RED DE DESCARGA.

Red de descarga para un circuito convertidor, compuesta por al menos un ramal de semi-puente,

con un elemento capacitivo (27) y un diodo (26) que están dispuestos en dos ramales parciales que discurren en paralelo de la red de descarga, así como un elemento inductivo (24, 25), en donde la red de descarga está configurada como doble polo, en donde el doble polo está conectado en serie al menos a un ramal de semi-puente del circuito convertidor, caracterizada porque la red de descarga, aparte de las resistencias de la línea de alimentación, no contiene ningún tipo de resistencia óhmica, y porque el elemento inductivo (24, 25) está dividido ventajosamente mediante una toma intermedia en dos inductividades parciales o se compone de dos elementos inductivos separados, acoplados magnéticamente y conectados de forma correspondiente, en donde la primera inductividad (parcial) 25 está conectada en serie a los ramales parciales que discurren en paralelo, en donde uno de los ramales parciales presenta el elemento capacitivo (27) y el otro ramal parcial se compone de una conexión en serie entre el diodo (26) y la segunda inductividad (parcial) (24)

Red de descarga.

La presente invención se refiere a una red de descarga para un circuito convertidor, compuesta por al menos un ramal de semi-puente, con un elemento capacitivo, un diodo así como un elemento inductivo, que está configurada como doble polo, en donde el doble polo está conectado en serie al menos a un ramal de semi-puente del circuito convertidor.

Una red de descarga correspondiente se conoce por ejemplo del documento JP 11 041 946. Conforme a este documento está conectado con polaridad contraria un diodo en paralelo a una bobina limitadora y en paralelo al diodo está conectado en paralelo, aparte de un circuito de conmutación que se compone de un condensador conectado en serie a una resistencia, también otra inductividad con un condensador. Estos deberían mejorar la protección de sobre-corriente en el caso de un cortocircuito mediante la reducción de la corriente en la bobina limitadora de corriente.

Se conocen otros circuitos limitadores de corriente, que se componen de un diodo y de un elemento inductivo, de la revista ABB Technik 5/98: "IGCT-Una nueva técnica con vistas al futuro para convertidores de alta potencia económicos" de Steimer et al, así como del documento GB 2 221 806 A y del documento JP 012 68 458, en donde en el caso de la primera revista citada está prevista adicionalmente una resistencia en el ramal parcial que contiene el diodo.

Del documento EP 0 739 990 se conoce una válvula semiconductora con capacidad de bloqueo en el sentido de retroceso, en la que está dispuesto en serie con la válvula semiconductora un estrangulador de saturación con una resistencia paralela. Del documento US 4,570,212 se conoce una red de descarga, que está configurada como multipolo y se compone, de forma relativamente compleja, de varios diodos, una inductividad, un circuito Snubber y una resistencia conectada en serie a uno de los diodos.

Todas las soluciones antes citadas tienen en común que no prevén ninguna acumulación de energía para realimentación, sino que utilizan un condensador en todos los casos como acumulador tampón cuya energía acumulada, sin embargo, si bien eventualmente de forma dilatada en el tiempo, se consume en las resistencias o los diodos de la red de descarga. Una parte de los circuitos antes citados no prevé ningún tipo de condensador para acumular energía, de tal modo que la energía acumulada en la inductividad se reduce a través de los diodos con una constante de tiempo correspondientemente larga.

Los circuitos convertidores conocidos presentan con frecuencia uno varios ramales de semi-puente, a los que está conectada en cada caso una línea de salida. Si el circuito convertidor se conecta en el lado de entrada por ejemplo a una fuente de tensión continua, puede ponerse a disposición una tensión continua o una tensión alterna con frecuencia y amplitud variables mediante una activación adecuada de los elementos activos, contenidos en los ramales de semi-puente. Estos circuitos convertidores se utilizan por ejemplo para la activación de motores, ventiladores o bombas.

Como aclaración se muestra en la figura 1 un circuito convertidor conocido del estado de la técnica. Se ha reproducido un convertidor trifásico, que está conectado en el lado de entrada a la fuente de tensión continua 1 y en el lado de salida presenta las tres líneas de salida 14, 15 y 16. Cada línea de salida 14, 15 y 16 está conectada a un ramal de semi-puente. Cada uno de los tres ramales de semi-puente se compone de dos elementos conmutadores en conexión en serie, p.ej. transistores MOSFET (MOSFETs), y de dos diodos correspondientes en conexión antiparalela. En el primero de los ramales de semi-puente (en la figura 1 dispuesto a la izquierda) está conectado un transistor 2 con una conexión (Drain) a la conexión positiva de una fuente de tensión continua 1 y con una segunda conexión (Source) a la línea de salida 14. Un transistor 4 adicional está conectado con una conexión (Drain) a la línea de salida 14 y con una segunda salida (Drain) a la conexión negativa de la fuente de tensión continua 1. En paralelo al transistor 2 está conectado un diodo 3, en sentido de flujo inverso, entre el punto de unión de los dos transistores (es decir de la línea de salida 14) y la conexión positiva de la fuente de tensión continua 1. Un diodo 5 adicional está conectado en paralelo al transistor 4, en sentido de flujo inverso, entre la conexión negativa de la fuente de tensión continua 1 y el punto de unión de los dos transistores (es decir de la línea de salida 14). El segundo y el tercer ramal de semi-puente están estructurados en principio de igual forma. Con ello el segundo de los tres ramales de semi-puente se compone de los transistores 6 y 8, los diodos 7 y 9 y de la línea de salida 15. El tercer y último de los tres ramales de semi-puente presenta los transistores 10 y 12, los diodos 11 y 13 así como la línea de salida 16.

