ES2333199T3 - Sistema generador de corriente alterna. - Google Patents

Abstract

Sistema generador de energía de corriente alterna que incluye un medio inversor (INV) que es accionable para convertir un voltaje de CC intermedio en una salida de energía de corriente alterna, un medio (EN, GS, G, CON, BO) accionable para generar y mantener el voltaje de CC intermedio a un nivel y un medio detector que comprende un medio detector de voltaje (VSa) accionable para controlar el voltaje de CC intermedio, un medio de control caracterizado por el hecho de que se proporciona un medio de control (AFC, IC) para el medio inversor, siendo dicho medio de control sensible al medio detector de voltaje y siendo accionable para controlar la operación del medio inversor de modo que al menos uno del voltaje y la frecuencia de la salida de energía de CA sea reducida en respuesta a una caída del voltaje de CC intermedio a un nivel determinado provocado por la aplicación de una carga de fase a la salida de energía de CA por la cual proporcionar un efecto de descarga transitoria que dará al medio generador tiempo para responder y de ese modo permitir que el voltaje de CC intermedio sea restaurado a dicho nivel.

Description

Sistema generador de corriente alterna.

Esta invención se refiere a un sistema generador de energía de corriente alterna en el cual se produce una salida de energía de corriente alterna por conversión de una salida de corriente continua intermedia.

WO98/28832 expone un conjunto generador que comprende un motor/generador que proporciona una salida eléctrica de voltaje variable, siendo esta salida rectificada y alimentada a un convertidor CC-CC, siendo el voltaje de la corriente continua de salida del convertidor CC-CC vigilado por un circuito de control y sirviendo como una salida de corriente continua intermedia que es alimentada a un inversor para generar una salida de corriente alterna que suministra una carga externa. El convertidor CC-CC desacopla o aísla la salida de corriente continua intermedia de las fluctuaciones en la salida de corriente y/o voltaje del generador de modo que el aparato es capaz de alojar variaciones sustanciales en la salida del generador al tiempo que mantiene la salida de corriente continua intermedia dentro de los parámetros operativos deseados. El convertidor CC-CC también sirve para desacoplar o aislar el generador de variaciones en la carga. Un dispositivo de almacenamiento de energía, por ejemplo un condensador, es conectado en paralelo con el enlace de CC y de ese modo proporciona una reserva de energía a corto plazo cuando la carga aplicada al voltaje de enlace de CC varía súbitamente. Este dispositivo de almacenamiento de energía puede ser complementado por otros dispositivos similares con sistemas de control respectivos. En algunos casos, esos dispositivos de almacenamiento de energía complementarios pueden ser excluidos. En cambio, se pude introducir un circuito de anticipación de carga para hacer frente al alto impacto o cargas de fase.

El concepto de generación de energía por dicho conjunto generador que varía automáticamente su velocidad para coincidir con las variaciones de carga en cualquier momento es accionar la principal fuente de energía a una velocidad óptima, basado en la eficiencia o la economía de combustible o bajo nivel de ruido o cualquier otro parámetro deseable, mientras proporciona la salida de kW del motor requerida para satisfacer la demanda de carga y cualquier pérdida en el sistema. Para lograr esto, el circuito de control incluye diferentes controladores electrónicos que supervisan y controlan la salida de corriente continua intermedia o voltaje de conexión a través de un condensador, a través de un detector de voltaje y un voltaje de señal de retroalimentación.

La medición y el circuito de control del conjunto generador descritos en WO98/28832 controlan el voltaje de salida del generador y la corriente con el voltaje de enlace de CC y funciona a través de un bucle de control de retroalimentación para variar la velocidad del motor para mantener la constante de voltaje del enlace de CC y limitar la corriente de salida del generador a un nivel determinado como una señal de referencia de corriente.

