ES2553708T3 - Dispositivo de protección contra una sobreintensidad eléctrica de al menos una rama electrónica de conmutación, sistema de conversión que incluye un dispositivo de protección de ese tipo, y procedimiento de control asociado - Google Patents

Dispositivo de protección contra una sobreintensidad eléctrica de al menos una rama electrónica de conmutación, sistema de conversión que incluye un dispositivo de protección de ese tipo, y procedimiento de control asociado Download PDF

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Abstract

Dispositivo (21) de protección, contra una sobreintensidad, de al menos una rama electrónica (30) de conmutación de un sistema (10) de conversión eléctrico, comprendiendo la o cada rama (30) dos semi-ramas (32A, 32B) de conmutación conectadas en serie en un borne (34U, 34V, 34W; 146A, 146B) intermedio, incluyendo al menos una semi-rama (32A, 32B) al menos un órgano (36) de conmutación, comprendiendo el o cada órgano (36) de conmutación un primer interruptor (37) electrónico controlable y un diodo (38) conectado en anti-paralelo con dicho primer interruptor (37) electrónico, caracterizado porque incluye, para la o cada rama (30) de conmutación: - al menos un segundo interruptor (46) electrónico, siendo adecuado el o cada segundo interruptor (46) electrónico para pasar, bajo la acción de un control, de un estado conductor a un estado bloqueado para la protección de dicho diodo (38) contra la sobreintensidad, estando conectado el o cada segundo interruptor (46) electrónico a un electrodo de dicho diodo (38) conectado en anti-paralelo con el primer interruptor (37) electrónico, en serie con dicho diodo (38) respectivo y en anti-paralelo con dicho primer interruptor (37) electrónico respectivo, - unos medios (20) de medida de al menos una magnitud relativa a una corriente adecuada para circular en el o cada diodo (38) de la rama (30), y - unos medios (48) de control del o de cada segundo interruptor (46) electrónico, en función de la magnitud medida por los medios (20) de medida.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo de proteccion contra una sobreintensidad electrica de al menos una rama electronica de conmutacion, sistema de conversion que incluye un dispositivo de proteccion de ese tipo, y procedimiento de control asociado
La presente invencion se refiere a un dispositivo de proteccion contra una sobreintensidad electrica, de al menos una rama electronica de conmutacion de un sistema de conversion electrica, comprendiendo la o cada rama dos semi-ramas de conmutacion conectadas en serie a un terminal intermedio, incluyendo al menos una semi-rama un organo de conmutacion, comprendiendo el o cada organo de conmutacion un primer interruptor electronico que puede controlarse y un diodo conectado en anti-paralelo con dicho primer interruptor electronico.
La invencion se refiere igualmente a un sistema de conversion de una primera tension electrica en una segunda tension electrica que comprende un dispositivo de proteccion de ese tipo.
La invencion se refiere igualmente a un procedimiento de control de un dispositivo de proteccion de ese tipo.
El campo de la invencion es el de los sistemas de conversion de energfa electrica. La invencion se refiere en particular a las instalaciones de produccion de energfa electrica que comprenden al menos un sistema de conversion de energfa electrica, principalmente las instalaciones de produccion de energfa electrica a partir de modulos fotovoltaicos.
Es conocido un dispositivo de proteccion del tipo antes mencionado. Un dispositivo de proteccion de ese tipo se utiliza en el seno de un ondulador de tension conectado entre un modulo fotovoltaico, que proporciona una corriente electrica continua, y una red alterna trifasica. El ondulador de tension incluye tres ramas de conmutacion, comprendiendo cada rama dos interruptores electronicos y dos diodos. Cada diodo se conecta en anti-paralelo con un interruptor electronico. El dispositivo de proteccion comprende varios contactores electricos y/o varios disyuntores, estando conectado cada contactor y/o cada disyuntor en serie entre una salida de fase del ondulador y la red electrica.
En regimen nominal, el valor de la tension de entrada del ondulador, en el lado del modulo fotovoltaico, es superior al valor de la tension de salida del ondulador, en el lado de la red. En este caso, la corriente electrica circula desde el modulo fotovoltaico hacia la red, a traves del ondulador.
Cuando se produce un defecto, tal como un cortocircuito electrico en el lado del modulo fotovoltaico, o cuando la potencia electrica en la entrada del ondulador disminuye subitamente, la tension de entrada del ondulador baja bruscamente y desciende por debajo de la tension de cresta de la red. En este caso, la corriente electrica circula desde la red hacia el modulo fotovoltaico, a traves del ondulador. Si la intensidad de la corriente que circula en cada diodo del ondulador sobrepasa su intensidad nominal de funcionamiento, el diodo es susceptible de romperse. Ahora bien, si la disminucion de la tension de entrada del ondulador se efectua en un tiempo muy corto, tfpicamente un tiempo inferior a la constante de tiempo caractensticas del contactor, este ultimo se convierte en demasiado lento para poder abrir el circuito electrico e impedir asf la rotura del diodo.
Para evitar este fenomeno, una primera solucion conocida consiste en conectar una impedancia, en serie, entre cada salida de fase del ondulador y la red electrica. El valor de esta impedancia se elige de manera que limite la corriente de cortocircuito que se supone procedera de la red. Sin embargo, esta primera solucion implica una cafda de tension en lmea en una salida de fase del ondulador, lo que impone igualmente sobredimensionar la potencia aparente del ondulador. Esta solucion conduce en consecuencia a una degradacion del rendimiento global del sistema de conversion y a unos sobrecostes de realizacion.
Una segunda solucion conocida es conectar un diodo en serie entre la salida de los modulos fotovoltaicos y la entrada del ondulador. Esta solucion, si bien permite satisfacer las exigencias de tiempo de respuesta para la proteccion de los diodos, no es sin embargo satisfactoria desde el punto de vista de la perdida de rendimiento que ocasiona. En efecto, la presencia del diodo en la entrada del ondulador implica una cafda de tension de entrada, y en consecuencia una degradacion del rendimiento global del sistema de conversion.
Una tercera solucion conocida consiste en la utilizacion de fusibles en el seno del dispositivo de proteccion. Cada fusible se conecta entonces en serie entre una salida de fase del ondulador y la red electrica. Como en la segunda solucion, esa tercera solucion no es muy satisfactoria desde el punto de vista del rendimiento, debiendo alcanzar los fusibles una temperatura relativamente elevada para funcionar correctamente. Ademas, la utilizacion de fusibles implica unos costes de explotacion importantes.
El documento US 2003/137858 A1 describe un dispositivo de proteccion contra una sobreintensidad en los diodos parasitos formados en un elemento de conmutacion, tales como unos diodos formados entre el electrodo de fuente y el electrodo de drenaje de un transistor MOSFET.
El documento US 5.375.028 A describe un dispositivo de proteccion contra una sobreintensidad de diodos de rueda libre del sistema de conversion electrica que incluye unos interruptores controlables, estando conectados los diodos de rueda libre en anti-paralelo con unos interruptores y protegidos a traves de la conmutacion de ciertos de estos
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interruptores en caso de deteccion de una sobreintensidad.
El documento US 6.288.881 B1 describe un circuito de proteccion contra una sobreintensidad de un diodo de retorno en un cargador de batena, estando conectado el diodo de retorno en serie con un interruptor de control de la carga de la batena.
Un objeto de la invencion es por lo tanto proponer un dispositivo de proteccion de al menos una rama electronica de conmutacion que permita proteger cada diodo de la rama contra una sobreintensidad electrica, mientras presenta una velocidad de disparo mejorada y conservando sustancialmente el rendimiento de la rama.
Con este fin, la invencion tiene por objeto un dispositivo de proteccion segun la reivindicacion 1 o segun la reivindicacion 3.
Siguiendo otros aspectos ventajosos de la invencion, el dispositivo de proteccion comprende una o varias de las caractensticas siguientes, tomadas aisladamente o siguiendo todas las combinaciones tecnicamente posibles, segun las reivindicaciones dependientes 2 y 4 a 6.
La invencion tiene igualmente por objeto un sistema, segun la reivindicacion 7, de conversion de una primera tension electrica en una segunda tension electrica.
La invencion tiene igualmente por objeto un procedimiento de control de un dispositivo de proteccion, segun la reivindicacion 8.
Siguiendo otros aspectos ventajosos de la invencion, el procedimiento comprende una o varias de las caractensticas siguientes, tomadas aisladamente o siguiendo todas las combinaciones tecnicamente posibles, segun las reivindicaciones dependientes 9 a 14.
