlace AC (9) y el segundo enlace AC (10) son enlaces bifásicos, cada uno formado por cuatro condensadores y una bobina en configuración de puente H. Además, cada conmutador (2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) es un conmutador unidireccional formado por un transistor MOSFET y un diodo rectificador que se conecta a la fuente y al sumidero de dicho transistor MOSFET. En este ejemplo de realización, además, la celda de conmutación (1 ) comprende un tercer enlace AC (11 ) bifásico formado por cuatro condensadores y una bobina en configuración de puente H, donde cada fase se conecta con el punto entre su correspondiente primer conmutador (2a, 2b) y su correspondiente segundo conmutador (3a, 3b) y al punto entre su correspondiente tercer conmutador (4a, 4b) y su correspondiente cuarto conmutador (5a, 5b).
El convertidor de potencia (20) comprende, además, un condensador de entrada (21 ) que se conecta en paralelo con el módulo fotovoltaico (22), una bobina de salida (23) que se conecta en serie con la celda de conmutación (1 ) y un condensador de salida (24) que se conecta en paralelo con la salida del convertidor de potencia (20).
Ejemplo 5: Celda de conmutación para carga de una batería
La FIG. 13 ¡lustra un quinto ejemplo de aplicación de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención.
En este ejemplo, el primer enlace AC (9), el segundo enlace AC (10) y el tercer enlace AC (1 1 ) son enlaces monofásicos, cada uno correspondiente a un condensador. Además, cada conmutador (2, 3, 4, 5, 6, 7) es un conmutador unidireccional formado por un transistor MOSFET y un diodo rectificador que se conecta a la fuente y al sumidero de dicho transistor MOSFET.
El convertidor de potencia (20) comprende, además, un condensador de entrada (21 ) que se conecta en paralelo con la entrada del convertidor de potencia (20) y una bobina de salida (23) que se conecta en serie con la celda de conmutación (1 ) y con la batería (25).

Claims

22
REIVINDICACIONES Una celda de conmutación (1 ) para un dispositivo convertidor de potencia, CARACTERIZADA porque comprende: un primer conmutador (2), un segundo conmutador (3), un tercer conmutador (4) y un cuarto conmutador (5) conectados en serie uno a continuación del otro; un quinto conmutador (6) conectado al punto entre el segundo conmutador (3) y el tercer conmutador (4); un sexto conmutador (7) conectado en serie con dicho quinto conmutador (6) y con un punto de referencia (8); un primer enlace AC (9) conectado al punto entre el primer conmutador (2) y el segundo conmutador (3) y al punto entre el quinto conmutador (6) y el sexto conmutador (7); y un segundo enlace AC (10) conectado al punto entre el tercer conmutador (4) y el cuarto conmutador (5) y al punto entre el quinto conmutador (6) y el sexto conmutador (7). La celda de conmutación (1 ) de la reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC (1 1 ) conectado al punto entre el primer conmutador (2) y el segundo conmutador (3) y al punto entre el tercer conmutador (4) y el cuarto conmutador (5). La celda de conmutación (1 ) de la reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque dicho primer enlace AC (9), dicho segundo enlace AC (10) y dicho tercer enlace AC (1 1 ) presentan correspondientes puntos medios (92, 102, 1 12) y porque la celda de conmutación (1 ) comprende, adicionalmente, un cuarto enlace AC trifásico (12), en donde cada fase (121 a, 121 b, 121 c) de dicho cuarto enlace AC (12) se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios (92, 102, 1 12) de dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (1 1 ). La celda de conmutación (1 ) de la reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque dicho primer enlace AC (9) y dicho segundo enlace AC (10) presentan correspondientes puntos medios (92, 102) y porque la celda de conmutación (1 ) comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC (1 1 ) que se conecta a dichos puntos medios (92, 102) de dicho primer enlace AC (9) y de dicho segundo enlace AC (10). La celda de conmutación (1 ) de la reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque dicho primer enlace AC (9) y dicho segundo enlace AC (10) son enlaces polifásicos y porque, por cada fase (91 a, 91 b, 101 a, 101 b), dicha celda de conmutación presenta correspondientes un primer conmutador (2a, 2b), un segundo conmutador (3a, 3b), un tercer conmutador (4a, 4b), un cuarto conmutador (5a, 5b), un quinto conmutador (6a, 6b) y un sexto conmutador (7a, 7b), en donde: cada correspondiente primer conmutador (2a; 2b) se conecta en serie con su correspondiente segundo conmutador (3a; 3b); cada correspondiente tercer conmutador (4a; 4b) se conecta en serie con su correspondiente cuarto conmutador (5a; 5b); cada