US-A-55 63 802 describe un sistema de energía integrado que incluye un suministro de energía de motor/generador integrado con baterías de almacenamiento para proporcionar energía de CA de tipo doméstico. Para una pequeña demanda de carga, las baterías de almacenamiento se utilizan para proporcionar electricidad. Para una demanda grande de carga, el motor/generador comienza a suministrar electricidad. El motor/generador también recarga las baterías de almacenamiento si la demanda de carga es más pequeña que la capacidad de carga máxima de motor/generador. Para una demanda de carga más grande, el motor/generador y las baterías de almacenamiento proporcionan electricidad en paralelo. La velocidad de motor es variable para diferentes cargas. Se genera una señal modulada por anchura de impulsos que controla el voltaje de CC del bus de CC de voltaje elevado. Esta disposición proporciona el sistema de velocidad variable del motor acelerando o desacelerando cuando cambian los requisitos de energía de sistema para mantener el voltaje en el bus de CC de alta tensión sustancialmente constante. Mientras mayor es la carga, más alta es la velocidad del motor que se requiere para producir la energía necesaria y mantener un voltaje de CC constante.

US-A-5.198.698 describe un sistema de suministro de energía auxiliar que incluye un motor de combustión interno que impulsa un alternador, cuya salida es rectificada y suministrada a líneas de bus de CC a través de las cuales se conecta una batería de almacenamiento. Las líneas de bus de CC pueden alimentar un dispositivo consumidor tal como un suministro de energía o sistema de telecomunicación ininterrumpible. Se detecta el voltaje a través de las líneas de bus y cuando el voltaje cae por debajo de un valor seleccionado, indicando que el dispositivo consumidor está tomando energía de la batería más allá de un límite deseado, el motor se enciende por un periodo de tiempo para calentarlo; durante el mismo la energía del generador no es suministrada a las líneas de bus de CC. Luego, el generador suministra energía a las líneas de bus de CC para alimentar el dispositivo consumidor y recargar parcialmente la batería hasta que el dispositivo consumidor deja de tomar energía, después de lo cual se apaga el motor. El sistema de suministro de energía incluye un controlador que controla los intervalos de tiempo entre los arranques del motor y si se excede un periodo de tiempo seleccionado, el motor es encendido sin suministrar energía del generador a las líneas de bus de CC para permitir que el motor y el generador se calienten, aumentando el mantenimiento del sistema. Las características de funcionamiento del motor y el generador son detectadas y almacenadas para el acceso por parte de un operador y las advertencias son proporcionadas si estas condiciones exceden límites aceptables.

Un objetivo de un aspecto de esta invención es permitir el funcionamiento de ese conjunto generador sin necesidad de que haya un dispositivo de almacenamiento de energía conectado en paralelo con el enlace de CC para proporcionar una reserva de energía a corto plazo cuando la carga aplicada al voltaje de enlace de CC varía súbitamente.

Según un aspecto de esta invención, se proporciona un sistema generador de energía de corriente alterna que incluye medios inversores que pueden operarse para convertir un voltaje intermedio de CC en una salida de energía de corriente alterna, medios para generar y mantener el voltaje intermedio de CC a un nivel y medios de detección de voltaje que pueden operarse para controlar el voltaje intermedio de CC, donde se proporcionan medios de control para los medios de inversor, siendo dichos medios de control sensibles a los medios de detección de voltaje y pudiendo accionarse para controlar la operación de los medios inversores así se reducen el voltaje y/o la frecuencia de la salida de energía de corriente alterna en respuesta a una caída en el voltaje intermedio de CC a un nivel determinado provocado por la aplicación de una carga de fase a la salida de energía de corriente alterna, por la cual proporcionar un efecto de descarga transitoria que dará tiempo a los medios generadores para responder y de ese modo permitir que el voltaje intermedio de CC sea restaurado a dicho nivel.

Los medios para generar y mantener el voltaje de CC intermedio de una forma de realización preferida de este aspecto de la invención incluyen medios generadores que se pueden accionar para generar un suministro de energía AC de voltaje variable y medios rectificadores con una salida y que se pueden accionar para rectificar el suministro de energía AC de voltaje variable para establecer el voltaje de CC intermedio.