Estas caractensticas y ventajas de la invencion surgiran con la lectura de la descripcion que sigue, dada unicamente a tftulo de ejemplo no limitativo, y realizada con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 es una vista esquematica de un sistema de conversion segun la invencion, conectado entre una fuente que suministra una primera tension electrica y una carga que presenta entre sus bornes una segunda tension electrica,
- la figura 2 es un esquema electrico del sistema de conversion de la figura 1 segun un primer modo de realizacion, que incluye un ondulador trifasico que comprende tres ramas de conmutacion, y un dispositivo de proteccion segun la invencion, protegiendo el dispositivo cada rama de conmutacion y comprendiendo seis interruptores electronicos,
- la figura 3 es un esquema electrico de una variante de realizacion de uno de los interruptores electronicos del dispositivo de proteccion de la figura 2,
- la figura 4 es un organigrama que representa un procedimiento de control del dispositivo de proteccion segun la invencion,
- la figura 5 es una vista analoga a la de la figura 2 segun un segundo modo de realizacion de la invencion, incluyendo el sistema de conversion un ondulador trifasico que comprende tres ramas de conmutacion, y un dispositivo de proteccion segun la invencion, protegiendo el dispositivo cada rama de conmutacion y comprendiendo tres interruptores electronicos, tres captadores de corriente y tres modulos de deteccion de una sobreintensidad electrica,
- la figura 6 es un esquema electrico de una variante de realizacion de uno de los interruptores electronicos del dispositivo de proteccion de la figura 5,
- la figura 7 es un organigrama que representa una etapa del procedimiento de control de la figura 4, y
- la figura 8 es una vista analoga a la de la figura 2 segun un tercer modo de realizacion de la invencion.
La figura 1 representa un sistema 10 de conversion de una primera tension electrica en una segunda tension
electrica. El sistema 10 de conversion se conecta por un lado a una fuente 12 que suministra la primera tension
electrica, y por otro lado a una carga 14 que produce entre sus bornes la segunda tension electrica.
El sistema 10 de conversion comprende un convertidor 16 de la primera tension electrica en la segunda tension electrica. Este convertidor 16 se conecta entre la fuente 12 y la carga 14.
El sistema 10 de conversion comprende igualmente un dispositivo 18 de control del convertidor 16, unos medios 20 de medida de una magnitud relativa a al menos una corriente que circula en el seno del convertidor 16, y un dispositivo 21 de proteccion del convertidor 16 contra una sobreintensidad electrica.
La fuente 12 es por ejemplo una fuente de corriente continua. En el ejemplo de realizacion de la figura 2, la fuente 12 de corriente continua esta formada por una instalacion 22 de modulos fotovoltaicos conectada a un bus positivo 24A de tension continua y a un bus negativo 24B de tension continua. Presenta una tension nominal de valor por ejemplo comprendido entre 600 V CC y 800 V CC. Como variante, la fuente 12 de corriente continua esta formada por un dispositivo de almacenamiento de energfa electrica, tal como una batena por ejemplo.
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La carga 14 es por ejemplo una red electrica polifasica. La red electrica 14 es, en el ejemplo de realizacion de la figura 2, una red alterna trifasica de tension con valor por ejemplo igual a 240 V de fase a neutro o 380 V CA entre fases. Segun este ejemplo de realizacion, el convertidor 16 es un ondulador de tension, adecuado para convertir una tension continua de entrada en una tension alterna trifasica de salida, y el sistema 10 de conversion es un sistema de conversion de una tension continua de entrada en una tension alterna trifasica de salida.
El convertidor 16 incluye al menos dos bornes 26A, 26B de entrada y al menos dos bornes 28U, 28V, 28W de salida. En el ejemplo de realizacion de la figura 2, el ondulador 16 de tension incluye un borne positivo 26A de entrada, un borne negativo 26B de entrada, y tres bornes 28U, 28V, 28W de salida. Cada borne 28U, 28V, 28W de salida corresponde a una fase respectiva de la tension alterna trifasica de salida adecuada para ser suministrada por el ondulador 16.
El ondulador 16 de tension incluye, para cada borne 28U, 28V, 28W de salida correspondiente a una fase respectiva U, V, W, una rama 30 de conmutacion conectada entre los dos bornes 26A, 26B de entrada.
Cada rama 30 de conmutacion comprende dos semi-ramas 32A, 32B de conmutacion conectadas en serie en un borne 34U, 34V, 34W intermedio respectivo. El ondulador 16 de tension incluye de ese modo tres bornes de salida 34U, 34V, 34W intermedios. Cada borne de salida 34U, 34V, 34W intermedio corresponde a una fase respectiva de la tension alterna trifasica de salida adecuada para ser suministrada por el ondulador 16. En el ejemplo de realizacion de la figura 2, cada borne 34U, 34V, 34W de salida intermedio esta conectado a un borne 28U, 28V, 28W de salida respectivo, a traves de una conexion 35U, 35V, 35W cableada.
Cada primera semi-rama 32A se conecta entre el borne positivo 26A de entrada y un borne 34U, 34V, 34W de salida intermedio respectivo. Cada segunda semi-rama 32B se conecta entre un borne negativo 26B de entrada y un borne 34U, 34V, 34W de salida intermedio respectivo.
Cada semi-rama 32A, 32B comprende un organo 36 de conmutacion. Como variante no representada, cada semi- rama 32A, 32B comprende un numero N1 de organos 36 de conmutacion, siendo N1 un numero entero superior o igual a dos. Esta variante corresponde por ejemplo a un convertidor 16 de tipo “buck”.
Como otra variante, para cada rama 30 de conmutacion, solo una semi-rama 32A, 32B incluye un numero N2 de organos de conmutacion, siendo N2 un numero entero superior o igual a uno. Esta variante corresponde por ejemplo a un convertidor 16 cuya estructura es de tipo multinivel.
Como se conoce por sf mismo, cada organo 36 de conmutacion es bidireccional en corriente y unidireccional en tension. Cada organo 36 de conmutacion comprende un primer interruptor 37 electronico controlable y un diodo 38 conectado en anti-paralelo asegurando de ese modo unos trayectos de circulacion bidireccional de la corriente.
Cada primer interruptor 37 esta formado por ejemplo por un transistor bipolar de rejilla aislada, igualmente denominado transistor IGBT (del ingles Insulated Gate Bipolar Transistor). Todos los transistores IGBT 37 son por ejemplo, identicos. La rejilla de cada transistor IGBT 37 se conecta al dispositivo 18 de control para recibir una senal de control correspondiente.
Como variante, el transistor IGBT 37 se sustituye por cualquier componente electronico semiconductor que comprenda un electrodo de control y dos electrodos de conduccion, tal como un transistor bipolar, un transistor de efecto de campo, un tiristor, un tiristor de corte por puerta, un tiristor IGCT (del ingles Insulted Gate Commutated Thyristor), o un tiristor MCT (del ingles MOS Controlled Thyristor) por ejemplo.
El dispositivo 18 de control se conecta a cada uno de los primeros interruptores 37 electronicos, como se ha indicado anteriormente, y es adecuado para enviar unas senales de control a dichos primeros interruptores 37.
Los medios 20 de medida se disponen en el seno del dispositivo 21 de proteccion. En el ejemplo de realizacion de la figura 2, los medios 20 de medida comprenden un organo 44 de medida. El organo 44 de medida se dispone ventajosamente entre la instalacion 22 y el borne positivo 26A de entrada, en el bus positivo 24A de tension continua.
Como variante, el organo 44 de medida, representado en trazos de puntos abajo a la izquierda de la figura 2, se dispone entre la instalacion 22 y el borne negativo 26B de entrada, en el bus negativo 24B de tension continua.
Como variante adicional, los medios 20 de medida comprenden tres organos 44 de medida, representados en trazos de puntos a la derecha de la figura 2. Cada organo 44 de medida se dispone entre un borne 34U, 34V, 34W de salida intermedio respectivo y un borne 28U, 28V, 28W de salida asociado, en una conexion 35U, 35V, 35W cableada correspondiente. Segun esta variante de realizacion, cada organo 44 de medida es adecuado para medir la intensidad de la corriente que circula en un enlace 35U, 35V, 35W cableado, tal como se detalla a continuacion.
En los tres ejemplos de realizacion descritos anteriormente, el organo 44 de medida es preferentemente un captador de corriente integrado por defecto en el seno del ondulador 16 de tension. Como variante, el organo 44 de medida es un captador de corriente adicional, por ejemplo un captador de tipo “shunt” o un captador de corriente de efecto
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Hall o incluso un captador de tipo “Rogowski”, siendo conocidos estos captadores.
Como variante adicional, los medios 20 de medida comprenden seis organos 44 de medida, representados en trazos de puntos en el centro de la figura 2. Cada organo 44 de medida se dispone en una semi-rama de conmutacion 32A, 32B, en la conexion anti-paralelo de un diodo 38 respectivo. Segun esta variante de realizacion, cada organo 44 de medida es adecuado para medir la intensidad de la corriente que circula en el diodo 38 asociado, como se detalla a continuacion. Segun esta variante de realizacion, el organo 44 de medida es, por ejemplo, un captador de corriente adicional del tipo antes mencionado o un captador de corriente integrado en el transistor IGBT 37 de la semi-rama 32A, 32B asociada.
En el ejemplo de realizacion de la figura 2, el organo 44 de medida es adecuado para medir la intensidad de la corriente que circula en el bus positivo 24A de tension continua, y para proporcionar una senal Imed+ imagen de esta medida.
