Circuito convertidor con un circuito de tensión continua (1) formado por dos condensadores conectados en serie,

en el que el circuito de tensión continua (1) comprende una primera conexión principal (2) y una segunda conexión principal (3), y una conexión parcial (4) formada por los dos condensadores adyacentes y conectados entre si, con una primera red de limitación de subida de la corriente (5), en la que una inductividad (6) y una resistencia (7) de la primera red de limitación de la subida de la corriente (5) está conectada con la primera conexión principal (2), una capacidad (8) de la primera red de limitación de la subida de la corriente (5) está conectada con la resistencia (7) y con la conexión parcial (4) y un diodo (9) de la primera red de limitación de la subida de la corriente (5) está conectado con el punto de conexión de la resistencia (7) con la capacidad (8),

con una segunda red de limitación de la subida de la corriente (10), en la que una inductividad (11) y una resistencia (12) de la segunda red de limitación de la subida de la corriente (10) están conectadas con la segunda conexión principal (3), una capacidad (13) de la segunda red de limitación de la subida de la corriente (10) está conectada con la resistencia (12) y con la conexión parcial (4) y un diodo (14) de la segunda red de limitación de la subida de la corriente (10) está conectado con el punto de conexión de la resistencia (12) con la capacidad (13),

con un primero, segundo, tercero y cuarto conmutadores de semiconductores de potencia (S1, S2, S3, S4) bidireccionales activables y un quinto y sexto conmutadores de semiconductores de potencia (S5, S6) unidireccionales no activables, en el que el primero, segundo, tercero y cuarto conmutadores de semiconductores de potencia (S1, S2, S3, S4) están conectados en serie y el primer conmutador de semiconductores de potencia (S1) está conectado con la inductividad (6) de la primera red de limitación de subida de la corriente (5) y el cuarto conmutador de semiconductores de potencia (S4) está conectado con la inductividad (11) de la segunda red de limitación de la subida de la corriente (10), y

en el que el quinto y el sexto conmutadores de semiconductores de potencia (S5, S6) están conectados en serie, de manera que el punto de conexión del quinto conmutador de semiconductores de potencia (S5) está conectado con el sexto conmutador de semiconductores de potencia (S6) con la conexión parcial (4), el quinto conmutador de semiconductores de potencia (S6) está conectado con el punto de conexión del primer conmutador de semiconductores de potencia (S1) con el segundo conmutador de semiconductores de potencia (S2) y el sexto conmutador de semiconductores de potencia (S6) está conectado con el punto de conexión del tercer conmutador de semiconductores de potencia (S3) con el cuarto conmutador de semiconductores de potencia (S4), una primera red de limitación de subida de la tensión (15) está conectada en paralelo con el primer conmutador de semiconductores de potencia (S1) y está conectada con el diodo (9) de la primera red de limitación de subida de la corriente (5) y una segunda red de limitación de subida de la tensión (16) está conectada en paralelo con el cuarto conmutador de semiconductores de potencia (S4) y está conectada con el diodo (14) de la segunda red de limitación de la subida de la corriente (10), caracterizado porque la primera y segunda redes de limitación de la subida de la tensión (15, 16) están formadas, respectivamente, por un circuito en serie de un diodo (17, 18), una capacidad (19, 20), y una resistencia 21, 22)

Convertidor con limitación de subida de corriente.

Campo técnico

La invención se refiere al campo de la electrónica de potencia. Parte de un circuito convertidor de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Estado de la técnica

