BR102016028049A2 - conversor, sistema polifásico elétrico e método - Google Patents

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Abstract

conversor, sistema polifásico elétrico e método a invenção se refere a uma máquina elétrica que apresenta uma pluralidade de enrolamentos com um primeiro terminal e um segundo terminal, em que existe, pelo menos, um ponto nodal ao qual está eletricamente ligado respectivamente um dos dois terminais de um enrolamento da pluralidade de enrolamentos, e o outro terminal correspondente respectivamente de um enrolamento da pluralidade de enrolamentos está eletricamente ligado a um terminal de fase, e um conversor multinível modular que apresenta uma pluralidade de módulos individuais, que estão interligados em série em um circuito e, pelo menos, uma derivação a ser disposta entre dois módulos individuais adjacentes, que proporciona um terminal de fase, com o qual o primeiro ou o segundo terminal de um enrolamento da pluralidade de enrolamentos da máquina elétrica está ligado eletricamente, em que um número de derivações do conversor multinível modular corresponde a um número igual de enrolamentos da pluralidade de enrolamentos da máquina elétrica, e em que os módulos individuais do conversor multinível modular apresenta, em cada caso, um acumulador de energia e uma pluralidade de elementos de comutação, que permitem uma interligação de acumuladores de energia de módulos individuais adjacentes, pelo que uma diferença de tensão pode ser proporcionada entre duas ligações de fase adjacentes, a qual é ajustável por uma unidade de controle de acordo com uma variação de um campo de rotação multifásico.

Description

(54) Título: CONVERSOR, SISTEMA POLIFÁSICO ELÉTRICO E MÉTODO (51) Int. Cl.: H02M 7/483; H02P 27/06.
(30) Prioridade Unionista: 07/12/2015 DE 102015121226.9.
(71) Depositante(es): DR. ING. H.C.F. PORSCHE AKTIENGESELLSCHAFT.
(72) lnventor(es): STEFAN GÕTZ.
(57) Resumo: CONVERSOR, SISTEMA POLIFÁSICO ELÉTRICO E MÉTODO A invenção se refere a uma máquina elétrica que apresenta uma pluralidade de enrolamentos com um primeiro terminal e um segundo terminal, em que existe, pelo menos, um ponto nodal ao qual está eletricamente ligado respectivamente um dos dois terminais de um enrolamento da pluralidade de enrolamentos, e o outro terminal correspondente respectivamente de um enrolamento da pluralidade de enrolamentos está eletricamente ligado a um terminal de fase, e um conversor multinível modular que apresenta uma pluralidade de módulos individuais, que estão interligados em série em um circuito e, pelo menos, uma derivação a ser disposta entre dois módulos individuais adjacentes, que proporciona um terminal de fase, com o qual o primeiro ou o segundo terminal de um enrolamento da pluralidade de enrolamentos da máquina elétrica está ligado eletricamente, em que um número de derivações do conversor multinível modular corresponde a um número igual de enrolamentos da pluralidade de enrolamentos da máquina elétrica, e em que os módulos individuais do conversor multinível modular apresenta, em cada caso, um acumulador de energia e uma pluralidade de elementos de comutação, que permitem uma interligação de acumuladores de energia de módulos individuais adjacentes, pelo que uma diferença (...).
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14·
1/26
CONVERSOR, SISTEMA POLIFÁSICO ELÉTRICO E MÉTODO [0001] A invenção se refere a um conversor multinível modular, a um sistema polifásico elétrico e a um método de funcionamento de um sistema polifásico elétrico.
[0002] As baterias convencionais, cuja utilização vai além da microeletrônica, também são frequentemente construídas como unidades fisicamente conectadas a partir de uma pluralidade de peças individuais, tais como células. Em uma saída, tais baterias distribuem quase exclusivamente tensão contínua. A maioria dos consumidores, por outro lado, precisa de uma tensão alternada, por exemplo, com uma variação de tensão harmônica com uma frequência, amplitude e fase específicas. Além disso, a tensão contínua não é constante ao longo do estado de carga. Para operar os consumidores ligados, tanto em uma tensão de pico, como em uma tensão de carga final e poder retirar o desempenho requerido, os consumidores têm de utilizar circuitos de alimentação complexos. Se a tensão requerida por um consumidor for muito diferente da tensão fornecida pela bateria, o circuito eletrônico de potência provoca (através do designado índice de modulação reduzida) elevadas perdas e elevadas distorções na tensão de saída. Isso diz respeito, em particular, à propulsão de um veículo elétrico, que normalmente exige a baixas velocidades tensões alternadas com amplitudes significativamente mais baixas do que a máxima. As distorções que ocorrem geralmente por modulação de largura de impulso, também sobrecarregam um isolamento do motor e, portanto, afetam a vida útil do motor. Devido à dispersão no comportamento físico e químico dos componentes individuais da bateria, tais como as células, uma
2/26 monitorização complexa da batería e, em particular, uma troca de carga local devem ser fornecidas (o chamado gerenciamento da bateria) para permitir um estado uniforme de carga de todos os componentes da bateria. Se apenas um componente de uma bateria estiver defeituoso, por exemplo, uma célula, toda a bateria fica geralmente inutilizável. No caso de um veículo, é de esperar a falha completa do veículo. Se necessário, tem de ser feita uma imobilização do veículo ou da bateria, de modo a que o(s) componente (s) defeituoso (s) da bateria não sobreaqueça(m) sob carga adicional e pegue(m) fogo.
[0003] Os acionamentos elétricos de veículos e também o fornecimento de energia elétrica costumam usar sistemas de corrente alternada bi- ou trifásica. A fim de gerar uma tensão alternada, são usados inversores ou conversores, para gerar a tensão alternada desejada. Esses sistemas, portanto, fontes e cargas, são geralmente projetados tanto contra um ponto de referência comum simétrico (sistema de estrela) ou diferencialmente uns contra os outros (sistema delta). As tensões de entrada são geralmente aproximadamente sinusoidais. No entanto, o número de fases define logo nos motores quão finamente pode ser controlado o campo rotativo e, portanto, o torque. As distorções que são geradas, por exemplo, pelos dentes de ferro de um estator ou de um rotor do motor elétrico, podem ser apenas compensadas de modo limitado. Um maior número de fases teria elevadas vantagens do ponto de vista do motor. No entanto, um maior número de fases só permite ser atingido de modo dispendioso com inversores conhecidos, que geram sempre a tensão contra os mesmos pontos de referência.