Para cada rama 30 de conmutacion, los medios 20 de medida son adecuados para medir al menos una magnitud relativa a una corriente adecuada para circular en cada diodo 38 de esta rama 30, y para transmitir esta medida al dispositivo 18 de control. En el ejemplo de realizacion de la figura 2, la magnitud medida es la intensidad de la corriente que circula en el bus positivo 24A de tension continua. La intensidad medida de la corriente que circula en el bus positivo 24A en un instante dado se refiere a la corriente adecuada para circular en cada diodo 38 del ondulador 16. En efecto, la corriente que circula en el bus positivo 24A en un instante dado esta formada por la suma de las corrientes que circulan en las tres ramas 30 de conmutacion en ese instante. En consecuencia, en un instante dado, la corriente que circula en el bus positivo 24A es susceptible de tener por componente la corriente que circula en el seno de uno de los diodos 38 de una rama 30 de conmutacion, si este diodo 38 es conductor en ese instante. Los medios 20 de medida son asf adecuados para realizar una medida indirecta de una corriente adecuada para circular en cada diodo 38 de cada rama 30.
Ademas de medios 20 de medida, el dispositivo 21 de proteccion comprende tantos segundos interruptores 46 electronicos como primeros interruptores 37. Mas precisamente, el dispositivo 21 de proteccion comprende, para cada rama 30 de conmutacion, dos segundos interruptores 46 electronicos, estando conectado cada segundo interruptor 46 electronico en serie con el diodo 38 de una semi-rama 32A, 32B de conmutacion respectiva.
Como variante no representada, el dispositivo 21 de proteccion comprende tres segundos interruptores 46 electronicos. Mas precisamente, segun esta variante de realizacion, el dispositivo 21 de proteccion comprende, para cada rama 30 de conmutacion, un segundo interruptor 46 electronico. Cada segundo interruptor 46 electronico se conecta por ejemplo en serie con el diodo 38 de una de las primeras semi-ramas 32A de conmutacion, y en paralelo con el primer interruptor 37 electronico asociado a este diodo 38. Como variante, cada segundo interruptor 46 electronico se conecta en paralelo con el primer interruptor 37 electronico de una de las segundas semi-ramas 32B de conmutacion.
El dispositivo 21 de proteccion comprende igualmente unos medios 48 de control de cada segundo interruptor 46 electronico.
En el ejemplo de realizacion de la figura 2, cada segundo interruptor 46 electronico incluye una celda 49. La celda 49 comprende un transistor IGBT 50, una varistancia 52 conectada en paralelo con el transistor IGBT 50, un primer borne 53A de conexion conectado al emisor del transistor IGBT 50 y un segundo borne 53B de conexion conectado al colector del transistor IGBT 50.
Cada celda 49 se dispone en una semi-rama 32A, 32B de conmutacion de tal manera que su primer borne 53A de conexion se conecta al anodo del diodo 38 asociado, o su segundo borne 53B de conexion se conecta al catodo del diodo 38 asociado. En el ejemplo de realizacion de la figura 2, se disponen tres celdas 49 en las primeras semi- ramas 53A de tal manera que su primer borne 53A de conexion se conecta al anodo de un diodo 38 asociado, y se disponen tres celdas 49 en las segundas semi-ramas 53B de tal manera que su segundo borne 53B de conexion se conecta al catodo de un diodo 38 asociado.
Como variante, el transistor IGBT 50 se sustituye por cualquier componente electronico semiconductor que comprenda un electrodo de control y dos electrodos de conduccion, tal como un transistor bipolar, un transistor de efecto de campo, un tiristor, un tiristor de extincion por puerta, un tiristor IGCT (del ingles Insulated Gate- Commutated Thyristor), o un tiristor MCT (del ingles MOS Controlled Thyristor) por ejemplo.
Como variante o como complemento, la varistancia 52 es sustituida por cualquier componente electrico no lineal, tal como un diodo trisil, un diodo transil, un fusible de bajo calibre de corriente, una resistencia metalica no lineal, una resistencia de coeficiente de temperatura positivo, o un componente formado por una combinacion de estos elementos. Como una variante mas, la varistancia 52 se sustituye por un conjunto formado por un componente electrico no lineal del tipo antes mencionado y un condensador de ayuda a la conmutacion, conectado en paralelo con este componente.
Segun una variante de realizacion representada en la figura 3, cada celda 49 es sustituida por un interruptor 54 de corte asistido hubrido, tal como se describe en el documento US 4 700 256 A. Un interruptor de ese tipo de corte
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asistido permite reducir las perdidas en conduccion, y mejorar de ese modo al rendimiento del ondulador 16.
Como es conocido por sf mismo, el interruptor 54 de corte asistido tnbrido incluye dos ramales 56A, 56B, un transistor IGBT 58, una varistancia 60 y un contactor 62 mecanico.
Los dos ramales 56A, 56B se conectan entre sf en dos bornes 63A, 63B de conexion. Un primer borne 63A de conexion del interruptor 54 es analogo al primer borne 53A de conexion de la celda 49. Un segundo borne 63B de conexion del interruptor 54 es analogo al segundo borne 53B de conexion de la celda 49.
Un primer ramal 56A comprende dos primeros diodos 64 conectados en serie por su catodo respectivo en un primer punto 66 de conexion. Un segundo ramal 56B comprende dos segundos diodos 68 conectados en serie por su anodo respectivo en un segundo punto 70 de conexion.
El colector, respectivamente el emisor, del transistor IGBT 58 se conecta al primer punto 66 de conexion, respectivamente al segundo punto 70 de conexion. La varistancia 60 se conecta en paralelo con el transistor IGBT 58. El contactor 62 mecanico se conecta en paralelo con el transistor IGBT 58 y la varistancia 60.
Como variante, el transistor IGBT 58 se sustituye por cualquier componente electronico semiconductor que comprenda un electrodo de control y dos electrodos de conduccion, tal como un transistor bipolar, un transistor de efecto de campo, un tiristor, un tiristor de extincion por puerta, un tiristor IGCT (del ingles Insulated Gate- Commutated Thyristor), o un tiristor MCT (del ingles MOS Controlled Thyristor) por ejemplo.
Como variante o como complemento, la varistancia 60 se sustituye por cualquier componente electrico no lineal, tal como un diodo trisil, un diodo transil, un fusible de bajo calibre de corriente, una resistencia metalica no lineal, una resistencia de coeficiente de temperatura positivo, o un componente formado por una combinacion de estos elementos. Como una variante mas, la varistancia 60 se sustituye por un conjunto formado por un componente electrico no lineal del tipo antes mencionado y un condensador de ayuda a la conmutacion, conectado en paralelo con este componente.
Cada segundo interruptor 46 electronico es adecuado para pasar, bajo la accion de los medios 48 de control, de un estado conductor a un estado de corte.
Los medios 48 de control se disponen ventajosamente en el interior del dispositivo 18 de control y se conectan a los medios 20 de medida, como se ha ilustrado en la figura 2. Los medios 48 de control se conectan ademas a cada uno de los segundos interruptores 46 electronicos, y son adecuados para enviar unas senales de control a dichos segundos interruptores 46 electronicos. Mas precisamente, el electrodo de control de cada segundo interruptor 46 electronico se conecta a los medios 48 de control para recibir una senal de control correspondiente.
Los medios 48 de control incluyen una unidad de tratamiento de informaciones formada, por ejemplo, por un procesador 74 de datos asociado a una memoria 76. Los medios 48 de control incluyen ademas al menos un organo de control conectado al procesador 74. En el ejemplo de realizacion de la figura 2, los medios 48 de control incluyen un unico organo 78 de control adecuado para enviar una senal de control a los seis segundos interruptores 46 electronicos. En este ejemplo de realizacion, la senal de control es adecuada para controlar la apertura o el cierre simultaneo de los seis segundos interruptores 46 electronicos.
El organo 78 de control es, por ejemplo, una tarjeta de control-comando integrada por defecto en el seno del dispositivo 18 de control del ondulador 16 de tension. Como variante, el organo de 78 de control es una tarjeta de control-comando adicional dedicada al control de los segundos interruptores 46 electronicos.
Como una variante mas, los medios 48 de control incluyen seis organos de control, siendo adecuado cada organo de control para enviar una senal de control a uno de los segundos interruptores 46 electronicos y estando formado por una tarjeta de control-comando espedfica. Cada senal de control es adecuada para mandar la apertura o cierre del segundo interruptor 46 electronico asociado. Esta variante de realizacion permite mejorar la modularidad de los medios 48 de control.
Cada procesador 74 es adecuado para comparar el valor de la senal Imed+ con un valor de referencia y para transmitir una orden de control al organo 78 de control. En el ejemplo de realizacion de la figura 2, el procesador 74 es adecuado para comparar el valor de la senal Imed+ con el valor nulo, y para transmitir una orden de control de apertura al organo 78 de control si la senal Imed+ presenta un valor negativo.
La memoria 76 es adecuada para almacenar un valor de referencia. En el ejemplo de realizacion de la figura 2, la memoria 76 es adecuada para almacenar el valor nulo.
