Energización para cargas de condensador.

Método para energizar una carga capacitiva (7), en el que dicha carga capacitiva se conecta a una fuente de alimentación de corriente alterna (60) mediante el uso de un dispositivo de conexión (20),

comprendiendo dicho dispositivo de conexión al menos un diodo (8) y órganos de conexión, que pueden estar cerrados o abiertos, estando el diodo conectado entre la fuente de alimentación y la carga capacitiva, en el que en el dispositivo de conexión, un primer órgano de conexión (1) y un segundo órgano de conexión (2) están conectados en serie en una primera bifurcación, y un tercer órgano de conexión (3) y un cuarto órgano de conexión (4) están conectados en serie en una segunda bifurcación, la primera bifurcación y la segunda bifurcación están conectadas en paralelo entre la fuente de alimentación y la carga capacitiva, el diodo está conectado entre el primer órgano de conexión y el segundo órgano de conexión en un extremo y en el otro extremo entre el tercer órgano de conexión y el cuarto órgano de conexión, los órganos de conexión están cerrados en pares, en el que el primer par está formado por el primer órgano de conexión y el cuarto órgano de conexión, y en el que el segundo par está formado por el segundo órgano de conexión y el tercer órgano de conexión, caracterizado por que el diodo está conectado entre la fuente de alimentación y la carga capacitiva durante una parte del ciclo de tensión cuando el diodo está en el estado inverso cerrando en primer lugar el par que pone el diodo en el estado inverso; y por que el diodo es derivado cuando la tensión procedente de la fuente de alimentación alcanza un valor máximo después de que el diodo ha pasado a un estado de conducción directa al cerrar el segundo par, un cuarto de periodo después de que se cierra el par que ha puesto el diodo en el estado inverso.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2004/001837.

Solicitante: ABB TECHNOLOGY LTD.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: AFFOLTERNSTRASSE 44 8050 ZURICH SUIZA.

Inventor/es: FRANK, HARRY.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G05F1/10 SECCION G — FISICA.G05 CONTROL; REGULACION.G05F SISTEMAS DE REGULACION DE VARIABLES ELECTRICAS O MAGNETICAS (regulación de la distribución en el tiempo o de la periodicidad de impulsos en los sistemas de radar o de radionavegación G01S; regulación de la corriente o de la tensión, especialmente adaptada para su uso en relojes electrónicos G04G 19/02; sistemas que funcionan en bucle cerrado para regular variables no eléctricas por medios eléctricos G05D; control de la alimentación de energía eléctrica a los computadores digitales G06F 1/26; para obtener las características de funcionamiento deseadas de electroimanes con armadura H01F 7/18; regulación de redes de distribución de energía eléctrica H02J; regulación de la carga de baterías H02J 7/00; regulación del valor de salida de convertidores estáticos, p. ej. reguladores de conmutación, H02M; regulación del valor de salida de generadores eléctricos H02N, H02P 9/00; control de transformadores, reactancias o bobinas de choque H02P 13/00; regulación de la respuesta de frecuencia, ganancia, potencia de salida máxima, amplitud o ancho de banda de amplificadores H03G; regulación de la sintonización de circuitos resonantes H03J; control de generadores de oscilaciones o de impulsos electrónicos H03L; regulación de las características de líneas de transmisión H04B; control de fuentes eléctricas de luz H05B 37/02, H05B 39/04, H05B 41/36; control eléctrico de aparatos de rayos X H05G 1/30). › G05F 1/00 Sistemas automáticos en los que las desviaciones de una magnitud eléctrica en relación a uno o a varios valores predeterminados son detectadas a la salida y reintroducidas en un dispositivo interior al sistema para llevar el valor detectado a su valor o a sus valores predeterminados, es decir, sistemas retroactivos. › Regulación de la tensión o de la intensidad (G05F 1/02 tiene prioridad; para los ferrocarriles eléctricos B60M 3/02).
  • H01H9/54 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01H INTERRUPTORES ELECTRICOS; RELES; SELECTORES; DISPOSITIVOS DE PROTECCION DE EMERGENCIA (cables de contacto H01B 7/10; pararrayos resistivos H01G 9/18; circuitos de protección, de seguridad H02H; conmutación por medios electrónicos sin cierre de contactos H03K 17/00). › H01H 9/00 Detalles de los dispositivos de conmutación no cubiertos por H01H 1/00 - H01H 7/00. › Circuitos no adaptados a una aplicación particular del dispositivo de conmutación, no previstos en otro lugar.