Convenientemente los medios generadores son impulsados por una fuente de energía de velocidad variable, los medios de control del medio generador que comprenden medios de control de velocidad que se pueden accionar para controlar la velocidad de la fuente de energía. Preferiblemente el medio generador es un generador de imán permanente impulsado por una fuente de energía principal.

Si el neutro de la salida de corriente alterna del conjunto generador descrito por WO98/28832 fuera a ser conectado al terminal del neutro del generador, la salida trifásica de voltaje variable del generador tendría que ser rectificada por rectificador de media onda. Como resultado, sería necesario utilizar inductores grandes y costosos para el enlace de CC intermedio. Además, existiría un riesgo de que un componente de CC pudiera estar establecido en los bobinados del generador. Esto podría producir impulsos de torsión debido al componente de CC de la corriente de generador.

US-A-4.507.724 describe un sistema de inversor polifásico que convierte energía de CC desarrollada por una fuente de CC en energía de CA polifásica para accionar una carga. La fuente de CC puede ser una disposición de generador y rectificador que incluye circuitos de control y de protección para operar el generador. De cualquier manera, la fuente de CC incluye dos terminales en el primer y segundo voltajes y un terminal neutro o común que está a mitad del camino de un voltaje entre el primero y segundo voltajes. El neutro de la energía de AC polifásica desarrollada por el inversor es conectado al terminal neutro o común de la fuente de CC.

US-A-3.775.663 expone un inversor de estado sólido con un neutro electrónico que es un inversor monofásico adicional accionado como una fuente o sumidero de corriente para mantener el potencial en el terminal neutro a un voltaje controlado independiente de la intensidad de corriente neutra dentro y fuera del terminal neutro. El inversor tiene terminales de entrada que están adaptados para ser conectados a una batería, un rectificador activado por un voltaje alternante o alguna otra fuente de voltaje unidireccional.

Un ajuste del neutro de la salida de energía de CA podría ser generado y regulado por una división controlada del voltaje de CC intermedio en cuyo caso el medio rectificador podría ser un medio rectificador de onda completa. Por consiguiente un voltaje de ondulación de onda completa podría ser mantenido en el enlace de CC de modo que se podría evitar el establecimiento de un componente de CC en los bobinados del generador de imán permanente.

Se pueden proporcionar medios intensificadores con una entrada conectada a la salida del medio rectificador y que se pueden operar para aumentar el voltaje de la salida rectificada de dicho medio rectificador y de ese modo establecer el voltaje de CC intermedio. El medio generador puede incluir medios de control respectivos y el medio de detección de voltaje puede proporcionar una señal de control por retroalimentación al medio de control del medio generador por el cual efectuar variación del suministro de energía de CA variable y de ese modo contrarrestar una tendencia a variar del voltaje de CC intermedio.

En una forma de realización preferida, se proporciona un medio de detección de corriente accionable para controlar una corriente de carga de CC provocada por conexión de una carga a través del voltaje de CC intermedio, siendo el medio de detección de corriente accionable para emitir una señal indicativa de la corriente de carga de CC controlada, siendo el medio comparador proporcionado para comparar una señal de salida del medio detector de corriente con una señal de referencia y para emitir una señal de corrección de velocidad que es proporcional a la cantidad por la cual la señal del medio detector de corriente excede la referencia, siendo esa salida del medio comparador suministrada al medio de control de velocidad del medio generador para efectuar un aumento en la velocidad de la fuente de energía por encima de la requerida para la carga aplicada.

El sistema generador de energía de CA puede incluir un medio de control de freno y un medios sensible a la salida del medio detector de voltaje que es accionable para controlar el voltaje de CC intermedio por el cual conectar el medio de control de freno a través del voltaje de CC intermedio para aplicar una carga al mismo cuando el voltaje de CC intermedio aumenta a un nivel determinado. El medio de control para el medio inversor puede ser accionable para aumentar la frecuencia de la salida de energía de CA en respuesta a un aumento en el voltaje de CC intermedio a un nivel alto determinado. El nivel alto determinado convenientemente es superior al nivel en el cual el medio de control de freno está conectado a través del voltaje de CC intermedio.

