Procedimiento y sistema de detección de un fallo en el bus continuo de alimentación de un convertidor de potencia.

Procedimiento de detección de un fallo en el bus continuo de alimentación de un convertidor de potencia conectado a una red (RD) de distribución eléctrica,

constando dicho convertidor de potencia de un módulo (REC) rectificador conectado a la red (RD) de distribución eléctrica y destinado a convertir una tensión suministrada por la red (RD) de distribución eléctrica en una tensión (Vbus) aplicada al bus continuo de alimentación, de un condensador (Cbus) de bus, de una inductancia (L1) y de un circuito de precarga conectados al bus continuo de alimentación, constando dicho procedimiento de las etapas de:

- determinación de un valor (V) medio de la tensión (Vbus) del bus continuo de alimentación;

- determinación de la ondulación ( V ppH1) de la tensión (Vbus) del bus continuo de alimentación;

- supervisión de la variación de dicho valor (V) medio con respecto a dicha ondulación ( V ppH1);

- determinación de un fallo en el bus continuo de alimentación en función de la velocidad de dicha variación, consistiendo dicho fallo en una anomalía en la inductancia (L1) del bus continuo de alimentación, una sobrecarga de potencia del convertidor de potencia o un desgaste avanzado del condenador (Cbus) de bus.

Procedimiento y sistema de detección de un fallo en el bus continuo de alimentación de un convertidor de potencia Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento de detección de un fallo en el bus continuo de alimentación de un convertidor de potencia.

La invención también se refiere a un sistema de detección adaptado para ¡mplementar dicho procedimiento.

Estado de la técnica

De manera conocida, un convertidor de potencia consta de un bus continuo de alimentación al cual se aplica una tensión continua. El bus continuo de alimentación consta de dos lineas de alimentación. Aguas arriba del bus continuo de alimentación, el convertidor de potencia consta de un módulo rectificador destinado a rectificar la tensión alterna suministrada por una red de distribución eléctrica y para convertirla en una tensión continua aplicada al bus. Dicho convertidor de potencia consta también de un condensador de bus conectado a las dos lineas de alimentación del bus y destinado a mantener la tensión del bus en un valor constante. Por otra parte, un convertidor de potencia puede constar de una ¡nductancia de filtrado conectada en una, la otra o las dos lineas de alimentación del bus continuo de alimentación, asi como de un circuito de precarga, provisto de un relé de precarga, y empleado en el arranque del variador de velocidad.

Debido a la presencia de los diferentes componentes, el bus continuo de alimentación puede presentar algunos fallos de funcionamiento. Estos fallos son, por ejemplo:

un desgaste avanzado del condensador de bus;

un cortocircuito entre las espiras de la ¡nductancia conectada al bus continuo de alimentación; una sobrecarga de tensión del bus continuo de alimentación; una apertura accidental del relé de precarga o su no cierre.

El documento DE 10244765 muestra un procedimiento de detección de un desgaste avanzado del condensador de bus, Incluyendo el procedimiento la determinación de la ondulación de la tensión del bus.

Los actuales convertidores de potencia no están protegidos contra estos fallos y no constan de ningún medio simple para detectarlos.

El objetivo de la Invención es ofrecer un procedimiento y un sistema de detección de un fallo en el bus continuo de alimentación de un convertidor de potencia. Para la detección de los fallos, el sistema de detección no necesita ningún sensor adicional.

Exposición de la invención

Este objetivo se consigue mediante un procedimiento de detección de un fallo en el bus continuo de alimentación de un convertidor de potencia conectado a una red de distribución eléctrica, constando dicho convertidor de potencia de un módulo rectificador, conectado a la red de distribución eléctrica y destinado a convertir una tensión suministrada por la red de distribución eléctrica en una tensión aplicada al bus continuo de alimentación, de un condensador de bus, de una ¡nductancia y de un circuito de precarga conectados al bus continuo de alimentación, constando dicho procedimiento de las etapas de:

determinación de un valor medio de la tensión del bus continuo de alimentación; determinación de la ondulación de la tensión del bus continuo de alimentación; supervisión de la variación de dicho valor medio con respecto a dicha ondulación;

determinación de un fallo en el bus continuo de alimentación en función de la velocidad de dicha variación, consistiendo dicho fallo en una anomalía en la ¡nductancia del bus continuo de alimentación, una sobrecarga de potencia del convertidor de potencia o un desgaste avanzado del condensador de bus.

De acuerdo con una particularidad, la etapa de supervisión consiste en la supervisión de la relación entre la ondulación de la tensión del bus continuo de alimentación y el valor medio de la tensión del bus continuo de alimentación.

De acuerdo con otra particularidad, la etapa de supervisión de la relación consiste en comparar dicha velocidad de variación con respecto a una primera velocidad y a una segunda velocidad.

Si la velocidad de variación de la relación es superior a la primera velocidad, la etapa de determinación consiste en determinar si ha variado el valor medio de la tensión del bus continuo de alimentación. Si ha variado el valor medio de la tensión del bus continuo de alimentación, el fallo consiste en una anomalía en un relé de precarga del circuito de precarga. Si no ha variado el valor medio de la tensión del bus continuo de alimentación, el fallo consiste en una anomalía en la ¡nductancia.

