Dispositivo de control de un convertidor de energía eléctrica que comprende medios de control (31) de la conducción de brazos (2A,

2B, 2C) de semiconductores, comprendiendo dicho convertidor de energía eléctrica:

- medios de redireccionamiento (19) para recibir una tensión (VI) o una corriente eléctrica de entrada (20) y para proporcionar una tensión continua (VDC) en líneas intermedias (L1 y L2) de tensión continua,

- medios de filtrado (C1, C2) de tensión continua conectados en las líneas intermedias (L1, L2),

- medios de conversión (2) que tienen al menos dos brazos (2A, 2B) conectados entre dichas líneas (L1, y L2) de tensión continua y salidas para convertir dicha tensión continua en tensiones alternas (VO) de salida, y

- una unión común (LN) de conductor de neutro, de masa o de tierra entre una entrada y una salida,

controlando dichos medios de control (31) la conducción de dichos brazos (2A, 2B, 2C) de los medios de conversión (2) y comprendiendo medios de tratamiento (7) para proporcionar señales de modulación (MC1, MC1A, MC1B, MC1C) de señales de control (CVA, CVB, CVC) de dichos brazos,

- dichos medios de control (31) controlan un brazo común (32) que comprende componentes electrónicos (32A, 32B) de potencia conectados entre dichas líneas intermedias (L1, L2) de tensión continua y la unión común (LN), dispositivo de control caracterizado porque:

- los medios de tratamiento comprenden medios de determinación (9) de una componente general de control (OM, OMO) para el tratamiento de una sobremodulación de los medios de conversión (2),

controlando dichos medios de tratamiento (7) dicho brazo común (32) en función de una señal de modulación (MCom) de dicho brazo común determinada con una consigna de tensión de referencia que tiene un valor representativo de una tensión entre dichas líneas intermedias y de una señal representativa de dicha componente general (OM, OM1) de control

Dispositivo y procedimiento de control de un convertidor de energía eléctrica y convertidor que comprende un dispositivo como éste.

Ámbito técnico

La invención se refiere a un dispositivo de control de un convertidor de energía eléctrica que comprende medios de control de la conducción de brazos de semiconductores, comprendiendo dicho convertidor de energía eléctrica:

controlando dichos medios de control la conducción de dichos brazos de los medios de conversión y comprendiendo medios de tratamiento para proporcionar señales de modulación de señales de control de dichos brazos.

La invención también se refiere a un convertidor como este que comprende dicho dispositivo de control y a un procedimiento de control de un convertidor como este.

Estado de la técnica

Los convertidores de energía eléctrica conocidos se utilizan sobre todo en las alimentaciones sin interrupción y los variadores de velocidad para motores eléctricos o asociados a generadores de energía para el acoplamiento a una red de distribución. Un convertidor 1 como este representado en la figura 1 comprende generalmente líneas L1 y L2 de tensión continua VDC y un ondulador 2 formado por brazos 2A, 2B, 2C de semiconductores de potencia conectados entre las líneas L1 y L2 para proporcionar en la salida tensiones alternas VO a una carga 3 o a una red de distribución eléctrica. Cuando los brazos se controlan a una frecuencia alta sobre todo en modulación de anchura de impulso se pueden intercalar filtros eléctricos 4 entre las salidas de los brazos 2A, 2B, 2C y la carga 3 o la red. A menudo, un redireccionador 5 conectado entre entradas VI con corriente alterna y las líneas L1 y L2 proporciona la tensión continua VDC. Condensadores C1 y C2 conectados a las líneas L1 y L2 aseguran el filtrado de la tensión continua VDC.

Cuando la carga está desequilibrada, es necesario distribuir un conductor de neutro en la salida para asegurar tensiones correctas. En la figura 2, la carga comprende un conductor de neutro LN conectado a un punto medio de los condensadores de filtrado C1 y C2. Generalmente sus condensadores tienen valores muy elevados para asegurar una buena estabilidad de la tensión incluso con corrientes de neutro muy fuertes. Un dispositivo de control 6 controla los semiconductores de los brazos para proporcionar tensiones alternas referenciadas sobre todo con respecto al conductor de neutro.

Para aumentar el nivel de control de la corriente y de la tensión de neutro, en particular en caso de sobremodulación del control de los brazos del ondulador 2, la linea de neutro LN puede estar conectada a un cuarto brazo 2N del ondulador 2. En la figura 3, el brazo 2N está conectado como los otros brazos entre las líneas L1 y L2 de tensión continua.