3/26 [0004] Tipicamente, são usados motores modernos de corrente alternada trifásica, em que a variação da tensão dos três enrolamentos é compensada geralmente em 120°. Desse modo, os enrolamentos apresentam uma tensão diferencial entre si. Ao aumentar o número de fases, as tensões diferenciais podem ser reduzidas.
[0005] O documento US 6,657,334 descreve uma combinação de um inversor e de uma máquina assíncrona elétrica, que possui mais de três fases, respectivamente. A máquina assíncrona, nesse caso, apresenta uma pluralidade de enrolamentos, em que cada um dos enrolamentos apresenta dois terminais. Cada terminal de um enrolamento está ligado individualmente a diferentes terminais de fase do inversor. Cada terminal de fase do inversor está ligado a dois terminais de dois enrolamentos diferentes da máquina assíncrona. Cada enrolamento é, assim, ligado a dois terminais de fase do inversor, em que entre os terminais de fase está presente um mesmo desvio de fase.
[0006] Um objeto da presente invenção é então o de proporcionar um sistema, com o qual possa ser gerada uma pluralidade de fases para uma máquina elétrica, de uma maneira simples, em que pode ser proporcionada entre dois terminais de fase adjacentes uma diferença de tensão ajustável.
[0007] O objeto é conseguido de acordo com a invenção por um conversor multinível modular de acordo com a reivindicação 1, por um sistema polifásico elétrico de acordo com a reivindicação 11, e um método de acordo com a invenção, de acordo com a reivindicação 13. As modalidades serão evidentes a partir da descrição e das reivindicações dependentes.
4/26 [0008] Por conseguinte, a presente invenção propõe um sistema polifásico elétrico com uma máquina elétrica e um conversor multinível modular, em que a máquina elétrica apresenta uma pluralidade de enrolamentos com respectivamente um primeiro terminal e um segundo terminal, em que existe, pelo menos, um ponto nodal, ao qual está eletricamente ligado quer o primeiro terminal, quer o segundo terminal, respectivamente de um enrolamento da pluralidade de enrolamentos, e o outro terminal correspondente do primeiro terminal e do segundo terminal, de um enrolamento da pluralidade de enrolamentos está respectivamente eletricamente ligado a um terminal de fase, e o conversor multinível modular apresenta uma pluralidade de módulos individuais, que estão interligados em série em um circuito e, pelo menos, uma derivação a ser disposta entre respectivamente dois módulos individuais adjacentes, que proporciona um terminal de fase, com a qual o primeiro terminal ou o segundo terminal de um enrolamento da pluralidade de enrolamentos da máquina elétrica está ligado eletricamente, em que um número de derivações do conversor multinível modular corresponde a um número igual de enrolamentos da pluralidade de enrolamentos da máquina elétrica, e em que os módulos individuais do conversor multinível modular apresentam, em cada caso, um acumulador de energia e uma pluralidade de elementos de comutação, que permitem uma interligação de acumuladores de energia de módulos individuais adjacentes, pelo que uma diferença de tensão pode ser proporcionada entre dois terminais de fase adjacentes, ou dois enrolamentos adjacentes, a qual é
5/26 ajustável por uma unidade de controle de acordo com uma variação de um campo de rotação multifásico.
[0009] Além disso, a invenção propõe um conversor multinível modular com uma pluralidade de módulos individuais, cada um apresentando uma pluralidade de elementos de comutação e pelo menos um acumulador de energia elétrica, em que os módulos individuais são interligados em série em um circuito fechado.
[0010] O objetivo é conseguido, na medida em que uma máquina elétrica coopera com um conversor multinível modular, em que uma macrotopologia do conversor multinível modular é um circuito, ou seja, os módulos individuais do conversor multinível modular são interligados em um circuito. Ao adicionar uma derivação entre dois módulos individuais adjacentes, novos terminais de fase podem ser criados, aos quais podem ser ligados enrolamentos da máquina elétrica. Assim, também o número de fases ou o número de enrolamentos da máquina elétrica podem ser aumentados, uma vez que agora ficam disponíveis mais terminais de fase. Uma vantagem de um motor multifásico é uma ondulação mais baixa de torque. Além disso, um campo de tensão alternada periférica ou campo de rotação assim obtido pode ser finamente controlado, pelo que também surge uma controlabilidade mais fina do respectivo motor. Além disso, aumenta a confiabilidade e pode ser proporcionado de forma fiável um funcionamento de emergência, que permite um regresso a casa ou um percurso até uma garagem com o veículo. Se, por exemplo, uma única fase falhar completamente, tal não conduz automaticamente a uma falha total do sistema. A
6/26 ondulação do torque também aumenta apenas de modo irrelevante e o desempenho do motor restante é quase inalterado.
[0011] Em uma forma de realização do conversor multinível modular de acordo com a invenção, pelo menos uma derivação está disposta respectivamente entre dois módulos individuais adjacentes, que fornece um terminal de fase, em que entre duas derivações adjacentes estão pelo menos dispostos dois módulos individuais, que formam um módulo de fase.
[0012] Em uma outra modalidade do conversor multinível modular de acordo com a invenção, os módulos individuais apresentam um primeiro lado e um segundo lado, em que o primeiro lado apresenta dois terminais e o segundo lado apresenta dois terminais.
[0013] Em ainda outra modalidade do conversor multinível modular de acordo com a invenção, os módulos individuais estão, cada um, ligados eletricamente entre si com dois condutores elétricos.
[0014] Em uma modalidade do conversor multinível modular de acordo com a invenção, a derivação é disposta em um dos dois condutores elétricos para proporcionar um terminal de fase.
[0015] Em uma outra modalidade do conversor multinível modular de acordo com a invenção, a derivação é disposta em ambos os condutores elétricos para proporcionar um terminal de fase.
[0016] Ainda em uma outra modalidade do conversor multinível modular de acordo com a invenção, o conversor multinível modular apresenta um módulo de fase que se ramifica a partir da instalação do circuito a partir de, pelo menos, dois módulos individuais, o qual está conectado
7/26 com uma extremidade a uma derivação e está ligado com a outra extremidade a um potencial de referência.
[0017] Em uma modalidade do conversor multinível modular de acordo com a invenção, pelo menos uma derivação está ligada a um potencial de referência através de uma ligação elétrica, que apresenta pelo menos uma resistência elétrica e/ou uma indutância.
[0018] Em uma outra modalidade do conversor multinível modular de acordo com a invenção, uma pluralidade de derivações está respectivamente ligada a um potencial de referência, através de uma ligação elétrica, que apresenta pelo menos uma resistência elétrica e/ou uma indutância, em que a pluralidade de derivações divide simetricamente o circuito dos módulos individuais.