correspondiente quinto conmutador (6a; 6b) se conecta en serie con su correspondiente sexto conmutador (7a; 7b); todos los conjuntos formados por los correspondientes primer conmutador y segundo conmutador (2a- 3a; 2b-3b) se conectan en paralelo entre sí; todos los conjuntos formados por los correspondientes tercer conmutador y cuarto conmutador (4a-5a; 4b-5b) se conectan en paralelo entre sí; y todos los conjuntos formados por los correspondientes quinto conmutador y sexto conmutador (6a-7a; 6b-7b) se conectan en paralelo entre sí; en donde la correspondiente fase (91 a, 91 b) del primer enlace AC se conecta al punto entre el correspondiente primer conmutador (2a, 2b) y el correspondiente segundo conmutador (3a, 3b) y al punto entre el correspondiente quinto conmutador (6a, 6b) y el correspondiente sexto conmutador (7a, 7b); y en donde la correspondiente fase (101 a, 101 b) del segundo enlace AC (10) se conecta al punto entre el correspondiente tercer conmutador (4a, 4b) y el correspondiente cuarto conmutador (5a, 5b) y al punto entre el correspondiente quinto conmutador (6a, 6b) y el correspondiente sexto conmutador (7a, 7b). La celda de conmutación (1 ) de la reivindicación 5, CARACTERIZADA porque comprende un tercer enlace AC polifásico (1 1 ), en donde cada fase correspondiente (11 1 a, 1 11 b) de dicho tercer enlace AC (1 1 ) se conecta al punto entre el correspondiente primer conmutador (2a, 2b) y el correspondiente segundo conmutador (3a, 3b) y al punto entre el correspondiente tercer conmutador (4a, 4b) y el correspondiente cuarto conmutador (5a, 5b). La celda de conmutación de la reivindicación 6, CARACTERIZADA porque cada fase (91 a, 91 b) de dicho primer enlace AC (9), cada fase (101 a, 101 b) de dicho segundo enlace AC (10) y cada fase (1 11 a, 1 1 1 b) de dicho tercer enlace AC (1 1 ) presentan correspondientes puntos medios (92, 102, 1 12) y porque la celda de conmutación (1 ) comprende, adicionalmente, un cuarto enlace AC polifásico (13), en donde dicho cuarto enlace AC polifásico (13) presenta tres fases en cada uno de dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (11 ) y porque cada fase (131 a, 131 b, 131 c) de dicho cuarto enlace AC polifásico (13) se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios (92, 102, 1 12) de dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (1 1 ). La celda de conmutación (1 ) de la reivindicación 5, CARACTERIZADA porque cada fase (91 a, 91 b) de dicho primer enlace AC (9) y cada fase (101 a, 101 b) de dicho segundo enlace AC (10) presentan correspondientes puntos medios (92, 102) y porque la celda de conmutación (1 ) comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC polifásico (1 1 ), en donde cada fase 25
(1 1 1 a, 1 1 1 b) de dicho tercer enlace AC se conecta con un correspondiente punto medio (92, 102) de dicho primer enlace AC (9) y de dicho segundo enlace AC (10).
9. La celda de conmutación (1 ) de la reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque dichos conmutadores se seleccionan del grupo formado por diodos, transistores IGBT, transistores MOSFET, así como una combinación entre ellos. 0. La celda de conmutación (1 ) de la reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10) se seleccionan del grupo formado por condensadores, bobinas, transformadores, así como una combinación entre ellos. 1. Un dispositivo (20) para la conversión de potencia, CARACTERIZADO porque incluye una celda de conmutación (1 ) que comprende: un primer conmutador (2), un segundo conmutador (3), un tercer conmutador (4) y un cuarto conmutador (5) conectados en serie uno a continuación del otro; un quinto conmutador (6) conectado al punto entre el segundo conmutador (3) y el tercer conmutador (4); un sexto conmutador (7) conectado en serie con dicho quinto conmutador (6) y con un punto de referencia (8); un primer enlace AC (9) conectado al punto entre el primer conmutador (2) y el segundo conmutador (3) y al punto entre el quinto conmutador (6) y el sexto conmutador (7); y un segundo enlace AC (10) conectado al punto entre el tercer conmutador (4) y el cuarto conmutador (5) y al punto entre el quinto conmutador (6) y el sexto conmutador (7). 