A continuación se describe el modo de funcionamiento del circuito convertidor. Si por ejemplo se conecta el transistor 2 a la puerta 17 con ayuda de una señal de activación, el consumidor conectado a la línea de salida 14 se une a la conexión positiva de la fuente de tensión continua 1. De forma análoga se une el consumidor conectado a la línea de salida 14, mediante la conexión del transistor 4 con ayuda de la señal de activación 18, a la conexión negativa de la fuente de tensión continua 1. Del mismo modo pueden conectarse en los otros dos ramales de semi-puente el transistor 6 mediante la señal de activación 19, el transistor 8 mediante la señal de activación 20, el transistor 10 mediante la señal de activación 21 y el transistor 12 mediante la señal de activación 22.

A continuación se limita la descripción del modo de funcionamiento del convertidor conocido al primer ramal de semi-puente. Se entiende que todos los otros ramales de semi-puente pueden utilizarse del mismo modo y manera.

Mediante la activación de los dos transistores 2 y 4 con ayuda de las señales de activación 17 y 18 puede generarse en la línea de salida 14 una tensión de la frecuencia que se desee. La red de conversión mostrada tiene sin embargo dos graves inconvenientes. De este modo por un lado es necesario prestar atención durante el funcionamiento del circuito convertidor, a que los transistores 2 y 4 no se conecten al mismo tiempo, ya que en caso contrario se produce una ruta de corriente de baja resistencia desde la conexión positiva de la fuente de tensión continua 1, a través de la conexión en serie de los transistores 2 y 4, hasta la conexión negativa de la fuente de tensión continua 1. En ese caso se ajustaría una corriente 11 muy elevada, que sobrecargaría y destruiría los transistores. Por ese motivo, en cada cambio del estado de conexión de los transistores 2 y 4 es necesario esperar un breve intervalo de tiempo (intervalo de seguridad), durante el cual se mantienen en estado de desconexión tanto el transistor 2 como el transistor 4. A causa de los tiempos de retraso de bloqueo obligados por las piezas constructivas el transistor 2, por ejemplo, no puede conectarse precisamente al mismo tiempo que la desconexión del transistor 4. Mediante el intervalo de seguridad se garantiza que el transistor desconectado esté de nuevo en estado de bloqueo antes de que se conecte el otro transistor. El intervalo de seguridad sirve solamente para evitar el caso de sobrecarga y supone un inconveniente para el principio de trabajo del convertidor. Asimismo las redes de descarga conocidas, citadas al comienzo, tienen el inconveniente de que no acumulan ningún tipo de energía para la realimentación en el circuito conver-tidor.

El segundo inconveniente del circuito convertidor descrito consiste en que los diodos 3 y 5 en general no poseen unas características ideales, de tal modo que al conmutar los transistores 2 y 4 se producen pérdidas por conmutación. Si p.ej. en un momento determinado se conecta el transistor 2, en el que el sentido actual del flujo de corriente está determinado por la proporción inductiva de la impedancia del consumidor conectado entre la línea de salida 14 y el punto de unión de los transistores 2 y 4, el diodo 3 está conectado a paso, es decir con conducción de corriente. Si se desconecta el transistor 2 y a continuación se conecta el transistor 4, se obtiene una ruta de corriente de baja resistencia entre la conexión positiva de la fuente de tensión continua 1, a través del diodo 3 todavía conductor y del transistor 4, hasta la conexión negativa de la fuente de tensión continua 1. La corriente 11 que se ajusta está determinada fundamentalmente tanto por la velocidad, con la que se conecta el...

1. Red de descarga para un circuito convertidor, compuesta por al menos un ramal de semi-puente, con un elemento capacitivo (27) y un diodo (26) que están dispuestos en dos ramales parciales que discurren en paralelo de la red de descarga, así como un elemento inductivo (24, 25), en donde la red de descarga está configurada como doble polo, en donde el doble polo está conectado en serie al menos a un ramal de semi-puente del circuito convertidor, caracterizada porque la red de descarga, aparte de las resistencias de la línea de alimentación, no contiene ningún tipo de resistencia óhmica, y porque el elemento inductivo (24, 25) está dividido ventajosamente mediante una toma intermedia en dos inductividades parciales o se compone de dos elementos inductivos separados, acoplados magnéticamente y conectados de forma correspondiente, en donde la primera inductividad (parcial) 25 está conectada en serie a los ramales parciales que discurren en paralelo, en donde uno de los ramales parciales presenta el elemento capacitivo (27) y el otro ramal parcial se compone de una conexión en serie entre el diodo (26) y la segunda inductividad (parcial) (24).

2. Red de descarga según la reivindicación 1, caracterizada porque el diodo (26) está polarizado de tal modo que en el caso de un aumento del flujo de corriente en el circuito convertidor se impide un flujo de corriente en la segunda inductividad (parcial) (24).

3. Red de descarga según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque está dispuesto al menos un elemento limitador de tensión (28), de forma preferida un diodo Zener, sobre al menos un ramal parcial adicional que discurre en paralelo a los dos ramales parciales.

4. Red de descarga según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque se compone exclusivamente de elementos pasivos o incontrolados.

5. Red de descarga según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque las dos inductividades (parciales) (24, 25) se componen de bobinas, en donde la primera inductividad (parcial) (25) presenta n espiras y la segunda inductividad (parcial) m espiras, en donde la inductividad (parcial) 25 está dentro de un margen de entre 5 y 50 µH y n es aproximadamente igual a m o es hasta cinco veces mayor que m.

6. Red de descarga según la reivindicación 5, caracterizada porque n está situada entre 1,5 y 3 veces m.

7. Red de descarga según la reivindicación 6, caracterizada porque la relación n/m es aproximadamente 2,5 y en especial aproximadamente 16/6.