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Para proporcionar un suministro a corto plazo de energía eléctrica cuando el voltaje de enlace de CC tiende a caer en respuesta a una alta demanda de carga, los medios de almacenamiento de energía eléctrica pueden ser conectados a través del voltaje de CC intermedio para ser cargados por el voltaje de CC intermedio, y se puede proporcionar un medio inversor biestable y un medio de control asociado, estando dicho medio de conmutación biestable normalmente en un estado en el cual es accionable para hacer la conexión del medio de almacenamiento de energía eléctrica a través del voltaje de CC intermedio para permitir que el medio de almacenamiento de energía eléctrica se cargue y para interrumpir una conexión entre el medio de almacenamiento de energía eléctrica y la conexión entre la salida del medio rectificador y la entrada del medio amplificador, siendo dicho medio de conmutación biestable accionable en su otro estado para aislar el medio de almacenamiento de energía eléctrica del voltaje de CC intermedio y para hacer dicha conexión del medio de almacenamiento de energía eléctrica con la conexión entre la salida del medio rectificador y la entrada del medio amplificador por la cual permitir la descarga de energía eléctrica de dicho medio de almacenamiento de energía eléctrica en la conexión entre el medio rectificador y el medio amplificador, siendo dicho medio de control asociado con el medio de conmutación biestable sensible al voltaje de CC intermedio controlado y siendo accionable en respuesta a una caída en dicho voltaje de CC intermedio a un nivel de referencia determinado para cambiar dicho medio de conmutación biestable de su estado normal mencionado por el cual descargar energía eléctrica para aumentar la salida rectificada de dicho medio rectificador y de ese modo registrar la caída detectada en dicho voltaje de CC intermedio.

Por lo tanto, la corriente que será suministrada por el medio de almacenamiento de energía eléctrica para aumentar la salida rectificada del medio rectificador no necesita ser tan grande como debería ser para ser suministrada al enlace de CC entre el medio amplificador y el medio inversor como en el sistema descrito en WO98/28832.

Variar la velocidad del motor con cambios en la carga usando una señal de retroalimentación derivada de control del voltaje de enlace de CC intermedia como lo señala WO98/28832 o US-A-5.563.802 o controlar el voltaje o la corriente de la salida eléctrica de voltaje variable del generador impulsado por motor como lo señala WO98/28832 puede provocar un funcionamiento inestable tal como oscilación porque el parámetro detectado no responde directamente a la carga externa.

WO98/07224 expone un sistema de conversión de energía que responde a una condición de salida anormal tal como sobrecarga por parte de una o más de varias técnicas incluida la reducción de velocidad del motor. El sistema incluye un circuito de control, un motor, un generador, un rectificador controlado que proporciona una señal rectificada, un convertidor de energía y un detector. Es un sistema de protección contra desperfectos

GB-A-2.318.000 describe un sistema UPS con una batería y un inversor. Incluye una función de supervisión controlada por microprocesador que mide el voltaje y la corriente incluida la corriente alimentada a un convertidor de energía de modo que se puedan realizar ajustes y/o advertencias necesarias. La salida del inversor es regulada y estabilizada.

El sistema generador de energía de corriente alterna puede incluir un medio generador accionable para generar un suministro de energía de CA de voltaje variable, medios rectificadores con una salida y accionables para rectificar la alimentación de energía de CA de voltaje variable, medios rectificadores con una salida y accionables para rectificar la alimentación de energía de CA de voltaje variable, medios amplificadores con una entrada conectada a la salida del medio rectificador y accionables para aumentar el voltaje de la salida rectificada de dicho medio rectificador para establecer un voltaje de CC intermedio, una fuente de energía de velocidad variable transmisionalmente acoplada con el medio generador y medio de control de velocidad accionables para controlar la velocidad de la fuente principal de energía, donde se proporcionan un medio detector de corriente, siendo dicho medio detector de corriente accionable para controlar una corriente de carga de CC provocada por conexión de una carga a través del voltaje de CC intermedio, siendo el medio detector de corriente accionable para emitir una señal que indique la carga de corriente de CC controlada, un medio de comparación que es proporcionado para comparar una señal de salida del medio detector de corriente con una señal de referencia y para emitir una señal de corrección de velocidad que sea proporcional a la cantidad por la cual la señal de salida del medio detector de corriente excede la señal de referencia, siendo la salida del medio de comparación proporcionada al medio de control de velocidad para que el medio generador efectúe un aumento en la velocidad de la fuente principal de energía de velocidad variable.

