DISPOSITIVO DE PROTECCIÓN DE UN VARIADOR DE VELOCIDAD QUE INCLUYE UNA INDUCTANCIA DE FILTRADO.

Variador de velocidad que comprende: - en la entrada, un módulo rectificador (12) para generar en un bus de potencia (10,

11) una tensión continua a partir de una tensión alterna disponible en una red eléctrica de suministro (A), - un condensador de bus (Cb) conectado entre una línea positiva y una línea negativa del bus de potencia, y destinado para mantener constante la tensión continua en el bus de potencia, y - un módulo ondulador (13) alimentado por el bus de potencia y controlado para proporcionar una tensión alterna a una carga eléctrica (2), - un interruptor electrónico (T1) colocado en el bus de potencia entre el módulo rectificador (12) y el condensador de bus (Cb), - un diodo conectado entre la línea negativa y la línea positiva del bus de potencia, entre el interruptor electrónico y la inductancia de filtrado (L1), - medios de control (140) del interruptor electrónico, - un dispositivo de protección (14) del variador contra las sobreintensidades relacionadas con variaciones de tensión en la red eléctrica de suministro (A). caracterizado porque comprende: - una inductancia de filtrado (L1) conectada en la línea positiva del bus de potencia en serie entre el interruptor electrónico (14) y el condensador de bus (Cb)

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09152672.

Solicitante: SCHNEIDER TOSHIBA INVERTER EUROPE SAS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 33, RUE ANDRE BLANCHET 27120 PACY SUR EURE FRANCIA.

Inventor/es: BAUDESSON,PHILIPPE.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 12 de Febrero de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H02M1/32 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02M APARATOS PARA LA TRANSFORMACION DE CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE ALTERNA, DE CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE CONTINUA O DE CORRIENTE CONTINUA EN CORRIENTE CONTINUA Y UTILIZADOS CON LAS REDES DE DISTRIBUCION DE ENERGIA O SISTEMAS DE ALIMENTACION SIMILARES; TRANSFORMACION DE UNA POTENCIA DE ENTRADA EN CORRIENTE CONTINUA O ALTERNA EN UNA POTENCIA DE SALIDA DE CHOQUE; SU CONTROL O REGULACION (transformación de la corriente o de la tensión especialmente adaptada para su uso en los relojes electrónicos sin partes móviles G04G 19/02; sistemas de regulacion de variables eléctricas o magnéticas en general, p. ej. utilizando transformadores, reactancias o bobinas de choque, combinacion de tales sistemas con convertidores estáticos G05F; para computadores digitales G06F 1/00; transformadores H01F; conexión o control de un convertidor teniendo en cuenta su unión funcional con una fuente similar u otra fuente de alimentación H02J; convertidores dinamoeléctricos H02K 47/00; control de los transformadores, reactancias o bobinas de choque, control o regulación de motores, generadores eléctricos o convertidores dinamoeléctricos H02P; generadores de impulsos H03K). › H02M 1/00 Detalles de aparatos para transformación. › Medios para proteger convertidores, distintos a la desconexión automática (disposiciones de circuitos protectores de seguridad especialmente adaptados para convertidores con desconexión automática H02H 7/10).
  • H02M5/458 H02M […] › H02M 5/00 Transformación de una potencia de entrada en corriente alterna en una potencia de salida en corriente alterna, p. ej. para cambiar la tensión, para cambiar la frecuencia, para cambiar el número de fases. › utilizando solamente dispositivos semiconductores.

