Circuito inversor trifásico y procedimiento de funcionamiento de un circuito inversor trifásico.

Circuito inversor trifAsico (10), que incluye un inversor(12) que comprende una pluralidad de interruptores de alimentacioncontrolable (18),

y un dispositivo de control electronico (13)adaptado para controlar los interruptores de alimentacion (18),caracterizado porque el dispositivo de control (13) en el caso deuna caida de tension medida en una fase est& adaptado parasuministrar una corriente reactiva Unicamente sobre la fase con caida de tension y para suministrar y/o extraer una corrienteactiva en al menos una fase sin caida de tension.

CIRCUITO INVERSOR TRIFÁSICO Y PROCEDIMIENTO DE FUNCIONAMIENTO DE UN CIRCUITO INVERSOR TRIFÁSICO

La invención se refiere a un circuito inversor trifásico que incluye un inversor que comprende una pluralidad de interruptores de alimentación controlable, y un dispositivo de control

Se conoce un circuito inversor de este tipo, por ejemplo, a partir del documento WO 03 065567 Al. Se usan circuitos inversores

trifásicos, por ejemplo, en disposiciones de circuitos para

suministrar corriente desde plantas de energia renovable, en

particular, plantas eólicas, plantas fotovoltaicas y celdas de

combustible, a una red trifásica. El suministro de corriente

reactiva en una fase como resultado de una caída de tensión

desequilibrada puede conducir a un aumento de la tensión no deseado hasta más del 110% de la tensión convencional en las fases sin caida de tensión.

El documento WO 2005 031160 A2 Y el documento publicado posteriormente EP 2 202 862 Al, desvelan procedimientos para controlar una planta eólica, en la que la potencia reactiva se suministra al sistema de alimentación dependiente de una caida de tensión en el sistema de suministro de energia.

Es el obj eto de la invención proporcionar un circuito inversor trifásico y un procedimiento, en el que un aumento de la tensión de hasta más del 110% de la tensión convencional en las fases sin caída de tensión puede impedirse con medios sencillos.

La invención resuelve este objeto con las caracteristicas de las reivindicaciones independientes. El suministro y/o extracción de forma adecuada de una corriente activa en al menos una fase sin caída de tensión puede contrarrestar un aumento de tensión en las fases sin caída de tensión y, en particular, puede impedir su aumento hasta más del 110%.

Preferiblemente, se suministra una corriente activa en una fase sin caída de tensión, mientras que en la otra sin caída de tensión

se extrae una corriente activa, con el fin de contrarrestar la

generación de potencia activa adicional. De forma ideal, la

cantidad de las corrientes activas suministradas y extraídas en

las fases sin caída de tensión son sustancialmente equivalentes, de manera que el sistema muestra un comportamiento neutro general con respecto a la potencia activa.

En una realización particularmente preferida de la invención, las corrientes activas fijadas en las fases sin caída de tensión se calculan de tal forma que la suma de las corrientes en todas las fases ascienda totalmente a cero. Por lo tanto, es posible cumplir con los requisitos con respecto al aumento de tensión máximo en las fases intactas sin medidas adicionales, como por ejemplo, una línea de compensación de corriente entre el lado de tensión CC y el lado de tensión CA. A este respecto, la invención ha determinado que no se requiere un control individual de las fases individuales para cumplir con todos los requisitos que se han mencionado anteriormente.

Puesto que la tensión de la fase afectada por un cortocircuito puede caer en tan gran medida que la posición del vector de tensión correspondiente ya no pueda determinarse con la precisión suficiente, al menos bajo dichas circunstancias el vector de tensión de la fase con caída de tensión se calcula preferiblemente con una precisión básicamente superior a partir de los vectores de tensión medidos de las fases restantes.

A continuación, la invención se describe en más detalle en base a realizaciones preferidas que hacen referencia a las figuras adjuntas, en las que:

La figura 1 muestra un circuito inversor de acuerdo con la invención; la figura 2a, 2b muestra diagramas fasoriales para el lado D o el lado Y del transformador DY de la figura 1 en el caso de una caída de tensión en una fase; la figura 3 muestra un diagrama fasorial que ilustra el control de corriente de acuerdo con la invención; y la figura 4 muestra una aplicación del circuito inversor de acuerdo con la invención en una disposición de circuito para suministrar corriente desde una planta de energía eólica a una red trifásica.

El circuito inversor 10 incluye un circuito cc intermedio 11, un inversor 12, un filtro 14, un transformación de media tensión 15 y un dispositivo de control electrónico 13, por ejemplo, un procesador de señales digitales DSP. En un modo per se, el inversor 12 para cada fase 16a, 16b, 16c del lado de tensión CA 17

incluye una cascada respectiva 17a, 17b, 17c, cada una de las

cuales comprende dos interruptores de alimentación 18, en

particular transistores de potencia, por ejemplo IGBT.

La corriente trifásica se suaviza en el lado de tensión CA 17 usando el filtro 14 y después puede transformarse en una tensión deseada usando el transformador de tensión CA 15. El filtro 14 puede estar diseñado corno un inductor o corno un transformador. El transformador de tensión CA 15 puede seleccionarse adecuadamente dependiendo de la aplicación. Para suministrar corriente a una red de media tensión, el transformador 15 puede estar diseñado, por ejemplo, corno un transformador de media tensión DY.