Un objetivo de otra forma de realización de esta invención es proporcionar una disposición mejorada para proporcionar un suministro de energía eléctrica a corto plazo cuando el voltaje de enlace de CC tiende a caer en respuesta a una alta demanda de carga.

El sistema generador de energía de corriente alterna puede incluir un medio generador accionable para generar un suministro de energía de CA de voltaje variable, un medio rectificador con una salida y accionable para rectificar el suministro de energía de CA de voltaje variable, un medio amplificador con una entrada que esté conectada a la salida del medio rectificador y que sea accionable para aumentar el voltaje de la salida rectificada de dicho medio rectificador y de ese modo proporcionar un voltaje de CC intermedio, un medio inversor accionable para convertir el voltaje de CC intermedio en una salida de energía de corriente alterna para suministrar a una carga externa, un medio detector de voltaje y de control accionables para controlar el voltaje de CC intermedio y para proporcionar una señal de control por retroalimentación al medio generador por el cual variar el suministro de energía de CA de voltaje variable para contrarrestar una tendencia a variar del voltaje de CC intermedio, y un medio de almacenamiento de energía eléctrica conectado a través del voltaje de CC intermedio para ser cargado por el voltaje de CC intermedio, donde se proporciona un medio inversor biestable y un medio de control asociado, estando dicho medio de conmutación biestable normalmente en un estado en el cual es accionable para hacer la conexión del medio de almacenamiento de energía eléctrica a través del voltaje de CC intermedio para permitir que el medio de almacenamiento de energía eléctrica sea cargado y para interrumpir una conexión entre el medio de almacenamiento de energía eléctrica y una conexión entre el medio generador y la entrada del medio amplificador, siendo dicho medio inversor biestable accionable en su otro estado para aislar el medio de almacenamiento de energía eléctrica del voltaje de CC intermedio y para hacer dicha conexión del medio de almacenamiento de energía eléctrica con la conexión entre el medio generador y la entrada del medio amplificador, por la cual permitir la descarga de energía eléctrica de dicho medio de almacenamiento de energía eléctrica en la conexión entre el medio generador y el medio amplificador, siendo dicho medio de control asociado con el medio inversor biestable sensible al voltaje de CC intermedio controlado y siendo accionable en respuesta a una caída en dicho voltaje de CC intermedio a un nivel de referencia determinado para cambiar dicho medio biestable de su estado normal mencionado al otro estado mencionado por el cual descargar energía eléctrica para aumentar el suministro
de energía de CA de voltaje variable y de ese modo contrarrestar la caída detectada en dicho voltaje de CC intermedio.

Preferiblemente la conexión entre el medio generador y la entrada del medio amplificador es la conexión entre el medio rectificador y la entrada del medio amplificador de modo que la energía eléctrica descargada aumente la salida rectificada de dicho rectificador.

Un ajuste neutro de la salida de energía de corriente alterna podría ser generado y regulado por una división de controlador del voltaje de enlace de CC intermedio antes de ser convertido en la salida de energía de corriente alterna en cuyo caso la conexión entre el medio de almacenamiento de energía eléctrica y la conexión entre la salida del medio rectificador y la entrada del medio amplificador necesitan ser realizados sólo con una de las conexiones positivas y negativas entre el medio rectificador y el medio amplificador de modo que se reduce el número de componentes requerido y baja el coste.

Un objetivo de otra forma de realización de esta invención es permitir el uso de inductores más pequeños y menos costosos en el enlace de CC.

