BRPI0716169A2 - mÉtodo para a regulaÇço de inversores - Google Patents

Abstract

MÉTODO PARA A REGULAÇçO DE INVERSORES.A presente invenção refere-se a um método para a regulação de tensão e potência de vários inversores de alta frequência (2), conectados em paralelo na saída, de uma instalção de inversores insular, e para a distribuição da carga sobre estes inversores de alta frequência (2) que respectivamnte consistem em pelo menos um conversor CC/CC (3), um circuito intermediário (4) e um conversor CC/CA (5), sendo que para cada inversor de alta frequência (2) é formado um valor de guia (U~ i~)para a definição de um valor teórico para a regulação de uma tensão do circuito intermediário (U~ ZKi~)no circuito intermediário (4) do inversor de alta frequência (2).Um dispositivo de controle (13)determina a carga de cada inversor de alta frequência (2) através da memedição da corrente necessária ou da potência necessária, o dispositivo de controle (13) simula uma resistência interna do inversor de alta frequência (2) através da qual é produzida uma queda de tensão (U~ VR~)virtual que depende da carga determinada, que é usada para a regulação da tensão (U~ ZKi~) do circuito intermediário (4), de modo que seja provocada uma alteração consciente da tensão de saída de cada inversor de alta frequência (2).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA A REGULAÇÃO DE INVERSORES".

A presente invenção refere-se a um método para a regulação de tensão e potência de vários inversores de alta freqüência conectados em paralelo na saída de uma instalação de inversores insular e para a distribui- ção da carga sobre estes inversores de alta freqüência que respectivamente consistem em pelo menos um conversor CC/CC, um circuito intermediário e um conversor CC/CA, sendo que para cada inversor de alta freqüência é formado um valor de referência para a definição de um valor teórico para a regulação de uma tensão do circuito intermediário no circuito intermediário do inversor de alta freqüência.

Do documento DE 29 04 786 B1 é conhecido um método para a regulação de tensão e distribuição de carga e para a sincronização de vários inversores cujas saídas são interligadas. Para tal é criado um valor de regu- lação de substituição que é calculado da soma entre a tensão alternada de saída do inversor e o produto da divergência de um valor teórico da corrente do inversor na saída, isto é, uma corrente transversal, e de uma impedância complexa. No caso de tal conceito de regulação a desvantagem é que as imprecisões de medição entram diretamente para dentro da regulação e dessa forma, já com um pequeno erro de medição, um valor real falsificado é definido como valor de regulação, fazendo com que na saída a regulação é feita para uma potência não-desejada. Além disso, torna-se necessária a determinação de um valor teórico para a corrente e a medição das correntes na saída do inversor para a obtenção da corrente transversal que flui entre os inversores, o que causa um grande dispêndio de regulação que também exerce uma influência negativa sobre o tempo de reação da regulação.

Do documento DE 691 25 462 T2 é conhecido um sistema de inversores paralelos com diversos inversores que são interligados através de um condutor principal, de modo que a corrente de carga pode distribuir-se sobre os inversores. É previsto um circuito detector de corrente que determi- na um componente transversal de uma corrente que flui entre os inversores, isto é, a corrente transversal. Através de um circuito de regulação de tensão pode ser regulada a tensão de saída do inversor a fim de suprimir o compo- nente de corrente transversal detectado. Para a formação de um sinal de tensão teórica para a regulação, a corrente transversal é multiplicada com uma impedância específica, sendo que a tensão calculada disso é subtraída de uma tensão de referência, a fim de dessa forma obter um sinal de tensão teórica. Este procedimento apresenta a desvantagem de que o dispêndio de regulação é alto e a velocidade de regulação é prejudicada, uma vez que as correntes transversais precisam ser determinadas, para o que se torna ne- cessário um circuito de detecção de corrente que precisa averiguar os des- vios de uma corrente teórica a ser predefinida.

No documento DE 692 17 109 T2 é descrito um sistema para a operação paralela para um grande número de inversores, sendo que no ca- so novamente ocorre uma distribuição de carga quando a corrente transver- sal entre os inversores é determinada por um circuito de determinação de corrente, fazendo com que seja formado um valor de regulação que depende da corrente transversal determinada. Também neste caso ocorrem as des- vantagens acima descritas de uma construção de regulação complexa, do grande dispêndio de regulação e do tempo de reação da regulação.

Do documento US 5 473 528 A e do artigo Van Der Broeck, H. et al.: A simple method for parallel operation of inverters (Twentieth Internatio- nal Telecommunications Energy Conference; outubro 4 a 8 de 1998, páginas 143 a 150) são conhecidos circuitos paralelos de módulos de inversores em que a corrente necessária ou a potência necessária é determinada a fim de possibilitar uma operação paralela de um número maior de módulos de in- versores.

A tarefa da presente invenção é a criação de um método com o qual uma regulação de tensão e potência de vários inversores de alta fre- qüência (inversores HF) conectados em paralelo na saída se torna possível com um dispêndio de regulação menor. A presente invenção tem também a tarefa de conseguir um comportamento de regulação muito estável e insen- sível diante de imprecisões de medição.