Clasificación PCT:

  • H02H7/122 H02 […] › H02H CIRCUITOS DE PROTECCION DE SEGURIDAD (indicación o señalización de condiciones de trabajo indeseables G01R, p. ej. G01R 31/00, G08B; localización de defectos a lo largo de las líneas G01R 31/08; dispositivos de protección H01H). › H02H 7/00 Circuitos de protección de seguridad especialmente adaptados para máquinas o aparatos eléctricos de tipos especiales o para la protección seccional de sistemas de cables o líneas, y efectuando una conmutación automática en el caso de un cambio indeseable de las condiciones normales de trabajo (asociación estructural de órganos de protección con máquinas o aparatos específicos y su protección sin desconexión automática, ver la subclase correspondiente a tales máquinas o aparatos). › para inversores, es decir, convertidores de corriente continua en corriente alterna.
  • H02M1/32 H02M 1/00 […] › Medios para proteger convertidores, distintos a la desconexión automática (disposiciones de circuitos protectores de seguridad especialmente adaptados para convertidores con desconexión automática H02H 7/10).
  • H02M5/458 H02M 5/00 […] › utilizando solamente dispositivos semiconductores.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2367948_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo de protección de un variador de velocidad que incluye una inductancia de filtrado. La presente invención se refiere a un variador de velocidad dotado de un dispositivo de protección contra las sobreintensidades generadas por sobretensiones o subtensiones en la red eléctrica de suministro. De forma conocida, un variador de velocidad está conectado a la red eléctrica de alimentación y destinado para controlar una carga eléctrica. Comprende a la entrada un módulo rectificador de tensión que transforma una tensión alterna proporcionada por la red eléctrica en una tensión continua y que suministra río abajo a un bus de potencia dotado de una línea positiva y de una línea negativa. Un condensador de filtrado, llamado corrientemente condensador de bus, está montado entre un borne positivo y un borne negativo del bus de potencia. A la salida, el variador comprende un módulo ondulador alimentado por el bus de potencia, permitiendo generar, a partir de la tensión continua, una tensión alterna que puede ser de amplitud y de frecuencia variables utilizando interruptores electrónicos por ejemplo de tipo transistor IGBT controlados por Modulación de Impulsos en duración (MLI ó PWM). Además, con el fin de limitar el porcentaje de armónicos de distorsión de corriente (llamado THDi) a la entrada del variador, el variador puede comprender una inductancia de filtrado (llamada DC choke) situada en el bus continuo entre el módulo rectificador y el condensador del bus de potencia. La red eléctrica de suministro puede experimentar diferentes tipos de perturbaciones tales como sobretensiones o subtensiones. Las perturbaciones pueden ser de fuerte amplitud y de corta duración, por consiguiente débilmente energizantes o de poca amplitud y de larga duración, por consiguiente fuertemente energizantes. Si las perturbaciones son fuertemente energizantes, algunos componentes del variador como los diodos del módulo rectificador, el condensador de bus o los transistores del módulo ondulador pueden deteriorarse. El documento FR2538187 describe un dispositivo de alimentación de corriente para un aparato que utiliza corriente alterna. Comprende un ondulador, un rectificador, un desconectador y un circuito de filtrado. El dispositivo descrito permite particularmente proteger el ondulador contra las sobreintensidades. El fin de la invención es por consiguiente proponer un variador de velocidad que permita absorber las perturbaciones de la red eléctrica sin dañado. Este fin se logra mediante un variador de velocidad que comprende: en la entrada, un módulo rectificador para generar en un bus de potencia una tensión continua a partir de una tensión alterna disponible en una red eléctrica de suministro, - un condensador de bus conectado entre una línea positiva y una línea negativa del bus de potencia, y - un módulo ondulador alimentado por el bus de potencia y controlado para proporcionar una tensión alterna a una carga eléctrica, - un interruptor electrónico colocado en el bus de potencia entre el módulo rectificador y el condensador de bus, - un diodo conectado entre la línea negativa y la línea positiva del bus de potencia, entre el interruptor electrónico y la inductancia de filtrado, - medios de control del interruptor electrónico, - un dispositivo de protección del variador contra las sobreintensidades relacionadas con variaciones de tensión en la red eléctrica de alimentación. caracterizado porque comprende: ES 2 367 948 T3 - una inductancia de filtrado conectada a la línea positiva del bus de potencia en serie entre el interruptor electrónico y el condensador de bus. Según una particularidad, el dispositivo de protección está montado en la línea positiva del bus de potencia. De preferencia, el interruptor electrónico utilizado es un transistor de tipo JFET normalmente