Procedimiento para vigilar la conexión a tierra de un accionamiento de convertidor de corriente.

Procedimiento para vigilar la conexión a tierra en el control de un convertidor de circuito intermedio (3,

4, 5) queestá conectado del lado de entrada por medio de un relé de carga (2) con una red de corriente alterna o de corrientetrifásica de alimentación (1) y del lado de salida con uno o más accionamientos electromotores (7) y en su circuitointermedio (4) está dispuesto un condensador de circuito intermedio (40) conectado entre un potencial positivo (+Uz)y un potencial negativo (-UZ) del circuito intermedio (4) que almacena la energía de circuito intermedio y que esalimentado por medio de una resistencia de carga o una fuente de corriente constante (41), caracterizado por quese aplica una conexión negativa (-UZ) del condensador de circuito intermedio (40) con una tensión de verificación yque con una modificación preestablecida del potencial de la conexión negativa (-UZ) del condensador de circuitointermedio (40) frente al potencial de masa o de tierra se cierra el relé de carga (2), en donde como tensión deverificación sirven ya sea semiondas negativas o positivas aplicadas por medio de una resistencia de elevado valoróhmico de la red de corriente alterna o de corriente trifásica de alimentación (1) o bien una tensión alterna aplicadapor medio de la resistencia de elevado valor óhmico (10, 14) de una fase (L1) de la red de corriente alterna o decorriente trifásica de alimentación (1).

Procedimiento para vigilar la conexión a tierra de un accionamiento de convertidor de corriente La invención se refiere a un procedimiento para vigilar la conexión a tierra de un accionamiento de convertidor de corriente.

Por el documento WO 01/06272 A1 se conoce un procedimiento para un convertidor con el que se puede llevar a cabo, antes de la operación propiamente dicha del convertidor, una prueba de cortocircuitos en los interruptores de semiconductores del convertidor. Para este fin se intenta cargar el circuito intermedio del convertidor con una conexión de carga. Sin embargo, así no se puede detectar una conexión a tierra en el motor conectado.

Por el documento US-A-4 253 056 se conoce un detector de conexión a tierra que está compuesto de una conexión de detección conectada de manera paralela a una carga y una fuente de tensión continua. La conexión de detección presenta dos separadores de tensión, cada uno con dos resistencias conectadas en serie, cuya conexión se conecta en cada caso a una entrada de un comparador de tensión. Además, las entradas de comparador se conectan en cada caso por medio de un diodo, que está polarizado en dirección de paso opuesta entre ellas, con potencial de masa o de tierra. Una conexión a tierra que se presenta en el circuito de tensión continua cambia la polaridad en las entradas de comparador y produce una señal de salida del comparador de tensión para indicar la conexión a tierra.

Sin embargo, el detector de conexión a tierra conocido indica una conexión a tierra en el circuito de carga solamente en una carga conectada ya en una fuente de tensión continua, es decir, durante la operación en marcha y no antes de conectar la carga a la fuente de tensión de alimentación. Pero si ya existe una conexión a tierra antes de conectar la carga con la fuente de tensión de alimentación, esto puede llevar debido a elevadas corrientes de falla a una destrucción de componentes, en particular, a la destrucción de componentes electrónicos para controlar interruptores de potencia de semiconductores. Esto se explicará haciendo referencia a un convertidor de circuito intermedio representado en la figura 1 para alimentar un motor de corriente trifásica desde una red de corriente trifásica.

El convertidor de circuito intermedio trifásico 3, 4, 5 representado en la figura 1 se compone de un rectificador de carga 3 con diodos de carga dispuestos en una conexión de puente de corriente trifásica 31, 32, un circuito intermedio de corriente continua 4 con una resistencia de carga o una fuente de corriente constante 41, un condensador de circuito intermedio 40 y una resistencia de circuito intermedio 42 dispuesta de manera paralela al condensador de circuito intermedio 40 así como un interruptor de potencia de semiconductor 5 con interruptores de semiconductores 51 a 56 dispuestos igualmente en una conexión de puente de corriente trifásica, configurados como IGBT en conjunto, de manera paralela a sus conexiones de carga están conectados diodos de paso libre 61 a 66, los cuales están polarizados de manera no paralela a la dirección de paso de los interruptores de semiconductores 51 a 56. Del lado de entrada, el convertidor de circuito intermedio 3, 4, 5 por medio de un relé de carga 2 está conectado a una red de corriente trifásica de alimentación con las fases L1, L2 y L3 y del lado de salida por medio de las fases R, S y T alimenta a un motor de corriente trifásica 7.

El condensador de circuito intermedio 40 se alimenta por medio de la resistencia de carga o la fuente de corriente constante 41, respectivamente, nivela la tensión de salida del rectificador de carga 3 y almacena la energía de circuito intermedio. A este respecto, la resistencia de carga o la fuente de corriente constante 41 limita la corriente de 45 conexión, puesto que el condensador de circuito intermedio por lo general muy grande 40 en estado no cargado actúa como un cortocircuito que causa una corriente de conexión muy elevada. Esta última llevaría a una destrucción de componentes del convertidor de circuito intermedio, entre otros el relé de carga 2, el rectificador 3, el condensador de circuito intermedio 40, uno o más diodos de paso libre 61 a 66, fusibles preconectados y/o de vías conductoras de la platina de circuito de conexión.

La electrónica de control conectada a las conexiones de control de los interruptores de potencia de semiconductores 51 a 56 determina la frecuencia de control y por medio de las superficies de tiempo de corriente y tensión determina la tensión del motor del lado de la salida o la corriente del motor, en donde el control de las fases de motor individuales R, S, T se realiza en una modulación de amplitud de impulsos. A este respecto, los diodos de paso libre 55 61 a 66 conectados de manera no paralela a la dirección de paso de los interruptores de potencia de semiconductores 51 a 56 se encargan del flujo de corriente cuando se desconecta el interruptor de potencia de semiconductor asignado a ellos 51 a 56.

