MÉTODO PARA ALIMENTAR CON ENERGÍA EXTERNA LA RED DE POTENCIA ELÉCTRICA DE A BORDO EN EMBARCACIONES.

Método para alimentar con energía externa la red de potencia eléctrica de a bordo en embarcaciones La invención se refiere a un método para alimentar con energía eléctrica la red de potencia eléctrica de a bordo en embarcaciones, conteniendo la red de potencia de a bordo de las embarcaciones por lo menos un generador, un convertidor con unidades de control y dispositivos de regulación, y cargas eléctricas. El equipamiento eléctrico de una embarcación, que se corresponde con el mencionado anteriormente, se conoce a partir del documento WO 2004/028 899 A1. En dichos casos, este equipamiento eléctrico conocido en general, tiene asimismo un generador de energía, por ejemplo, un generador para operaciones en puerto, que puede ser sustituido por una conexión costera a través de una conexión enchufable. Si la conexión costera está enchufada, asume el suministro energético a la embarcación en el puerto. Asimismo, se conocen procedimientos equivalentes en aviación. Para permitir que la conexión costera asuma las funciones del generador portuario, dicha conexión costera debe suministrar corriente con la tensión y la frecuencia de la red de potencia de a bordo. Sin embargo, en dichos casos el inconveniente es el hecho de que dichas conexiones costeras tienen que estar dimensionadas específicamente a medida (en frecuencia y tensión) para la embarcación o la aeronave a las cuales ha de suministrarse la corriente, y por esta razón no siempre están disponibles. Normalmente, una conexión costera adecuada está disponible solamente en un amarre permanente o en grandes aeropuertos. Por lo tanto, al atracar en puertos extranjeros o aterrizar en aeropuertos menores, durante la duración de la estancia sigue funcionando por lo menos un grupo generador portuario diesel en el caso de una embarcación, o un generador de turbinas de gas en el caso de un aeroplano. En dichos casos, se generan ruidos y gases de escape. Debido a que esto es extremadamente molesto y contamina el aire, algunas autoridades administrativas portuarias prohíben actualmente el funcionamiento de generadores portuarios en las embarcaciones. En el caso de una aeronave, los pasajeros que esperan en la pista son molestados considerablemente. Por lo tanto, se espera que el generador de la aeronave funcione solamente durante el mínimo periodo de tiempo posible. Asimismo, en algunos casos los yates y asimismo las embarcaciones de pasajeros están ya dotadas de conexiones costeras. Igualmente, muchos aeropuertos tienen ya conexiones terrestres por cable, que pueden ser correspondientemente enchufadas. Incluso en el caso de embarcaciones militares (armada), se están imponiendo de manera creciente las limitaciones correspondientes. El documento SIEMENS, ELFA YATCH PROPULSION AND EXAMPLES FOR YACHT PROPULSION" (propulsión de yates ELFA, SIEMENS, y ejemplos para propulsión de yates), publicado en "SIEMENS YACHT SOLUTIONS" por SIEMENS ENERGY AUTOMATION INC., ALPHARETTA GA, EE.UU., en agosto de 2005 (URL: http://web.archive.org/web/20050819102557/http://automation. usa. siemens.com/marine/), véase en particular el ejemplo 6 "Sail boat propulsion" ("Propulsión de botes a vela) en las páginas 58-59, documento que se considera que representa la técnica anterior más próxima, da a conocer un método para alimentar con energía externa la red de potencia eléctrica de a bordo en embarcaciones, método que incluye todas las características del preámbulo de la reivindicación independiente 1. El objetivo de la invención es especificar un método para embarcaciones, mediante el cual la energía costera pueda ser transferida sin dificultades. En este caso, la tensión y la frecuencia de la energía costera no tendría que ajustarse al suministro de potencia de a bordo en la embarcación. Sin embargo, de acuerdo con un importante objetivo subordinado de la invención, debería ser posible llevar a cabo una transferencia de carga sin apagón durante la transferencia y debería ser posible desconectar los generadores situados a bordo de la embarcación sin que haya ninguna disrupción en la red. El objetivo de la invención se consigue mediante el convertidor (convertidor de conexión costera) que se encuentra a bordo de la embarcación, para transferir al suministro de energía de a bordo, que es alimentado en el lado de entrada por una fuente