[0019] Ainda em uma outra modalidade do conversor multinível modular de acordo com a invenção, os elementos de comutação da pluralidade de módulos individuais são elementos de comutação semicondutores de baixa tensão.
[0020] Em uma modalidade do sistema polifásico elétrico de acordo com a invenção, a máquina elétrica funciona como um gerador.
[0021] Em uma outra modalidade do sistema polifásico elétrico de acordo com a invenção, a máquina elétrica funciona como um motor.
[0022] Além disso, a presente invenção propõe ainda um método de acordo com a invenção para o funcionamento de um sistema polifásico elétrico em que uma máquina elétrica e um conversor multinível modular são utilizados, em que a máquina elétrica apresenta uma pluralidade de enrolamentos com um primeiro terminal e um segundo terminal, e quer o primeiro
8/26 terminal quer o segundo terminal de um enrolamento da pluralidade de enrolamentos estão, em cada caso, ligados a um ponto nodal, e o respectivo outro terminal dos primeiro terminal e segundo terminal de cada enrolamento da pluralidade de enrolamentos está ligado a um terminal de fase, e em que o conversor multinível modular apresenta uma pluralidade de módulos individuais, os quais estão interligados em série em um circuito, em que, pelo menos, uma derivação está respectivamente disposta entre dois módulos individuais adjacentes, que fornece um terminal de fase, com o qual está eletricamente ligado o primeiro ou o segundo terminais de um enrolamento da pluralidade de enrolamentos da máquina elétrica, em que os módulos individuais do conversor multinível modular apresentam um respectivo acumulador de energia e uma pluralidade de elementos de comutação, que permite uma interligação de acumuladores de energia de módulos individuais adjacentes, pelo que entre dois terminais de fase adjacentes ou dois enrolamentos adjacentes é proporcionada uma diferença de tensão, que é ajustada por uma unidade de controle de acordo com uma variação de um campo de rotação multifásico.
[0023] Em uma modalidade do método de acordo com a invenção, pelo menos dois módulos individuais estão dispostos entre duas derivações, as quais formam um módulo de fase.
[0024] Em uma outra modalidade do método de acordo com a invenção são usados como módulos individuais, os módulos individuais que apresentam um primeiro lado e um segundo lado, em que primeiro lado apresenta dois terminais e o segundo lado dois terminais.
9/26 [0025] Ainda em uma outra modalidade do método de acordo com a invenção, os módulos individuais estão, em cada caso, eletricamente ligados entre si com dois condutores elétricos.
[0026] Em uma modalidade do método de acordo com a invenção, a derivação é disposta em um dos dois condutores elétricos para proporcionar um terminal de fase.
[0027] Em uma outra modalidade do método de acordo com a invenção, a derivação é disposta em ambos os condutores elétricos para proporcionar um terminal de fase.
[0028] Em ainda uma outra modalidade do método de acordo com a invenção, um módulo de fase, que se ramifica a partir da instalação do circuito está disposto no conversor, o qual está interligado com uma extremidade a uma derivação e com a outra extremidade está ligado a um potencial de referência. [0029] Em uma modalidade do método de acordo com a invenção, pelo menos uma derivação está ligada a um potencial de referência através de uma ligação elétrica, que apresenta pelo menos uma resistência elétrica e/ou uma indutância. [0030] Em uma outra modalidade do método de acordo com a invenção, uma pluralidade de derivações está ligada a um potencial de referência, através de uma ligação elétrica, que apresenta pelo menos uma resistência elétrica e/ou uma indutância, em que a pluralidade de derivações divide simetricamente o circuito dos módulos individuais.
[0031] Ainda em uma outra modalidade do método de acordo com a invenção, são usados elementos de comutação semicondutores de baixa tensão como elementos de comutação da pluralidade de módulos individuais.
10/26 [0032] Em uma modalidade do método de acordo com a invenção, a máquina elétrica funciona como um gerador.
[0033] Em uma outra modalidade do método de acordo com a invenção, a máquina elétrica funciona como um motor.
[0034] Outras vantagens e modalidades da invenção serão evidentes a partir da descrição e dos desenhos anexos.
[0035] É evidente que as características acima mencionadas, bem como as que serão explicadas a seguir, podem não só ser utilizadas na combinação particularmente dada, mas também em outras combinações, ou isoladamente, sem sair do âmbito da presente invenção.
[0036] A invenção será ilustrada esquematicamente com referência a modalidades nos desenhos e será descrita de forma esquemática e em pormenor com referência aos desenhos. [0037] A Figura 1 mostra uma vista esquemática de uma macrotopologia exemplificativa de um conversor multinível modular de acordo com a invenção e a ser utilizado de acordo com a invenção, em que módulos individuais estão interligados em um circuito.
[0038] A Figura 2 mostra uma vista esquemática de uma outra macrotopologia exemplificativa de um conversor multinível modular de acordo com a invenção e a ser utilizado de acordo com a invenção, que apresenta um módulo de fase adicional.
[0039] A Figura 3 mostra uma modalidade de um módulo individual exemplificativo para utilização em um conversor multinível modular da Figura 1 ou Figura 2.
[0040] A Figura 4 mostra um diagrama que ilustra a formação de uma tensão diferencial através de vectores.
11/26 [0041] A Figura 5 mostra um diagrama, que ilustra o efeito de um aumento de um número de fases para a tensão de uma fase.
[0042] A Figura 6 mostra um diagrama, que ilustra os efeitos sobre diversos parâmetros com um aumento no número de fases.
[0043] Os veículos elétricos do estado da técnica usam, para o fornecimento de uma tensão alternada, que é necessária para o funcionamento do motor elétrico, conversores ou inversores, que convertem uma tensão contínua fornecida por uma fonte de tensão contínua na tensão alternada necessária.
Muitas vezes, uma tensão alternada trifásica é necessária para motores elétricos, ou seja, o motor elétrico apresenta três enrolamentos, em que a variação das respectivas tensões nos enrolamentos individuais tem deslocações de fase de 120°, quando os enrolamentos estão dispostos em intervalos regulares sobre um circuito.
[0044] De acordo com a invenção, o número de fases de uma máquina elétrica é aumentado na medida em que o número de enrolamentos do motor elétrico é aumentado. Dependendo de quantas fases deve ter a máquina elétrica, a máquina elétrica apresenta correspondentemente diversos enrolamentos. Cada enrolamento é, também, associado a uma fase. A pluralidade de enrolamentos deve ser distribuída em geral uniformemente ao longo de uma circunferência de um circuito, criando assim um ângulo de fase uniforme entre a variação das tensões dos enrolamentos individuais.