A tarefa de acordo com a presente invenção é solucionada pelo fato de que um dispositivo de controle determina a carga de cada inversor de alta freqüência através da medição da corrente necessária ou da potência necessária, que o dispositivo de controle simula uma resistência interna do inversor de alta freqüência através do qual é causada uma queda de tensão virtual em dependência da carga verificada, queda de tensão virtual esta que é usada para a regulação da tensão do circuito intermediário, de modo que seja causada uma alteração consciente da tensão de partida de cada inver- sor de alta freqüência. Através da resistência simulada é encontrado um va- lor que causa uma queda de tensão UVr virtual que depende da carga que pode ser usado como valor de regulação para a estabilização do sistema de inversor e para a distribuição de carga. Nisso, a resistência é depositada em uma memória como valor ou linha característica, isto é, não é realizado pela técnica de circuito, e sim, por assim dizer, é simulado, e usado para o pro- cessamento por uma lógica de programa, de modo que fisicamente não o- corra nenhuma perda de potência através da resistência. A vantagem dessa solução é que não é necessária a determinação de correntes transversais ou de compensação que fluem entre os inversores de alta freqüência para per- mitir uma regulação da tensão de saída e também uma distribuição de carga definida para vários inversores de alta freqüência. Dessa forma, o dispêndio de regulação é fortemente reduzido e a velocidade de regulação é aumenta- da pela dispensa da determinação a avaliação de correntes transversais. Também surge a vantagem de uma regulação insensível diante de erros de medição ou imprecisões de medição, já que através da definição flexível de valores teóricos para a tensão do circuito intermediário e assim uma adapta- ção da tensão de saída na forma de uma oscilação da tensão da rede em dependência da potência necessária no caso de um valor real reconhecido erradamente, automaticamente é regulado de novo a faixa do valor fisica- mente correto. Desse modo surge um comportamento de regulação estável e as divergências dos valores reais condicionadas pela medição são com- pensadas automaticamente. Através de tal regulação, consegue-se também distribuição de carga definida, por exemplo, simétrica sobre os inversores de alta freqüência em conexão em paralelo. As correntes transversais não- desejadas entre os inversores de alta freqüência são evitadas, sem que se precisa conhecer valores de um outro inversor de alta freqüência ou valores que ocorrem entre os inversores de alta freqüência, tal como uma corrente transversal. Dessa forma, com vantagem, cada inversor de alta freqüência pode ser regulado autonomamente, fato este que aumenta a velocidade de regulação e reduz o dispêndio de regulação.

Também é vantajoso um procedimento em que a carga do inver- sor de alta freqüência é determinada na entrada do inversor de alta freqüên- cia através da determinação da potência de entrada, pois assim pode ser determinada, de modo simples, um valor de referência, independentemente dos demais inversores de alta freqüência que é respectivamente consultado como valor de influência para a estabilização de todo o sistema de inversor.

Além disso, com a ajuda da resistência interna do inversor de alta freqüência simulada pelo dispositivo de controle, pode ser calculado um valor de redução.

Devido ao fato de que o valor de redução é calculado do produto da potência de entrada Pj e um fator de adaptação Kil o valor de redução pode ser adaptado através do uso de um fator de adaptação Kj adequado para diferentes casos de aplicação e modos operacionais. Um procedimento, em que o fator de adaptação Kj é conjugado

ao tipo do inversor de alta freqüência usado, e para o cálculo do valor de redução um fator de adaptação Kj correspondentemente específico é carre- gado de uma memória do dispositivo de controle, é especialmente vantajoso.

Também á vantajoso quando para cada inversor for determinado um valor de guia Ui' para a definição do valor teórico da tensão do circuito intermediário Uzkí em dependência do valor de redução, pois assim uma re- gulação da tensão do circuito intermediário Uzkí se torna possível com meios muito simples que reage de maneira flexível à solicitação por um consumi- dor, fazendo com que possa ocorrer a estabilização e a distribuição de car- ga.

Também é vantajoso um procedimento, em que o valor de guia Ui' é calculado da diferença entre uma tensão de referência Uj_ref e o valor de redução. Devido à diminuição do valor de guia Ui' por um valor em depen- dência da potência, que é representado pela queda de tensão Uvr virtual, as vantagens acima mencionadas são alcançadas com um dispêndio pequeno através das definições de valor teórico flexíveis.

Se para a resistência simulada ou o valor de redução forem usa-

dos valores reais, em especial valores de corrente contínua, o dispêndio da regulação, em comparação com o uso de valores complexos, em que são levados em consideração o montante e a posição de fases e em que são usados como valores reais valores de corrente alternada, é simplificado com vantagem, fato este que aumenta o tempo de reação ou a velocidade de re- gulação.

Em virtude de um procedimento, em que o valor de guia Ui' para a definição do valor teórico da tensão do circuito intermediário UZkí diminui com um aumento da carga na saída ou aumenta em uma diminuição da car- ga na saída, é permitida uma regulação da potência de saída dos inversores de alta freqüência estável e não prejudicada por imprecisões de medição.