PDF original: ES-2539394_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Energización para cargas de condensador

Campo técnico

La presente invención se refiere a un método y a un sistema para energizar cargas de condensador.

Antecedentes de la técnica Un banco de condensadores es utilizado, por ejemplo, como un dispositivo de almacenamiento de energía. Un banco de condensadores comprende al menos un condensador con un primer polo y un segundo polo. Cuando se energiza un banco de condensadores, el condensador en este caso es conectado mediante un dispositivo de conmutación eléctrica para corriente alterna a una fuente de alimentación eléctrica por uno de los polos, en este documento denominado el polo de interruptor.

El dispositivo de conmutación eléctrica comprende al menos un interruptor que comprende a su vez dos elementos de contacto dispuestos en una trayectoria de corriente a través del dispositivo de conmutación, utilizándose dichos elementos de contacto para desconectar/cerrar la corriente a través del dispositivo de conmutación. Un interruptor adecuado de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 2 se conoce de la solicitud de patente publicada WO0137298.

Sería ventajoso encontrar un método rentable y simple para controlar el cierre del dispositivo de conmutación y los transitorios de alta frecuencia de amortiguación que se puedan producir.

Resumen de la invención El objeto de la invención es remediar los problemas anteriormente mencionados. Este objeto se obtiene con un método caracterizado por la reivindicación 1.

Esto se puede conseguir con el método para energizar una carga capacitiva, conectándose dicha carga capacitiva a una fuente de alimentación de corriente alterna mediante el uso de un dispositivo de conexión, comprendiendo dicho dispositivo de conexión al menos un diodo y órganos de conexión, que pueden estar abiertos o cerrados. El diodo se conecta entre la fuente de alimentación y la carga capacitiva cuando el diodo está en el estado inverso. El diodo es derivado cuando la tensión procedente de la fuente de alimentación alcanza sustancialmente un valor máximo después de que el diodo ha pasado a un estado de conducción directa.

Naturalmente, la invención no se limita a ningún rango particular de corriente de funcionamiento a través de un dispositivo de conmutación eléctrica de ese tipo en el estado cerrado, y tampoco a ningún nivel de tensión particular existente en dicha trayectoria de corriente, sino que se puede decir, sin embargo, que es particularmente útil para una tensión intermedia, es decir, correspondiente a una tensión de sistema de entre 1 kV y 52 kV, en la que la corriente de funcionamiento en cuestión puede ser típicamente de 1 kA, aunque son posibles tensiones y corrientes más bajas y más altas que éstas.

Hay que señalar que "elemento de contacto" comprende todos los tipos de elementos para abrir y cerrar un circuito eléctrico, en el que por ejemplo, aunque no necesariamente, la separación física de dos partes, aunque forma un hueco entre las mismas, puede tener lugar cuando se abre el elemento de contacto, y esto puede, por ejemplo, tener lugar al mover un contacto móvil que interconecta dos contactos separados entre sí de modo que éstos ya no están en conexión entre sí, o por el hecho de que un contacto móvil se apoye sobre un contacto fijo y se aleje del mismo.

También son posibles elementos de contacto sin separación física de contactos al abrirse.

Un cierre controlado o síncrono se puede utilizar para mitigar corriente de entrada y transitorios de tensión cuando se energizan bancos de condensadores. Esto se logra mediante el cierre en una tensión nula a través del polo de interruptor. No obstante, cuando se cierra a una tensión nula hay una corriente de entrada que oscila con una frecuencia determinada por el tamaño del banco de condensadores y la impedancia de cortocircuito de la red de alimentación. Esta corriente de entrada se amortigua después de algún tiempo, aunque durante esta oscilación también genera transitorios de tensión. Por tanto, sería conveniente aumentar la amortiguación durante este tiempo para aumentar la calidad de la energía.