Los interruptores de alimentación 18 se controlan usando el dispositivo de control electrónico 13, en particular por medio de control por modulación por ancho de pulsos. Las tensiones de alimentación se miden en el lado de tensión CA 17 del inversor 12, preferiblemente entre el filtro 14 y el transformador de media tensión 15, y se suministran junto con el potencial de tierra a través de las líneas correspondientes 19 hasta el dispositivo de control 13 corno se miden las señales de tensión. Las corrientes en las fases individuales se miden sobre el lado de tensión CA 17, preferiblemente entre el inversor 12 y el filtro 14, usando los dispositivos medidores de corriente correspondientes 20 y se suministran a través de las líneas correspondientes 21 hasta el dispositivo de control 13 corno se miden las señales de corriente. El dispositivo de control 13 calcula las corrientes fijadas de las tensiones y corrientes medidas. En base a las corrientes fijadas y las corrientes medidas, el dispositivo de control 13 determina las señales de control para los interruptores de alimentación 18 y los controla de forma correspondiente.

La figura 2a muestra un diagrama fasorial para el lado D 22 del transformador 15 de la figura 1 en el caso de una caída de tensión, aquí, por ejemplo, de la tensión UL23 , por ejemplo al 40%. La figura 2b muestra un diagrama fasorial correspondiente para el lado Y 23 del transformador 15. En el presente ejemplo, la tensión

UL2N cae extremadamente, concretamente al 50%, mientras que cada

una de las tensiones ULlN y UL3N se reduce sólo un poco en

aproximadamente el 9%.

Para contrarrestar la caída de tensión mostrada en las figuras 2a, 2b, se realiza un control de corriente, que a continuación se explicará en detalle en base a la figura 3, por el dispositivo de control 13. En primer lugar, el vector de tensión caída UL2N se calcula a partir de los vectores de tensión intactos medidos ULlli y UL 3N. Esto permite una determinación significativamente más exacta del vector de tensión caída UL2N en comparación con una medida directa de UL2N , en particular en el caso de una caída de tensión completa o esencialmente completa.

El control de corriente proporciona una corriente reactiva I L2 que se suministrará únicamente en la fase afectada UL2N • Para este fin, el dispositivo de control 13 calcula una corriente reactiva fijada I L2 que asciende preferiblemente a al menos el 40% de la corriente nominal, que se suministrará únicamente en la fase afectada UL2N • Sin embargo, en las fases ULlN y UL3N , que no están afectadas, la corriente activa se extrae y se suministra, respectivamente. Más precisamente, en una de las fases intactas, aquí en la fase ULlN , se suministra una corriente activa 1L1 , y en la otra fase intacta, aquí en la fase UL3N , se extra una corriente activa 1L3 , siendo la cantidad de las corrientes activas 1L1 y 1L3 preferiblemente igual, de manera que el balance de potencia activa total sea cero. La cantidad de la corriente activa suministrada y extraída 1L1, 113

depende de la profundidad de la caída de tensión en la fase

afectada UL2N , sin embargo, en cualquier caso, es menor que la

nominal corriente activa.

Al aplicar de forma práctica el procedimiento anterior, en primer lugar una de las... [Seguir leyendo]

1. Circuito inversor trifásico (10) , que incluye un inversor

(12) que comprende una pluralidad de interruptores de alimentación controlable (18) , Y un dispositivo de control electrónico (13) adaptado para controlar los interruptores de alimentación (18) , caracterizado porque el dispositivo de control (13) en el caso de una caída de tensión medida en una fase está adaptado para suministrar una corriente reactiva únicamente sobre la fase con caída de tensión y para suministrar y/o extraer una corriente activa en al menos una fase sin caída de tensión.

2. Circuito inversor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que en una de las fases sin caída de tensión se suministra una corriente activa, y en otra de las fases sin caída de tensión se extrae una corriente activa.

3. Circuito inversor de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la cantidad de las corrientes activas suministradas y

extraídas en las fases sin caída de tensión son sustancialmente equivalentes.

4. Circuito inversor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las corrientes activas fijadas en las fases sin caída de tensión se calculan de tal forma que la suma de las corrientes en todas las fases ascienda totalmente a cero.

5. Circuito inversor de acuerdo con una cualquiera de las ~ reivindicaciones anteriores, en el que el vector de tensión de la fase con caída de tensión se calcula a partir de los vectores de tensión medidos de las fases restantes.

6. Circuito inversor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que no se proporciona una compensación de corriente separada entre un lado de tensión CC

(25) Y un lado de tensión CA (17) del circuito inversor (12) .

7. Circuito inversor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, incluyendo al menos un transformador de tensión CA (15) sobre el lado de tensión CA.

8. Circuito inversor de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el punto neutro (24) del transformador de tensión CA (15) denominado como transformador DY se ajusta a un potencial fijo, en particular potencial de tierra.

9. Circuito inversor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye al menos un circuito CC intermedio (11) sobre el lado de tensión CC (25) .

10. Circuito inversor de acuerdo con la reivindicación 9, en el que aparte del inversor (12) y, cuando sea aplicable, un rectificador (30) no se conecta ninguna fuente de corriente o sumidero de corriente adicional al circuito intermedio (11) .

11. Circuito inversor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dispositivo medidor de corriente (20) se proporciona entre el inversor (12) y un filtro

(14) para suavizar la corriente sobre el lado de tensión CA (17) .

12. Conversor de frecuencia (31) que comprende un circuito rectificador (30) y un circuito inversor (12) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

13. Procedimiento de funcionamiento de un circuito inversor trifásico (10) , incluyendo control por modulación por ancho de pulsos de una pluralidad de interruptores de alimentación controlable (18) , caracterizado porque en el caso de una caída de tensión medida en una fase a corriente reactiva se suministra únicamente sobre la fase con caída de tensión y se suministra o se extrae una corriente activa en al menos una fase sin caída de