Um decurso do processo, em que são usados para a regulação da tensão do circuito intermediário UZkí um regulador de tensão e, conectado em série com este, pelo menos um regulador de corrente, por exemplo, res- pectivamente um regulador PI, é vantajoso na base dos meios apropriados e consagrados. No caso, através do regulador de tensão é definido um outro valor de guia Ii' para a regulação da corrente teórica trazida para o circuito intermediário através do regulador de corrente, de modo que a tensão do circuito intermediário UZkí seja definida através da corrente teórica levada para o circuito intermediário. Dessa forma, através do laço de regulação para a regulação da corrente que está subordinada ao laço de regulação para a regulação da tensão a quantidade de carga levada para o circuito intermedi- ário pode ser regulada de tal modo, que a tensão do circuito intermediário Uzkí se regula de acordo com o valor de guia Uj'. Um decurso do processo, em que para a regulação da tensão do

circuito intermediário Uzkí é medida uma corrente de reatância ΙΖκι e levada para o circuito intermediário, é vantajoso pois com estes valores reais é en- contrada a base para a execução da regulação e estes valores são conjuga- dos exclusivamente a um único inversor de alta freqüência, fato este que minimiza a comunicação entre os inversores de alta freqüência para a exe- cução da regulação. A determinação dispendiosa de correntes de compen- sação ou transversais que fluem entre os inversores de alta freqüência não é necessária, portanto, o que reduz a complexidade de regulação e melhora o tampo de reação.

Em virtude do fato de que a tensão do circuito intermediário Uzkí e eventualmente a corrente de reatância Izki são acoplados por reatância em cada inversor de alta freqüência respectivamente para a formação de uma divergência de regulação dentro do respectivo circuito de regulação para o regulador de tensão e eventualmente para o regulador de corrente, é possi- bilitada uma regulação autônoma da potência de saída de cada inversor de alta freqüência individual, sendo que ao mesmo tempo acontece uma distri- buição de carga desejada sobre os inversores de alta freqüência.

Vantajoso é também o procedimento em que a partir da tensão do circuito intermediário Uzkí é gerada uma tensão alternada de saída pro- porcional, em especial através do conversor CC/CA, uma vez que através da regulação correspondente da tensão do circuito intermediário Uzkí a tensão alternada de saída efetiva é regulada também, sendo que a regulação de maneira vantajosa pode ocorrer exclusivamente com valores de corrente contínua.

Devido ao fato de que os inversores de alta freqüência são sin- cronizados através de uma linha por meio de um sinal ou de um impulso pe- Io menos no momento da partida da operação paralela, é garantido que a tensão alternada de seno nas saídas de vários inversores de alta freqüência é síncrono na passagem por zero, o que impede correntes transversais entre os inversores de alta freqüência devido a diferenças de potencial devido à diferente posição de fase das tensões alternadas. Também é vantajoso que através da linha são transmitidos ou-

tros dados não-críticos de tempo, tais como sinais de erro ou de diagnóstico, parâmetros de potência, valores de estado da regulação etc., uma vez que pode ser feita uma avaliação e um processamento posterior de estados ope- racionais, por exemplo, uma visualização ou protocolo de parâmetros ou alto semelhante, sendo que isto não é necessário para o modo de funcionamento da regulação e a velocidade de regulação não é prejudicada.

Se o inversor de alta freqüência for usado como inversor de alta

freqüência insular para o abastecimento de um consumidor desacoplado da rede pública de abastecimento de energia, podem ser usadas as tolerâncias permitidas para a rede pública referente ás oscilações de tensão para a re- gulação da tensão de saída como faixa de oscilação, o que com vantagem possibilita a variabilidade da tensão do circuito intermediário Uzkí ou da ten- são de saída dentro dessa faixa de oscilação, sem que o modo de funcio- namento do consumidor seja prejudicado.

Uma outra variação do método vantajosa é o fato de que a regu- lação é feita digitalmente e os componentes dos circuitos de regulação são chamados de uma memória do dispositivo de controle, e são processados por um circuito de cálculo, em especial, por um microprocessador, sendo que desse modo a regulação pode ser realizada de maneira muito barata e flexível.

A presente invenção é explicada detalhadamente com a ajuda dos desenhos esquemáticos anexados.

Eles mostram:

A figura 1 mostra um diagrama em bloco de uma disposição de dois inversores de alta freqüência com os componentes essenciais para a execução do método de acordo com a presente invenção. A figura 2 mostra um diagrama em bloco de uma variação de

execução possível da construção do regulador para a regulação de um in- versor de alta freqüência de um sistema de inversor.

A figura 1 mostra uma construção usual de um sistema de inver- sores 1 com vários - no presente caso, dois - inversores de alta freqüência 2 (com borda em linha de ponto e traço), conectados em paralelo na saída, em especial inversores de alta freqüência. Uma vez que os componentes indivi- duais ou grupos construtivos e funções de inversores de alta freqüência 2 já são conhecidos do estado da técnica, eles não serão descritos detalhada- mente a seguir.

