Disposición de convertidor de corriente de construcción modular.

Disposición de convertidor de corriente (1) de construcción modular con un dispositivo de alojamiento (2) de una pluralidad de grupos constructivos de convertidor de corriente que forman unos respectivos módulos principales (4),

cada uno de ellos constituido por submódulos, configurados a su vez como un respectivo módulo de conmutación (6) y un respectivo módulo de condensadores (8),

en la que el dispositivo de alojamiento (2) presenta al menos un dispositivo de unión (22, 24, 26) para establecer la debida unión eléctrica de los grupos constructivos de convertidor de corriente, así como, por cada grupo constructivo de convertidor de corriente (4), un sistema de carriles (20) para la disposición mecánica de este grupo, en la que el módulo de condensadores (8) presenta una pluralidad de condensadores (800), al menos un dispositivo de contacto (82, 84) de tensión continua para la unión eléctrica con un dispositivo de contacto (62, 64) de tensión continua del módulo de conmutación asociado (6) y con el dispositivo de unión (22, 24, 26) del dispositivo de alojamiento (2), así como unos elementos deslizantes (80);

en la que el módulo de conmutación (6) presenta un dispositivo de refrigeración (600), al menos un módulo semiconductor de potencia (610) dispuesto sobre éste, un dispositivo de contacto (66) de tensión alterna y un dispositivo de contacto (62, 64) de tensión continua, así como unos elementos deslizantes (60), y en la que los respectivos elementos deslizantes (60, 80) de los submódulos (6, 8) de un módulo principal (4) pueden disponerse apilados en los mismos carriles asociados del sistema de carriles (20) del dispositivo de alojamiento (2) de tal manera que el dispositivo de unión (22, 24, 26) del dispositivo de alojamiento (2) forme la primera parte de la pila, el módulo de condensadores (8) forme la segunda parte de la pila y el módulo de conmutación (6) forme la tercera parte de la pila, y se puedan formar así las debidas uniones eléctricas necesarias de las partes de la pila.

Disposición de convertidor de corriente de construcción modular.

La invención describe una disposición de convertidor de corriente, tal como la que, dispuesta en parte múltiples veces en paralelo, por ejemplo, en instalaciones de fuerza eólica o instalaciones fotovoltaicas, sirve para adaptar las corrientes allí generadas a una red de suministro. Las instalaciones de fuerza eólica generan, en función de la velocidad del viento, unas tensiones de salida temporalmente variables con una frecuencia también variable. En las instalaciones fotovoltaicas se genera usualmente una tensión continua temporalmente variable. No obstante, para alimentar la tensión a una red de suministro es generalmente necesario generar una tensión alterna definida de frecuencia constante.

Se conocen para esto, por ejemplo por el documento DE 198 32 225 A1, unas disposiciones en cascada de módulos semiconductores de potencia usuales en el mercado. Si se unen estas disposiciones en cascada a una disposición de convertidor de corriente, la facilidad de mantenimiento de las mismas, es decir, el rápido y poco costoso cambio de componentes defectuosos, es un aspecto esencial de la construcción.

La invención se basa en el problema de presentar una disposición de convertidor de corriente modular constituida por grupos constructivos individuales de convertidor de corriente que son accesibles durante la fabricación a una construcción sencilla y, en caso de mantenimiento, a una reparación sencilla y rápida.

Este problema se resuelve según la invención por medio de una disposición de convertidor de corriente con las características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas se describen formas de realización preferidas.

El punto de partida de la invención está formado por una disposición de convertidor de corriente de construcción modular constituida por una pluralidad de grupos constructivos de convertidor de corriente preferiblemente idénticos, dispuestos en un dispositivo de alojamiento configurado usualmente como un armario de distribución. Estos grupos de convertidor de corriente forman así los módulos principales de la disposición de convertidor de corriente, los cuales a su vez están constituidos nuevamente por submódulos, un módulo de condensadores y un módulo de conmutación. Para la correcta conexión eléctrica de los módulos principales o los submódulos, el dispositivo de alojamiento presenta un dispositivo de unión que está formado preferiblemente por un dispositivo de unión de tensión continua con dos polaridades y un dispositivo de unión de tensión alterna con al menos una fase generalmente tres fases.

El módulo de condensadores presenta una respectiva pluralidad de condensadores y al menos un dispositivo de contacto de tensión continua destinado a establecer la unión eléctrica con el dispositivo de contacto de tensión continua del módulo de conmutación asociado y preferiblemente también con el dispositivo de unión de tensión continua del dispositivo de alojamiento. Puede ser preferible realizar esto por medio de un dispositivo de contacto de tensión continua común o por medio de dos dispositivos de contacto de tensión continua espacialmente separados.

