CIRCUITO DE CONVERSIÓN ASÍ COMO UNA UNIDAD Y SISTEMA CON UN CIRCUITO DE COVERSIÓN DE ESTE TIPO.

Circuito de conversión con un primer convertidor de resonancia (RU1),

que está conectado en el lado de la tensión continua con un primer circuito acumulador de energía (E1), con un transformador, un segundo convertidor de resonancia (RU2), cuyo segundo convertidor de resonancia (RU2) está conectado en el lado de la tensión alterna con el arrollamiento secundario (N2) del transformador (1) y en el lado de la tensión continua con un convertidor de carga (LR), y con un circuito de resonancia CLL conectado con el primer convertidor de resonancia (RU1) y con el arrollamiento primario (N1) del transformador (3), cuyo circuito de resonancia CLL (2) presenta una capacidad de resonancia (C), una primera y una segunda inductividad de resonancia (L1, L2), caracterizado porque la capacidad de resonancia (C) está conectada en serie con la primera inductividad de resonancia (L1), de manera que la primera inductividad de resonancia (L1) está conectada con un primer punto de conexión (A) del arrollamiento primario (N1) del transformador (1) y la capacidad de resonancia (C) está conectada con el primer convertidor de resonancia (RU1) y porque la segunda inductividad de resonancia (L2) está conectada con el punto de conexión de la capacidad de resonancia (C) con la primera inductividad de resonancia (L1), de manera que la segunda inductividad de resonancia (L2) está conectada con un segundo punto de conexión (B) del arrollamiento primario (N1) del transformador (1) y el segundo punto de conexión (B) del arrollamiento primario (N1) del transformador (1) está conectado con un punto de conexión del primer circuito acumulador de energía (RU1).

Circuito de conversión así como unidad y sistema con un circuito de conversión de este tipo Campo técnico La invención se refiere al campo de la electrónica de potencia. Parte de un circuito de conversión, una unidad de conversión y un sistema con un circuito de conversión de este tipo de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones independientes.

Estado de la técnica En muchas aplicaciones, sobre todo en la sector industrial y en aplicaciones de tracción, tal como por ejemplo en el sector ferroviario, tiene lugar el intercambio de energía entre los consumidores y los generadores conectados por medio de tensión alterna y corriente alterna y tensión continua y corriente continua. En muchas aplicaciones, se necesita en este caso otra frecuencia fija o también una frecuencia variable. En este caso se conduce tanto energía desde el generador de energía hacia el consumidor como también en sentido inverso, a cuyo fin se emplean actualmente circuitos de conversión. Un circuito de conversión para la conversión de una tensión alterna en una segunda tensión alterna es indica, por ejemplo, en el documento DE 198 27 872. En él, el circuito de conversión comprende un rectificador en el lado de entrada y un circuito acumulador capacitivo de energía y un vibrador conectados en el lado de salida a continuación del rectificador. El vibrador está conectado en el lado de salida con el lado primario de un transformador. En serie con el arrollamiento primario o bien con el arrollamiento secundario del transformador se encuentra en cada caso una capacidad. Además, el lado secundario del transformador está conectado con otro vibrador, a continuación del cual está conectado otro circuito acumulador capacitivo de energía. El convertidor es activado de tal manera que por medio de los acumuladores capacitivos de energía, las capacidades conectadas en serie con el transformador y la inductividad de dispersión del transformador se consigue en el lado de salida en los acumuladores capacitivos de energía una tensión alterna correspondiente a través de la sincronización de la tensión continua en el vibrador del lado de entrada.

En un circuito de conversión del tipo mencionado al principio se ha mostrado que es problemático que a pesar del circuito oscilante de resonancia existes, se pueden producir en adelante pérdidas de conexión en los conmutadores de semiconductores de potencia del convertidor, que los cargan en gran medida, en particular térmicamente. De esta manera, los conmutadores de semiconductores de potencia envejecen de forma correspondientemente rápida y las tasas de fallos de los conmutadores de semiconductores de potencia se incrementan con la duración de funcionamiento del circuito de conversión. Entonces no se garantiza ya una alta disponibilidad del circuito de conversión, como es absolutamente necesario, por ejemplo, en aplicaciones de tracción.

Además, en los documentos US 6344979 B1, DE 12005036806 A1 y DE 102004219 A1 se publican circuitos de conversión del tipo indicado al principio.

Representación de la invención Por lo tanto, el cometido de la invención es indicar un circuito de conversión mejorado, que presenta pérdidas de conmutación reducidas y posibilita una conmutación más suave, una llamada “soft switching”. Otro cometido es indicar una unidad con circuitos de conversión y un sistema con circuitos de conversión, que se puede realizar de una manera especialmente sencilla. Estos cometido se solucionan por medio de las características de las reivindicaciones 1, 7 y por medio de la reivindicación 10, respectivamente. En las reivindicaciones dependientes se indican desarrollos ventajosos de la invención.