O inversor de alta freqüência 2 apresenta, por exemplo, um con- versor CC/CC 3 (com borda em linha pontilhada), um circuito intermediário 4 e um conversor CC/CA 5. Nisso, os inversores de alta freqüência 2 têm uma propriedade especial, precisamente, eles possuem uma resistência interna muito pequena, em comparação com inversores convencionais de 50 Hz que usualmente são usados. Em uma entrada do conversor CC/CC 3 é conecta- da uma fonte de energia 6 ou um gerador de energia, que pode ser, por e- xemplo, um ou vários acumuladores 7 interconectados em paralelo e/ou em série. Nisso, é possível, como é mostrado esquematicamente e conhecido do estado da técnica, que os acumuladores 7 sejam carregados por módulos solares 7a e um regulador de carga 7b. Em uma saída 8, o conversor CC/CA é ligado a um ou a vários consumidores elétricos 9, como por exemplo, uma geladeira, um equipamento de rádio etc.. De preferência, o sistema de inversores 1 é usado como inversor de alta freqüência insular para o abaste- cimento de consumidores 9 desacoplados da rede pública de abastecimento que, porém, precisam de um abastecimento com energia como em uma rede pública de abastecimento com energia. Devido ao uso de vários inversores de alta freqüência 2, por um lado, pode ser ofertada mais potência para a operação dos consumidores 9. Por outro lado,em virtude da construção re- dundante, através do uso de vários inversores de alta freqüência 2, pode ser reduzida a probabilidade de falhas do sistema de inversores 1, fazendo com que consumidores críticos 9 possam ser abastecidos com energia sem risco de falhas.

O conversor CC/CC 3 é formado por pelo menos uma eletrônica de potência 10 e um transformador e um conversor CC/CA (bloco 11). A ele- trônica de potência 10 apresenta um dispositivo de comutação que é contro- lado ou pulsado em uma entrada de controle 12, de modo que a energia tra- zida no transformador no bloco 11 possa ser fixada, por exemplo, por meio de modulação de largura de pulso (PWM) ou processo de desvio de fase (phase-shift) ou algo semelhante do sinal de controle na entrada de controle 12. O circuito intermediário 4 é construído por um ou vários capacitores, em especial de capacitores de eletrólito. O circuito intermediário 4 serve para armazenar energia, e por esta razão este é carregado a uma tensão de cir- cuito intermediário Uzk a partir da qual é gerada uma tensão alternada na saída 8 pelo conversor CC/CA 5. Para que a tensão alternada desejada para o consumidor 9 possa ser gerada na saída 8, o conversor CC/CA 5 é um inversor correspondente que converte a tensão contínua em uma tensão alternada. Outros elementos construtivos ou grupos construtivos, tais como, por exemplo, circuitos de filtro, capacitores de alisamento etc., não são mos- trados no exemplo de execução apresentado.

Além disso, o inversor de alta freqüência 2 possui um regulador ou um dispositivo de controle 13 que pode ser, por exemplo, um micropro- cessador, um microcontrolador ou um computador. Através do dispositivo de controle 13 pode ser efetivado o respectivo controle dos diversos grupos construtivos, em especial dos elementos de comutação dispostos neles. No dispositivo de controle 13 são armazenados os diversos processos de regu- lação ou de controle com a ajuda de programas de software corresponden- tes e/ou dados ou linhas características. Além disso, junto com o dispositivo de controle 13 é/são dispostos um ou vários sistemas de medição 14 para a determinação da corrente e da tensão nos mais diversos pontos do sistema de inversores 1.

Com a construção mostrada na figura 1 pode ser executado um método para a regulação de tensão e corrente dos inversores de alta fre- qüência 2 conectados em paralelo nas saídas 5, de tal modo que pode ser feita uma distribuição definida da potência necessária para o ou os consumi- dores 9 para os inversores de alta freqüência 2 individuais. Nisso é possível que os inversores de alta freqüência 2 tenham construção idêntica, de modo que possa ser feita uma distribuição de carga simétrica ou uniforme entre os inversores de alta freqüência 2, Também podem ser usados inversores de alta freqüência 2 de tipos diferentes, por exemplo, de classes de potência ou potências nominais diferentes, sendo que neste caso é feita uma distribuição de carga para os inversores de alta freqüência 2 correspondente, em espe- ciai em dependência da potência nominal. Se, por exemplo, em um sistema de inversores 1 com dois inversores de alta freqüência 2 o segundo inversor de alta freqüência 2 for executado com potência nominal dupla diante do primeiro inversor de alta freqüência 2, o sistema de inversores 1 é regulado de tal modo que o segundo inversor de alta freqüência 2 também fornece a dupla potência do consumidor 9.