[0045] Os enrolamentos podem ser interligados uns aos outros de várias formas. Uma possibilidade é uma designada ligação em estrela. No caso de uma ligação em estrela, cada
12/26 terminal dos enrolamentos individuais em um ponto nodal comum de todos os enrolamentos, o designado o ponto de estrela, é eletricamente ligado aos outros. Se os enrolamentos forem regularmente distribuídos no circuito, a tensão no ponto de estrela é nula, pelo que pode ser ligado ao ponto de estrela um condutor nulo ou um condutor neutro. 0 outro terminal correspondente de um enrolamento é ligado a um terminal de fase, e apresenta uma tensão, que é aumentada contrariamente ao ponto de estrela.
[0046] O terminal de fase é fornecido por um conversor. Na Figura 1, é ilustrado um diagrama esquemático de um conversor de acordo com a invenção 10, um designado conversor multinível modular 10. 0 conversor multinível modular 10 de acordo com a invenção apresenta uma pluralidade de módulos individuais 12. Os módulos individuais 12 podem eles próprios apresentar uma topologia arbitrária, uma designada microtopologia, que consiste geralmente de uma pluralidade de elementos de comutação e respectivamente pelo menos um acumulador de energia elétrica, tal como um condensador ou uma bateria de células.
[0047] Um módulo individual exemplificativo 300 é mostrado na Fig. 3. 0 módulo individual exemplificativo 300 apresenta dois lados, que apresentam cada um dois terminais. Em um primeiro lado estão dispostos os terminais 314a e 314b. Em um segundo lado estão dispostos os terminais 318a e 318b. Na modalidade mostrada, o módulo individual exemplificativo 300 apresenta oito elementos de comutação 316-1, 316-2, 3163, 316-4, 316-5, 316-6, 316-7, 316-8. Assim, ficam disponíveis para uma ligação elétrica, os terminais 314a, 314b com os terminais 318a, 318b para cada ligação, isso é,
13/26
314a-318a, 314a-318b, 314b-318a e 314b-318b, respectivamente dois trajetos de carga. Isso permite que os elementos de comutação 316-1 a 316-8 sejam aplicados a uma capacidade de condução de corrente mais reduzida. Assim, podem ser usados para os elementos de comutação também elementos de comutação de baixa tensão ou elementos de comutação semicondutores de baixa tensão, uma vez que a tensão máxima, para a qual os elementos de comutação 316-1 a 316-8 têm de ser concebidos, é significativamente mais baixa do que a tensão total do sistema, a saber, por exemplo, unicamente na tensão máxima do acumulador de energia elétrica 312 de um módulo individual, ao qual estão associados os elementos de comutação 316-1 a 316-8. 0 acumulador de energia elétrica 312 pode ser um condensador de qualquer tipo ou de uma única célula de bateria, ou mais células de bateria (por exemplo, um pequeno pacote de baterias). Deve ser entendido que podem ser utilizados como bateria, por exemplo, células primárias, células secundárias ou fontes de energia e acumuladores de energia, que forneçam apenas uma tensão contínua.
[0048] Os elementos de comutação mostrados na Figura 3 permitem que dois trajetos paralelos para quase todas as ligações entre o acumulador de energia 312 e um acumulador de energia correspondente de um módulo individual adjacente do mesmo tipo. Os elementos de comutação são utilizados em paralelo, em conformidade. No entanto, os elementos de comutação podem ser eliminados de forma a reduzir a complexidade. Os restantes elementos de comutação devem ser implementados, no entanto, com semicondutores correspondentemente maiores, se forem utilizados elementos de comutação semicondutores, para permitir a mesma
14/26 capacidade de transporte de corrente. Através de uma escolha apropriada de semicondutores, certos estados de comutação podem ser otimizados em relação a outros, em termos de suas perdas.
[0049] Assim, os elementos de comutação 316-1 e 316-2 formam um trajeto que é paralelo ao trajeto formado pelos elementos de comutação 316-3 e 316-4 e que conduz ao mesmo objetivo, ou seja, respectivamente de acordo com a direção para o terminal 314a ou para o terminal 318a. Os elementos de comutação 316-5 e 316-4 formam um trajeto que segue o mesmo objetivo que o trajeto formado pelos elementos de comutação 316-7 e 316-2, isso é, segundo a direção para o terminal 314b ou para o terminal 318a. Os elementos de comutação 316-1 e 316-8 formam um trajeto que segue o mesmo objetivo que o trajeto formado pelos elementos de comutação 316-3 e 316-6. Além disso, os elementos de comutação 316-7 e 316-8 formam um trajeto que é paralelo ao trajeto formado pelos elementos de comutação 316-5 e 316-6 e segue o mesmo objetivo, ou seja, segundo a direção para o terminal 314b ou para o terminal 318b.
[0050] Com uma eliminação, só pode ser removido um elemento de comutação desejado. Um segundo elemento de comutação a ser eliminado, no entanto, deve ser selecionado de modo que ainda possa ser estabelecida uma ligação a partir de qualquer terminal para qualquer outro terminal através dos elementos de comutação restantes. Isso resulta em uma série de circuitos reduzidos.
[0051] Deve ser entendido que, para o conversor multinível modular 10, não só pode ser usado o módulo individual exemplificativo mostrado 300 como módulo
15/26 individual 12, mas também os módulos individuais 12 podem apresentar qualquer topologia conhecida do estado da técnica.
[0052] Com tal conversor multinível modular 10 equipado um módulo individual 12, 300, os pacotes de baterias até agora cablados podem ser separados como componentes individuais ou módulos individuais 12, 300 na medida em que uma ligação elétrica dos componentes individuais 12, 300, portanto dos módulos individuais adjacentes ao acumulador de energia, pode ser alterada dinamicamente durante o funcionamento. Os módulos individuais adjacentes ao acumulador de energia podem alternar entre um circuito paralelo, um circuito em série, um circuito de derivação e um desligamento de um ou mais módulos individuais. Isso permite que, através de uma troca de carga entre os módulos individuais e os acumuladores de energia, possa ser realizado um gerenciamento de bateria convencional, por exemplo, a fim de carregar o acumulador de energia de forma homogênea. Além disso, os módulos individuais defeituosos 12 podem ser derivados sem perder a função global. Em particular, qualquer tensão de saída e variações de corrente ou tensão temporais nos terminais, por exemplo, 314a, 314b, 318a, 318b, são produzidos diretamente através dos módulos individuais, sem a necessidade de um conversor eletrônico de potência adicional.