De acuerdo con la invención, el dispositivo de conexión comprende un primer órgano de conexión y un segundo órgano de conexión conectados en serie en una primera bifurcación y un tercer órgano de conexión y un cuarto órgano de conexión conectados en serie en una segunda bifurcación. La primera bifurcación y la segunda bifurcación están conectadas en paralelo entre la fuente de alimentación y la carga capacitiva. El diodo está conectado entre el primer órgano de conexión y el segundo órgano de conexión en un extremo y en el otro extremo entre el tercer órgano de conexión y el cuarto órgano de conexión. Los órganos de conexión se cierran en pares. El

primer par es el primer órgano de conexión y el cuarto órgano de conexión. El segundo par es el segundo órgano de conexión y el tercero órgano de conexión. El par que pone el diodo en un estado inverso se cierra el primero. El segundo par se cierra cuando la tensión procedente de la fuente de alimentación alcanza el valor máximo después de que el diodo haya entrado en el estado de conducción directa. Para una carga capacitiva completamente descargada esto puede lograrse mediante un dispositivo de conexión que incluye un diodo en serie con el interruptor como un rectificador de media onda durante el primer cuarto de un período después de que el condensador haya sido energizado en el supuesto de que el condensador se haya descargado completamente al principio. El diodo debe conectarse de manera que la corriente empiece a circular directamente después de una tensión nula. Después de un cuarto de período, el diodo está en cortocircuito.

Cabe señalar que al "estado de conducción" anterior hay que darle un sentido amplio, y que no es necesario que un componente que pase o esté en el estado de conducción, realmente realice una conducción, sino que también se pretende dar a entender que puede realizar una conducción en ese momento si así se desea, lo que podría ser el caso de un dispositivo semiconductor de tipo de encendido, tal como un tiristor, mientras que un dispositivo semiconductor pasivo en forma de diodo en su lugar siempre realizará una conducción en el estado de conducción, como se define aquí.

Breve descripción de los dibujos La presente invención se describirá con más detalle en relación a los dibujos esquemáticos que se acompañan.

La figura 1 (técnica anterior) ilustra esquemáticamente la corriente de entrada cuando se energiza un banco de condensadores con tensión nula,

La figura 2 ilustra esquemáticamente la corriente de entrada cuando se energiza un banco de condensadores con tensión nula y rectificación de media onda durante el primer cuarto de un período, como se indica con las flechas,

Las figuras 3A a 3F muestran un diagrama de circuito simplificado que ilustra un dispositivo de conmutación eléctrica en una posición cerrada, una posición temporalmente cerrada y una posición abierta, respectivamente, utilizado cuando se energiza un banco de condensadores con tensión nula y rectificación de media onda de acuerdo con una realización preferida de la invención,

Las figuras 4A a 4E ilustran esquemáticamente la corriente de entrada cuando se energiza un banco de condensadores con tensión nula y rectificación de media onda, según una realización preferida de la invención, en una posición cerrada, una posición temporalmente cerrada y una posición abierta, respectivamente,

Las figuras 5A a 5F muestran un dispositivo de conmutación eléctrica de acuerdo con una primera realización preferida de la invención, en una posición cerrada, una posición temporalmente cerrada y una posición abierta, respectivamente,

La figura 6 muestra un diagrama de circuito simplificado de un ejemplo que no pertenece a la invención, que ilustra un dispositivo de conmutación eléctrica en una posición cerrada, una posición temporalmente cerrada y una posición abierta, respectivamente, utilizado cuando se energiza un banco de condensadores con tensión nula y rectificación de media onda,

La figura 7A muestra un diagrama de una sola línea de un sistema de acuerdo con una realización preferida de la invención,

La figura 7B muestra un diagrama de tres fases de un sistema de acuerdo con una realización preferida de la invención, y

La figura 8 muestra un sistema de acuerdo con un ejemplo que no pertenece a la invención.