La figura 4 muestra un ejemplo de una parte de una unidad de tratamiento 7 de un circuito de control 6 para proporcionar señales de control de los brazos. En este circuito, un regulador 8 permite regular y proporcionar señales de modulación trifásicas en función de consignas reducidas Cd, Cq, Co, sobre todo por una transformación de Park o Concordia en los dominios dqo o aßo. Estas transformaciones y rotaciones conocidas están calculadas generalmente con la ayuda de matrices denominadas respectivamente de Park y de Concordia. Preferentemente, se utilizan señales MC1 para cada fase en la salida del regulador para una modulación de tipo intersectivo sobre una señal triangular portadora de alta frecuencia que permite una modulación en el ancho de impulso. En el esquema de la figura 4, el regulador 8 proporciona primeras señales MC1 de modulación trifásicas, un módulo 9 determina señales de sobremodul acción OM que se han de aplicar a las primeras señales MC1 con operadores 10, un módulo 11 aplica una tensión de referencia V2 a dichas señales MC1 por operadores 12 y un módulo 13 proporciona una señal de alta frecuencia destinada a ser modulada por señales de modulación MC2 modificadas por los operadores 10 y 12. Operadores 14 combinan las señales de modulación MC2 con señales de alta frecuencia F1 preferentemente triangulares para proporcionar señales de control CVA, CVB y CVC de los brazos de ondulador 2A, 2B, 2C al formato de modulación del ancho de impulso. Siendo los controles de los brazos preferentemente binarios en saturación-bloqueo, un circuito de acondicionamiento 16 da forma a las señales de control. Las señales de sobremodulación OM se generan por las señales de modulación MC1 y por el tipo de sobremodulación. La señal de referencia V2 es generalmente representativa de una tensión continua, por ejemplo de la mitad de la tensión VDC de las líneas L1 y L2.

La figura 5 representa un convertidor conocido con neutro común o con neutro de paso. Este convertidor utilizado como una alimentación sin interrupción comprende una batería 17 conectada a través de un adaptador 18 a las líneas L1 y L2 de tensión continua. De manera conocida, este convertidor comprende un redireccionador 19 con tres brazos 19A, 19B y 19C unidos a entradas 20 de tensiones o de corrientes alternas y a las líneas L1 y L2 de tensión continua VDC. Un circuito de control 21 del redireccionador controla los brazos de redireccionador en función de la tensión continua VDC y de las corrientes que se han de extraer en una red conectada en la entrada 20. Los condensadores de filtrado tienen un punto común conectado a la línea LN de neutro de paso. La tensión del punto común de los condensadores es generalmente una medía tensión entre las líneas L1 y L2 cuyo valor está regulado por semiconductores de regulación de tensión T1 y T2 controlados por un circuito de control 22 de regulación. En esta figura, un ondulador del mismo tipo que el de la figura 2 está conectado en las líneas L1 y L2 y en el punto medio de los condensadores.

En los convertidores sin punto medio en los condensadores, sobre todo en los convertidores de las figuras 1 y 3 trifásicos o trifásicos más neutro independiente, los condensadores no necesitan ser valores muy elevados. En los convertidores del tipo del de la figura 2, cuando el neutro está unido a un punto común de los condensadores C1 y C2, el valor de los condensadores es elevado para absorber las corrientes de neutro sin perturbar demasiado la tensión continua VDC. No obstante, en convertidores con un neutro de paso LN entre entradas unidas a un redireccionador y salidas de un ondulador como el de la figura 5, el valor y el tamaño de los condensadores de filtrado C1 y C2 pueden volverse muy elevados. Los valores elevados de los condensadores se deben sobre todo al filtrado y a la absorción de las corrientes de neutro de la carga alimentada por el ondulador así como las corrientes de neutro de la fuente que alimenta el redireccionador. Valores elevados de las capacidades de los condensadores permiten en este caso asegurar una independencia entre las estructuras del ondulador y las del redireccionador. Así, fuertes corrientes de neutro por parte de los onduladores tienen pocos efectos perturbadores en el redireccionador o en las corrientes de la fuente.

Los dispositivos conocidos del estado de la técnica con neutro de paso como el de la figura 5 tienen valores de capacidades de condensadores muy elevados que implican costes muy considerables cuando la potencia del convertidor es elevada. Además, en un convertidor como este, el acoplamiento de las corrientes de neutro no permite reducir la potencia en los semiconductores por una sobremodulación en los controles de los brazos del ondulador y del redireccionador cuando se desequilibran las corrientes. La falta de sobremodulación en los controles provoca una pérdida de potencia durante la conmutación de los semiconductores e impone una tensión continua más elevada y un rendimiento eléctrico del convertidor más bajo. La introducción de brazos suplementarios de neutro para el ondulador y el redireccionador con cuatro brazos no es posible con un neutro de paso, ya que los dispositivos de control...