Aunque la generación y la regulación de un ajuste neutro de la salida de energía de CA por una división controlada del voltaje de la energía de CC antes de que esa energía sea convertida en CA permitiría el uso de inductores más pequeños y menos costosos, tiene el inconveniente de que los condensadores que están conectados en serie a través del voltaje de CC para efectuar la división también están conectados a través de la carga y en consecuencia deben tener una gran resistencia de modo que cada uno de éstos sea capaz de soportar la carga total para evitar el peligro de daño del condensador en caso de que uno esté en corto circuito. Además, aunque el sistema generador de energía está diseñado de modo que el voltaje de CC intermedio es desacoplado o aislado de fluctuaciones en la salida de corriente y/o voltaje del generador de modo que el aparato es capaz de alojar variaciones sustanciales en la salida del generador mientras mantiene la salida de corriente continua intermedia dentro de parámetros operativos deseados, se pueden provocar variaciones transitorias en éste con variaciones en la carga. Por lo tanto, puede haber variaciones transitorias en un ajuste neutro producidas por una división controlada del voltaje de CC intermedio. Como se ha mencionado anteriormente, US-A-4.507.724 describe una fuente de CC que desarrolla energía de CC que es convertida en energía de CA polifásica; la fuente de CC incluye dos terminales en el primer y el segundo voltaje y un neutro o terminal común que está en un punto medio de voltaje entre el primer y el segundo voltaje.

Por consiguiente, un objetivo de otra forma de realización de esta invención es permitir el uso de rectificación de onda completa mientras se suministra un ajuste de neutro constante de manera fiable que servirá como un buen potencial de referencia y reducirá la necesidad de condensadores de gran resistencia y costosos.

El sistema generador de energía de corriente alterna puede incluir un medio generador de suministro de energía de CA de voltaje variable, un medio rectificador con una salida y accionable para rectificar el suministro de energía de CA de voltaje variable para establecer un voltaje de CC intermedio, un medio inversor accionable para convertir el voltaje de CC intermedio en una salida de energía de CA, un medio detector de voltaje accionable para controlar el voltaje de CC intermedio y un medio de control sensible a una salida del medio detector de voltaje y accionable para mantener el voltaje de CC intermedio a un nivel, donde el medio generador es accionable para generar dos suministros de energía de CA variable, el medio rectificador comprende dos rectificadores de onda completa, siendo cada rectificador de onda accionable para rectificar uno de los dos suministros de energía de CA de voltaje variable respectivo y estando cada uno conectado en un lado a un terminal neutro y con un terminal de voltaje de salida en el otro lado, siendo el terminal de voltaje de salida de uno de los rectificadores de onda completa positivo y el terminal de voltaje de salida del otro rectificador de onda completa, negativo de manera que los dos suministros de energía de CA de voltaje variable son rectificados separadamente para producir un potencial positivo y uno negativo respectivamente que juntos comprenden el voltaje de CC intermedio; el medio detector de voltaje comprende dos detectores de voltaje separadamente sensibles a uno de los potenciales de salida positivo y negativo respectivo de los dos rectificadores de onda completa y el medio de control que comprende dos controladores accionables separadamente para mantener cada uno de estos potenciales positivo y negativo a un nivel determinado por el cual mantener el voltaje de CC intermedio al nivel mencionado.

Preferiblemente hay dos circuitos amplificadores, cada uno conectado entre uno de los terminales de voltaje de salida respectivo de los dos rectificadores de onda completa y el terminal neutro y siendo cada uno accionable para aumentar el voltaje del potencial de salida respectivo y así aumentar el voltaje de CC intermedio, siendo cada uno de los controladores operativamente asociados con el circuito de amplificador respectivo.