cerrado, realizado en carburo de silicio. Según otra particularidad, los medios de control del transistor JFET están conectados entre la línea positiva y la línea negativa del bus de potencia. Estos medios de control comprenden por ejemplo un circuito de bomba de carga apto para aplicar una tensión de control al transistor JFET. Según otra particularidad, los medios de control comprenden medios de memorización que memorizan un valor de umbral para la tensión medida en los bornes del transistor JFET por encima del cual el transistor JFET es controlado en la apertura por los medios de control. Los medios de memorización memorizan igualmente un valor umbral para 2 ES 2 367 948 T3 la tensión medida entre la línea positiva y la línea negativa del bus de potencia por encima del cual el transistor JFET es controlado en la apertura. Según otra particularidad, el variador comprende además un dispositivo para proteger el módulo rectificador contra las sobretensiones. Este dispositivo para proteger el módulo rectificador contra las sobretensiones comprende un transistor de limitación de tipo JFET normalmente cerrado y un diodo Zener conectados los dos en paralelo entre la línea positiva y la línea negativa del bus de potencia. Como variante, este dispositivo para proteger el módulo rectificador contra las sobretensiones puede comprender una varistancia de tipo GMOV conectada entre la línea positiva y la línea negativa del bus de potencia. Otras características y ventajas aparecerán en la descripción detallada que sigue haciendo referencia a un modo de realización dado a título de ejemplo y representado por los dibujos adjuntos en los cuales la figura 1 representa de forma simplificada un variador de velocidad dotado del dispositivo de protección de la invención. Haciendo referencia a la figura 1, un variador de velocidad 1 comprende una fuente de tensión continua que alimenta un bus de potencia con una tensión continua Vdc (Vcc) (por ejemplo del orden de 200 a 800 Vcc o más, según las condiciones de utilización). El bus de potencia está compuesto por una línea positiva 10 y por una línea negativa 11. Un condensador de bus Cb es habitualmente utilizado para mantener constante la tensión continua Vdc (Vcc) del bus de potencia. Este condensador de bus Cb está conectado entre un borne positivo y un borne negativo del bus de potencia y es generalmente de tipo electrolítico. En la figura 1, el variador 1 comprende en la entrada un módulo rectificador 12 que está destinado para rectificar una tensión trifásica alterna procedente de una red de alimentación exterior A (por ejemplo una red eléctrica trifásica de 380Vac (Vca)). Este módulo rectificador 12 utiliza ventajosamente diodos 120 que son más económicos y más fiables que los tiristores. El variador de velocidad 1 comprende seguidamente a la salida un módulo ondulador 13 que permite, a partir del bus de potencia, controlar una carga eléctrica 2 con una tensión alterna que puede ser de amplitud y de frecuencia variables. El módulo ondulador 13 utiliza para ello un control por Modulación de Impulsos en duración (MLI ó PWM) para controlar interruptores electrónicos de potencia 130 montados en cada fase. Estos interruptores son transistores de potencia, por ejemplo de tipo IGBT, controlados por un módulo de control, no representado en la figura 1. En la figura 1, el módulo ondulador 13 comprende tres brazos para proporcionar una tensión alterna trifásica a la carga eléctrica 2, estando cada brazo dotado de dos transistores de potencia en serie entre un borne positivo y un borne negativo del bus de potencia, o sea un total de seis transistores de potencia. El variador comprende igualmente una inductancia de filtrado L1 (DC Choke) montada en la línea positiva 10 del bus de potencia, entre el módulo rectificador 12 y el condensador de bus Cb. Esta inductancia de filtrado sirve para limitar el porcentaje de armónicos de distorsión en corriente (THDi) en la entrada del variador. La invención consiste en colocar un dispositivo de protección 14 en el variador para protegerlo contra las sobreintensidades relacionadas con variaciones de tensión en la red eléctrica de suministro A. Estas sobreintensidades pueden ser generadas por dos fenómenos distintos: - en una sobretensión, se produce un fuerte salto de corriente en el condensador de bus Cb lo cual puede causar el deterioro del puente de diodos del módulo rectificador 12 y una fuerte sobretensión en el bus de potencia lo cual puede producir el deterioro del módulo ondulador 13 y del condensador de bus Cb, - en un retorno a la normalidad, después de una subtensión, se produce igualmente un fuerte salto de la corriente en el condensador de bus Cb lo cual puede cuasar el deterioro del puente de diodos del módulo rectificador 12. Por consiguiente es necesario limitar la corriente de salto en el módulo rectificador 12 para preservarlo de una sobretensión o después de una subtensión que aparezca en la red A. Para ello el dispositivo 14 de la invención comprende particularmente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