1. Dispositivo de control de un convertidor de energía eléctrica que comprende medios de control (31) de la conducción de brazos (2A, 2B, 2C) de semiconductores, comprendiendo dicho convertidor de energía eléctrica:

controlando dichos medios de control (31) la conducción de dichos brazos (2A, 2B, 2C) de los medios de conversión (2) y comprendiendo medios de tratamiento (7) para proporcionar señales de modulación (MC1, MC1A, MC1B, MC1C) de señales de control (CVA, CVB, CVC) de dichos brazos,

- dichos medios de control (31) controlan un brazo común (32) que comprende componentes electrónicos (32A, 32B) de potencia conectados entre dichas líneas intermedias (L1, L2) de tensión continua y la unión común (LN), dispositivo de control caracterizado porque:

- los medios de tratamiento comprenden medios de determinación (9) de una componente general de control (OM, OMO) para el tratamiento de una sobremodulación de los medios de conversión (2),

controlando dichos medios de tratamiento (7) dicho brazo común (32) en función de una señal de modulación (MCom) de dicho brazo común determinada con una consigna de tensión de referencia que tiene un valor representativo de una tensión entre dichas líneas intermedias y de una señal representativa de dicha componente general (OM, OM1) de control.

2. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque:

- los medios de control controlan brazos de los medios de conversión (2), brazos de los medios de redireccionamiento (19) y el brazo común (32),

- los medios de tratamiento (7) que proporcionan señales de modulación (MC2A, MC2B, MC2C, MR2A, MR2B, MR2C, MCom) para cada brazo en función de señales representativas de una consigna de tensión de referencia (V2) y

- dichas señales de modulación (MC2A, MC2B, MC2C, MR2A, MR2B, MR2C, MCom) que modulan señales portadoras (F1) de la misma naturaleza para cada brazo.

3. Dispositivo según la reivindicación 2 caracterizado porque las señales representativas de tensión de referencia (V2) son las mismas para la determinación de las señales de modulación de cada brazo modulado (MC2A, MC2B, MC2C, MR2A, MR2B, MR2C, MCom) del convertidor y las señales portadoras (F1) son las mismas para la determinación de las señales de control (CVA, CVB, CVC, CRA, CRB, CRC, CCom) de cada brazo del convertidor.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 ó 3 caracterizado porgue los medios de tratamiento comprenden medios de determinación (9) de una componente general de control (OM, OM0) para el tratamiento de una sobremodulación, estando determinada dicha componente general de control (OM, OM0) en función de primeras señales de modulación (MC1A, MC1B, MC1C) de los brazos de los medios de conversión y una señal representativa de la componente general de control (OM, OM1) se utiliza para tratar señales de modulación (MC2A, MC2B, MC2C) de los brazos de los medios de conversión y una señal de modulación (MCom) del brazo común.

5. Dispositivo según la reivindicación 4 caracterizado porque los medios de tratamiento utilizan una señal representativa de la componente general de control (OM, OM1) para tratar señales de modulación (MR2A, MR2B, MR2C) de los brazos de los medios de redireccionamiento (19).

6. Dispositivo según la reivindicación 5 caracterizado porque los medios de tratamiento comprenden medios de corrección (38, 41, 42, 43, 44, 65) para corregir dicha componente general de control (OM, OM0, OM1) en función de señales representativas de saturación (SA, SB, SC) de primeras señales de modulación (MR1A, MR1B, MR1C) de los medios de redireccionamiento.

7. Dispositivo según la reivindicación 6 caracterizado porque los medios de corrección comprenden medios de previsión (41, 42, 43) de valores de saturación (SA, SB, SC) y medios de reducción (44) de una señal representativa (OM1) de la componente general de control (OM) en función de dichos valores de saturación.

8. Convertidor de energía eléctrica comprendiendo:

- medios de redireccionamiento (19) para recibir una tensión (VI) o una corriente eléctrica en entradas (20) y para proporcionar una tensión continua (VDC) en líneas intermedias (L1, L2) de tensión continua,

- medios de filtrado (C1, C2) de tensión continua conectados en las líneas intermedias,

- medios de conversión (2) que tienen al menos dos brazos, conectados entre dichas líneas de tensión continua y salidas, para convertir dicha tensión continua en tensiones alternas (VO) de salida,

- una unión común (LN) de conductor de neutro, de masa o de tierra entre una entrada y una salida y

- medios de control (6) para controlar la conducción de los brazos de dichos medios de conversión (2) y que comprende medios de tratamiento (7) para proporcionar señales de modulación (MC1, MC1A, MC1B, MC1C) de señales de control de dichos brazos, convertidor caracterizado porque comprende un brazo común (32) que comprende componentes electrónicos (32A, 32B) de potencia conectados entre dichas líneas intermedias (L1, L2) de tensión continua (VDC) y la unión común (LN) y un dispositivo de control según las reivindicaciones 1 a 7 para controlar dicho brazo común (32) en función de una señal de modulación (MCom) de dicho brazo común determinada con una consigna de tensión de referencia (V2).