conectable de corriente externa, con corriente que tiene una frecuencia y una tensión diferentes de las del suministro de energía de a bordo y siendo convertidas por éste, en los semiconductores del convertidor, en corriente con la tensión y la frecuencia de la red de potencia de a bordo, y alimentada a la red de potencia de a bordo. Esto tiene la gran ventaja de permitir utilizar fuentes de corriente externas, cuya tensión y frecuencia no coinciden con la red específica de potencia de a bordo. Por lo tanto, la conexión puede ser realizada de manera muy ventajosa sin tener que sincronizar la red de potencia de a bordo a la red costera. Los componentes de control y regulación del convertidor de conexión costera hacen simplemente que dicho convertidor acepte energía desde la fuente de corriente externa y convierta la energía aceptada en una corriente con la tensión y frecuencia específicas de a bordo, con una relación de fase correcta. Esto produce una flexibilidad no igualada previamente en el suministro de corriente externa a bajo costo, gracias a que en las embarcaciones modernas está presente en todos los casos un convertidor con componentes de regulación y control de a bordo. Simplemente, en el puerto esta función se cambia a un convertidor de conexión costera. Los dispositivos de monitorización presentes en el lado de a bordo pueden asimismo seguir siendo utilizados. Es especialmente ventajoso el hecho de que las caídas de tensión de corta duración en la red costera, 2 ES 2 368 002 T3 que ocurren de vez en cuando en los puertos, o asimismo un fallo temporal de la fuente de corriente externa, que ocurre asimismo de forma ocasional en los puertos, no pueden provocar daños a la electrónica de a bordo. Lo mismo aplica a los picos de sobretensión. El convertidor de conexión de a bordo puede compensar las caídas de tensión de corta duración y los picos de sobretensión. Puede ser utilizada cualquier red de baja tensión existente o una red de media tensión disponible en el puerto, y no está sometida a ningún requisito de calidad concreto. En una realización de la invención se adoptan medidas para que la red de componentes de regulación y control de la embarcación o de la aeronave sea regulada, en el lado de salida del convertidor de conexión costera, a una tensión y una frecuencia constante (rígidas), que se ajustan a los valores instantáneos de la red de potencia de a bordo en el momento en que la fuente de corriente externa es conectada. Gracias a esto, es posible un suministro de energía sin interrupciones en el momento en que la fuente de energía externa es conectada. Los pasajeros no notarán el traspaso desde la red de potencia de a bordo al suministro de conexión costera, y el método evita tener que conectar la iluminación de emergencia en el momento en que es transferida la energía externa (un proceso que frecuentemente provoca molestias). Los detalles de la implementación técnica son los siguientes: El regulador del generador se ocupa de mantener la tensión deseada de la red de potencia de a bordo. La gestión de potencia se ocupa del control automático de los aparatos de generación de energía así como la conexión, la desconexión y la distribución de carga. Los componentes de regulación y control del convertidor de conexión costera deben expandirse para funcionar como suministradores de corriente procedente del suministro costero, y deben incluirse en el sistema de gestión de potencia de la embarcación. En el sistema de regulación y control del convertidor de conexión costera debe existir un módulo funcional para la transferencia del suministro de potencia de a bordo mediante el convertidor, en cuyo caso la red de potencia de a bordo, en este momento, es controlada por los generadores de suministro de potencia de a bordo. A continuación, la gestión de potencia se ocupa de la transferencia de carga a la red costera mediante el convertidor, y desconecta los generadores de suministro de potencia de a bordo. A continuación, el suministro de potencia de a bordo es controlado por los componentes de regulación y control del convertidor. Posteriormente, el traspaso desde la conexión costera a la alimentación mediante los generadores de suministro de potencia de a bordo, se lleva a cabo en el orden inverso. Básicamente, los traspasos deben llevarse a cabo sin interrupciones. En una realización ventajosa de la invención, se adoptan medidas para el hecho de que, después de que la fuente de corriente externa es conectada hasta el momento en que es desconectada... [Seguir leyendo]

