Ondulador sin oscilaciones armónicas.

Ondulador para la generación de una corriente alterna o trifásica a partir de una tensión continua con

- un circuito intermedio de tensión continua, y

- en la parte de salida una bobina de choque de salida

(LA),

caracterizado por

- tres circuitos resonantes (LC), compuestos por las inductancias L1 a L3, así como por los condensadores C1 a C3 y un punto neutro común para compensar las oscilaciones armónicas simétricas que se producen en la parte de salida;

- un devanado adicional que está conectado a través de una línea directa entre el punto neutro y el circuito intermedio de tensión continua para acoplar las oscilaciones armónicas asimétricas que se producen en el parte de salida en el circuito intermedio de tensión continua.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E05106885.

Solicitante: Wobben Properties GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Dreekamp 5 26605 Aurich ALEMANIA.

Inventor/es: WOBBEN, ALOYS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > APARATOS PARA LA TRANSFORMACION DE CORRIENTE ALTERNA... > Detalles de aparatos para transformación > H02M1/12 (Disposiciones de reducción de armónicos de una entrada o de una salida en corriente alterna)

PDF original: ES-2541435_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Ondulador sin oscilaciones armónicas.

La invención se refiere a un ondulador o a un filtro de salida para onduladores. La corriente de salida de un ondulador para potencias elevadas presenta por regla general un gran número de oscilaciones armónicas de corriente. Estas oscilaciones armónicas son perturbadoras, y en particular, cuando se han de alimentar a una red potencias mayores a través de onduladores, aparecen de un modo inconveniente.

En la figura 1 se muestra un ondulador con una bobina de choque de salida y una red de filtros con condensadores, que reduce la desventaja técnica descrita previamente de los onduladores de un modo significativo, y mejora considerablemente la calidad de la corriente. Los interruptores de potencia T1 a T6, y los diodos conectados en paralelo a éstos se conmutan por medio de una modulación de duración de impulsos de los interruptores de potencia de tal manera que en la salida del ondulador se originan tres fases de corrientes de salida U, V, W sinusoidales. La 15 forma de la corriente de salida se aproxima a una oscilación sinusoidal por medio de una conexión y desconexión adecuada de cada uno de los interruptores T1 - T6. En este caso, sin embargo, por medio de las desviaciones forzosas respecto al valor teórico, se originan las oscilaciones armónicas mencionadas.

Estas oscilaciones armónicas generadas tienen una suma igual a cero en cualquier momento en la red trifásica. Esto 20 es en cualquier caso asi ya que no hay otros recorridos de la corriente (otros circuitos eléctricos). En este caso sólo se producen oscilaciones armónicas simétricas. Por medio de circuitos de filtrado - como el representado también en la parte de la salida de la figura 1 - se intenta entonces compensar estas oscilaciones armónicas. Puesto que la red eléctrica presenta así mismo, por medio de las armaduras inductivas y capacitivas (componentes de la línea de transmisión), impedancias (resistencias) parcialmente muy reducidas para determinadas frecuencias, siguen 25 fluyendo proporciones elevadas indeseadas de las oscilaciones armónicas en la red de suministro pública.

Del documento 5,661,390 A se conoce un accionamiento motor alimentado por convertidor con una disposición del circuito de absorción en el lado de salida para la reducción de las interferencias electromagnéticas originadas

Del documento EP 0 758 161 A2 se conoce otro accionamiento motor alimentado por convertidor en el que se suprimen las emisiones perturbadoras conducidas en líneas.

Del documento US 5,831,842 A se conoce un dispositivo para el rechazo en modo común activo, que elimina las perturbaciones que se originan mediante modificaciones por pasos de una tensión de modo común que se genera 35 durante la conmutación de un aparato con semiconductores de potencia de un conversorde potencia.

El objetivo de la invención es eliminar las desventajas mencionadas en el estado de la técnica, de manera que en la red de suministro pública se alimente únicamente corriente con oscilaciones armónicas muy pequeñas, a ser posible con ninguna oscilación armónica. Adicionalmente, el circuito intermedio de tensión continua del ondulador se ha de 40 estabilizar en el potencial eléctrico (valor de tensión a la carcasa, tierra o sistema trifásico).

Para la consecución del objetivo marcado se propone según la invención un ondulador con las características de la reivindicación 1. Las variantes ventajosas están descritas en las reivindicaciones secundarias.

Con el ondulador según la invención se generan oscilaciones armónicas asimétricas en la parte de la salida del ondulador, y se reconducen al circuito intermedio de tensión continua. Para la generación de las oscilaciones armónicas asimétricas se prevé adicionalmente a la bobina de choque de salida de corriente trifásica existente en la salida del ondulador, otro devanado (cuarto núcleo magnético). Este otro devanado transmite flujos magnéticos asimétricos que se originan a partir de las oscilaciones armónicas asimétricas. Las oscilaciones armónicas se 50 recogen a través de tres circuitos resonantes, por ejemplo tres elementos LC. Las oscilaciones armónicas simétricas, en caso de que todavía queden, se compensan directamente con estos circuitos resonantes. Las oscilaciones armónicas asimétricas (I¡ t 0) son reconducidas al circuito intermedio de tensión continua. La suma de las oscilaciones armónicas asimétricas se toma en el punto neutro de los circuitos resonantes (de los condensadores de filtrado de los circuitos resonantes), y se lleva o se acopla por medio de un devanado en el cuarto núcleo magnético 55 a la línea negativa del circuito intermedio de tensión continua. Con ello se produce un "circuito de corriente de oscilaciones armónicas" cerrado que está representado gráficamente en la figura 2.