El medio generador que puede ser un generador de imán permanente, puede ser conducido por una fuente de energía de velocidad variable que puede ser proporcionada con un medio de control de velocidad accionable para controlar la velocidad de la fuente de energía. Preferiblemente, se proporciona el medio detector de corriente accionable para controlar una corriente de carga de CC provocada por conexión de una carga a través del voltaje de CC intermedio, siendo el medio detector de corriente accionable para emitir una señal que indique la corriente de carga de CC controlada, siendo el medio comparador proporcionado para comparar una señal de salida del medio detector de corriente con una señal de referencia y para emitir una señal de corrección de velocidad que sea proporcional a la cantidad por la cual la señal del medio detector de corriente excede la referencia, siendo esa señal de corrección de velocidad suministrada al medio de control de velocidad para el generador como una señal de control de retroalimentación por la cual efectuar la variación del suministro de energía de CA variable y de ese modo contrarrestar cualquier tendencia a variar del voltaje intermedio.

El sistema generador de energía de CA puede incluir un medio de control del freno y un medio sensible a la salida de los dos detectores de voltaje que son accionables para controlar los potenciales de salida positivo y negativo por la cual conectar el medio de control del freno a través del voltaje de CC intermedio para aplicar una carga a la misma cuando la diferencia de potencial entre los potenciales positivo y negativo controlados aumenta a un nivel determinado. Preferiblemente, un par de condensadores están conectados en paralelo entre el potencial de salida positiva y el terminal neutro, otro par de condensadores está conectado en paralelo entre el potencial de salida negativa y el terminal neutro y el medio de control del freno están conectados a través de los potenciales de salida positiva y negativa entre los condensadores de cada par. Preferiblemente el medio detector de corriente accionable para controlar la corriente de carga de CC provocada por la conexión de una carga a través del voltaje de CC intermedio está conectado en la conexión positiva o negativa entre el medio de control del freno y los condensadores de cada par que están alejados de los dos rectificadores de onda completa y que están más cerca del medio inversor.

El sistema de suministro de energía descrito en US-A-5.563.802 mencionado anteriormente tiene un medio de control de microprocesador para integrar la batería y el motor/generador según una lógica de control predeterminada. Los microprocesadores controlan diferentes parámetros. Cierra el motor/generador si se exceden determinados parámetros. Por ejemplo:

1) la velocidad del motor/generador excede un límite predeterminado (control de sobrevelocidad);

2) la salida del circuito inversor excede un límite predeterminado (llamado sobrevoltaje del chopper);

3) la salida de voltaje del motor/generador excede un límite predeterminado (llamado sobrevoltaje de generador del motor); y

4) el voltaje amplificador en la entrada del circuito inversor excede un límite predeterminado (llamado sobrevoltaje amplificador).

El microprocesador también activa el amplificador de voltaje de batería por una detección del detector de corriente de una condición transitoria provocada por adición de carga eléctrica para superar los subimpulsos y activa la carga de la batería por la detección del detector de corriente de una condición transitoria provocada por eliminación de una carga eléctrica para sobreponerse a los sobreimpulsos.

US-A-5.606. 244 expone un sistema generador de energía de CA que incluye un generador activado por motor, un rectificador, un amplificador que amplifica la salida rectificada del motor/generador si es inferior a un valor predeterminado para generar un voltaje de CC estable a un nivel adecuado que alimenta a un inversor para producir una salida de CA. El voltaje alimentado al inversor es controlado y usado como una señal de retroalimentación para el amplificador. El sistema incluye protección electrónica contra condiciones de sobrecorriente, sobrecarga, cortocircuito y sobrecarga térmica.

Como se ha mencionado anteriormente, US-A-5.198.698 describe un suministro de energía auxiliar que suministra voltaje de CC a un dispositivo consumidor tal como un sistema UPS. GB-A-2.318.000 y US-A-5.811.960 describen sistemas UPS, siendo éstos un sistema sin batería.