El módulo de conmutación presenta un dispositivo de refrigeración, al menos un módulo semiconductor de potencia dispuesto sobre éste y un dispositivo de contacto de tensión alterna, así como un dispositivo de contacto de tensión continua. El dispositivo de contacto de tensión continua sirve para la unión con el dispositivo de contacto de tensión continua asociado del módulo de condensadores, con lo que se forman, por ejemplo, un circuito intermedio de tensión continua y un circuito de semipuente unido con éste. Gracias a la disposición de tres módulos principales se puede formar así un circuito puente trifásico con un circuito intermedio unido. En este caso, se almacena temporalmente energía en el circuito intermedio, se convierte ésta en el circuito puente en una tensión con la frecuencia necesaria y se alimenta esta tensión a una red eléctrica por medio de los dispositivos de contacto de tensión alterna de los respectivos módulos de conmutación y del dispositivo de unión del dispositivo de alojamiento.

Según la invención, el dispositivo de alojamiento para la disposición mecánica de los módulos principales o los submódulos presenta un respectivo sistema de carriles que está formado preferiblemente por dos perfiles en U que se extienden desde un lado trasero hasta un lado frontal del dispositivo de alojamiento. Cada submódulo presenta para ello unos elementos deslizantes adecuados que pueden disponerse en el sistema de carriles y hacen así posible un montaje y desmontaje del respectivo submódulo desde el lado frontal.

En este caso, visto del lado trasero al lado frontal, el dispositivo de unión del dispositivo de alojamiento, el respectivo módulo de condensadores y el módulo de conmutación asociado forman una pila. En esta disposición se pueden formar también las debidas uniones eléctricas de las respectivas partes de la pila. Es esencial a este respecto que las uniones necesarias, preferiblemente uniones de atornillamiento para el montaje o desmontaje del módulo de conmutación y también del módulo principal, formado por el módulo de condensadores y el módulo de conmutación, sean accesibles desde el lado frontal del dispositivo de alojamiento. Por tanto, esta disposición de convertidor de corriente de construcción modular puede, por un lado, fabricarse de manera sencilla y también se pueden cambiar sus componentes en caso de mantenimiento.

En la respectiva descripción de los ejemplos de realización se citan perfeccionamientos especialmente preferidos de la invención. Además, se explica adicionalmente la solución de la invención con ayuda de los ejemplos de realización y de las figuras 1 a 7.

La figura 1 muestra de manera fuertemente esquematizada la vista desde el lado frontal de una disposición de convertidor de corriente según la invención.

La figura 2 muestra una vista de detalle correspondiente también fuertemente esquematizada.

Las figuras 3 a 7 muestran configuraciones detalladas de una disposición de convertidor de corriente según la invención o de sus componentes, en vistas diferentes.

La figura 1 muestra de manera fuertemente esquematizada la vista desde el lado frontal de una disposición de convertidor de corriente (1) según la invención con un dispositivo de alojamiento (2) configurado como armario de distribución con tres alojamientos para módulos principales (4) , estando dispuesto un módulo principal (4) en el alojamiento inferior, solamente un módulo de condensadores (8) en el alojamiento central y ningún módulo en el alojamiento superior.

Se representa el respectivo sistema de carriles (20) configurado como dos guías de forma de U que se extienden del lado frontal al lado trasero del armario de distribución (2) . Asimismo, se representan aquí los dispositivos de unión (22, 24, 26) del armario de distribución (2) , las dos respectivas partes del dispositivo de unión (22, 24) de tensión continua para las dos polaridades y un dispositivo de unión 26 de tensión alterna.

En el alojamiento central está dispuesto un submódulo, el módulo de condensadores (8) . A este fin, éste presenta al menos un elemento deslizante (80) que está dispuesto en los respectivos perfiles en U asociados del sistema de carriles (20) . Por medio de este elemento deslizante (80) se puede montar el submódulo (8) en el armario de distribución (2) desde el lado frontal o se le puede desmontar hacia el lado frontal. Solo tienen que soltarse para ello las uniones eléctricas y mecánicas.

Además del módulo de condensadores (8) , en el alojamiento inferior está dispuesto también el módulo de conmutación (6) . Éste puede ser montado con el módulo de condensadores (8) ya montado y puede también ser desmontado por separado de éste. A este fin, el módulo de conmutación (6) está provisto también de unos elementos deslizantes (60) que están dispuestos en el mismo sistema de carriles (20) que los del módulo de condensadores (8) . Para la unión eléctrica necesaria, los respectivos dispositivos de contacto (22, 24) de tensión continua de los dos submódulos (6, 8) están debidamente conectados uno con otro. Con una configuración adecuada de esta unión se puede prescindir de una fijación mecánica adicional del módulo de conmutación (6) en el armario de distribución (2) .