[0053] Os módulos individuais 12 são, como pode ser visto na Figura 1, eletricamente ligados ao módulo individual adjacente 12, através de seus terminais tais como os terminais 314a, 314b, 318a, 318b do módulo individual da Figura 3, por meio de dois condutores elétricos 16 e 18. De
16/26 acordo com a invenção, os módulos individuais 12 estão dispostos em um circuito de modo que um enésimo módulo 12 está ligado eletricamente a um primeiro módulo individual 12. A fim de poder captar as variações de corrente ou de tensão geradas pelos módulos individuais 12, está disposta uma derivação 14 entre dois módulos individuais adjacentes 12, a qual fornece um terminal de fase para os segundos terminais dos enrolamentos da máquina elétrica. Em primeiro lugar, são mostradas na Figura 1 três derivações de tal tipo 14. Através da simples adição de uma derivação adicional 14*, pode ser proporcionado um terminal de fase adicional, tal como ilustrado pela seta na Figura 1. Tal conversor, ou conversor multinível modular 10, com módulos individuais 10 dispostos em circuito, pode agora ser facilmente equipado com um número desejado de terminais de fase (dependendo de quantos módulos individuais 12 estiverem disponíveis, podendo no entanto seu número ser também aumentado de forma arbitrária). Os terminais 14 podem ser realizados de várias maneiras. Por exemplo, um terminal 14a pode compreender ambos os condutores elétricos 16, 18 e estar a eles ligado, na medida em que os dois condutores elétricos 16, 18 são incluídos em conjunto. Assim, não é possível qualquer ligação em paralelo de acumuladores de energia adjacentes de módulos individuais. Em alternativa, um terminal 14b podería ser realizado, o qual só está ligado a um condutor elétrico 16 ou 18. Assim, a carga de corrente para os elementos de comutação, que operam a respectiva linha elétrica, é todavia maior. Entre duas derivações 14 os módulos individuais correspondentes formam um módulo de fase 20.
17/26 [0054] Através de tal disposição dos módulos individuais 12 no conversor multinível modular 10, pode ser gerada diretamente, através da reconfiguração dinâmica, a tensão alternada e a tensão multifásica para um ou mais consumidores, tais como uma máquina elétrica, que opera como um motor. Em contraste com os conversores do estado da técnica, um índice de modulação, ou seja, um valor de característica de uma modulação de frequência correspondente, pode ser mantido para todas as amplitudes máximas. Além disso, as perdas caem a baixas tensões, porque, através de um circuito paralelo de componentes de bateria (ou seja, o respectivo acumulador de energia) de uma bateria ligada diminui uma resistência interna efetiva. Além disso, uma bateria ligada, em que o acumulador de energia pode ser ligado alternadamente entre um circuito paralelo e um circuito em série, gera uma tensão de saída quase sem distorções, uma vez que os níveis entre as tensões de duas configurações podem ser mantidos muito baixos. Em adição, pode ser modulada por modulação de comutação entre essas tensões para uma melhor correção.
[0055] De acordo com a invenção, com o sistema polifásico de acordo com a invenção, o número de fases pode ser aumentado de uma maneira simples. Os enrolamentos da máquina elétrica são interligados como uma designada ligação em estrela e o conversor multinível modular 10 é operado como um circuito de n vértices, ou um circuito em anel. Um terminal dos enrolamentos da máquina elétrica é ligado eletricamente a um terminal de fase 14 do conversor multinível 10. A Figura mostra uma representação esquemática das tensões envolvidas, em que a ordenada
18/26 representa uma parte imaginária 38 e a abcissa uma parte real 40 das tensões. Na Figura 4, a tensão, que é aplicada a um enrolamento da máquina elétrica, é designada com o número 42 e a tensão, que é fornecida por um terminal de fase 14, é designada pelo número 44. No estado da técnica, a máquina elétrica funciona sempre contra o ponto de estrela 43, pelo que está sempre presente entre a tensão 42 no enrolamento e o ponto de estrela 43, uma diferença de tensão elevada. Além disso, a variação das tensões nos vários enrolamentos é deslocada por fases em um sistema trifásico de um ângulo de fase 46 em 120°, pelo que a diferença de tensão entre dois enrolamentos pode também ser grande. Com o sistema polifásico de acordo com a invenção, particularmente através da utilização de um conversor multinível modular 10 com módulos individuais 12 dispostos de modo circular, a diferença de tensão entre dois condutores de fase adjacentes ou enrolamentos da máquina elétrica pode agora ser diretamente representada e implantada. Se o número de fases for aumentado, a tensão 42 nos enrolamentos permanece constante, mas a tensão de fase 44 reduz de forma linear. Em circuitos eletrônicos de energia convencionais, esta relação era irrelevante, uma vez que os inversores do estado da técnica geram os genes de tensão de fase respectivos contra um potencial de referência, por exemplo, os terminais de um condensador de um circuito intermédio, e não podem formar diferenças de tensão entre dois enrolamentos. No entanto, as diferenças de tensão podem ser geradas diretamente pelo conversor multinível modular 10. Ao utilizar um sistema de n fases, ou seja, um sistema com elevado número (superior a 3) de fases (particularmente na
19/26 máquina elétrica), em que a carga (máquina elétrica) e fonte (conversor multinível modular) estão interligadas de modo diferente (ligação em estrela da máquina elétrica, conversor multinível modular em circuito em n vértices, ou circuito em anel), as fases adicionais podem ser geradas com muito baixa tensão. A tensão muito baixa pode ser gerada com um pequeno número de módulos individuais 12 em um módulo de fase 20. Em geral, um módulo de fase 20 apresenta, pelo menos, dois módulos individuais 12.
[0056] Se o conversor multinível modular 10 apresentar, por exemplo três terminais de fase 14, o conversor opera em um circuito delta conhecido. O esforço em adicionar uma outra fase consiste apenas em adicionar um terminal adicional 14. A carga de corrente dos módulos individuais 12 continua a ser constante a uma carga de propulsão igual em uma primeira aproximação. Ao mesmo tempo, no entanto, a potência de corrente média por fase da máquina elétrica diminui na proporção inversa com o número de fases. Uma vez que a diferença de tensão entre os enrolamentos é agora fornecida diretamente a partir do conversor 10, a tensão no enrolamento já não se baseia mais no ponto de estrela 43, mas sim em um enrolamento adjacente. O ponto de estrela 43 é, portanto, um grau de liberdade em um algoritmo de ajuste e pode ser implementado como uma condição secundária no algoritmo de ajuste do conversor.