O método de acordo com a presente invenção é explicado mais adiante com a ajuda da contemplação em conjunto de figura 1 e 2, sendo que a figura 2 mostra um diagrama em bloco do conceito de regulação que é a base da presente invenção. No caso, na figura 2 é mostrado um diagrama em bloco da regulação de um único inversor de alta freqüência 2, sendo que este diagrama em bloco se aplica respectivamente para cada um dos inver- sores de alta freqüência 2 do sistema de inversores 1.

No inversor de alta freqüência 2 é medida uma tensão do circuito intermediário UZkí que existe na saída do circuito intermediário 4, através de um sistema de medição 14 executado como um sensor de tensão 15. O ín- dice i é um dis inversor de alta freqüência 2 do sistema de inversores 1. A tensão do circuito intermediário Uzkí é usada para a regulação da potência na saída 8 do inversor de alta freqüência 2 como valor real e, portanto, de- pois de cada exploração é depositada no dispositivo de controle 13.

Além disso, através da potência de entrada Pi fornecida pela fon- te de energia 6 para o inversor de alta freqüência 2 em uma determinação de potência 16 sendo que isto pode ser feito através de um sistema de me- dição 14 formado por sensores de corrente e tensão e uma lógica de cálculo para calcular a potência. A potência de entrada Pj no inversor de alta fre- qüência 2 é determinada pela potência liberada na saída 8, de modo que uma alteração da potência de saída do sistema de inversores 1 tem efeito na entrada dos inversores de alta freqüência 2.

A fim de realizar nas saídas 8 uma distribuição definida da po- tência sobre o inversor de alta freqüência 2, é predeterminado um valor teó- rico ou um valor de guia Uj' para a tensão do circuito intermediário UZkí que é conduzido para a entrada de um regulador 17. O regulador 17 executa uma regulação de tal modo que em uma diferença ou divergência de regulação existente entre o valor de guia Ui' e a tensão do circuito intermediário Uzkí momentânea, é feita uma alteração na corrente levada para o circuito inter- mediário 4, fazendo com que a tensão do circuito intermediário Uzki apareça como desejado. Não serão discutidos aqui os elementos ou componentes eventualmente existentes no decurso de regulação 18, tais como por exem- plo, capacitores, limitadores de sinal, filtros etc., uma vez que estes são do conhecimento do técnico que trabalha no campo da técnica de regulação.

De acordo com a presente invenção é previsto que o valor de guia Uj' em especial dentro de uma certa faixa de oscilações seja variável, seja é determinado na saída 8 em dependência da carga do inversor de alta freqüência 2 pelo usuário 9. A faixa de oscilações, no caso, é determinada de tal modo que a oscilação de tensão que aparece na saída 8 fica dentro das tolerâncias permitidos para um consumidor 9. De preferência, a faixa de oscilações corresponde às oscilações de tensão máximas admissíveis das redes,públicas de abastecimento de energia. Nisso, a oscilação de tensão pode ficar entre, por exemplo, 240 V e 220 V.

De preferência, a solicitação do inversor de alta freqüência 2 é determinada, obtendo-se a potência de entrada Pj de uma determinação de potência 16 na entrada do inversor de alta freqüência 2. Dessa forma. O va- lor de guia Ui' pode ser alterado ou variado pelo dispositivo de controle 13 em dependência da potência de entrada Pi. Para tal, preferencialmente é dada uma tensão de referência Ui ref que é reduzida por um valor que de- pende da potência de entrada Pi. Este valor pode ser considerado a resis- tência simulada ou virtual, uma vez que através deste é simulada uma queda de tensão Uvr através da formação de um valor de redução que não ocorre fisicamente, já que os inversores de alta freqüência 2 possuem uma resis- tência interna muito pequena que não exerce nenhum efeito essencial. Por- tanto, o valor de guia Ui' é formado de uma diferença entre uma tensão de referência Uj_ref e uma queda de tensão Uvr virtual de acordo com Ui' = Uj_ref - Uvr■ A tensão de referência Uj ref preferencialmente é mantida em um valor constante durante a regulação, sendo que a tensão de referência Uj_ref é predeterminada identicamente para todos os inversores de alta freqüência 2 usados no sistema de inversores 1. Porém, há também a possibilidade de que o valor da tensão de referência Uj_ref depende do tipo do inversor de alta freqüência 2 usado e a tensão de referência Ui ref seja predefinida indepen- dentemente e eventualmente diferente para cada inversor de alta freqüência 2no sistema de inversores 1.

O valor de redução ou a queda de tensão Uvr virtual de prefe- rência, é proporcional à potência de entrada Pi obtida na determinação de potência. Para calcular a queda de tensão Uvr é previsto um elemento de avaliação 18, em especial um elemento de multiplicação ou uma linha carac- terística armazenada que contém um fator de adaptação Kl que preferenci- almente é específico para o inversor 2, de modo que através de multiplica- ção da potência de entrada Pi com o fator de adaptação Kj seja calculado o valor de redução Uvr. O valor de redução Uvr ou o fator de adaptação Ki de preferência, é um valor puramente real.