Los medios 48 de control son adecuados para mandar el paso de cada segundo interruptor 46 electronico desde su estado conductor a su estado de corte, en funcion de la magnitud medida por los medios 20 de medida, en este caso la intensidad de la corriente que circula en el bus positivo 24A de tension continua en el ejemplo de realizacion de la figura 2.
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El dispositivo 21 de proteccion es adecuado para proteger cada rama 30 de conmutacion contra una sobreintensidad electrica. Mas particularmente, en el ejemplo de realizacion de la figura 2, cada segundo interruptor 46 electronico es adecuado, mediante el paso de su estado conductor a su estado de corte, para proteger un diodo 38 contra una sobreintensidad electrica.
El funcionamiento del dispositivo de proteccion 21 segun la invencion se explicara de aqu en adelante.
En funcionamiento nominal, el valor de la tension de entrada del ondulador 16 es superior al valor de la tension de salida del ondulador 16. La instalacion 22 de modulos fotovoltaicos alimenta entonces la red electrica 14 a traves del ondulador 16. Al ser el funcionamiento de los primeros interruptores 37 electronicos conocido por sf mismo, este no se describira mas en detalle en lo que sigue.
Se supone que en un primer instante dado, se produce un defecto, por ejemplo un defecto de tipo cortocircuito electrico en el lado de la instalacion 22. El valor de la tension de entrada del ondulador 16 baja bruscamente y desciende por debajo del valor de la tension de cresta de la red 14. A partir de este primer instante, circula una corriente de defecto en al menos dos diodos 38 que pertenecen a dos ramas 30 de conmutacion distintas, perteneciendo un primer diodo 38 a una primera semi-rama 32A de una rama 30 de conmutacion, y perteneciendo segundo diodo 38 a una segunda semi-rama 32B de otra rama 30 de conmutacion. Ademas, debido a la presencia del defecto electrico, la intensidad de la corriente de defecto que circula en el seno de los dos diodos 38 crece en valor absoluto en el transcurso del tiempo. Debido a la circulacion de una corriente de intensidad creciente en valor absoluto en el seno de los dos diodos 38, la intensidad de la corriente que circula en el bus positivo 24A presenta un valor negativo a partir de un segundo instante.
En la figura 4 se representan las etapas de un procedimiento de control del dispositivo 21 de proteccion, realizado por el dispositivo 21 de proteccion.
En el curso de una etapa 84 inicial, el organo 44 mide la intensidad de la corriente que circula en el bus positivo 24A de tension continua.
En el curso de una etapa 86 siguiente, el organo 44 de medida transmite la senal Imed+ a los medios 48 de control. La senal Imed+ presenta un valor negativo.
En el curso de una etapa siguiente, los medios 48 de control controlan a todos los segundos interruptores 46 electronicos en funcion del valor de la senal Imed+.
Mas precisamente, en el curso de una primera subetapa 88 de la etapa de control, el procesador 74 compara el valor de la senal Imed+ con el valor de referencia almacenado en la memoria 76. Mas particularmente, el procesador 74 compara el valor de la senal Imed+ con el valor nulo. Al presentar la senal Imed+ un valor negativo, el procesador 74 transmite entonces una orden de control de apertura de los segundos interruptores 46 al organo 78 de control.
En el curso de una segunda subetapa 90 de la etapa de control, el organo 78 de control emite una senal de control de apertura con destino en cada uno de los segundos interruptores 46 electronicos. Bajo la accion de la senal de control, todos los segundos interruptores 46 electronicos pasan entonces simultaneamente de su estado conductor a su estado de corte. Mas precisamente, bajo la accion de la senal de control, el transistor IGBT 50 de cada segundo interruptor 46 pasa desde su estado conductor a su estado de corte. La varistancia 52 del segundo interruptor 46 genera entonces una tension inferior a la tension de ruptura del transistor IGBT 50, deteniendo asf el paso de la corriente eventual que circula en el diodo 38 asociado. En particular, la corriente de defecto no circula entonces ya en ninguno de los diodos 38 del ondulador 16.
Ademas, en el curso de esta misma segunda subetapa 90, el organo 78 de control emite una senal de apertura forzada con destino en cada uno de los primeros interruptores 37 electronicos.
En la variante de realizacion segun la que el segundo interruptor 46 esta formado por el interruptor 54 de corte tnbrido, la aplicacion de la senal de control de apertura, durante la segunda subetapa 90, en cada segundo interruptor 46 electronico, comprende una primera etapa de control de apertura del contactor 62 mecanico, posteriormente, cuando el contactor 62 mecanico esta abierto, una segunda etapa de control de apertura del transistor IGBT 58. Con relacion a la celda 49, el interruptor 54 de corte tnbrido permite mejorar el rendimiento global del ondulador 16, debido a la presencia del contactor 62 mecanico que reduce la cafda de tension en los bornes del interruptor 54.
En la variante segun la que el organo 44 de medida se dispone sobre el bus negativo 24B de tension continua, la intensidad de la corriente que circula en el bus negativo 24A presenta un valor positivo a partir de un segundo instante. Ademas, segun esta variante, el procesador 74 es adecuado para transmitir una orden de control de apertura al organo 78 de control si la senal imagen de la intensidad de corriente que circula en el bus negativo 24A presenta un valor positivo. Al presentar esta senal un valor positivo a partir de este segundo instante, el procesador 74 transmite entonces una orden de control de apertura de los segundos interruptores 46 al organo 78 de control durante la primera subetapa 88.
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De ese modo, segun este primer modo de realizacion del sistema 10 de conversion, a partir de que la intensidad de una corriente de defecto que circula en el seno de un diodo 38 crece en valor absoluto en el transcurso del tiempo, el conjunto de los diodos 38 del ondulador 16 esta protegido, mediante la apertura simultanea de dos segundos interruptores 46 electronicos del dispositivo 21. Ademas, al estar controlada la apertura de los segundos interruptores 46 mediante los medios 48 de control, la duracion total de disparo del dispositivo 21 de proteccion no depende mas que del tiempo de reaccion de los medios 20 de medida y de los medios 48 de control, del tiempo de reaccion del dispositivo 21 de proteccion y del tiempo de conmutacion de los segundos interruptores 46 electronicos. Esta duracion de disparo es, en todo caso, muy inferior a la constante de tiempo caractenstica de los contactores, de los disyuntores y de los fusibles de la tecnica anterior. En efecto, la duracion total es determinista y no depende del nivel de corriente, lo que es el caso para los dispositivos de la tecnica anterior.
Ademas, segun este modo de realizacion, cada segundo interruptor 46 electronico se conecta en paralelo con un primer interruptor 37 respectivo. El rendimiento global del sistema 10 de conversion no queda por ello afectado, a pesar de la cafda de tension inherente a los interruptores 46. En efecto, durante la conmutacion de los interruptores 46, es suministrada la energfa electrica por la red alterna 14.
Se concibe de ese modo que el dispositivo 21 de proteccion segun la invencion permite proteger cada diodo 38 de cada rama 30 contra una sobreintensidad electrica, mientras presenta una velocidad de disparo mejorada y conservandose sustancialmente el rendimiento de las ramas 30.
La figura 5 ilustra un segundo modo de realizacion de la invencion para el que los elementos analogos al primer modo de realizacion, descrito anteriormente, son indicados por unas referencias identicas, y no por tanto se describen de nuevo.
Los medios 20 de medida comprenden tres organos 44 de medida. Cada organo 44 de medida se dispone entre un borne 34U, 34V, 34W de salida intermedio respectivo y un borne 28U, 28V, 28W de salida respectivo, en un enlace 35U, 35V, 35W cableado correspondiente. Cada organo 44 de medida es adecuado para medir la intensidad de la corriente que circula en un enlace 35U, 35V, 35W cableado, y para proporcionar una senal Imedu, Imedv, Imedw imagen de esta medida. Como complemento, cada organo 44 de medida es adecuado ventajosamente ademas para medir la derivada de la intensidad de la corriente que circula en un enlace 35U, 35V, 35W cableado, y para proporcionar una senal Dmedu, DmedV, Dmedw imagen de esta medida. La senal Dmedu, DmedV, respectivamente Dmedw corresponde a la derivada temporal de la senal Imedu, ImedV, respectivamente Imedw.
Segun este segundo modo de realizacion, la magnitud medida por los medios 20 de medida es la intensidad de la corriente que circula en un enlace 35U, 35V, 35W cableado. La intensidad medida de la corriente que circula en un enlace 35U, 35V, 35W cableado en un instante dado es relativa a la corriente adecuada para circular en cada diodo 38 de la rama 30 de conmutacion asociada a este enlace cableado. En efecto, la corriente que circula en un enlace 35U, 35V, 35W cableado en un instante dado es la corriente que circula en ese instante en la rama 30 de conmutacion asociada a este enlace cableado. En consecuencia, en un instante dado, la corriente que circula en un enlace 35U, 35V, 35W cableado es susceptible de tener por componente la corriente que circula en el seno de uno de los diodos 38 de la rama 30 de conmutacion asociada, si este diodo 38 es conductor en ese instante. Los medios 20 de medida son asf adecuados para realizar una medida indirecta de una corriente adecuada para circular en cada diodo 38 de cada rama 30.