- en la entrada, un módulo rectificador (12) para generar en un bus de potencia (10, 11) una tensión continua a partir de una tensión alterna disponible en una red eléctrica de suministro (A), - un condensador de bus (Cb) conectado entre una línea positiva y una línea negativa del bus de potencia, y destinado para mantener constante la tensión continua en el bus de potencia, y - un módulo ondulador (13) alimentado por el bus de potencia y controlado para proporcionar una tensión alterna a una carga eléctrica (2), - un interruptor electrónico (T1) colocado en el bus de potencia entre el módulo rectificador (12) y el condensador de bus (Cb), - un diodo conectado entre la línea negativa y la línea positiva del bus de potencia, entre el interruptor electrónico y la inductancia de filtrado (L1), - medios de control (140) del interruptor electrónico, - un dispositivo de protección (14) del variador contra las sobreintensidades relacionadas con variaciones de tensión en la red eléctrica de suministro (A). caracterizado porque comprende: ES 2 367 948 T3 - una inductancia de filtrado (L1) conectada en la línea positiva del bus de potencia en serie entre el interruptor electrónico (14) y el condensador de bus (Cb). 2. Variador según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de protección (14) está montado en la línea positiva (10) del bus de potencia. 3. Variador según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el interruptor electrónico es un transistor (T1) de tipo JFET. 4. Variador según la reivindicación 3, caracterizado porque el transistor JFET (T1) está realizado en carburo de silicio. 5. Variador según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque el transistor JFET (T1) está normalmente cerrado. 6. Variador según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque los medios de control (140) del transistor JFET (T1) están conectados entre la línea positiva (10) y la línea negativa (11) del bus de potencia. 7. Variador según la reivindicación 6, caracterizado porque los medios de control (140) comprenden un circuito de bomba de carga apto para aplicar una tensión de control al transistor JFET. 8. Variador según una de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizado porque los medios de control (140) comprenden medios de memorización que memorizan un valor de umbral (S1) para la tensión (V) medida en los bornes del transistor JFET (T1) por encima del cual el transistor JFET (T1) está controlado para la apertura por los medios de control (140). 9. Variador según una de las reivindicaciones 3 a 8, caracterizado porque los medios de control (140) comprenden medios de memorización que memorizan un valor de umbral (S2) para la tensión medida entre la línea positiva (10) y la línea negativa (11) del bus de potencia por encima del cual el transistor JFET (T1) está controlado para la apertura. 10. Variador según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque comprende además un dispositivo para proteger el módulo rectificador (12) contra las sobretensiones. 11. Variador según la reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo para proteger el módulo rectificador (12) contra las sobretensiones comprende un transistor de limitación (T3) de tipo JFET normalmente cerrado y un diodo Zener (Z1) conectados los dos en paralelo entre la línea positiva (10) y la línea negativa (11) del bus de potencia. 12. Variador según la reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo para proteger el módulo rectificador (12) contra las sobretensiones comprende una varistancia (M1) de tipo GMOV conectada entre la línea positiva (10) y la línea negativa (11) del bus de potencia. 7 ES 2 367 948 T3 8 REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN Esta lista de referencias citada por el solicitante es únicamente para la comodidad del lector. No forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha tenido gran cuidado al recopilar las referencias, no pueden excluirse errores u omisiones, y la OEP renuncia a cualquier obligación a este respecto. Documentos patentes citados en la descripción FR 2538187 [0005] ES 2 367 948 T3 9

 

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