O valor de guia U,' depende então do valor de redução Uvr, fa- zendo com que a definição do valor teórico da regulação seja flexível. Com tal procedimento, em que a tensão do circuito intermediário Uzkí é determi- nada pela potência na saída 8 ou na entrada do inversor de alta freqüência 2, com vantagem é possível uma regulação com pouco dispêndio e muito rápida da potência na saída 8, sendo que também pode ser feita a distribui- ção definida, por exemplo, simétrica, da carga sobre os inversores de alta freqüência 2.

Se agora o consumidor 9 aumenta a carga, depois de processos de descarga de curta duração nos circuitos intermediários 4, mais corrente é retirada dos inversores de alta freqüência 2, mantendo a tensão do circuito intermediário Uzkí constante. Somente com o reconhecimento da ocorrência de uma potência de energia maior em virtude de uma retirada maior de cor- rente, o valor de guia Ui' é diminuído pelo valor de redução Uvr, de modo que surga uma tensão do circuito intermediário Uzkí menor. Este processo é executado paralelamente em todos os inversores de alta freqüência 2, de modo que a carga se distribui sobre os inversores de alta freqüência 2 de modo simétrico ou por fração em dependência a respectiva potência nomi- nal, uma vez que no circuito intermediário 4 de cada inversor de alta fre- qüência 2 surge a mesma tensão do circuito intermediário Uzkí·

A predeterminação da tensão do circuito intermediário Uzkí acon- tece preferencialmente através de um regulador de tensão 19 e pelo menos um regulador de corrente 20 no regulador 17. Através do regulador de ten- são 19, um outro valor de guia Ii' é emitida na saída que determina o valor teórico da corrente fornecida para o circuito intermediário 4. Um sensor de corrente 21 forma um outro sistema de medição 14 que determina uma cor- rente real na eletrônica de potência 10 que é reconduzido para um subtractor 22 ou comparador. No subtractor 22 é obtida da diferença do valor de guia Ij' e da corrente real uma divergência de regulação para a entrada do regulador de corrente 20. O regulador de corrente 20 determina então a carga ou a corrente que é levada para o circuito intermediário 4 a fim de carregar este até a tensão do circuito intermediário Uzkí·

Pode se dizer, portanto, que em uma instalação de inversores para a regulação de tensão e potência de vários inversores de alta freqüên- cia 2 que na saída são conectados em paralelo e para a distribuição da car- ga sobre estes inversores de alta freqüência 2, consiste respectivamente de pelo menos de um conversor CC/CC 3, um circuito intermediário 4 e um conversor CC/CA 5 e que para cada inversor de alta freqüência 2 é formado um valor de guia Ui' para a definição de um valor teórico para a regulação de uma tensão do circuito intermediário Uzkí no circuito intermediário 4 do inver- sor de alta freqüência 2. Em cada inversor de alta freqüência 2 um dispositi- vo de controle 13 determina a corrente necessária ou a potência necessária e depois é feita uma alteração da tensão do circuito intermediário Uzki e, por- tanto, uma alteração da tensão de saída em dependência da carga do inver- sor de alta freqüência 2, de modo que é produzida uma oscilação de tensão de rede consciente na saída do inversor de alta freqüência 2. Em virtude da geração consciente de uma oscilação da tensão

da rede na saída dos inversores de alta freqüência 2 consegue-se de forma simples que em inversores de alta freqüência 2 com uma resistência interna muito pequena torna-se possível uma adaptação de potência dos inversores de alta freqüência 2 conectados em paralelo, evitando assim as correntes transversais correspondentes como surgem no caso de distribuições de po- tência ou em distribuições de carga desiguais. Em palavras simples, isto é feito de tal modo que, por exemplo, em caso de distribuições de carga desi- guais um inversor de alta freqüência 2 fornece mais corrente do que o outro. Dessa forma, no inversor de alta freqüência 2 que fornece mais corrente, através de resistência interna simulada por meio do dispositivo de controle 13 é causada uma alteração da tensão de saída, isto é, a tensão de saída é baixada. O outro inversor de alta freqüência 2 fornece agora mais corrente, já que a tensão de saída ainda é igual ou maior, de modo que novamente na base da regulação por meio da resistência interna simulada também neste inversor de alta freqüência 2 em seguida seja feita uma alteração a tensão de saída, isto é, uma oscilação da tensão da rede. Assim sendo, na base de regulação é executada uma adaptação permanente da tensão de saída na forma de uma oscilação da tensão da rede, de modo que nos inversores de alta freqüência 2 conectados em paralelo surge uma diminuição da tensão de saída uniforme e dessa forma, ambos os inversores de alta freqüência 2 fornecem a mesma corrente e levam a mesma carga. Esta regulação acon- tece também em sentido inverso, precisamente quando se precisa de menos potência, é feito um aumento da tensão de saída, de modo que por sua vez ambos os inversores de alta freqüência 2 sofrem a mesma carga. Através dessa regulação torna-se evidente então que cada inversor de alta freqüên- cia 2 executa a regulação independentemente para si mesmo e que, portan- to, não precisa ser usado nenhum sistema de medição de corrente transver- sal adicional, como é o caso no estado da técnica.