1. Método para suministrar energía eléctrica a redes eléctricas de potencia de a bordo en embarcaciones, en las que hay por lo menos un generador, un convertidor y cargas eléctricas en la red de potencia de a bordo de la embarcación, en el que el convertidor (7, 12) (convertidor de conexión costera) situado a bordo de la embarcación, para la transferencia a las redes de potencia de a bordo, es alimentado en el lado de entrada por una fuente (2) de corriente externa conectable, con una corriente que lleva una frecuencia y una tensión distintas de las de la red de potencia de a bordo, y esta corriente es convertida en los semiconductores del convertidor, en corriente con la tensión y la frecuencia de la red de potencia de a bordo, y alimentada a la red de potencia de a bordo, caracterizado porque, en embarcaciones con un sistema de propulsión eléctrico, por ejemplo, barcos para crucero, grandes yates o embarcaciones militares (armada), por lo menos un convertidor del sistema de propulsión (11) (convertidor de un motor de propulsión, un servomotor o un motor impulsor) es utilizado como convertidor de conexión costera (7, 12). 2. Método como el reivindicado en la reivindicación 1, caracterizado porque la red de componentes de control y regulación de la embarcación es regulada en el lado de salida del convertidor de conexión costera (7, 12), a una frecuencia y una tensión constantes (rígidas), que reproducen los valores instantáneos de la red de potencia de a bordo en el momento en que es conectada la fuente (2) de corriente externa. 3. Método como el reivindicado en la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque, después de la conexión de la fuente (2) de corriente externa y hasta que ésta es desconectada de nuevo, la red de potencia de a bordo y la fuente (2) de corriente externa siguen funcionando con sus frecuencias y tensiones diferentes, predeterminadas. 4. Método como el reivindicado en la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque el convertidor (7, 12) de conexión costera funciona en un modo de cuatro cuadrantes (7, 12). 5. Método como el reivindicado en la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, caracterizado porque el convertidor (7, 12) de conexión costera está regulado en el lado de salida de manera que, en el caso de requisitos de funcionamiento modificados, que se manifiestan por sí mismos en una tendencia a que cambie la frecuencia, la salida de potencia es adaptada de manera que la frecuencia permanece estable. 6. Método como el reivindicado en la reivindicación 1, 2, 3, 4 ó 5, caracterizado porque las unidades de control y los dispositivos de regulación (25, 26, 27) del convertidor (7, 12) de conexión costera funcionan en base a un soporte lógico. 7. Método como el reivindicado en una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se utiliza un convertidor PWM como el convertidor (7, 12) de conexión costera, a modo de convertidor de transferencia para la transferencia de energía eléctrica. 8. Método como el reivindicado en una o varias de las reivindicaciones precedentes 1 a 7, caracterizado porque se utiliza un convertidor de circuito intermedio que tiene en particular un componente estático en su regulación, como convertidor (7, 12) de conexión costera para la transferencia de energía eléctrica. 9. Método como el reivindicado en una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, en el caso de grandes diferencias de tensión entre la fuente (2) de corriente externa y la red de potencia de a bordo es conectado entre las dos, en el lado de entrada de un transformador (6), en particular un autotransformador con una serie de contactos de tensión. 10. Método como el reivindicado en una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, en el caso de conexiones costeras de alta potencia, se utilizan una serie de cables de alimentación (3) que discurren en paralelo. 11. Método como el reivindicado en una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el caso de un fallo de corta duración o de una desconexión de la energía eléctrica, los acumuladores de a bordo asumen el suministro de potencia de emergencia a través del circuito intermedio del convertidor (7, 12) de conexión costera. 7 ES 2 368 002 T3 8 ES 2 368 002 T3 9 ES 2 368 002 T3 ES 2 368 002 T3 11