Los conmutadores de semiconductores de potencia, especialmente tiristores integrados con electrodos de activación conmutados (IGCT) se utilizan actualmente con mucha frecuencia en la técnica de conversión y especialmente en los circuitos convertidores para la conexión de tres niveles de tensión. Un circuito convertidor de este tipo para la conexión de tres niveles de tensión se publica en "Characterization of IGCTs for Series Connected Operation, Conference Record of Annual Meeting of IEEE Industry Applications Society, Octubre de 2000". Allí el circuito convertidor comprende un circuito de tensión continua formado por dos condensadores conectados en serie, de manera que el circuito de tensión continua presenta una primera conexión principal y una segunda conexión principal y una conexión parcial formada por los dos condensadores adyacentes y conectados entre si. El valor de la capacidad de los dos condensadores se selecciona habitualmente de la misma magnitud. Entre la primera conexión principal y la segunda conexión principal se encuentra una tensión continua, de manera que entre la primera conexión principal y la conexión parcial, es decir, en un condensador se encuentra, por consiguiente, la mitad de la tensión continua y entre la conexión parcial y la segunda conexión principal, es decir, en el otro condensador, se encuentra, por lo tanto, la mitad de la tensión continua.

Además, el circuito convertidor presenta una primera red de limitación de subida de la corriente, en el que una inductividad y una resistencia de la primera red de limitación de la subida de la corriente está conectada con la primera conexión principal, una capacidad de la primera red de limitación de la subida de la corriente está conectada con la resistencia y con la conexión parcial y un diodo de la primera red de limitación de la subida de la corriente está conectada con el punto de conexión de la resistencia con la capacidad. Por otro lado, el circuito rectificador presenta una segunda red de limitación de la subida de la corriente, en la que una inductividad y una resistencia de la segunda red de limitación de la subida de la corriente están conectadas con la segunda conexión principal, una capacidad de la segunda red de limitación de la subida de la corriente está conectada con la resistencia y con la conexión parcial y un diodo de la segunda red de limitación de la subida de la corriente está conectada con el punto de conexión de la resistencia con la capacidad. Además, están previstos un primero, segundo, tercero y cuarto conmutadores de semiconductores de potencia bidireccionales activables y un quinto y sexto conmutadores de semiconductores de potencia unidireccionales no activables, de manera que el primero, segundo, tercero y cuarto conmutadores de semiconductores de potencia están conectados en serie y el primer conmutador de semiconductores de potencia está conectado con la inductividad de la primera red de limitación de subida de la corriente y el cuarto conmutador de semiconductores de potencia está conectado con la inductividad de la segunda red de limitación de la subida de la corriente. El quinto y el sexto conmutadores de semiconductores de potencia están conectados en serie, de manera que el punto de conexión del quinto conmutador de semiconductores de potencia está conectado con el sexto conmutador de semiconductores de potencia con la conexión parcial, el quinto conmutador de semiconductores de potencia está conectado con el punto de conexión del primer conmutador de semiconductores de potencia con el segundo conmutador de semiconductores de potencia y el sexto conmutador de semiconductores de potencia está conectado con el punto de conexión del tercer conmutador de semiconductores de potencia con el cuarto conmutador de semiconductores de potencia.

En paralelo con el primero, segundo, tercero y cuarto conmutadores de semiconductores de potencia bidireccionales activables está conectado, respectivamente, un circuito en serie de una resistencia con una capacidad, de manera que la capacidad presenta un valor típico de 500 nF y la resistencia presenta un valor típico de 1 ohmio. El circuito en serie respectivo de la resistencia con la capacidad con el diseño relativo a los valores mencionados anteriormente sirve para conseguir una distribución equilibrada de la tensión en el conmutador de semiconductores correspondiente en el caso de transiciones de estado de conmutación, es decir, en el caso de transición desde el estado conectado hacia el estado desconectado o desde el estado desconectado hacia el estado conectado.

En un circuito convertidor de acuerdo con "Characterization of IGCTs for Series Connected Operation, Conference Record of Annual Meeting of IEEE Industry Applications Society, Octubre de 2000" es problemático que a través del diseño relativo a los valores mencionados anteriormente de la resistencia y de la capacidad del circuito en serie en el caso de desconexión del conmutador de semiconductores de potencia correspondiente, se produce una subida alta de la tensión con una corriente simultáneamente alta, lo que conduce a pérdidas de desconexión muy altas y a sobreelevaciones dinámicas de la intensidad del campo eléctrico en el conmutador de semiconductores de potencia. Pero tales pérdidas elevadas de desconexión y tales intensidades de campo en el conmutador de semiconductores de potencia respectivo pueden dañar o incluso destruir este conmutador.