Se representa también el dispositivo de contacto (66) de tensión alterna del módulo de conmutación (6) , estando unido este dispositivo de contacto con el dispositivo de unión (26) de tensión alterna por... [Seguir leyendo]

1. Disposición de convertidor de corriente (1) de construcción modular con un dispositivo de alojamiento (2) de una pluralidad de grupos constructivos de convertidor de corriente que forman unos respectivos módulos principales (4) , cada uno de ellos constituido por submódulos, configurados a su vez como un respectivo módulo de conmutación (6) y un respectivo módulo de condensadores (8) , en la que el dispositivo de alojamiento (2) presenta al menos un dispositivo de unión (22, 24, 26) para establecer la debida unión eléctrica de los grupos constructivos de convertidor de corriente, así como, por cada grupo constructivo de convertidor de corriente (4) , un sistema de carriles (20) para la disposición mecánica de este grupo, en la que el módulo de condensadores (8) presenta una pluralidad de condensadores (800) , al menos un dispositivo de contacto (82, 84) de tensión continua para la unión eléctrica con un dispositivo de contacto (62, 64) de tensión continua del módulo de conmutación asociado (6) y con el dispositivo de unión (22, 24, 26) del dispositivo de alojamiento (2) , así como unos elementos deslizantes (80) ;

en la que el módulo de conmutación (6) presenta un dispositivo de refrigeración (600) , al menos un módulo semiconductor de potencia (610) dispuesto sobre éste, un dispositivo de contacto (66) de tensión alterna y un dispositivo de contacto (62, 64) de tensión continua, así como unos elementos deslizantes (60) , y en la que los respectivos elementos deslizantes (60, 80) de los submódulos (6, 8) de un módulo principal (4) pueden disponerse apilados en los mismos carriles asociados del sistema de carriles (20) del dispositivo de alojamiento (2) de tal manera que el dispositivo de unión (22, 24, 26) del dispositivo de alojamiento (2) forme la primera parte de la pila, el módulo de condensadores (8) forme la segunda parte de la pila y el módulo de conmutación (6) forme la tercera parte de la pila, y se puedan formar así las debidas uniones eléctricas necesarias de las partes de la pila.

2. Disposición de convertidor de corriente según la reivindicación 1, en la que el respectivo dispositivo de refrigeración (600) es un dispositivo de refrigeración por agua y en la que el dispositivo de alojamiento (2) presenta unas tuberías centrales (10) que pueden unirse con el respectivo dispositivo de refrigeración (600) por medio de cierres rápidos (14) .

3. Disposición de convertidor de corriente según la reivindicación 1, en la que el dispositivo de alojamiento (2) está configurado como un armario de distribución en cuyo lado trasero está dispuesto el dispositivo de unión (22, 24, 26) configurado como un dispositivo de unión (22, 24) de tensión continua con dos polaridades y como un dispositivo de unión (26) de tensión alterna con al menos una fase.

4. Disposición de convertidor de corriente según la reivindicación 3, en la que el sistema de carriles (20) de un módulo principal (4) presenta al menos dos perfiles en U para guiar los elementos deslizantes (60, 80) de los submódulos (6, 8) y éstos se extienden desde el lado trasero hasta el lado frontal del armario de distribución (2) .

5. Disposición de convertidor de corriente según la reivindicación 3, en la que el dispositivo de contacto (82, 84) de tensión continua del módulo de condensadores (8) está unido de manera eléctricamente conductora con el dispositivo de unión (22, 24) de tensión continua del armario de distribución (2) por medio de una unión de atornillamiento (802) accesible desde el lado frontal del armario de distribución (2) .

6. Disposición de convertidor de corriente según la reivindicación 3, en la que los respectivos dispositivos de contacto (62, 64) de tensión continua del módulo de conmutación (6) y del módulo de condensadores asociado (8) están unidos de manera eléctricamente conductora por medio de una unión de atornillamiento (602) accesible desde el lado frontal del armario de distribución (2) .

7. Disposición de convertidor de corriente según la reivindicación 3, en la que el al menos un dispositivo de unión

(26) de tensión alterna asociado al respectivo grupo constructivo de convertidor de corriente presenta un segmento adicional (260) que está dispuesto en paralelo con el sistema de carriles (20) y que no limita un espacio de movimiento del módulo principal (4) a lo largo del sistema de carriles (20) .