El dispositivo 21 de proteccion comprende tres segundos interruptores 96 electronicos. Mas precisamente, el dispositivo 21 de proteccion comprende, para cada rama 30 de conmutacion, un segundo interruptor 96 electronico conectado entre el borne 34U, 34v, 34W de salida intermedio de esta rama 30 y el borne 28U, 28V, 28W de salida asociado. Cada segundo interruptor 96 electronico es adecuado, mediante el paso de su estado conductor a su estado de corte, para proteger los dos diodos 38 da la rama 30 asociada contra una sobreintensidad electrica.
En el ejemplo de realizacion de la figura 5, cada segundo interruptor 96 electronico incluye una celda 98. La celda 98 incluye una varistancia 100, dos ramales 102A, 102B conectados cada uno en paralelo con la varistancia 100. Los dos ramales 102A, 102B se conectan entre sf en un primer borne 104A de conexion conectado a un borne 34U, 34V, 34W de salida intermedio, y en un segundo borne de conexion 104B conectado a un borne 28U, 28V, 28W de salida.
Un primer ramal 102A comprende un primer diodo 106 y un primer transistor IGBT 108 conectados en serie. En el ejemplo de realizacion de la figura 5, el emisor del primer transistor IGBT 108 se conecta al primer borne 104A de conexion, el catodo del primer diodo 106 se conecta al colector del primer transistor IGBT 108, y el anodo del primer diodo 106 se conecta al segundo borne 104B de conexion. Como variante no representada, el catodo del primer diodo 106 se conecta al primer borne 104A de conexion, el emisor del primer transistor IGBT 108 se conecta al anodo del primer diodo 106, y el colector del primer transistor IGBT 108 se conecta al segundo borne 104B de conexion.
Un segundo ramal 102B comprende un segundo diodo 110 y un segundo transistor IGBT 112 conectados en serie. En el ejemplo de realizacion de la figura 5, el emisor del segundo transistor IGBT 112 se conecta al segundo borne 104B de conexion, el catodo del segundo diodo 110 se conecta al colector del segundo transistor IGBT 112, y el anodo del segundo 110 se conecta al primer borne 104A de conexion. Como variante no representada, el catodo del
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segundo diodo 110 se conecta al segundo borne 104B de conexion, el emisor del segundo transistor IGBT 112 se conecta al anodo del segundo diodo 110, y el colector del segundo transistor IGBT 112 se conecta al primer borne 104A de conexion.
Segun una variante de realizacion representada en la figura 6, cada celda 98 es sustituida por un organo 114. El organo 114 incluye dos ramales 116A, 116B, un transistor IGBT 118, y una varistancia 120.
Los dos ramales 116A, 116B estan conectados entre sf en dos bornes 122A, 122B de conexion.
Un primer borne 122A de conexion del organo 114 es analogo al primer borne 104A de conexion de la celda 98. Un segundo borne 122B de conexion del organo 114 es analogo al segundo borne 104B de conexion de la celda 98.
Un primer ramal 116A comprende dos primeros diodos 124 conectados en serie por su catodo respectivamente en un primer punto 126 de conexion. Un segundo ramal 116B comprende dos segundos diodos 128 conectados en serie por su anodo respectivo en un segundo punto 130 de conexion.
El colector, respectivamente el emisor del transistor IGBT 118 esta conectado al primer punto 126 de conexion, respectivamente al segundo punto 130 de conexion. La varistancia 120 esta conectada en paralelo con el transistor IGBT 118.
Como variante o como complemento, cada varistancia 100, 120 se sustituye por cualquier componente electrico no lineal, tal como un diodo trisil, un diodo transil, un fusible de bajo calibre de corriente, una resistencia metalica no lineal, una resistencia de coeficiente de temperatura positivo, o un componente formado por una combinacion de estos elementos. Como una variante mas, la varistancia 100, 120 se sustituye por un conjunto formado por un componente electrico no lineal del tipo antes mencionado y un condensador de ayuda a la conmutacion, conectado en paralelo con este componente.
Como variante o como complemento, cada transistor IGBT 108, 112, 118 se sustituye por cualquier componente electronico semiconductor que comprenda un electrodo de control y dos electrodos de conduccion, tal como un transistor bipolar, un transistor de efecto de campo, un tiristor, un tiristor de extincion por puerta, un tiristor IGCT (del ingles Insulated Gate-Commutated Thyristor), o un tiristor MCT (del ingles MOS Controlled Thyristor) por ejemplo.
Como variante, cada celda 98 es sustituida por un interruptor 54 de corte asistido tubrido. Segun esta variante de realizacion, el primer borne 63A de conexion del interruptor 54 es analogo al primer borne 104A de conexion de la celda 98 y el segundo borne 63B de conexion del interruptor 54 es analogo al segundo borne 104B de conexion de la celda 98.
Segun este segundo modo de realizacion, los medios 48 de control incluyen ademas ventajosamente tres modulos 134 de deteccion de una sobretension electrica. Como se ha representado en la figura 5, cada modulo 134 se ha conectado al procesador 74 por un lado, y a un organo 44 de medida por otro lado.
Cada modulo 134 es adecuado para determinar el signo de las senales ImedU, Imedv, Imedw, DmedU, Dmedv, Dmedw proporcionadas por el organo 44 de medida asociado. Cada modulo 134 es adecuado ademas para comparar el signo de la senal ImedU, Imedv, Imedw proporcionada por el organo 44 de medida asociado al signo de la senal DmedU, Dmedv, Dmedw proporcionada por este mismo organo 44 de medida. Cada modulo 134 es igualmente adecuado para adquirir el estado instantaneo de los primeros interruptores 37 de la rama 30 de conmutacion asociada. Cada modulo 134 es adecuado ademas para proporcionar al procesador 74 una senal IdetecU, Idetecv, Idetecw adecuada para tomar dos valores distintos. Uno de los dos valores de cada senal IdetecU, Idetecv, Idetecw indica el funcionamiento normal de la rama 30 de conmutacion asociada. El otro valor de cada senal IdetecU, Idetecv, Idetecw indica la deteccion de una sobreintensidad de una corriente electrica que circula en al menos uno de los diodos 38 de la rama 30 de conmutacion asociada.
Cada modulo 134 esta formado por ejemplo por un modulo programado y/o analogico y es adecuado para implementar las operaciones que figuran en el organigrama de la figura 7, como se detalla a continuacion.
El procesador 74 es adecuado para transmitir una orden de control al organo 78 de control, siendo adecuada la orden de control para tomar dos valores distintos. El valor de la orden de control se determina por la aplicacion de una funcion logica “O” a las tres senales IdetecU, Idetecv, Idetecw. El primer valor de la orden de control corresponde por ejemplo a una orden de apertura de uno de los segundos interruptores 96 electronicos, correspondiendo un segundo valor a una orden de cierre del conjunto de los segundos interruptores 96 electronicos. Como variante, el primer valor de la orden de control corresponde a una orden de apertura simultanea de los tres segundos interruptores 96 electronicos.
El organo 78 de control es adecuado para transmitir una senal de control a cada segundo interruptor 96 electronico.
Se explicara a partir de ahora el funcionamiento del dispositivo 21 de proteccion segun el segundo modo de realizacion.
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Se considera en lo que sigue el enlace 35U cableado, asf como la rama 30 de conmutacion, el segundo interruptor 96, el organo 44 de medida y el modulo 134 asociados a este enlace 35U cableado.
En el curso de la etapa inicial 84, el organo 44 mide la intensidad de la corriente que circula en el enlace 35U cableado, asf como la derivada de esta intensidad.
En el curso de la etapa 86 siguiente, el organo 44 de medida transmite la senal Imedu y la senal Dmedu al modulo 134.
En el curso de una etapa siguiente, los medios 48 de control controlan el segundo interruptor 96 electronico en funcion del valor de las senales Imedu y Dmedu.
Mas particularmente, en el curso de la primera subetapa 88 ilustrada en la figura 7, el modulo 134 determina el signo de la senal Imedu y el signo de la senal Dmedu. El modulo 134 adquiere ademas el estado instantaneo de los primeros interruptores 37 de la rama 30 de conmutacion.
En la figura 7, el primer interruptor 37 de la primera semi-rama 32A se denomina “interruptor T1”, el primer interruptor 37 de la segunda semi-rama 32B se denomina “interruptor T2”, el diodo 38 de la primera semi-rama 32A se denomina “diodo DRL1” y el diodo 38 de la segunda semi-rama 32B se denomina “diodo DRL2”. Ademas, en esta figura, la senal Imedu se denomina “I”, y la senal Dmedu se denomina “dl/dt”.
Si el signo de la senal Imedu es positivo, y si el interruptor T1 esta en el estado bloqueado, el modulo 134 compara el signo de la senal Imedu con el signo de la senal Dmedu. Si las senales Imedu y Dmedu son del mismo signo, dicho de otra manera si la senal Dmedu es de signo positivo, el modulo 134 transmite al procesador 74 la senal Idetecu, cuyo valor indica la deteccion de una sobreintensidad de una corriente electrica que circula al menos en el diodo DRL2. El procesador 74 transmite entonces la orden de control de apertura del segundo interruptor 96 al organo 78 de control.