Además, en el documento EP 0 321 865 B1 se publica un variador de tres puntos, que presenta una primera red de limitación de la subida de la tensión y una segunda red de limitación de la subida de la tensión. La primera red de limitación de la subida de la tensión está conectada en paralelo al primer conmutador de semiconductores de potencia del variador de tres puntos y la segunda red de limitación de la subida de la tensión está conectada en paralelo al cuarto conmutador de semiconductores de potencia del variador de tres puntos, de manera que cada red de limitación de la subida de la tensión está formada por un diodo y una capacidad.

Además, en el documento EP 0 727 870 A2 se indica un circuito convertidor, que presenta un elemento de cortocircuito.

Representación de la invención

Por lo tanto, el cometido de la invención es desarrollar un circuito convertidor del tipo mencionado al principio, de tal forma que se pueden reducir al mínimo las pérdidas de desconexión en conmutadores de semiconductores de potencia del circuito convertidor. Este cometido se soluciona a través de las características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se indican desarrollos ventajosos de la invención.

El circuito convertidor de acuerdo con la invención comprende un circuito de tensión continua formado por dos condensadores conectados en serie, en el que el circuito de tensión continua comprende una primera conexión principal y una segunda conexión principal, y una conexión parcial formada por los dos condensadores adyacentes y conectados entre si. Además, está prevista una primera red de limitación de subida de la corriente, en la que una inductividad y una resistencia de la primera red de limitación de la subida de la corriente está conectada con la primera conexión principal, una capacidad de la primera red de limitación de la subida de la corriente está conectada con la resistencia y con la conexión parcial y un diodo de la primera red de limitación de la subida de la corriente está conectado con el punto de conexión de la resistencia con la capacidad. Por otro lado, el circuito convertidor de acuerdo con la invención presenta una segunda red de limitación de la subida de la corriente, en la que una inductividad y una resistencia de la segunda red de limitación de la subida de la corriente están conectadas con la segunda conexión principal, una capacidad de la segunda red de limitación de la subida de la corriente está conectada con la resistencia y con la conexión parcial y un diodo de la segunda red de limitación de la subida de la corriente está conectado con el punto de conexión de la resistencia con la capacidad. Además, están previstos un primero, segundo, tercero y cuarto conmutadores de semiconductores de potencia bidireccionales activables y un quinto y sexto conmutadores de semiconductores de potencia unidireccionales no activables, en el que el primero, segundo, tercero y cuarto conmutadores de semiconductores...

1. Circuito convertidor con un circuito de tensión continua (1) formado por dos condensadores conectados en serie, en el que el circuito de tensión continua (1) comprende una primera conexión principal (2) y una segunda conexión principal (3), y una conexión parcial (4) formada por los dos condensadores adyacentes y conectados entre si, con una primera red de limitación de subida de la corriente (5), en la que una inductividad (6) y una resistencia (7) de la primera red de limitación de la subida de la corriente (5) está conectada con la primera conexión principal (2), una capacidad (8) de la primera red de limitación de la subida de la corriente (5) está conectada con la resistencia (7) y con la conexión parcial (4) y un diodo (9) de la primera red de limitación de la subida de la corriente (5) está conectado con el punto de conexión de la resistencia (7) con la capacidad (8),

con una segunda red de limitación de la subida de la corriente (10), en la que una inductividad (11) y una resistencia (12) de la segunda red de limitación de la subida de la corriente (10) están conectadas con la segunda conexión principal (3), una capacidad (13) de la segunda red de limitación de la subida de la corriente (10) está conectada con la resistencia (12) y con la conexión parcial (4) y un diodo (14) de la segunda red de limitación de la subida de la corriente (10) está conectado con el punto de conexión de la resistencia (12) con la capacidad (13),

