VARIADOR DE VELOCIDAD QUE INCLUYE UN DISPOSITIVO DE PROTECCIÓN CONTRA LAS SOBREINTENSIDADES Y LAS SOBRETENSIONES.

Variador de velocidad que incluye un dispositivo de protección contra las sobreintensidades y las sobretensiones. La presente invención se refiere a un variador de velocidad dotado de un dispositivo de protección contra las sobreintensidades y las sobretensiones generadas por sobretensiones o subtensiones en la red de alimentación eléctrica. El documento EP 1 862 348 A1 da a conocer un variador que comprende todas las características descritas en el preámbulo de la reivindicación 1. Como es sabido, un variador de velocidad está conectado a la red de alimentación eléctrica y está diseñado con el fin de controlar una carga eléctrica. El variador comprende, en la entrada, un módulo rectificador de tensión que transforma una tensión alterna suministrada por la red eléctrica en una tensión continua y que alimenta aguas abajo a un bus de potencia dotado de una línea positiva y una línea negativa. Un condensador de filtro, denominado comúnmente condensador de bus, está montado entre un borne positivo y un borne negativo del bus de potencia. En la salida, el variador comprende con un módulo inversor alimentado por el bus de potencia, que permite generar, a partir de la tensión continua, una tensión alterna que puede tener una amplitud y una frecuencia variables mediante el uso de interruptores electrónicos, por ejemplo, de tipo de transistor IGBT controlados mediante modulación por anchura de impulsos (MAI o PWM). La red de alimentación eléctrica puede sufrir diferentes tipos de perturbaciones, tales como sobretensiones o subtensiones. Las perturbaciones pueden ser de gran amplitud y de corta duración y, por lo tanto, débilmente energéticas, o de baja amplitud y de larga duración y, por lo tanto, muy energéticas. Si las perturbaciones son muy energéticas, algunos de los componentes del variador, tales como los diodos del módulo rectificador, el condensador de bus o los transistores del módulo inversor, podrían sufrir daños, ya sea por una fuerte entrada de corriente en el lado del módulo rectificador o por sobretensión en el lado del módulo inversor si el condensador de bus tiene una capacidad baja. Por consiguiente, el objetivo de la invención consiste en dar a conocer un variador de velocidad que permita absorber las perturbaciones de la red eléctrica sin que se produzcan daños. Este objetivo se consigue mediante un variador de velocidad que comprende: - en la entrada, un módulo rectificador con el fin de generar, sobre un bus de potencia, una tensión continua a partir de una tensión alterna disponible en una red de alimentación eléctrica, - un condensador de bus conectado entre una línea positiva y una línea negativa del bus de potencia, y - un módulo inversor alimentado por el bus de potencia y controlado de modo que proporcione una tensión alterna a una carga eléctrica, - un dispositivo de protección del variador contra las sobreintensidades ligadas a las variaciones de tensión en la red de alimentación eléctrica (A), caracterizado porque este dispositivo de protección comprende: - un primer interruptor electrónico de tipo transistor JFET hecho de un material con gran energía de la banda prohibida y situado sobre el bus de potencia en serie entre el módulo rectificador y el condensador de bus, - un segundo interruptor electrónico montado sobre el bus de potencia, en paralelo con el transistor JFET, - medios de control de transistor JFET y del segundo interruptor electrónico. De acuerdo con una característica particular, el dispositivo de protección está montado sobre la línea positiva del bus de potencia. Preferentemente, el primer interruptor electrónico de tipo transistor JFET es de tipo normalmente cerrado y está hecho de carburo de silicio. Preferentemente, el segundo interruptor electrónico es un transistor de tipo JFET de tipo normalmente cerrado, hecho de carburo de silicio. 2   De acuerdo con otra característica particular, los medios de control del primer interruptor electrónico y del segundo interruptor electrónico están conectados entre la línea positiva y la línea negativa del bus de potencia. De acuerdo con otra característica particular, los medios de control comprenden circuitos de bomba de carga de carga capaces de aplicar tensiones de control al primer y al segundo interruptores electrónicos. De acuerdo con otra característica particular, los medios de control comprenden medios de almacenamiento que memorizan un valor umbral de la tensión medida en los bornes del transistor JFET, por encima del cual los medios de control ordenan la apertura del segundo interruptor electrónico. Los medios de almacenamiento también memorizan un valor umbral de la tensión medida entre la línea positiva y la línea negativa del bus de potencia, por encima del cual se ordena la apertura del segundo interruptor electrónico. De acuerdo con una característica particular, el variador también comprende un dispositivo para proteger el módulo rectificador contra las sobretensiones. Este dispositivo para proteger el módulo rectificador contra las sobretensiones comprende, por ejemplo, un transistor de limitación de tipo JFET normalmente cerrado y un diodo Zener, conectados ambos en paralelo entre la línea positiva y la línea negativa del bus de potencia. De forma alternativa, este dispositivo para proteger el módulo rectificador contra las sobretensiones puede comprender un varistor de tipo GMOV conectado 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 en 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 regulador de velocidad 1 comprende una fuente de tensión continua que alimenta un bus de potencia con una tensión continua Vdc (por ejemplo, del orden de 200 a 800 Vdc o más, dependiendo de las condiciones de uso). El bus de potencia está compuesto por una línea positiva 10 y una línea negativa 11. Normalmente se utiliza un condensador de bus Cb con el fin de mantener constante la tensión continua Vdc del bus de potencia o de filtrar la corriente cortada del bus continuo controlada por el módulo inversor (variador de