Si el signo de la senal Imedu es positivo, y si el interruptor T1 esta en el estado conductor, o si el signo de la senal Imedu es positivo, mientras que el interruptor T1 esta en el estado de corte y las senales Imedu y Dmedu son de signo opuesto, el modulo 134 transmite al procesador 74 la senal Idetecu, cuyo valor indica un funcionamiento normal de la rama 30 de conmutacion.
Si el signo de la senal Imedu es negativo, y si el interruptor T2 esta en el estado bloqueado, el modulo 134 compara el signo de la senal Imedu con el signo de la senal Dmedu. Si las senales Imedu y Dmedu son del mismo signo, dicho de otra manera si la senal Dmedu es de signo negativo, el modulo 134 transmite al procesador 74 la senal Idetecu, cuyo valor indica la deteccion de una sobreintensidad de una corriente electrica que circula al menos en el diodo DRL1. El procesador 74 transmite entonces la orden de control de apertura del segundo interruptor 96 al organo 78 de control.
Si el signo de la senal Imedu es negativo, y si el interruptor T2 esta en el estado conductor, o si el signo de la senal Imedu es negativo, mientras que el interruptor T2 esta en el estado de corte y las senales Imedu y Dmedu son de signo opuesto, el modulo 134 transmite al procesador 74 la senal Idetecu, cuyo valor indica un funcionamiento normal de la rama 30 de conmutacion.
En el curso de la segunda subetapa 90, si el valor de la senal Idetecu indica la deteccion de una sobreintensidad de una corriente electrica, el organo 78 de control emite la senal de control de apertura con destino en el segundo interruptor 96. Bajo la accion de la senal de control, el segundo interruptor 96 pasa entonces de su estado conductor a su estado bloqueado. La corriente de defecto no circula ya entonces en ninguno de los dos diodos 38 de la rama 30. Ademas, en el curso de esta misma segunda subetapa 90, el organo 78 de control emite una senal de apertura forzada con destino en los primeros interruptores 37 electronicos de la rama 30 de conmutacion.
En la variante segun la que el primer valor de la orden de control corresponde a una orden de apertura simultanea de los tres segundos interruptores 96 electronicos, durante la segunda subetapa 90, el organo 78 de control transmite a cada uno de los tres segundos interruptores 96 electronicos una senal de control de apertura. Bajo la accion de la senal de control, los tres segundos interruptores 96 electronicos pasan entonces simultaneamente de su estado conductor a su estado de corte. La corriente de defecto ya no circula entonces en ninguno de los diodos 38 del ondulador 16. Ademas, en el curso de esta misma segunda subetapa 90, el organo 78 de control emite una senal de apertura forzada con destino en cada uno de los primeros interruptores 37 electronicos del ondulador 16.
Como variante no representada, los medios 48 de control no incluyen modulos de deteccion 134 y los organos 44 de medida se conectan directamente al procesador 74. Segun esta variante, la memoria 76 es adecuada para almacenar un valor de intensidad de referencia, por ejemplo un valor de intensidad sustancialmente igual al valor de cresta de la intensidad de la corriente nominal adecuada para circular en cada primer interruptor 37. Ademas, el procesador 74 es adecuado para comparar el valor de cada senal Imedu, Imedv, Imedw con el valor de la intensidad de referencia y para transmitir la orden de control al organo 78 de control. El valor de la orden de control se determina por el resultado de la comparacion entre cada senal Imedu, Imedv, Imedw y la intensidad de referencia. Por ejemplo, el valor de la orden de control es igual al primer valor si el valor de una de las senales Imedu, Imedv, Imedw es superior al valor de la intensidad de referencia. En el funcionamiento, durante la primera subetapa 88, al procesador 74 compara el valor de la senal Imedu con el valor de referencia almacenado en la memoria 76. Si el valor de la senal Imedu es superior al valor de la intensidad de referencia, el procesador 74 transmite al organo 78 de control la orden
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de control de apertura del segundo interruptor 96 asociado al enlace cableado 35U. El resto del funcionamiento del dispositivo 21 de proteccion segun esta variante de realizacion es analogo al del dispositivo 21 de proteccion segun el ejemplo de realizacion del segundo modo anteriormente descrito.
En las diferentes variantes del segundo modo de realizacion descritas anteriormente en el presente documento, solo es necesario un organo 44 de medida por fase de corriente de salida del ondulador 16. Esto permite reducir los costes de realizacion, principalmente con relacion al tercer modo de realizacion descrito a continuacion. Ademas, a traves de la senal de medida que proporciona, cada organo 44 de medida permite la deteccion, para cada diodo 38 de la rama 30 asociada, de una sobreintensidad eventual de la corriente que circula en el seno de este diodo 38. Por otro lado, las senales Dmedu, Dmedv, Dmedw no son perturbadas por los frentes de conmutacion de los diodos 38, contrariamente al tercer modo de realizacion descrito a continuacion.
Como variante, los medios 20 de medida comprenden un numero N3 de organos 44 de medida, en el que N3 es el numero de semi-ramas 32A, 32B de conmutacion. Los N3 organos 44 de medida se representan en trazos de puntos en la figura 5. Cada organo 44 de medida se dispone en una semi-rama 32A, 32B de conmutacion, sobre la conexion anti-paralelo de un diodo 38 respectivo. Segun esta variante de realizacion, cada organo 44 de medida es adecuado para medir la intensidad de la corriente que circula en el diodo 38 asociado. Como complemento, cada organo 44 de medida es adecuado ademas ventajosamente para medir la derivada de la intensidad de la corriente que circula en el diodo 38 asociado. Los medios 20 de medida son asf adecuados para realizar una medida directa de una corriente adecuada para circular en cada diodo 38 de cada rama 30. Los medios 48 de control comprenden ventajosamente, segun esta variante de realizacion, N3 modulos 134 de deteccion de una sobreintensidad electrica, estando conectado cada modulo 134 al procesador 74 por un lado, y a un organo 44 de medida por otro lado. Cada modulo 134 es adecuado para suministrar al procesador 74 una senal adecuada para tomar dos valores distintos. Uno de los dos valores de cada senal indica un funcionamiento normal de la semi-rama 32A, 32B de conmutacion asociada. El otro valor de cada senal indica la deteccion de una sobreintensidad de una corriente electrica que circula en el diodo 38 asociado. El funcionamiento del dispositivo 21 de proteccion segun esta variante de realizacion es analogo al del dispositivo 21 de proteccion segun los ejemplos de realizacion del segundo modo anteriormente descritos.
Como variante, los medios 20 de medida comprenden un unico organo 44 de medida analogo al del primer modo de realizacion, y representado en trazos de puntos en la figura 5. Segun esta variante, los medios 48 de control no incluyen los modulos 134. Al haber sido descrito anteriormente el funcionamiento del organo 44 de medida y de los medios 48 de control asociados, estos no se describiran mas en detalle para esta variante de realizacion.
Las ventajas de este segundo modo de realizacion del sistema 10 de conversion son identicas, en lo que se refiere al dispositivo 21 de proteccion, a los del primer modo de realizacion, y no se describen por tanto de nuevo.
La figura 8 ilustra un tercer modo de realizacion de la invencion para el que los elementos analogos al primer modo de realizacion, descrito anteriormente, son indicados mediante unas referencias identicas, y no se describen por tanto de nuevo.
A diferencia del primer y segundo modos de realizacion, la carga 14 es un motor electrico de corriente continua. Ademas, segun este ejemplo de realizacion, el convertidor 16 es un chopper de tension adecuado para convertir una tension continua de entrada en una tension continua de salida, y el sistema de conversion 10 es un sistema de conversion de una tension continua de entrada en una tension continua de salida. Mas particularmente, segun este ejemplo de realizacion, el convertidor 16 es un chopper de tension de cuatro cuadrantes de control en puente completo, conocido por sf mismo.
El chopper 16 de tension incluye un borne positivo 26A de entrada, un borne negativo 26B de entrada, un primer borne 144A de salida y un segundo borne 144B de salida.
El chopper 16 de tension incluye de manera conocida, para cada borne 144A, 144B de salida una rama 30 de conmutacion conectada entre los dos bornes 26A, 26B de entrada. Cada rama 30 de conmutacion comprende dos semi-ramas 32A, 32B de conmutacion conectadas en serie en un borne 146A, 146B intermedio respectivo. El chopper 16 de tension incluye de ese modo dos bornes 146A, 146B de salida intermedios.
Los medios 20 de medida comprenden cuatro organos 44 de medida. Cada organo 44 de medida se dispone en una semi-rama 32A, 32B de conmutacion, en la conexion anti-paralelo de un diodo 38 respectivo.
Cada organo 44 de medida es adecuado para medir la intensidad de la corriente que circula en el diodo 38 asociado. Como complemento, cada organo 44 de medida es adecuado ademas ventajosamente para medir la derivada de la intensidad de la corriente que circula en el diodo 38 asociado.