9. Convertidor según la reivindicación 8 caracterizado porque dichos medios de tratamiento proporcionan señales de modulación (MC2A, MC2B, MC2C) de los brazos de los medios de conversión (2) representativos de tensiones diferentes de las tensiones correspondientes de las tensiones (VI) de entrada (20) de los medios de redireccionamiento (19).

10. Convertidor según una de las reivindicaciones 8 ó 9 caracterizado porque dichos medios de tratamiento proporcionan señales de modulación (MC2A, MC2B, MC2C) de los brazos de los medios de conversión (2) que tienen una frecuencia fundamental de frecuencia diferente de la frecuencia fundamental de la tensión de entrada (VI) de los medios de redireccionamiento (19).

11. Convertidor según una de las reivindicaciones 8 ó 9 caracterizado porque dichos medios de tratamiento proporcionan señales de modulación (MC2A, MC2B, MC2C) de los brazos de los medios de conversión (2) que tienen fases diferentes de las fases de la tensión de entrada (VI) de los medios de redireccionamiento (19).

12. Convertidor según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11 caracterizado porque dichos medios de control del dispositivo de control controlan la conducción de los brazos de dichos medios de conversión (2) y de los brazos de medios de redireccionamiento (19) de manera reversible, salidas hacia una carga que se convierten en entradas de energía, convirtiéndose los medios de conversión en medios de redireccionamiento y convirtiéndose las entradas en salidas para proporcionar energía eléctrica con corriente alterna.

13. Procedimiento de control de un convertidor de energía eléctrica comprendiendo:

- medios de redireccionamiento (19) para recibir una tensión o una corriente eléctrica de entrada y para proporcionar una tensión continua en las líneas intermedias (L1, L2) de tensión continua,

- medios de filtrado (C1, C2) de tensión continua conectados en las líneas intermedias,

- medios de conversión (2) que tienen al menos dos brazos (2A, 2B, 2C) conectados entre dichas líneas de tensión continua y salidas para convertir dicha tensión continua (VDC) en tensiones alternas (VO) de salida,

- una unión común (LN) de conductor de neutro, de masa o de tierra entre una entrada y una salida,

- un brazo común (32) que comprende componentes electrónicos (32A, 32B) de potencia conectados entre dichas líneas intermedias (L1, L2) de tensión continua y la unión común (LN) y

- medios de control (31) que controlan la conducción de los brazos de dichos medios de conversión y que comprenden medios de tratamiento (7) para proporcionar señales de modulación de señales de control (MC1, MC1A, MC1B, MC1C) de dichos brazos,

procedimiento caracterizado porque comprende una primera etapa de determinación (60) de primeras señales de modulación (MC1A, MC1B, MC1C) para el control de brazos de los medios de conversión y una primera etapa de aplicación (63) para aplicar una consigna de tensión de referencia (V2) a una señal de modulación (MCom) del brazo común y a señales de modulación (MC1A, MC1B, MC1C, MC2A, MC2B, MC2C) para el control de brazos de los medios de conversión,

una segunda etapa de determinación (61) de un valor de componente general de control (OM0) para el tratamiento de una sobremodulación de los medios de conversión (2) y una segunda etapa de aplicación (62) para aplicar dicha componente general de control (OM, OM1) a dicha señal de modulación (MCom) del brazo común y a señales de modulación (MC2A, MC2B, MC2C) para el control de brazos de los medios de conversión.

14. Procedimiento según la reivindicación 13 caracterizado porque comprende una tercera etapa de aplicación (64) para aplicar a señales de modulación (MR2A, MR2B, MR2C) para el control de brazos de los medios de redireccionamiento (19) una consigna de tensión de referencia (V2) y del valor de la componente general de control (OM, OM1).

15. Procedimiento según la reivindicación 14 caracterizado porque comprende:

- una etapa de detección (66) de saturación de señales de modulación (MR1A, MR1B, MR1C) de control de brazos de los medios de redireccionamiento y

- una etapa de corrección (68) del valor de la componente general de control (OM) en función de la detección de saturación de señales de modulación de brazos de los medios de redireccionamiento.