Dessa forma também pode ser interconectado qualquer número de inversores de alta freqüência 2 sem dispêndio adicional. Apenas precise- se em caso de uma ampliação de tal instalação de inversores insular conec- tar os novos inversores de alta freqüência 2 através da linha 23 para o sinal de passagem por zero.

Uma outra vantagem é conseguida por meio de realização cons- ciente da oscilação de tensão da rede, e na verdade, que com isso de forma simples também pode ser providenciado uma proteção contra sobrecarga para os inversores de alta freqüência 2. isto acontece de tal modo, por e- xemplo, que para os inversores de alta freqüência 2 é determinado um valor limite superior e inferior para a tensão de saída, isto é, da oscilação de ten- são de rede realizada, de modo que em caso de excesso de carga os inver- sores de alta freqüência 2 não podem efetuar uma diminuição da tensão de saída para abaixo desses valores limites, já que de outro modo os inversores de alta freqüência 2 forneceriam energia demais e assim ocorreria uma car- ga forte demais para os inversores de alta freqüência 2.

Cabe observar que podem ser usados sistemas de reguladores conhecidos do estado da técnica como regulador de tensão 19 e/ou regula- dor de corrente 20, por exemplo, reguladores PI.

A regulação da quantidade de energia levada para o circuito in- termediário 4 pode ser feita por meio de PWM, sendo que através do trans- formador de alta freqüência no bloco 11 ocorre uma transformação da ten- são de tal modo que o circuito intermediário 4 é carregado para uma tensão do circuito intermediário Uzki de cerca de 300 V a 500 V, em especial de cer- ca de 400 V. Através do conversor CC/CA 5 esta tensão do circuito interme- diário Uzkí é transformada em uma tensão alternada aplicada na saída 8, por exemplo, uma tensão de rede de 230 V e 50 Hz, sendo que para isso podem ser usados processos ou dispositivos conhecidos do estado da técnica, tais como, por exemplo, pontes de inversores ou algo semelhante. O valor efeti- vo da tensão alternada na saída 8, no caso, é proporcional ao valor da ten- são do circuito intermediário Uzkí- Na saída podem ocorrer oscilações de tensão devido a corrente de reatância Izki variável, que porém permanecem dentro das tolerâncias permitidas das redes públicas de abastecimento de energia. Em consumidores com correntes de partida altas, isto até é uma vantagem, já que a tensão alternada nas saídas 8 durante a partida é menor devido à carga alta, o que age contra um excesso de carga de curta duração do sistema de inversores 1.

Os inversores de alta freqüência 2 do sistema de inversores 1 são interligados através de uma linha 23, por exemplo, uma linha de ondas de luz, para fins de troca de sinais ou de dados. Os inversores de alta fre- qüência 2 são diretamente sincronizados através dessa linha 23 de modo que as tensões alternadas na forma de seno nas saídas dos inversores de alta freqüência 2 estão na mesma fase, isto é, apresentam as mesmas pas- sagens por zero. Esta sincronização pode ser realizada, por exemplo, atra- vés de um pulso de partida, através do qual a geração da tensão alternada na saída 8 de cada inversor 2 começa na mesma hora. Em virtude dessa sincronização de tempo das passagens por zero das tensões alternadas nas saídas 8 são impedidas correntes de compensação ou transversais causa- das pela desigualdade de fase.

Além disso, há a possibilidade de que através de linha 23 são transmitidos outros dados não críticos de tempo, como sinais de erro ou si- nais de diagnóstico, parâmetros de potência, valores de estado etc. Isto sig- nifica que podem ser realizadas mais funções no sistema de inversores 1, por exemplo, uma visualização ou protocolo de parâmetros, sendo que isto não exerce nenhuma influência para a regulação do abastecimento de um consumidor 9 com energia.

Cabe observar que os diversos blocos de funções nas figuras 1 e 2, pelo menos em parte, podem ser armazenados em uma memória do dispositivo de controle 13 como lógica de cálculo ou software, isto se aplica principalmente ao regulador 17, o elemento de avaliação 18 e partes da de- terminação de potência 16. Neste caso ocorre uma regulação digital da po- tência emitida nas saídas 8 dos inversores de alta freqüência 2 o que possi- bilita uma concepção de regulador flexível e barato.

Além disso, os valores depositados na memória do dispositivo de controle 13 podem ser alterados de modo simples e/ou várias configura- ções de um sistema de inversores 1 podem ser depositadas. É possível, por exemplo, que diversos fatores de adaptação Ki que são específicos para um tipo ou uma classe de potência de um inversor 2 podem ser armazenados que em dependência de um tipo usado de um inversor 2 são solicitados da memória. Assim sendo, através da predeterminação de um fator de adapta- ção Ki conjugado ao inversor 2, a potência cedida na saída 8 do inversor 2 pode ser determinada, o que torna possível uma construção heterogênea do sistema de inversores 1 com diferentes tipos de inversores 2 com potência nominal diferente.