Como variante, los medios 20 de medida comprenden un organo 44 de medida, representado en trazos de puntos a la izquierda de la figura 8. Un organo de medida 44 se dispone entre la fuente 12 de corriente continua y el borne positivo 26A de entrada, en el bus positivo 24A de tension continua. Como variante no representada, el organo 44 de medida se dispone entre la fuente 12 de la corriente continua y el borne negativo 26B de entrada, en el bus negativo 24B de tension continua.
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Como una variante mas, los medios 20 de medida comprenden dos organos 44 de medida, representados en trazos de puntos en el centro de la figura 8. Cada organo 44 de medida se dispone entre un borne 146A, 146B de salida intermedio respectivo y un borne 144A, 144B de salida asociado.
El dispositivo 21 de proteccion comprende cuatro segundos interruptores 46 electronicos. Mas precisamente, el dispositivo 21 de proteccion comprende, para cada rama 30 de conmutacion, dos segundos interruptores 46 electronicos, estando conectado cada segundo interruptor 46 electronico en serie con el diodo 38 de una semi-rama 32A, 32B de conmutacion respectiva.
Como variante no representada, el dispositivo 21 de proteccion comprende dos segundos interruptores 46 electronicos. Mas precisamente, segun esta variante de realizacion, el dispositivo 21 de proteccion comprende, para cada rama 30 de conmutacion, un segundo interruptor 46 electronico. Cada segundo interruptor 46 electronico se conecta por ejemplo en serie con el diodo 38 de una de las primeras semi-ramas 32A de conmutacion. Como variante, cada segundo interruptor 46 electronico se conecta en serie con el diodo 38 de una de las segundas semi- ramas 32B de conmutacion.
En el ejemplo de realizacion de la figura 8, los medios 48 de control comprenden ventajosamente cuatro modulos 134 de deteccion de una sobreintensidad electrica, estando conectado cada modulo 134 al procesador 74 por un lado, y a un organo 44 de medida por otro lado. Cada modulo 134 es adecuado para proporcionar al procesador 74 una senal adecuada para tomar dos valores distintos. Uno de los dos valores de cada senal indica un funcionamiento normal de la semi-rama 32A, 32B de conmutacion asociada. El otro valor de cada senal indica la deteccion de una sobreintensidad de una corriente electrica que circula en el diodo 38 asociado.
Como variante no representada, los medios 48 de control no incluyen modulos 134 de deteccion y los organos 44 de medida se conectan directamente al procesador 74, como se ha descrito anteriormente.
El funcionamiento de este tercer modo de realizacion del dispositivo 21 de proteccion es similar al del segundo modo de realizacion en lo que se refiere a los medios 20 de medida y a los medios 48 de control, y al del primer modo de realizacion en lo que se refiere a los segundos interruptores 46 electronicos. Por tanto no se describe en detalle el funcionamiento de este tercer modo de realizacion.
Las ventajas de este tercer modo de realizacion del sistema 10 de conversion son identicas, en lo que se refiere al dispositivo 21 de proteccion, a las del primer modo de realizacion, y por tanto no se describen de nuevo.
Se dispone de ese modo que el dispositivo de proteccion segun la invencion permite proteger cada diodo de cada rama contra una sobreintensidad electrica, mientras presenta una velocidad de disparo mejorada y conservando sustancialmente el rendimiento de la ramas.
El dispositivo de proteccion segun la invencion permite por otro lado sustituir ventajosamente los contactores clasicos de tipo “dfa-noche” utilizados del lado de la red electrica en los sistemas de conversion de energfa fotovoltaica, teniendo estos contactores por objetivo proteger al ondulador de tension cuando la tension continua de entrada es inferior a la tension de cresta de la red. Esto permite disminuir los costes de produccion ligados a la presencia de dichos contactores y tambien incrementar la resistencia de maniobras.
Ademas, el dispositivo de proteccion segun la invencion puede utilizarse ventajosamente en tanto que medio de aislamiento del ondulador de tension. Dicho de otra manera, en el marco de una proteccion anti-aislamiento implementada en el lado de la red electrica, el dispositivo de proteccion puede jugar el papel de organo de apertura de la cadena de alimentacion electrica, permitiendo de ese modo la desconexion de la fuente de alimentacion electrica de la red.
La utilizacion del dispositivo de proteccion segun la invencion hace posible la utilizacion de un seccionador para poner en situacion de seguridad la cadena de alimentacion electrica. El dispositivo de proteccion segun la invencion permite entonces anular ventajosamente, antes de la apertura de seccionador, cualquier corriente de defecto detectada por el regulador de tension, esto sin degradacion del seccionador.
En los tres modos de realizacion descritos anteriormente, los medios 20 de medida son adecuados para medir la intensidad de la corriente que circula en uno de los buses 24A, 24B de tension continua, o la intensidad y/o la derivada de la intensidad de la corriente que circula en cada enlace 35U, 35V, 35W cableado, o la intensidad y/o la derivada de la intensidad de una corriente que circula en cada diodo 38. Como variante, los medios 20 de medida son adecuados para medir una diferencia de potencial entre la tension de los buses 24A, 24B de tension continua y la tension de cresta de la carga 14. Esta medida es una medida indirecta de la corriente adecuada para circular en cada diodo 38 de cada rama 30. En efecto, si la tension de los buses 24A, 24B, que corresponde a la tension de entrada del convertidor 16, es inferior a la tension de cresta de la carga 14, esto significa que circula una corriente de defecto en al menos dos diodos 38 que pertenecen a dos ramas 30 de conmutacion distintas.
Como una variante mas, cada derivada de la intensidad de la corriente antes mencionada no se mide por los medios 20 de medida sino que se determina por el procesador 74 a partir de la medida de la intensidad de la corriente asociada.
La descripcion de los dos primeros modos de realizacion se ha realizado con referencia a unos onduladores “mono- nivel”. Se entiende sin embargo que la invencion se aplica de la misma manera a unos onduladores “multi-nivel”, por ejemplo unos onduladores que presenten una topologfa de tipo controlado por el neutro, igualmente denominada topolog^a NPP (del ingles Neutral Point Piloted), o incluso una topologfa del tipo anclado por el neutro, igualmente 5 denominada topologfa NPC (del ingles Neutral Point Clamped).
Mas generalmente, la invencion se aplica a cualquier sistema de conversion de una primera tension electrica en una segunda tension electrica de tipo “reductor”, es decir tal que en regimen nominal de funcionamiento la tension de entrada del sistema es superior a la tension de salida del sistema.

Claims (13)

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    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo (21) de proteccion, contra una sobreintensidad, de al menos una rama electronica (30) de conmutacion de un sistema (10) de conversion electrico, comprendiendo la o cada rama (30) dos semi-ramas (32A, 32B) de conmutacion conectadas en serie en un borne (34u, 34V, 34W; 146A, 146B) intermedio, incluyendo al menos una semi-rama (32A, 32B) al menos un organo (36) de conmutacion, comprendiendo el o cada organo (36) de conmutacion un primer interruptor (37) electronico controlable y un diodo (38) conectado en anti-paralelo con dicho primer interruptor (37) electronico,
    caracterizado porque incluye, para la o cada rama (30) de conmutacion:
    - al menos un segundo interruptor (46) electronico, siendo adecuado el o cada segundo interruptor (46) electronico para pasar, bajo la accion de un control, de un estado conductor a un estado bloqueado para la proteccion de dicho diodo (38) contra la sobreintensidad,
    estando conectado el o cada segundo interruptor (46) electronico a un electrodo de dicho diodo (38) conectado en anti-paralelo con el primer interruptor (37) electronico, en serie con dicho diodo (38) respectivo y en anti-paralelo con dicho primer interruptor (37) electronico respectivo,
    - unos medios (20) de medida de al menos una magnitud relativa a una corriente adecuada para circular en el o cada diodo (38) de la rama (30), y
    - unos medios (48) de control del o de cada segundo interruptor (46) electronico, en funcion de la magnitud medida por los medios (20) de medida.
  2. 2. Dispositivo (21) segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el o cada segundo interruptor electronico (46) incluye un componente electronico semiconductor (50) de conmutacion, tal como un transistor, y un componente electrico (52) no lineal conectado en paralelo con dicho componente semiconductor (50) de conmutacion.
  3. 3. Dispositivo (21) de proteccion, contra una sobreintensidad, de al menos una rama electronica (30) de conmutacion de un sistema (10) de conversion electrico, comprendiendo la o cada rama (30) dos semi-ramas (32A, 32B) de conmutacion conectadas en serie en un borne (34u, 34V, 34W; 146A, 146B) intermedio, incluyendo al menos una semi-rama (32A, 32B) al menos un organo (36) de conmutacion, comprendiendo el o cada organo (36) de conmutacion un primer interruptor (37) electronico controlable y un diodo (38) conectado en anti-paralelo con dicho primer interruptor (37) electronico,
    caracterizado porque incluye, para la o cada rama (30) de conmutacion:
    - al menos un segundo interruptor (96) electronico, siendo adecuado el o cada segundo interruptor (96) electronico para pasar, bajo la accion de un control, de un estado conductor a un estado bloqueado para la proteccion de dicho diodo (38) contra la sobreintensidad,
    estando conectado el segundo interruptor (96) electronico por un lado al borne (34U, 34V, 34W; 146A, 146B) intermedio de esta rama (30) de conmutacion, y adecuado para conectarse por otro lado a un borne (28U, 28V, 28W) de salida del sistema (10) de conversion electrica
    - unos medios (20) de medida de al menos una magnitud relativa a una corriente adecuada para circular en el o cada diodo (38) de la rama (30), y
    - unos medios (48) de control del o de cada segundo interruptor (96) electronico, en funcion de la magnitud medida por los medios (20) de medida.