El circuito de conversión de acuerdo con la invención comprende un primer circuito acumulador de energía, un convertidor de resonancia, un transformador, un segundo convertidor de resonancia, un segundo circuito acumulador de energía y un convertidor de carga. El segundo convertidor de resonancia está conectado en el lado de entrada con el arrollamiento secundario del transformador, y presenta un circuito de resonancia CLL conectado con el primer convertidor de resonancia y con el primer convertidor de resonancia y con el arrollamiento primario del transformador, cuyo circuito de resonancia CLL presenta una capacidad de resonancia, una primera y una segunda inductividad de resonancia. De acuerdo con la invención, la capacidad de resonancia está conectada en serie con la primera inductividad de resonancia, de manera que la primera inductividad de resonancia está conectada con un primer punto de conexión del arrollamiento primario del transformador. Además, la capacidad de resonancia está conectada con el primer convertidor de resonancia y la segunda inductividad de resonancia está conectada con el punto de conexión de la capacidad de resonancia con la primera inductividad de resonancia, de manera que la segunda inductividad de resonancia está conectada con un segundo punto de conexión del arrollamiento primario del transformador y el segundo punto de conexión del arrollamiento primario del transformador está conectado con un punto de conexión del primer circuito acumulador de energía. De acuerdo con ello, el circuito de resonancia CLL está configurado como circuito en “T”.

Por medio del circuito de resonancia CLL, que es activado a través del primer convertidor de resonancia, de tal

manera que oscila con su frecuencia de resonancia, además de la conexión y desconexión sin corriente de los conmutadores de semiconductores de potencia bidireccionales activables utilizados con preferencia del primer convertidor de resonancia, es posible adicionalmente conectar y desconectar también sin tensión los conmutadores de semiconductores de potencia bidireccionales activables del primer convertidor de resonancia. De esta manera, se pueden reducir adicionalmente las pérdidas de conmutación de los conmutadores de semiconductores de potencia bidireccionales activables del primer convertidor de resonancia y es posible de manera ventajosa una conversión libre de pérdida de una primera tensión continua, que se encuentra en la entrada del primer circuito acumulador de energía, en una segunda tensión continua que se encuentra en la salida del segundo circuito acumulador de energía. A través de la reducción de las pérdidas de conmutación e prolonga de manera correspondiente la duración de vida útil de los conmutadores de semiconductores de potencia bidireccionales activables y se pueden mantener reducidas las tasas de fallo del circuito de conversión, de manera que resulta una alta disponibilidad del circuito de conversión.

El sistema de circuito convertidor de acuerdo con la invención o bien la unidad convertidota de acuerdo con la invención presentan al menos dos de los circuitos de conversión de acuerdo con la invención mencionados anteriormente, de manera que los circuitos de conversión están conectados en el lado de entrada en paralelo o en serie o en serie y en paralelo entre sí. De acuerdo con ello, el sistema se puede concebir de estructura sencilla, siendo posible por medio del circuito en paralelo en el lado de entrada de los primeros circuitos acumuladores de energía una corriente continua grande y, por lo tanto, se puede transmitir un energía eléctrica elevada. El circuito en serie en el lado de entrada de los primeros circuitos acumuladores de energía posibilita de nuevo una tensión continua de entrada alta y, por lo tanto, de la misma manera, la transmisión de una cantidad grande de energía eléctrica.

Éstos y otros cometidos, ventajas y características de la presente invención se deducen claramente a partir de la siguiente descripción detallada de formas de realización preferidas de la invención en conexión con el dibujo.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 muestra una primera forma de realización de un circuito de conversión de acuerdo con la invención.

La figura 2 muestra una segunda forma de realización de un circuito de conversión de acuerdo con la invención.

La figura 3 muestra una primera forma de realización de un sistema de circuito convertidor de acuerdo con la invención con circuitos de conversión según la figura 2.

La figura 4 muestra una segunda forma de realización de un circuito de conversión de acuerdo con la invención con circuitos de conversión según la figura 2.

La figura 5 muestra una tercera forma de realización de un sistema de circuito convertidor de acuerdo con la invención con circuitos de conversión según la figura 2.