tipo «C-less»). Este condensador de bus Cb está conectado entre un borne positivo y un borne negativo del bus de potencia y, por lo general, es de tipo electrolítico en el caso de los variadores estándar o de tipo película en el caso de los variadores de tipo «C-less». En la figura 1, el variador 1 comprende, en la entrada, un módulo rectificador 12 que está diseñado para rectificar tensión trifásica alterna procedente de una red de alimentación exterior A (por ejemplo, una red eléctrica trifásica de 380 VCA). Este módulo rectificador 12 utiliza ventajosamente unos diodos 120 que son más económicos y más fiables que los tiristores. El variador de velocidad 1 comprende además, en la salida, un módulo inversor 13 que permite, a partir de un bus de potencia, controlar una carga eléctrica 2 con una tensión alterna que puede tener una amplitud y una frecuencia variables. El módulo inversor 13 utiliza para este fin un control por modulación por anchura de impulsos (MAI o PWM) para controlar los interruptores electrónicos de potencia 130 montados sobre 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 inversor 13 comprende tres ramas que permiten entregar una tensión alterna trifásica a la carga eléctrica 2, y cada rama está dotada de dos transistores de potencia en serie entre un borne positivo y un borne negativo del bus de potencia, es decir, un total de seis transistores de potencia. La invención consiste en la colocación de un dispositivo de protección 14 en el variador con el fin de protegerlo contra las sobreintensidades y las sobretensiones ligadas a las variaciones de tensión en la red de alimentación eléctrica A. Estas sobreintensidades pueden ser generadas por dos fenómenos distintos: - durante una sobretensión, se produce una fuerte entrada de corriente en el condensador de bus Cb que puede causar daños en el puente de diodos del módulo rectificador 12 y una fuerte sobretensión en el bus de potencia que puede causar daños en el módulo inversor 13 y en el condensador de bus Cb, - cuando se retorna a la normalidad, después de una subtensión, se produce igualmente una fuerte entrada de corriente en el condensador de bus Cb que puede causar daños en el puente de diodos del módulo rectificador 12. 3   Por tanto, es necesario limitar la corriente de entrada en el módulo rectificador 12 con el fin de protegerlo... [Seguir leyendo]

- en la entrada, un módulo rectificador (12) con el fin de generar, sobre un bus de potencia (10, 11), una tensión continua a partir de una tensión alterna disponible en una red de alimentación eléctrica (A), - un condensador de bus (Cb) conectado entre una línea positiva y una línea negativa del bus de potencia, y - un módulo inversor (13) alimentado por el bus de potencia y controlado de modo que proporcione una tensión alterna a una carga eléctrica (2), - un dispositivo de protección (14) del variador contra las sobreintensidades ligadas a las variaciones de tensión en la red de alimentación eléctrica (A), caracterizado porque este dispositivo de protección (14) comprende: - un primer interruptor electrónico de tipo transistor JFET (1) hecho de un material con gran energía de la banda prohibida y situado sobre el bus de potencia en serie entre el módulo rectificador (12) y el condensador de bus, - un segundo interruptor electrónico (T2) montado sobre el bus de potencia, en paralelo con el transistor JFET (T1), - medios de control (140) del transistor JFET (T1) y del segundo interruptor electrónico (T2). 2. Variador según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de protección (14) está montado sobre la línea positiva (10) del bus de potencia. 3. Variador según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el primer interruptor electrónico (T1) está hecho de carburo de silicio. 4. Variador según la reivindicación 3, caracterizado porque el transistor JFET (T1) es de tipo normalmente cerrado. 5. Variador según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el segundo interruptor electrónico es un transistor (T2) de tipo JFET. 6. Variador según la reivindicación 5, caracterizado porque el segundo interruptor electrónico está hecho de carburo de silicio. 7. Variador según la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque el segundo interruptor electrónico es de tipo normalmente cerrado. 8. Variador según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los medios de control (140) del primer interruptor electrónico y del segundo interruptor electrónico están conectados entre la línea positiva (10) y la línea negativa (11) del bus de potencia. 9. Variador según la reivindicación 8, caracterizado porque los medios de control (140) comprenden circuitos de bomba de carga capaces de aplicar tensiones de control al primer y al segundo interruptores electrónicos. 10. Variador según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los medios de control (140) comprenden medios de almacenamiento que memorizan un valor umbral (S1) de la tensión (V) medida en los bornes del transistor JFET (T1), por encima del cual los medios de control (140) ordenan la apertura del segundo interruptor electrónico (T1) . 11. Variador según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque los medios de control (140) comprenden medios de almacenamiento que memorizan un valor umbral (S2) de la tensión medida entre la línea positiva (10) y la línea negativa (11) del bus de potencia, por encima del cual se ordena la apertura del segundo interruptor electrónico. 12. Variador según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque comprende además un 8   dispositivo para proteger el módulo rectificador (12) contra las sobretensiones. 13. Variador según la reivindicación 12, 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 ambos en paralelo entre la línea positiva (10) y la línea negativa (11) del bus de potencia. 14. Variador según la reivindicación 12, caracterizado porque el dispositivo para proteger el módulo rectificador (12) contra las sobretensiones comprende un varistor (M1) de tipo GMOV conectado entre la línea positiva (10) y la línea negativa (11) del bus de potencia. 9