  4. 4. Dispositivo (21) segun la reivindicacion 3, caracterizado porque el o cada segundo interruptor electronico (96) incluye un componente electrico (100) no lineal, y dos ramales (102A, 102B) conectados cada uno en paralelo con el componente electrico (100) no lineal, incluyendo cada ramal (102A, 102B) un componente electronico (108, 112) semiconductor de conmutacion, tal como un transistor, y un diodo (106, 110) conectado en serie con el componente semiconductor (108, 112) de conmutacion.
  5. 5. Dispositivo (21) segun la reivindicacion 3, caracterizado porque el o cada segundo interruptor (96) electronico incluye dos ramales (116A, 116B), comprendiendo un primer ramal (116A) dos diodos (124) conectados en serie por su catodo respectivo en un primer punto (126) de conexion, comprendiendo un segundo ramal (116B) dos diodos (128) conectados en serie por su anodo respectivo en un segundo punto (130) de conexion, y porque el o cada segundo interruptor (96) electronico incluye ademas un componente electrico (120) no lineal conectado entre los primer y segundo puntos (126, 130) de conexion, y un componente electronico (118) semiconductor de conmutacion, tal como un transistor, estando conectado el componente electronico (118) semiconductor de conmutacion en paralelo con el componente electrico (120) no lineal.
  6. 6. Dispositivo (21) segun la reivindicacion 1 o 3, caracterizado porque el o cada segundo interruptor (46; 96) electronico incluye dos ramales (56A, 56B), comprendiendo un primer ramal (56A) dos diodos (64) conectados en serie por su catodo respectivo en un primer punto (66) de conexion, comprendiendo un segundo ramal (56B) dos diodos (68) conectados en serie por su anodo respectivo en un segundo punto (70) de conexion, y porque el o cada segundo interruptor (46; 96) electronico incluye ademas un componente electrico (60) no lineal conectado entre los
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    primer y segundo puntos (66, 70) de conexion, un contactor (62) mecanico, conectado en paralelo con el componente electrico (60) no lineal y un componente electronico (58) semiconductor de conmutacion, tal como un transistor, conectado en paralelo con el componente electrico (60) no lineal.
  7. 7. Sistema (10) de conversion de una primera tension electrica en una segunda tension electrica, que comprende:
    - un convertidor (16) de una primera tension electrica en una segunda tension electrica, comprendiendo el convertidor (16) al menos dos bornes (26A, 26B) de entrada, al menos dos bornes (28U, 28V, 28W; 144A, 144B) de salida, y al menos una rama electronica (30) de conmutacion conectada entre los dos bornes (26A, 26B) de entrada, comprendiendo la o cada rama (30) dos semi-ramas (32A, 32B) de conmutacion conectadas en serie en un borne (34U, 34V, 34W; 146A, 146B) intermedio, incluyendo al menos una semi-rama (32A, 32B) al menos un organo (36) de conmutacion, comprendiendo el o cada organo (36) de conmutacion un primer interruptor electronico (37) controlable y un diodo (38) conectado en anti-paralelo con dicho primer interruptor (37) electronico,
    - un dispositivo (18) de control del o de cada primer interruptor (37) electronico de la o de cada rama (30), y
    - un dispositivo (21) de proteccion, contra una sobreintensidad electrica, de la o de cada rama (30),
    caracterizado porque el dispositivo (21) de proteccion es conforme con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
  8. 8. Procedimiento de control de un dispositivo (21) de proteccion, siendo adecuado el dispositivo (21) de proteccion para proteger, contra una sobreintensidad electrica, al menos una rama electronica (30) de conmutacion de un sistema (10) de conversion electrica, comprendiendo la o cada rama (30) dos semi-ramas (32A, 32B) de conmutacion conectadas en serie en un borne (34U, 34V, 34W; 146A, 146B) intermedio, incluyendo al menos una semi-rama (32A, 32B) al menos un organo (36) de conmutacion, comprendiendo el o cada organo (36) de conmutacion un primer interruptor electronico (37) controlable y un diodo (38) conectado en anti-paralelo con dicho primer interruptor (37) electronico, comprendiendo el dispositivo (21) de proteccion, para la o cada rama (30) de conmutacion, al menos un segundo interruptor (46; 96) electronico,
    estando conectado el o cada segundo interruptor (46; 96) electronico al borne (34U, 34V, 34W; 146A, 146B) intermedio y a un borne (28U, 28V, 28W) de salida del sistema (10) de conversion electrica,
    o bien conectado a un electrodo de dicho diodo (38) conectado en anti-paralelo con el primer interruptor (37)
    electronico, en serie con dicho diodo (38) y en anti-paralelo con dicho primer interruptor (37) electronico,
    siendo adecuado el o cada segundo interruptor (46; 96) electronico para pasar, bajo la accion de un control, de un
    estado conductor a un estado de corte para la proteccion de dicho diodo (38) contra la sobreintensidad,
    estando el procedimiento caracterizado porque comprende, para el o cada segundo interruptor (46; 96) electronico,
    las etapas siguientes:
    - la medida (84), para el o cada diodo (38) adecuado para ser protegido por dicho segundo interruptor (46; 96), de al menos una magnitud relativa a la corriente que circula en este diodo (38),
    - el control del o de cada segundo interruptor (46; 96) electronico en funcion de la magnitud medida por los medios (20) de medida.
  9. 9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado porque la etapa de control del o de cada segundo interruptor (46; 96) electronico comprende:
    - la comparacion (88) de la o de cada medida recibida (I med+; ImedU, ImedV, ImedW, DmedU, DmedV, Dmedw) con una magnitud de referencia predeterminada o con otra medida recibida (Imed+; ImedU, ImedV, ImedW, DmedU, DmedV, Dmedw),
    y
    - la emision (90) de una senal de control de apertura o de cierre del, de los, o de uno de los segundo(s) interruptor(es) (46; 96) electronico(s) en funcion del resultado de la comparacion.
  10. 10. Procedimiento segun la reivindicacion 9, caracterizado porque durante la etapa (84) de medida, la medida es una medida directa de la intensidad de la corriente que circula en el o cada diodo (38) de la o de cada rama (30), porque la etapa de comparacion consiste en la comparacion entre el valor de la intensidad medida de la corriente que circula en al menos uno de los diodos adecuados para ser protegidos por dicho segundo interruptor (46; 96) y el valor de una intensidad de referencia, y porque, durante la etapa (90) de emision de una senal de control, la senal de control es una senal de control de apertura cuando la desviacion entre la intensidad medida de la corriente que circula en dicho al menos un diodo (38) y la intensidad de referencia es superior a una desviacion predeterminada.
  11. 11. Procedimiento segun la reivindicacion 9, caracterizado porque, durante la etapa (84) de medida, la medida es una medida de la intensidad de la corriente que circula en el o cada diodo (38) de la o de cada rama (30), a traves de una medida de la intensidad de la corriente principal que comprende la corriente que circula en dicho diodo (38), y porque la etapa de comparacion consiste en una comparacion entre el valor de la intensidad de la corriente principal medida y un valor nulo.
  12. 12. Procedimiento segun la reivindicacion 10 u 11, caracterizado porque, durante la etapa (84) de medida, la medida es una medida de la intensidad de la corriente que circula en el o cada diodo (38) de la o de cada rama (30) y de la derivada de la intensidad de la corriente que circula en el o cada diodo (38) de la o de cada rama (30),
    porque la etapa de comparacion consiste en una comparacion entre el signo del valor de la intensidad de la corriente que circula en al menos uno de los diodos (38) adecuados para ser protegidos por dicho segundo interruptor (46; 96) y el signo del valor de la derivada de la intensidad de la corriente que circula en este diodo (38), y porque, durante la etapa (90) de emision de una senal de control, la senal de control es una senal de control de 5 apertura, cuando el valor de la intensidad de la corriente que circula en dicho al menos un diodo (38) y el valor de la derivada de esta intensidad son del mismo signo.
  13. 13. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque la senal de control de apertura se transmite al o a cada segundo interruptor (46; 96) electronico, y es adecuada para controlar la apertura simultanea del conjunto de los segundos interruptores (46; 96) electronicos del sistema (10) de conversion.
    10 14. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque, cuando la senal de
    control del, de los, o de uno de los segundo(s) interruptor(es) (46; 96) electronico(s) es una senal de control de apertura, la etapa de control comprende ademas la emision de una senal de control de apertura forzada del, de los, o de uno de los primer(os) interruptor(es) (37) electronico(s).
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