[0057] Ao aumentar o número de fases, é reduzida, como foi mencionado, a tensão da fase no conversor. Na Figura 5 é mostrada uma variação esquemática da redução da tensão de fase. No eixo das ordenadas, é mostrada a tensão de fase 26 e no eixo das abcissas o número 24 das fases. É observado
20/26 claramente, a partir da curva, que com um aumento no número 24 das fases, a tensão de fase 26 diminui continuamente. Isso permite um controle muito fino da indução magnética na máquina elétrica. 0 controle pode ser efetuado através das harmônicas ou através de variação de torque. No controle através da variação de torque, também as vibrações da máquina podem ser controladas.
[0058] Devido à maior qualidade da forma de ondas do sistema polifásico com o conversor multinível modular, não existem mais vértices acentuados de tensão, que são comuns em conversores de propulsão convencionais por causa da rápida conversão entre os níveis máximos. No entanto, esses vértices acentuados agora anulados são, contudo, uma das principais razões para a destruição de isolamento, que é a principal causa do envelhecimento das máquinas elétricas. Devido ao isolamento de carga agora reduzido, a tensão pode ser aumentada com o mesmo isolamento, pelo que, por um lado, por exemplo, aumenta uma densidade de saída de um motor e, por outro lado, a vida útil.
[0059] Além disso, a área de enfraquecimento do motor pode ser evitada ou deslocada para velocidades de rotação mais altas. A área de enfraquecimento é a área em que através do aumento da frequência da tensão de saída não há aumento na velocidade de rotação do motor. A possibilidade de evitar a corrente de enfraquecimento adicional aumenta a eficiência do sistema global significativamente em outras gamas de funcionamento e aumenta a estabilidade de ajuste.
[0060] A Figura 6 mostra, esquematicamente, os efeitos sobre outros parâmetros, com um aumento do número 28 das fases. O número 28 das fases é representado no eixo das
21/26 abscissas. 0 eixo das ordenadas não mostra valores absolutos, mas valores normalizados para um valor de referência respectivo, para que apenas sejam representadas proporções. A curva 30 mostra a variação da tensão diferencial entre as respectivas fases adjacentes. É claro de ver que com um aumento no número 28 de fases, a tensão diferencial diminui continuamente. A curva 32 descreve o número de módulos de fase, números de referência 20 nas Figuras 1 e 2, que é usado em um aumento do número 28 das fases. A curva 34 descreve a corrente de cada fase do motor, também um enrolamento, com um aumento do número 28 das fases. Pode ser visto que a corrente diminui primeiramente de modo acentuado, com um aumento no número de fases 28, e reduz ainda mais dificilmente com um elevado número de fases 28, em um aumento. 0 mesmo se aplica para a corrente de cada módulo individual, número de referência 12 nas Figuras 1 e 2, mostrada na curva 36. Pode ser visto que a corrente de cada módulo se aproxima de um valor limite.
[0061] A Figura 2 mostra uma modalidade adicional de um conversor multinível modular 10' para utilização em um sistema polifásico de acordo com a invenção. Aqui, o conversor multinível modular 10' apresenta um módulo de fase adicional 22. 0 módulo de fase adicional 22 apresenta, pelo menos, dois módulos individuais 12. O módulo de fase adicional 22 está conectado a uma derivação 14 e gera ativamente uma tensão de referência para um ponto de referência, ou potencial de referência 24. Isso serve para assegurar uma liberdade de potencial de um sistema de alta tensão em veículos. Normalmente, os sistemas de alta tensão dos veículos são produzidos de modo livre de potencial, ou
22/26 seja, são galvanicamente separados, por exemplo, de uma carroceria do veículo e também de todos os outros componentes de baixa tensão. A liberdade de potencial aumenta a segurança em caso de falha. Se qualquer condutor do sistema de alta tensão for tocado, direta ou indiretamente, por exemplo, se for ligado à carroceria, não flui qualquer corrente permanente. Quando o conversor multinível modular 10', que funciona de acordo com a invenção como uma bateria multifásica flexível, está ligado a uma ou mais cargas, por exemplo, da máquina elétrica, pode ser necessário gerar um ponto de estrela virtual pelo ajuste apropriado das correntes de fase entre si, para se obter a liberdade de potencial. No entanto, se um potencial de referência fixo for gerado, isso pode ser feito, pelo menos, de duas maneiras. Por um lado, um ou mais pontos que dividem tanto quanto possível o circuito de modo simétrico, podem ser ligados através de impedâncias (resistências, indutâncias e elementos mistos resistivos-indutivos) ao potencial de referência correspondente. A escolha da impedância é, assim, um compromisso a partir das perdas de energia devido ao fluxo de corrente através das impedâncias e um desvio excessivo em relação ao potencial de referência. Em vez de tais elementos passivos como as impedâncias, também um módulo de fase adicional 22, como mencionado, pode produzir a tensão de referência para o potencial de referência 24. Na Figura 2, o potencial de referência 24 é uma ligação à massa. Qualquer outro potencial de referência arbitrária é, no entanto, também concebível. Ao contrário da alternativa com impedâncias, os módulos de fase 22 podem disponibilizar
23/26 elevadas correntes transientes, a fim de evitar um grande desvio em relação ao potencial de referência.
[0062] Além disso, na modalidade mostrada na Figura 2, o conversor multinível modular 10' apresenta uma pluralidade de módulos individuais 12 que estão interligados entre si em um circuito. Os módulos individuais 12 estão ligados entre si através de dois condutores elétricos 16, 18. Pelo menos dois módulos individuais 12 formam um módulo de fase. Entre dois módulos individuais adjacentes 12 estão dispostas derivações 14 de modo a formar um terminal de fase. Nesse caso, ambos os condutores elétricos 16, 18 são combinados para formar um terminal 14a. Ou um terminal 14b é apenas disposto em um condutor elétrico 16, 18.
[0063] Com o sistema polifásico de acordo com a invenção, todos os três casos típicos de danos de fase em máquinas elétricas podem ser cobertos de modo à prova de falhas. Por um lado, falhas de isolamento podem ser evitadas, o que tem como resultado uma ligação mais ou menos condutora de duas fases. Para isso, o conversor multinível modular pode, por um lado, quase desligar as fases afetadas, na medida em que a corrente nestas fases (como restrição do ajuste) é ajustada por variações de tensão adequadas para zero. Por outro lado, o conversor multinível modular pode, perante informação suficiente sobre a localização do terminal de fase, ajustar para zero ou controlar a tensão entre os dois pontos que não estão em contato intencional das duas fases, e, assim, o fluxo de corrente entre as duas fases. Com tal eliminação de um fluxo de corrente através do circuito de fase pode ser evitado um aquecimento dessa ligação moderadamente condutora. Se os dois pontos de ligação do circuito de fase
24/26 partilharem as respectivas fases em proporção igual, a solução é uma operação paralela exata das duas fases.