Por el contrario, si la velocidad de variación de la relación está comprendida entre la segunda velocidad y la primera velocidad, la etapa de determinación consiste en determinar si ha aumentado la potencia suministrada por el convertidor de potencia. Si ha aumentado la potencia suministrada por el convertidor de potencia, el fallo consiste en una sobrecarga de potencia del convertidor de tensión. Si no ha aumentado la potencia suministrada por el convertidor de potencia, la etapa de determinación consta de una etapa de comparación entre un valor función de la relación y un valor límite. Según el resultado de la comparación realizada, el fallo consiste en un desgaste avanzado del condensador de bus o una variación de la frecuencia de la red de distribución eléctrica.

De acuerdo con la invención, la ondulación se mide de preferencia en el primer armónico de la tensión del bus continuo de alimentación y entre dos valores extremos sucesivos.

La invención también se refiere a un sistema de detección de un fallo en el bus continuo de alimentación de un convertidor de potencia conectado a la red de distribución eléctrica, constando dicho convertidor de potencia de un módulo rectificador, conectado a la red de distribución eléctrica y destinado a convertir una tensión suministrada por la red de distribución eléctrica en una tensión aplicada al bus continuo de alimentación, de un condensador de bus, de una inductancia y de un circuito de precarga conectados al bus continuo de alimentación, constando dicho sistema:

de unos primeros medios de determinación de un valor medio de la tensión del bus continuo de alimentación; de unos segundos medios de determinación de la ondulación de la tensión del bus continuo de alimentación; de unos medios de supervisión de la variación de dicho valor medio con respecto a dicha ondulación; de unos terceros medios de determinación de un fallo en el bus continuo de alimentación en función de la velocidad de dicha variación, consistiendo dicho fallo en una anomalía en la inductancia del bus continuo de alimentación, una sobrecarga de potencia del convertidor de potencia o un desgaste avanzado del condensador de bus.

De acuerdo con una particularidad, el sistema consta de unos cuartos medios de determinación de la relación entre la ondulación de la tensión del bus continuo de alimentación y el valor medio de la tensión del bus continuo de alimentación.

De acuerdo con otra particularidad, los medios de supervisión están dispuestos para comparar una velocidad de variación de la relación con respecto a una primera velocidad y a una segunda velocidad.

Si la velocidad de variación de la relación es superior a la primera velocidad, los terceros medios de determinación están dispuestos para supervisar la variación del valor medio de la tensión del bus continuo de alimentación. Si ha variado el valor medio de la tensión del bus continuo de alimentación, el fallo consiste en una anomalía en un relé de precarga del circuito de precarga. Si no ha variado el valor medio de la tensión del bus continuo de alimentación, el fallo consiste en una anomalía en la inductancia.

Si la velocidad de variación de la relación está comprendida entre la segunda velocidad y la primera velocidad, los terceros medios de determinación están dispuestos para supervisar la variación de la potencia suministrada por el convertidor de potencia. Si ha aumentado la potencia suministrada por el convertidor de potencia, el fallo consiste en una sobrecarga de potencia del convertidor de tensión. Si no ha aumentado la potencia suministrada por el convertidor de potencia, los terceros medios de determinación están dispuestos para llevar a cabo una comparación entre un valor función de la relación y un valor límite. Según el resultado de la comparación realizada, el fallo consiste en un desgaste avanzado del condensador de bus o una variación de la frecuencia de la red de distribución eléctrica.

De acuerdo con la invención, el sistema consta de unos medios de medición o de estimación de la temperatura interna del condensador de bus.

Breve descripción de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de detección de un fallo en el bus continuo de alimentación de un convertidor de potencia conectado a una red (RD) de distribución eléctrica, constando dicho convertidor de potencia de un módulo (REC) rectificador conectado a la red (RD) de distribución eléctrica y destinado a convertir una tensión suministrada por la red (RD) de distribución eléctrica en una tensión (Vbus) aplicada al bus continuo de alimentación, de un condensador (Cbus) de bus, de una inductancia (L1) y de un circuito de precarga conectados al bus continuo de alimentación, constando dicho procedimiento de las etapas de:

- determinación de un valor (V) medio de la tensión (Vbus) del bus continuo de alimentación;

- determinación de la ondulación (VppHi) de la tensión (Vbus) del bus continuo de alimentación;

- supervisión de la variación de dicho valor (V) medio con respecto a dicha ondulación (VppHi);

- determinación de un fallo en el bus continuo de alimentación en función de la velocidad de dicha variación, consistiendo dicho fallo en una anomalía en la inductancia (L1) del bus continuo de alimentación, una sobrecarga de potencia del convertidor de potencia o un desgaste avanzado del condenador (Cbus) de bus.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa (E1) de supervisión consiste en una supervisión de la relación (q) entre la ondulación (Vppm) de la tensión (Vbus) del bus continuo de alimentación y éf valor (V) medio de la tensión (Vbus) del bus continuo de alimentación.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la etapa (E1) de supervisión de la relación (r|) consiste en comparar dicha velocidad (Vn) de variación con respecto a una primera velocidad (v-i) y a una segunda velocidad (v2).