Descripción de las realizaciones preferidas Un método para proporcionar un medio para energizar un banco de condensadores que comprende al menos un condensador... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método para energizar una carga capacitiva (7) , en el que dicha carga capacitiva se conecta a una fuente de alimentación de corriente alterna (60) mediante el uso de un dispositivo de conexión (20) , comprendiendo dicho dispositivo de conexión al menos un diodo (8) y órganos de conexión, que pueden estar cerrados o abiertos, estando el diodo conectado entre la fuente de alimentación y la carga capacitiva, en el que en el dispositivo de conexión, un primer órgano de conexión (1) y un segundo órgano de conexión (2) están conectados en serie en una primera bifurcación, y un tercer órgano de conexión (3) y un cuarto órgano de conexión (4) están conectados en serie en una segunda bifurcación, la primera bifurcación y la segunda bifurcación están conectadas en paralelo entre la fuente de alimentación y la carga capacitiva, el diodo está conectado entre el primer órgano de conexión y el segundo órgano de conexión en un extremo y en el otro extremo entre el tercer órgano de conexión y el cuarto órgano de conexión, los órganos de conexión están cerrados en pares, en el que el primer par está formado por el primer órgano de conexión y el cuarto órgano de conexión, y en el que el segundo par está formado por el segundo órgano de conexión y el tercer órgano de conexión, caracterizado por que el diodo está conectado entre la fuente de alimentación y la carga capacitiva durante una parte del ciclo de tensión cuando el diodo está en el estado inverso cerrando en primer lugar el par que pone el diodo en el estado inverso; y por que el diodo es derivado cuando la tensión procedente de la fuente de alimentación alcanza un valor máximo después de que el diodo ha pasado a un estado de conducción directa al cerrar el segundo par, un cuarto de periodo después de que se cierra el par que ha puesto el diodo en el estado inverso.

2. Sistema provisto de un medio para energizar una carga capacitiva (7) , conectándose dicha carga capacitiva a una fuente de alimentación de corriente alterna (60) mediante el uso de un dispositivo de conexión (20) , comprendiendo dicho dispositivo de conexión al menos un diodo (8) y órganos de conexión, que pueden estar abiertos o cerrados, estando el diodo dispuesto para ser conectado entre la fuente de alimentación y la carga capacitiva, en el que el dispositivo de conexión comprende un primer órgano de conexión (1) , un segundo órgano de conexión (2) , un tercer órgano de conexión (3) , un cuarto órgano de conexión (4) , en el que el primer órgano de conexión (1) y el segundo órgano de conexión (2) están conectados en serie en una primera bifurcación, en el que el tercer órgano de conexión y el cuarto órgano de conexión están conectados en serie en una segunda bifurcación, estando la primera bifurcación y la segunda bifurcación conectadas en paralelo entre la fuente de alimentación y la carga capacitiva, en el que el diodo está conectado entre el primer órgano de conexión y el segundo órgano de conexión en un extremo y en el otro extremo entre el tercer órgano de conexión y el cuarto órgano de conexión, en el que los órganos de conexión están dispuestos para ser activados individualmente de manera que los órganos de conexión se cierran en pares, siendo el primer par el primer órgano de conexión y el cuarto órgano de conexión, y siendo el segundo par el segundo órgano de conexión y el tercer órgano de conexión, caracterizado por que el diodo está conectado entre la fuente de alimentación y la carga capacitiva durante una parte del ciclo de tensión cuando el diodo está en el estado inverso cerrando en primer lugar el par que pone el diodo en el estado inverso; y por que el diodo es derivado cuando la tensión procedente de la fuente de alimentación alcanza un valor máximo después de que el diodo ha pasado a un estado de conducción directa al cerrar el segundo par, un cuarto de periodo después de que se cierra el par que ha puesto el diodo en el estado inverso.

3. Sistema para proporcionar un medio para energizar al menos una carga capacitiva (7) de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que dicha carga capacitiva es un condensador.

4. Sistema para proporcionar un medio para energizar al menos una carga capacitiva (7) de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que dicha carga capacitiva comprende un cable.

5. Sistema para proporcionar un medio para energizar al menos una carga capacitiva (7) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que dichos órganos de conexión son cualquiera de una lista de: conmutadores, interruptores o seccionadores mecánicos, interruptores de vacío, conmutadores de interior y de exterior, contactores; tiristores, transistores, otros semiconductores.

6. Sistema de alimentación eléctrica que incluye al menos un sistema para energizar una carga capacitiva, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5.

7. Programa informático que comprende elementos de código informático para hacer que un ordenador o procesador ejecute cualquiera de las etapas de un método de acuerdo con la reivindicación 1.

Figura 2. Corriente de entrada cuando se energizaun banco de condensadores con tensión nula y rectificación demedia onda durante el primer cuarto de un periodo, como se indica con las flechas


 

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