[0064] Além disso, as falhas de isolamento podem ser evitadas em uma fase, em que uma ligação condutora entre diferentes enrolamentos resulta, de modo que uma porção da corrente não passa por todo o enrolamento, sendo em vez disso encurtada no trajeto. Além disso, pode ser evitada a perda de uma fase, por exemplo, devido a uma ligação queimada ou danificada ou uma junta de ligação oxidada. Para as duas últimas falhas mencionadas, as fases em questão podem ser desligadas, na medida em que a corrente nessas fases ou tensão, não é em regra diretamente minimizada ou ajustada para zero no ponto de estrela acessível.
[0065] Quanto maior for o número de fases no sistema polifásico, maior será a potência residual e menor será a ondulação de torque que pode fornecer a máquina elétrica em caso de falha de uma única fase. Assim, a máquina elétrica é mais silenciosa. A máquina elétrica pode lidar com pelo menos tantas falhas de fase, desde que ainda esteja presente pelo menos uma fase funcional em qualquer dos sectores de 120°. Também um arranque da máquina elétrica é possibilitado em geral.
[0066] A ondulação de torque ou um torque desigual se baseiam em ondas superiores, que são geradas por máquinas elétricas convencionais e seus inversores comuns em alto grau. Do lado da máquina tensões contrárias não perfeitas induzidas de modo sinusoidal são a causa. No estator da máquina elétrica as causas estão nos polos dedicados e nos defeitos no limite polar. No rotor, as causas são a expansão polar espacial, efeitos de saturação, bolsas de ar e
25/26 estruturas mecânicas para a resistência, em que as tensões contrárias não são induzidas de modo perfeitamente sinusoidal. Do lado do conversor, as causas são a conversão entre poucos níveis de tensão fixa, por meio de modulação de circuito, como por exemplo, a modulação de largura de impulsos, a modulação de controle de fase, a comutação de blocos, etc. As várias fases do sistema polifásico de acordo com a invenção permitem, no entanto, um controle espacial muito preciso do campo magnético na coluna de ar em quase qualquer ponto entre 062^. A elevada dinâmica do sistema polifásico, por causa do conversor multinível, que se assemelha aproximadamente à dinâmica da soma de todos os módulos individuais, também permite um controle muito preciso sobre o decurso temporal do campo magnético na coluna de ar. Isso permite um controle preciso sobre as condições de campo, em qualquer lugar na coluna de ar a qualquer momento com dinâmica elevada até então desconhecida. Além disso, existe a possibilidade de geração de harmônicas do rotor durante um período de inatividade no enrolamento do estator com uma precisão muito elevada para compensar a ondulação ou flutuações de torque. Com uma geração precisa da variação de campo espacial (devido às muitas fases) e temporal (devido à elevada dinâmica indubitável do conversor multinível) pode ser utilizada a redução da ondulação de torque também como um alvo de ajuste de um algoritmo de ajuste.
[0067] As perdas de ferro formam, para além das perdas de cobre (perdas de carga ôhmica nos enrolamentos), a segunda categoria de perda mais importante na maioria das máquinas elétricas. A quantidade de perdas de ferro aumenta com a
26/26 frequência do campo magnético, que inunda a respectiva localização no ferro. Além de reduzir a ondulação de torque, também para uma determinada velocidade de rotação é realizada uma minimização especialmente nos componentes de ferro com a maior intensidade de campo do campo magnético, através de distorção adequada (devido a um desvio de uma variação de corrente sinusoidal) das correntes nas fases individuais, de modo que surgem nesses componentes de ferro baixas perdas de ferro.
[0068] Além disso, deve ser mencionado que o funcionamento de um sistema polifásico elétrico é também possível, no qual os enrolamentos da máquina elétrica estão interligados entre si em um circuito (isso é, em um circuito de n vértices) e os módulos de fase 20 do conversor multinível modular 10, 10' estão interligados em um circuito em estrela. Desse modo, o conversor multinível modular 10, 10' , fornece a tensão total dos módulos de fase, em que o ponto de estrela é fixo. Os enrolamentos da máquina elétrica veem agora apenas a diferença de tensão para um enrolamento adjacente e podem assim ser concebidos com uma dimensão menor. Dessa forma, as correntes nos enrolamentos podem fluir no circuito, pelo que um decurso de tempo das correntes anelares pode ser incluído como uma condição secundária no ajuste. Diferentemente, as correntes de intensidade diferente podem também ser geradas dentro do circuito.
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Claims (23)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Conversor multinível modular (10, 10') com uma pluralidade de módulos individuais (12, 300), que apresentam respectivamente uma pluralidade de elementos de comutação (316-1 a 316-8) e, pelo menos, um acumulador de energia elétrico (312), caracterizado pelo fato de que os módulos individuais (12, 300) estão interligados em série em um circuito fechado, em que a pluralidade de elementos de comutação (316-1 a 316-8) permite a interligação de acumuladores de energia (312) de módulos individuais adjacentes (12), pelo que entre dois terminais de fase adjacentes (14) ou duas bobinas adjacentes, pode ser fornecida uma diferença de tensão, a qual é ajustável por uma unidade de controle de acordo com a variação de um campo de rotação multifásico.
  2. 2. Conversor multinível modular (10, 10') de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma derivação (14) está disposta respectivamente entre dois módulos individuais adjacentes (12), que fornece um terminal de fase (14), em que entre duas derivações adjacentes (14) estão pelo menos dispostos dois módulos individuais (12), que formam um módulo de fase (20).
  3. 3. Conversor multinível modular (10, 10') de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que os módulos individuais (12) apresentam um primeiro lado e um segundo lado, em que o primeiro lado apresenta dois terminais (314a, 314b) e o segundo lado dois terminais (318a, 318b).
  4. 4. Conversor multinível modular (10, 10') de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os
    2/7 módulos individuais (12) estão eletricamente ligados entre si com, respectivamente, dois condutores elétricos (16, 18).
  5. 5. Conversor multinível modular (10, 10') de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a derivação (14b) está disposta para proporcionar um terminal de fase em um dos dois condutores elétricos (16, 18).
  6. 6. Conversor multinível modular (10, 10') de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a derivação (14a) está disposta para proporcionar um terminal de fase nos dois condutores elétricos (16, 18).