2. El dispositivo (20) de la reivindicación 1 1 , CARACTERIZADO porque la celda de conmutación (1 ) comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC (1 1 ) 26 conectado al punto entre el primer conmutador (2) y el segundo conmutador (3) y al punto entre el tercer conmutador (4) y el cuarto conmutador (5). El dispositivo (20) de la reivindicación 1 1 , CARACTERIZADO porque dicho primer enlace AC (9), dicho segundo enlace AC (10) y dicho tercer enlace AC (1 1 ) presentan correspondientes puntos medios (92, 102, 112) y porque la celda de conmutación (1 ) comprende, adicionalmente, un cuarto enlace AC trifásico (12), en donde cada fase (121 a, 121 b, 121 c) de dicho cuarto enlace AC (12) se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios (92, 102, 1 12) de dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (1 1 ). El dispositivo (20) de la reivindicación 1 1 , CARACTERIZADO porque dicho primer enlace AC (9) y dicho segundo enlace AC (10) presentan correspondientes puntos medios (92, 102) y porque la celda de conmutación (1 ) comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC (11 ) que se conecta a dichos puntos medios (92, 102) de dicho primer enlace AC (9) y de dicho segundo enlace AC (10). El dispositivo (20) de la reivindicación 11 , CARACTERIZADO porque dicho primer enlace AC (9) y dicho segundo enlace AC (10) son enlaces polifásicos y porque, por cada fase (91 a, 91 b, 101 a, 101 b), dicha celda de conmutación (1 ) presenta correspondientes primer conmutador (2a, 2b), segundo conmutador (3a, 3b), tercer conmutador (4a, 4b), cuarto conmutador (5a, 5b), quinto conmutador (6a, 6b) y sexto conmutador (7a, 7b), en donde: cada correspondiente primer conmutador (2a; 2b) se conecta en serie con su correspondiente segundo conmutador (3a; 3b); cada correspondiente tercer conmutador (4a; 4b) se conecta en serie con su correspondiente cuarto conmutador (5a; 5b); cada correspondiente quinto conmutador (6a; 6b) se conecta en serie con su correspondiente sexto conmutador (7a; 7b); 27 todos los conjuntos formados por los correspondientes primer conmutador y segundo conmutador (2a- 3a; 2b-3b) se conectan en paralelo entre sí; todos los conjuntos formados por los correspondientes tercer conmutador y cuarto conmutador (4a-5a; 4b-5b) se conectan en paralelo entre sí; y todos los conjuntos formados por los correspondientes quinto conmutador y sexto conmutador (6a-7a; 6b-7b) se conectan en paralelo entre sí; en donde la correspondiente fase (91 a, 91 b) del primer enlace AC se conecta al punto entre el correspondiente primer conmutador (2a, 2b) y el correspondiente segundo conmutador (3a, 3b) y al punto entre el correspondiente quinto conmutador (6a, 6b) y el correspondiente sexto conmutador (7a, 7b); y en donde la correspondiente fase (101 a, 101 b) del segundo enlace AC (10) se conecta al punto entre el correspondiente tercer conmutador (4a, 4b) y el correspondiente cuarto conmutador (5a, 5b) y al punto entre el correspondiente quinto conmutador (6a, 6b) y el correspondiente sexto conmutador (7a, 7b).
16. El dispositivo (20) de la reivindicación 15, CARACTERIZADO porque la celda de conmutación (1 ) comprende un tercer enlace AC polifásico (1 1 ), en donde cada fase correspondiente (1 1 1 a, 11 1 b) de dicho tercer enlace AC (1 1 ) se conecta al punto entre el correspondiente primer conmutador (2a, 2b) y el correspondiente segundo conmutador (3a, 3b) y al punto entre el correspondiente tercer conmutador (4a, 4b) y el correspondiente cuarto conmutador (5a, 5b).
17. El dispositivo (20) de la reivindicación 16, CARACTERIZADO porque cada fase (91 a, 91 b) de dicho primer enlace AC (9), cada fase (101 a, 101 b) de dicho segundo enlace AC (10) y cada fase (1 1 1 a, 1 1 1 b) de dicho tercer enlace AC (1 1 ) presentan correspondientes puntos medios (92, 102, 1 12) y porque la celda de conmutación (1 ) comprende, adicionalmente, un cuarto 28 enlace AC polifásico (13), en donde dicho cuarto enlace AC polifásico (13) presenta tres fases en cada uno de dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (1 1 ) y porque cada fase (131 a, 131 b, 131 c) de dicho cuarto enlace AC polifásico (13) se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios (92, 102, 1 12) de dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (1 1 ). El dispositivo (20) de la reivindicación 15, CARACTERIZADO porque cada fase (91 a, 91 b) de dicho primer enlace AC (9) y cada fase (101 a, 101 b) de dicho segundo enlace AC (10) presentan correspondientes puntos medios (92, 102) y porque la celda de conmutación (1 ) comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC polifásico (11 ), en donde cada fase (1 1 1 a, 11 1 b) de dicho tercer enlace AC se conecta con un correspondiente punto medio (92, 102) de dicho primer enlace AC (9) y de dicho segundo enlace AC (10). El dispositivo (20) de la reivindicación 1 1 , CARACTERIZADO porque dichos conmutadores se seleccionan del grupo formado por diodos, transistores IGBT, transistores MOSFET, así como una combinación entre ellos. El dispositivo (20) de la reivindicación 1 1 , CARACTERIZADO porque dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10) se seleccionan del grupo formado por condensadores, bobinas, transformadores, así como una combinación entre ellos.
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