La corriente suma de las oscilaciones armónicas asimétricas que se toma en el punto neutro de los circuitos resonantes, genera flujos magnéticos en el cuarto núcleo magnético de la bobina de choque de salida. Estos flujos

magnéticos fluyen dependiendo de la situación actual volviendo a los tres núcleos magnéticos principales de la bobina de choque de salida, y con ello soportan una inductancla de salida. Como resultado, se produce una inductancia de salida de aproximadamente 5% a 20% mayor que en una bobina de choque trifásica convencional. Puesto que en el cuarto devanado sólo fluye la corriente de oscilación armónica, en este caso sólo se producen 5 pérdidas del cobre muy reducidas - en relación con las bobinas principales de la bobina de choque -.

La invención y las variantes ventajosas, así como sus ventajas, se explican en la siguiente descripción del dibujo a modo de ejemplo. Se muestra:

Fig. 1 un esquema del circuito de un ondulador conocido;

Fig. 2 un esquema del circuito de un ondulador según la invención;

Fig. 3 un diagrama de medición de un ondulador según la invención;

Fig. 4 una sección de la figura 3 con una mayor resolución;

Fig. 5 un diagrama de medición de un ondulador según la invención;

Fig. 6 un diagrama de medición de un ondulador según la invención;

Fig. 7 un esquema del circuito de una forma de realización preferida de un ondulador según la invención;

Fig. 8 un diagrama de medición de corriente para el ondulador y corriente de la red.

La figura 1 muestra el esquema del circuito de un ondulador conocido, el cual hace posible por medio de la conexión antiparalela de los interruptores de potencia T1 a T6 con un diodo D1-D6, respectivamente, un servicio de cuatro cuadrantes, y con ello se puede emplear de muchas maneras como interruptor. Para la generación de la media onda positiva de la corriente de salida, en el ondulador conocido se lleva a cabo una conexión y desconexión consecutiva 30 de los interruptores Tn (n = 1, 3, 5) y Tn+1 (n = 2, 4, 5). Para una media onda de la corriente de salida de la fase U de la corriente trifásica, esto significa que en varias ocasiones durante una media onda se conectan y se desconectan de modo consecutivo T1 y T6. Antes de los interruptores de potencias está conectado un circuito intermedio de tensión continua con dos condensadores electrolíticos C4 y C5 conectados en serie para la alimentación de la tensión continua + Ud y -Ud. En la parte de la salida, el ondulador presenta una bobina de 35 choque de salida LA (LAU, LAV, LAW, así como un filtro conectado a continuación, formado por tres condensadores C6, C7, C8, que están dispuestos entre las fases respectivas. Tal y como ya se ha descrito, la forma de la corriente de salida U, V, W trifásica se aproxima a una oscilación sinusoidal por medio de una conexión y desconexión adecuada de los interruptores de potencia T1 a T6 individuales.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Ondulador para la generación de una corriente alterna o trifásica a partir de una tensión continua con

- un circuito intermedio de tensión continua, y

- en la parte de salida una bobina de choque de salida (LA), caracterizado por

- tres circuitos resonantes (LC), compuestos por las inductancias L1 a L3, así como por los condensadores C1 a C3 y un punto neutro común para compensar las oscilaciones armónicas simétricas que se producen en la parte de salida;

- un devanado adicional que está conectado a través de una línea directa entre el punto neutro y el circuito intermedio de tensión continua para acoplar las oscilaciones armónicas asimétricas que se producen en el parte de salida en el circuito intermedio de tensión continua.

2. Ondulador según la reivindicación 1,

caracterizado porque con el ondulador se entrega una corriente alterna o trifásica a través de M-líneas, estando acopladas entre sí las M-líneas por medio de los circuitos resonantes.

3. Ondulador según la reivindicación 1,

caracterizado porque la bobina de choque de salida transmite flujos magnéticos asimétricos que están formados 20 por las oscilaciones armónicas asimétricas.

4. Ondulador según la reivindicación 3,

caracterizado porque la bobina de choque de salida se compone de m + 1 núcleos magnéticos, siendo m un número natural, estando asociado un núcleo magnético a cada fase de corriente trifásica y transmitiéndose por 25 medio del m + primer núcleo magnético los flujos magnéticos asimétricos que están formados por las oscilaciones armónicas asimétricas.

5. Ondulador según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque los m + 1 núcleos magnéticos están acoplados entre sí de modo magnético, y los flujos 30 magnéticos que se producen en el m + 1 núcleo magnético fluyen de vuelta en los m núcleos magnéticos de la bobina de choque de salida.

6. Ondulador según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque a través del m + 1 núcleo magnético sólo fluye una corriente de oscilaciones armónicas.

7. Ondulador según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque la bobina de choque de salida es una bobina de choque compensada por corriente.

8. Ondulador según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la bobina de choque de salida está 40 formada por una bobina de choque de cuatro núcleos magnéticos y una bobina de choque trifásica conectada en

serie.

9. Ondulador según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque el circuito intermedio de tensión continua se estabiliza con el circuito cerrado de oscilaciones 45 armónicas.

10. Sistema generador de energía eléctrica, a saber instalación de energía eólica con un ondulador para la generación de una corriente alterna o trifásica según una de las reivindicaciones anteriores.