  7. 7. Conversor multinível modular (10') de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 e 6, caracterizado pelo fato de que o conversor multinível modular (10') apresenta um módulo de fase (22) que se ramifica a partir da instalação do circuito a partir de, pelo menos, dois módulos individuais (12), o qual está conectado com uma extremidade a uma derivação (14) e está ligado com a outra extremidade a um potencial de referência (24).
  8. 8. Conversor multinível modular (10, 10') de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 e 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma derivação (14) está ligada a um potencial de referência (24) através de uma ligação elétrica, que apresenta pelo menos uma resistência elétrica e/ou uma indutância.
  9. 9. Conversor multinível modular (10, 10') de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de derivações (14) está respectivamente ligada a um potencial de referência (24), através de uma ligação elétrica, que apresenta pelo menos uma resistência elétrica e/ou uma indutância, em que a pluralidade de derivações (14)
    3/7 divide simetricamente o circuito dos módulos individuais (12) .
  10. 10. Conversor multinível modular (10, 10') de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9, caracterizado pelo fato de que os elementos de comutação (316-1 a 316-8) da pluralidade de módulos individuais (12) são elementos de comutação de semicondutores de baixa tensão.
  11. 11. Sistema polifásico elétrico caracterizado pelo fato de compreender uma máquina elétrica, que apresenta uma pluralidade de enrolamentos com um primeiro terminal e um segundo terminal, em que existe pelo menos um ponto nodal, com o qual está eletricamente ligado o primeiro ou o segundo terminal, respectivamente, de um enrolamento da pluralidade de enrolamentos, e o outro terminal correspondente dos primeiro e segundo terminais de um enrolamento da pluralidade de enrolamentos está respectivamente eletricamente ligado a um terminal de fase (14), e
    - um conversor multinível modular (10, 10') que apresenta uma pluralidade de módulos individuais (12), os quais estão interligados em série em um circuito, em que pelo menos uma derivação (14) é respectivamente disposta entre dois módulos individuais adjacentes (12), que fornece um terminal de fase (14), com o qual está eletricamente ligado o primeiro ou o segundo terminal de um enrolamento da pluralidade de enrolamentos da máquina elétrica, em que um número de derivações (14) do conversor multinível modular (10, 10') corresponde a um número igual de enrolamentos da pluralidade de enrolamentos da máquina elétrica, e
    4/Ί em que os módulos individuais (12) do conversor multinível modular (10, 10') apresentam, cada um, um acumulador de energia (312) e uma pluralidade de elementos de comutação (316-1 a 316-8) que permite uma interligação de acumuladores de energia (312) de módulos individuais adjacentes (12) , pelo que entre dois terminais de fase adjacentes (14) ou dois enrolamentos adjacentes, pode ser proporcionada uma diferença de tensão, a qual é ajustável por uma unidade de controle de acordo com uma variação de um campo de rotação multifásico.
  12. 12. Sistema polifásico elétrico de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a máquina elétrica funciona como um gerador ou como um motor.
  13. 13. Método de funcionamento de um sistema polifásico elétrico em que uma máquina elétrica e um conversor multinível modular (10, 10') são utilizados, caracterizado pelo fato de que a máquina elétrica apresenta uma pluralidade de enrolamentos com um primeiro terminal e um segundo terminal, e quer o primeiro terminal quer o segundo terminal de um enrolamento da pluralidade de enrolamentos estão, em cada caso, ligados a um ponto nodal, com o qual cada enrolamento da pluralidade de enrolamentos está ligado, e o respectivo outro terminal dos primeiro e segundo terminais de cada enrolamento da pluralidade de enrolamentos está ligado a um terminal de fase (14), e em que o conversor multinível modular (10, 10' ) apresenta uma pluralidade de módulos individuais (12), os quais estão interligados em série em um circuito e, pelo menos, uma derivação (14), está respectivamente disposta entre dois módulos individuais adjacentes (12), que fornece um terminal de fase (14), com
    5/7 ο qual está eletricamente ligado o primeiro ou o segundo terminal de um enrolamento da pluralidade de enrolamentos da máquina elétrica, em que os módulos individuais (12) do conversor multinível modular (10, 10') apresentam um respectivo acumulador de energia (312) e uma pluralidade de elementos de comutação (316-1 a 316-8), que permite uma interligação de acumuladores de energia de módulos individuais adjacentes (12), pelo que entre dois terminais de fase adjacentes (14), ou dois enrolamentos adjacentes, é proporcionada uma diferença de tensão, que é ajustada por uma unidade de controle de acordo com uma variação de um campo de rotação multifásico.
  14. 14. Método 13, caracterizado pelo fato de que entre duas derivações (14) estão dispostos, pelo menos, dois módulos individuais (12), que formam um módulo de fase (20).
  15. 15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que são usados como módulos individuais (12), módulos individuais (12) que apresentam um primeiro lado e um segundo lado, em que o primeiro lado apresenta dois terminais (14a, 14b) e o segundo lado dois terminais (18a, 18b) .
  16. 16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que os módulos individuais (12) estão respectivamente eletricamente ligados entre si com dois condutores elétricos (16, 18).
  17. 17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a derivação (14) está disposta para proporcionar um terminal de fase em um dos dois condutores elétricos (16, 18) .
    6/7
  18. 18. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a derivação (14) está disposta para proporcionar um terminal de fase em ambos os condutores elétricos (16, 18).
  19. 19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 13, 14, 15, 16, 17 e 18, caracterizado pelo fato de que um módulo de fase (22) que se ramifica a partir da instalação do circuito está disposto no conversor (10'), o qual está ligado com uma extremidade a uma derivação (14) e com a outra extremidade a um potencial de referência (24).
  20. 20. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 13, 14, 15, 16, 17 e 18, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma derivação (14) está ligada a um potencial de referência (24) através de uma ligação elétrica, que apresenta pelo menos uma resistência elétrica e/ou uma indutância.
  21. 21. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de derivações (14) está ligada a um potencial de referência (24), através de uma ligação elétrica, que apresenta pelo menos uma resistência elétrica e/ou uma indutância, em que a pluralidade de derivações (14) divide simetricamente o circuito dos módulos individuais (12).
  22. 22. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 e 21, caracterizado pelo fato de que como elementos de comutação (316-1 a 316-8) da pluralidade de módulos individuais (12), são utilizados elementos de comutação semicondutores de baixa tensão.
    7/7
  23. 23. Método de acordo com qualquer reivindicações 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, caracterizado pelo fato de que0020a máquina funciona como um gerador ou como um motor.
    uma das
    21 e 22, elétrica
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