En el ejemplo de realización representado en la figura 1 al estar cargado el condensador de circuito intermedio 40 en la conexión negativa –UZ del condensador de circuito intermedio 40 existe, por ejemplo, una tensión de –280 V y en la conexión positiva +UZ del condensador de circuito intermedio 40 existe una tensión de +280 V frente al potencial de masa o de tierra. Si se conectan los tres interruptores de fase del relé de carga 2 y así el rectificador de carga 3 en la red de corriente trifásica de alimentación 1, el rectificador de carga 3 genera en el lado de tensión continua una tensión de aproximadamente 560 V que cae por completo en la resistencia de carga 41 puesto que el condensador 65 de circuito intermedio 40 durante la conexión todavía está descargado y por eso actúa como cortocircuito. La resistencia de carga 41 limita la corriente de carga poco después de la conexión del relé de carga 2 y ambas conexiones +UZ y –UZ del condensador de circuito intermedio 40 se encuentran en este momento de conexión en !280 V frente al potencial de masa o de tierra. Con el aumento de la carga del condensador de circuito intermedio 40 aumenta el potencial de la conexión positiva +UZ del condensador de circuito intermedio 40 a +280 V.

Si antes o durante del procedimiento de conexión se presenta una conexión a tierra en una fase o en varias fases R, S, T antes de que el condensador de circuito intermedio 40 esté cargado, la conexión positiva +UZ del condensador de circuito intermedio 40 es en hasta 280 V más negativa que el potencial de masa o de tierra. A través de esto, cuando se cierra el relé de carga 2 fluye una corriente de cortocircuito por medio de uno de los diodos de paso libre 57 a 62, el condensador de circuito intermedio 40 y un diodo de ambos ramales de diodos 31, 32 del rectificador de carga, es decir, fluye una corriente de cortocircuito entre la conexión positiva +UZ del condensador de circuito intermedio 40 y el potencial de masa o de tierra que carga repentinamente el condensador de circuito intermedio 40, de modo que existe el peligro antes mencionado de la destrucción de componentes del rectificador de circuito intermedio.

La figura 1 muestra en líneas punteadas una conexión a tierra de la fase T que durante el cierre del relé de carga 2 lleva a que el diodo de paso libre 65 se vuelve conductor, de modo que una corriente de cortocircuito fluye por el diodo de paso libre 65, el condensador de circuito intermedio 40 y los diodos de carga 32 del rectificador de carga 3, lo que puede llevar a la destrucción descrita anteriormente de la electrónica de control del convertidor de circuito intermedio.

La presente invención tiene como objetivo proveer un procedimiento para vigilar la conexión a tierra de un accionamiento de convertidor de corriente de la clase mencionada inicialmente que detecta una conexión a tierra antes de conectar el convertidor de corriente con una fuente de tensión de alimentación con medios técnicos sencillos de conexión.

Este objetivo se logra de acuerdo con la invención a través de las características de la reivindicación 1.

El procedimiento de acuerdo con la invención hace posible detectar una conexión a tierra en la salida del accionamiento de convertidor de corriente con una conexión eléctrica sencilla de antemano y emitir una señal correspondiente que indica la conexión a tierra o que bloquea un cierre de un interruptor de tensión de red.

La solución de acuerdo con la invención se basa en el conocimiento de que ya antes de cerrar el dispositivo de conexión, es decir antes de conectar el convertidor de corriente con la fuente de tensión de alimentación se verifica si se puede desplazar el potencial de la conexión negativa... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para vigilar la conexión a tierra en el control de un convertidor de circuito intermedio (3, 4, 5) que está conectado del lado de entrada por medio de un relé de carga (2) con una red de corriente alterna o de corriente 5 trifásica de alimentación (1) y del lado de salida con uno o más accionamientos electromotores (7) y en su circuito intermedio (4) está dispuesto un condensador de circuito intermedio (40) conectado entre un potencial positivo (+Uz) y un potencial negativo (-UZ) del circuito intermedio (4) que almacena la energía de circuito intermedio y que es alimentado por medio de una resistencia de carga o una fuente de corriente constante (41) , caracterizado por que se aplica una conexión negativa (-UZ) del condensador de circuito intermedio (40) con una tensión de verificación y 10 que con una modificación preestablecida del potencial de la conexión negativa (-UZ) del condensador de circuito intermedio (40) frente al potencial de masa o de tierra se cierra el relé de carga (2) , en donde como tensión de verificación sirven ya sea semiondas negativas o positivas aplicadas por medio de una resistencia de elevado valor óhmico de la red de corriente alterna o de corriente trifásica de alimentación (1) o bien una tensión alterna aplicada por medio de la resistencia de elevado valor óhmico (10, 14) de una fase (L1) de la red de corriente alterna o de corriente trifásica de alimentación (1) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que se aplica una tensión de verificación negativa en la conexión negativa (-UZ) del condensador de circuito intermedio (40) y su potencial se compara con un potencial de referencia (Uref) y porque se cierra el relé de carga (2) , cuando el potencial de la conexión negativa (-UZ) del condensador de circuito intermedio 40 se ubica en o por debajo del potencial de referencia (Uref) .

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que se aplica una tensión de verificación positiva en la conexión negativa (-UZ) del condensador de circuito intermedio (40) y se compara su potencial con un potencial de referencia (Uref) y porque se cierra el relé de carga (2) cuando el potencial de la conexión negativa (!UZ) del condensador de circuito intermedio (40) se ubica en o por debajo del potencial de referencia (Uref) .