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque, si la velocidad (vn) de variación de la relación es superior a la primera velocidad (vi), la etapa de determinación consiste en determinar si ha variado el valor (V) medio de la tensión (Vbus) del bus continuo de alimentación.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque si ha variado el valor (V) medio de la tensión (Vbus) del bus continuo de alimentación, el fallo consiste en una anomalía en un relé (Sw) de precarga del circuito de precarga, y porque, si no ha variado el valor medio (V) de la tensión (Vbus) del bus continuo de alimentación, el fallo consiste en una anomalía en la inductancia (L1).

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque si la velocidad (Vn) de variación de la relación está comprendida entre la segunda velocidad (v2) y la primera velocidad (v-i), la etapa de determinación consiste en determinar si ha aumentado la potencia (Pf) suministrada por el convertidor de potencia.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque si ha aumentado la potencia (Pf) suministrada por el convertidor de potencia, el fallo consiste en una sobrecarga de potencial del convertidor de tensión y porque, si no ha aumentado la potencia suministrada por el convertidor de potencia, la etapa de determinación consta de una etapa de comparación entre un valor función de la relación (r|) y un valor (lim) límite.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque según el resultado de la comparación realizada, el fallo consiste en un desgaste avanzado del condensador (Cbus) de bus o una variación de la frecuencia (fR) de la red (RD) de distribución eléctrica.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la ondulación se mide en el primer armónico de la tensión del bus continuo de alimentación y entre dos valores extremos sucesivos.

10. Sistema de detección de un fallo en el bus continuo de alimentación de un convertidor de potencia conectado a la red (RD) de distribución eléctrica, constando dicho convertidor de potencia de un módulo (REC) rectificador, conectado a la red (RD) de distribución eléctrica y destinado a convertir una tensión suministrada por la red (RD) de distribución eléctrica en una tensión (Vbus) aplicada al bus continuo de alimentación, de un condensador (Cbus) de bus, de una inductancia (L1) y de un circuito de precarga conectados al bus continuo de alimentación, constando dicho sistema:

- de unos primeros medios de determinación de un valor (V) medio de la tensión (Vbus) del bus continuo de alimentación;

- de unos segundos medios de determinación de la ondulación (Vppm) de la tensión (Vbus) del bus continuo de alimentación;

- de unos medios de supervisión de la variación de dicho valor (V) medio con respecto a dicha ondulación (Vppm);

- de unos terceros medios de determinación de un fallo en el bus continuo de alimentación en función de la velocidad de dicha variación, consistiendo dicho fallo en una anomalía en la inductancia (L1) del bus continuo de alimentación, una sobrecarga de potencia del convertidor de potencia o un desgaste avanzado del condensador (Cbus) de bus.

11. Sistema de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque consta de unos cuartos medios de

determinación de la relación (r|) entre la ondulación (Vppm) de la tensión (Vbus) de bus continuo de alimentación y el valor (V) medio de la tensión (Vbus) del bus continuo de alimentación.

12. Sistema de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque los medios de supervisión están dispuestos para comparar una velocidad (Vn) de variación de la relación con respecto a una primera velocidad (vi) y a una segunda velocidad (v2).

13. Sistema de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque si la velocidad (vn) de variación de la relación es superior a la primera velocidad (vi), los terceros medios de determinación están dispuestos para supervlslónar la variación del valor (V) medio de la tensión (Vbus) del bus continuo de alimentación.

14. Sistema de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque si ha variado el valor (V) medio de la tensión (Vbus) del bus continuo de alimentación, el fallo consiste en una anomalía en un relé (Sw) de precarga del circuito de precarga, y porque si no ha variado el valor medio (V) de la tensión (Vbus) del bus continuo de alimentación, el fallo consiste en una anomalía en la inductancia (L1).

15. Sistema de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque si la velocidad (vn) de variación de la relación está comprendida entre la segunda velocidad (v2) y la primera velocidad (vi), los terceros medios de determinación están dispuestos para supervisar la variación de la potencia (Pf) suministrada por el convertidor de potencia

16. Sistema de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque si ha aumentado la potencia (Pf) suministrada por el convertidor de potencia, el fallo consiste en una sobrecarga de potencia del convertidor de tensión y porque si no ha aumentado la potencia suministrada por el convertidor de potencia, los terceros medios de determinación están dispuestos para llevar a cabo una comparación entre un valor función de la relación (r|) y un valor (llm) límite.

17. Sistema de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque, según el resultado de la comparación realizada, el fallo consiste en un desgaste avanzado del condensador (Cbus) de bus o una variación de la frecuencia (fR) de la red (RD) de distribución eléctrica.

18. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 17, caracterizado porque consta de unos medios de medición o de estimación de la temperatura Interna del condensador (Cbus) de bus.