La figura... [Seguir leyendo]

1. Circuito de conversión con un primer convertidor de resonancia (RU1) , que está conectado en el lado de la tensión continua con un primer circuito acumulador de energía (E1) , con un transformador, un segundo convertidor de resonancia (RU2) , cuyo segundo convertidor de resonancia (RU2) está conectado en el lado de la tensión alterna con el arrollamiento secundario (N2) del transformador (1) y en el lado de la tensión continua con un convertidor de carga (LR) , y con un circuito de resonancia CLL conectado con el primer convertidor de resonancia (RU1) y con el arrollamiento primario (N1) del transformador (3) , cuyo circuito de resonancia CLL (2) presenta una capacidad de resonancia (C) , una primera y una segunda inductividad de resonancia (L1, L2) , caracterizado porque la capacidad de resonancia (C) está conectada en serie con la primera inductividad de resonancia (L1) , de manera que la primera inductividad de resonancia (L1) está conectada con un primer punto de conexión (A) del arrollamiento primario (N1) del transformador (1) y la capacidad de resonancia (C) está conectada con el primer convertidor de resonancia (RU1) y porque la segunda inductividad de resonancia (L2) está conectada con el punto de conexión de la capacidad de resonancia (C) con la primera inductividad de resonancia (L1) , de manera que la segunda inductividad de resonancia (L2) está conectada con un segundo punto de conexión (B) del arrollamiento primario (N1) del transformador (1) y el segundo punto de conexión (B) del arrollamiento primario (N1) del transformador (1) está conectado con un punto de conexión del primer circuito acumulador de energía (RU1) .

2. Circuito de conversión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer circuito acumulador de energía (E1) presenta un primer acumulador capacitivo de energía (C1) , un segundo acumulador capacitivo de energía (C2) conectado en serie con el primer acumulador capacitivo de energía (C1) y en el que el segundo punto de conexión (B) del arrollamiento primario (N1) del transformador (1) está conectado con un punto de conexión (F) , formado por el primer acumulador de energía (C1) y por el segundo acumulador de energía (C2) , del primer circuito acumulador de energía (E1) .

3. Circuito de conversión de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el segundo convertidor de resonancia (RU2) está conectado en el lado de la tensión continua con un segundo circuito acumulador de energía (E2) , porque el segundo circuito acumulador de energía (E2) presenta un tercer acumulador capacitivo de energía (C3) , un cuarto acumulador capacitivo de energía (C4) conectado en serie con el tercer acumulador capacitivo de energía (C3) , y en el que el arrollamiento secundario (N2) del transformador (1) está conectado con un punto de conexión (G) , formado por el tercer acumulador de energía (C3) y el cuarto acumulador de energía (C4) , del segundo circuito acumulador de energía (E2) .

4. Circuito de conversión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la segunda inductividad de resonancia (L2) está integrada en el transformador (1) .

5. Circuito de conversión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la primera inductividad de resonancia (L1) está integrada en el transformador (1) .

6. Circuito de conversión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque están presentes medios de conmutación (T1, T2, T3, T4) , con los que se puede conmutar un convertidor de la red (UN) de tal manera que el convertidor de la red (UN) está conectado en el lado de la tensión alterna con una red de alimentación eléctrica (3) y en el lado de la tensión continua con el primer circuito acumulador de energía (E1) .

7. Unidad de circuito de conversión, caracterizada porque están previstos al menos dos circuitos de conversión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5 y porque los circuitos de conversión están conectados en serie entre sí en el lado de entrada.

8. Unidad de circuito de conversión, caracterizada porque están previstos al menos dos circuitos de conversión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5 y porque los circuitos de conversión están conectados en paralelo entre sí en el lado de entrada.

9. Unidad de circuito de conversión de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque están previstas al menos dos unidades de circuito de conversión y porque las unidades de circuito de conversión están conectadas en paralelo entre sí.

10. Sistema de circuito de conversión, caracterizado porque están previstos al menos dos circuitos de conversión de acuerdo con la reivindicación 6, y porque los convertidores de la red (NU) están conectados en serie entre sí en el lado de entrada.

11. Sistema de circuito de conversión de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque están previstos al menos dos sistemas de circuito de conversión y porque los sistemas de circuito de conversión están conectados en paralelo entre sí.

12. Sistema de circuito de conversión de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque están previstos medios de conmutación (T1, T2, T3, T4) , con los que se pueden conmutar los convertidores de la red (NU) , de tal manera que la unidad de circuito de conversión según la figura 8 está conectada en el lado de entrada con la red de alimentación eléctrica (3) .

13. Sistema de circuito de conversión de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque están presentes medios de conmutación (T1, T2, T3, T4) , con los que se pueden conmutar los convertidores de la red (NU) , de tal 5 manera que la unidad de circuito de convertidor según la reivindicación 7 está conectada en el lado de entrada con la red de alimentación eléctrica (3) .

14. Sistema de circuito de conversión de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque están presentes tres sistemas de circuito de conversión y están conectados entre sí, para ser conectados con una red de alimentación eléctrica trifásica (3) .