O reconhecimento do tipo de um inversor 2 pode acontecer au-

tomaticamente por meio do dispositivo de controle 13, por exemplo, em um modo de diagnostico, ou pode ser estipulada manualmente por meio de re- gistros do usuário, com que é selecionado o fator de adaptação Ki corres- pondente.

Finalmente, cabe observar que para o abastecimento do consu-

midor 9, o sistema de inversores 1 não se restringe a dois inversores de alta freqüência 2, mas sim que pode ser operado paralelamente qualquer núme- ro de inversores de alta freqüência 2 na saída 8 em um condutor principal 24 que conduz para o consumidor 9.

As execuções ou partes mostradas nas figuras 1, 2 da descrição

que pertence a estas figuras podem ser o objeto de soluções independentes de acordo com a presente invenção. As respectivas tarefas e soluções de acordo com a presente invenção podem ser obtidas das descrições detalha- das dessas figuras.

Claims (13)

1. Processo para a regulação de tensão e potência de vários inversores de alta freqüência (2), conectados em paralelo, na saída de uma instalação de inversores insular e para a distribuição da carga sobre estes inversores de alta freqüência (2) que respectivamente consistem em pelo menos um conversor CC/CC (3), um circuito intermediário (4) e um conver- sor CC/CA (5), sendo que para cada inversor de alta freqüência (2) é forma- do um valor de guia (Uj') para a definição de um valor teórico para a regula- ção de uma tensão do circuito intermediário (Uzkí) no circuito intermediário (4) do inversor de alta freqüência (2), caracterizado pelo fato de que a carga de cada inversor de alta freqüência (2) é determinada por um dispositivo de controle (13) na entrada de cada inversor de alta freqüência (2) através da determinação da potência de entrada (Pi), que cada dispositivo de controle (13) simula uma resistência interna virtual de cada inversor de alta frequên- cia (2) através da qual é produzida uma queda de tensão (Uvr) virtual que depende da carga determinada, queda de tensão (Uvr) virtual esta que é usada para a regulação da tensão (Uzkí) do circuito intermediário (4), de mo- do que é provocada uma alteração consciente da tensão de saída de cada inversor de alta freqüência (2).

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pe- lo fato de que com a ajuda da resistência interna simulada pelo dispositivo de controle (13) de cada inversor de alta freqüência (2) é calculado um valor de redução.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pe- Io fato de que o valor de redução é calculado do produto da potência de en- trada (Pi) e um fator de adaptação (Kj).

4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pe- lo fato de que o fator de adaptação (Ki) é conjugado ao tipo do inversor de alta freqüência (2) usado, e para o cálculo do valor de redução, um fator de adaptação (Kj) respectivamente específico é solicitado de uma memória do dispositivo de controle (13).

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que para cada inversor de alta freqüência (2) é determinado um valor de guia (Ui') para a predeterminação do valor teórico da tensão do circuito intermediário (Uzkí) em dependência do valor de redu- ção.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pe- lo fato de que o valor de guia (Ui') é calculado da diferença entre uma tensão de referência (Uj_ref) e o valor de redução.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado pelo fato de que para a resistência simulada ou o valor de redução são usados valores reais, em especial valores de corrente contínua.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que o valor de guia (Ui') para a predetermina- ção do valor teórico da tensão do circuito intermediário (Uzkí) é diminuído em caso de aumento da carga do inversor de alta freqüência (2) na saída (8), ou em uma diminuição da carga do inversor de alta freqüência (2) na saída (8), é aumentado.

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que para a regulação da tensão do circuito intermediário (Uzkí) são usados um regulador de tensão (19) e, co- nectado em série com este, pelo menos um regulador de corrente (20), por exemplo, respectivamente um regulador PI, sendo que através do regulador de tensão (19) é predeterminado um outro valor de guia (Ij') para o qual a regulação da corrente teórica conduzida para o circuito intermediário (4) é predeterminado pelo regulador de corrente (20), de modo que através da corrente teórica conduzida para o circuito intermediário (4) é determinada a tensão do circuito intermediário (Uzkí)·

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que para a regulação da tensão do circuito intermediário (Uzkí) é medida uma corrente de reatância (Ιζκι) e con- duzida ao circuito intermediário (4).

11. Processo, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracteri- zado pelo fato de que a tensão do circuito intermediário (Uzkí) e eventual- mente a corrente de reatância (Izki) são acopladas por reatância para a for- mação de uma divergência de regulação para o regulador de tensão (19) e eventualmente para o regulador de corrente (20).

12. Processo, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracteri- zado pelo fato de que a tensão do circuito intermediário (Uzkí) e eventual- mente a corrente de reatância (Izki) são acoplados por reatância para a for- mação de uma divergência de regulação para o regulador de tensão (19) e eventualmente para o regulador de corrente (20).

13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que através da linha (23) são transmitidos outros dados não- críticos de tempo, tais como sinais de erro ou sinais de diagnóstico, parâme- tros de potência, valores de estado etc..