con un primero, segundo, tercero y cuarto conmutadores de semiconductores de potencia (S1, S2, S3, S4) bidireccionales activables y un quinto y sexto conmutadores de semiconductores de potencia (S5, S6) unidireccionales no activables, en el que el primero, segundo, tercero y cuarto conmutadores de semiconductores de potencia (S1, S2, S3, S4) están conectados en serie y el primer conmutador de semiconductores de potencia (S1) está conectado con la inductividad (6) de la primera red de limitación de subida de la corriente (5) y el cuarto conmutador de semiconductores de potencia (S4) está conectado con la inductividad (11) de la segunda red de limitación de la subida de la corriente (10), y

en el que el quinto y el sexto conmutadores de semiconductores de potencia (S5, S6) están conectados en serie, de manera que el punto de conexión del quinto conmutador de semiconductores de potencia (S5) está conectado con el sexto conmutador de semiconductores de potencia (S6) con la conexión parcial (4), el quinto conmutador de semiconductores de potencia (S6) está conectado con el punto de conexión del primer conmutador de semiconductores de potencia (S1) con el segundo conmutador de semiconductores de potencia (S2) y el sexto conmutador de semiconductores de potencia (S6) está conectado con el punto de conexión del tercer conmutador de semiconductores de potencia (S3) con el cuarto conmutador de semiconductores de potencia (S4), una primera red de limitación de subida de la tensión (15) está conectada en paralelo con el primer conmutador de semiconductores de potencia (S1) y está conectada con el diodo (9) de la primera red de limitación de subida de la corriente (5) y una segunda red de limitación de subida de la tensión (16) está conectada en paralelo con el cuarto conmutador de semiconductores de potencia (S4) y está conectada con el diodo (14) de la segunda red de limitación de la subida de la corriente (10), caracterizado porque la primera y segunda redes de limitación de la subida de la tensión (15, 16) están formadas, respectivamente, por un circuito en serie de un diodo (17, 18), una capacidad (19, 20), y una resistencia 21, 22).

2. Circuito convertidor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el diodo (9) de la primera red de limitación de la subida de la tensión (5) está conectada con el punto de conexión del diodo (17) con la capacidad (19) de la primera red de limitación de la subida de la tensión (15), y porque el diodo (14) de la segunda red de limitación de la subida de la tensión (10) está conectado con el punto de conexión del diodo (18) con la capacidad (20) de la segunda red de limitación de la subida de la tensión (16).

3. Circuito convertidor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el primero, segundo, tercero y cuarto conmutadores de semiconductores de potencia (S1, S2, S3, S4) bidireccionales están formados, respectivamente, por un tiristor integrado con electrodo de activación conmutado y por un diodo conectado antiparalelo al tiristor.

4. Circuito convertidor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el quinto y sexto conmutadores de semiconductores de potencia (S5, S6) bidireccionales están formados, respectivamente, por un diodo.

5. Circuito convertidor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque un elemento de cortocircuito (23) activable está conectado con la conexión parcial (4) y con el punto de conexión del segundo con el tercer conmutador de semiconductores de potencia (S2, S3).

6. Circuito convertidor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque está previsto un elemento de cortocircuito (23) activable, que está conectado a través de una inductividad (24) con el punto de conexión del segundo con el tercer conmutador de semiconductores de potencia (S2, S3), y está conectado con una capacidad (26) paralelamente al elemento de cortocircuito (23) activable.

7. Circuito convertidor de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el elemento de cortocircuito (23) activable está formado por dos conmutadores de semiconductores de potencia activables conectados antiparalelos, con contacto de presión respectivo.

8. Circuito convertidor de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el conmutador de semiconductores de potencia activable respectivo del elemento de cortocircuito (23) activable está formado por un tiristor integrado con electrodo de activación conmutado.

9. Circuito convertidor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en paralelo al circuito en serie del quinto y sexto conmutadores de semiconductores de potencia (S5, S6) está conectada una resistencia de simetría (27).