Según otro aspecto de esta invención, se proporciona un método para accionar un sistema generador de energía de CA que incluye las etapas de:

(i) operación de una fuente principal de energía impulsada por generador para generar un suministro de energía de CA de voltaje variable;

(ii) rectificación del suministro de energía de CA de voltaje variable para establecer un voltaje de CC intermedio;

(iii) control del voltaje de CC intermedio para mantenerlo a un nivel sustancialmente constante;

(iv) operación de un inversor para convertir el voltaje de CC intermedio en una salida de energía de corriente alterna;

(v) control del voltaje de CC intermedio;

(vi) comparación del voltaje de CC intermedio con un primer voltaje de referencia que sea inferior al nivel sustancialmente constante; y

(vii) control de la operación de generador impulsado por la fuente principal de energía por control por retroalimentación para aumentar su velocidad cuando el voltaje de CC intermedio controlado cae al nivel del primer voltaje de referencia por el cual restaurar el voltaje de CC intermedio a dicho nivel sustancialmente constante; en el cual

(viii) el voltaje de CC intermedio también es comparado con un segundo voltaje de referencia que es inferior a dicho primer voltaje de referencia, y

(ix) la operación del inversor es controlada para reducir el voltaje y/o frecuencia de la salida de energía de CA cuando el voltaje de CC intermedio controlado cae al nivel del segundo voltaje de referencia por el cual proporciona un efecto de descarga transitoria que asiste la restauración del voltaje de CC intermedio hasta dicho nivel sustancialmente constante.

Preferiblemente, el método de accionar un sistema generador de energía de corriente alterna incluye las etapas adicionales de:

a) control de una corriente de carga de CC que se genera a partir de la conexión de una carga a través del voltaje de CC intermedio;

b) comparación de la corriente de carga de CC controlada con un nivel de referencia de corriente determinado; y

c) operación adicional de control del generador impulsado por la fuente principal de energía por control de retroalimentación cuando la corriente de carga de CC controlada excede el nivel de referencia de corriente determinado por el cual aumentar aun más la velocidad del generador impulsado por la fuente principal de energía por una cantidad proporcional a la cantidad por la cual la carga de corriente de CC controlada excede el nivel de corriente determinado.

La operación del inversor puede ser controlada además para aumentar la frecuencia del suministro de energía de CA cuando el voltaje de CC controlado aumenta al nivel de un tercer voltaje de referencia. Se puede controlar un controlador de freno a través del voltaje de CC controlado para aplicar una carga al mismo cuando el voltaje de CC controlado aumenta a un nivel de voltaje determinado. Convenientemente, el tercer voltaje de referencia es superior a dicho nivel de voltaje determinado.

Para convertir un voltaje de CC en una salida de energía de corriente alterna polifásica, es habitual proporcionar un par de transistores para cada fase; ese par de transistores es dispuesto de modo que el colector de uno de éstos está conectado a un positivo del voltaje de CC, el emisor del otro está conectado a un negativo del voltaje de CC y el emisor de dicho transistor está conectado al colector del otro transistor mencionado. La conexión entre los dos transistores para cada fase está conectada a través de una inductancia u obturador de un filtro de salida LC a un terminal de salida de energía de CA para la fase respectiva. La operación de los transistores es controlada por un controlador que genera un accionamiento modulado por ancho de pulso a la base del transistor respectivo para controlar su operación. La base de este control implica accionar los transistores para conectar los potenciales positivo y negativo del voltaje de CC alternativamente al terminal respectivo de salida de energía de CA a través de la inductancia u obturador del filtro de salida LC que lo atenúa. Esta disposición del convertidor es adaptada para minimizar la cantidad de dispositivos electrónicos de energía y controladores de microprocesador que se utilizan. No obstante, la conmutación de alta frecuencia del voltaje entre los potenciales positivo y negativo tiene como resultado la producción de una corriente de alto rizado. Esta corriente de rizado es pasada a través de los transistores, inductancias u obturadores, los condensadores del filtro de salida LC y los condensadores que están conectados a través del voltaje de CC. Como resultado, es necesario emplear condensadores de CC de gran capacidad para contener la corriente de rizado alto. Además, las corrientes de rizado que oscilan entre valores de corriente positivos y negativos producen un flujo de energía bidireccional entre
los condensadores que están conectados a través del voltaje de CC y los condensadores de los filtros de salida LC.

Un objetivo de otra forma de realización de esta invención es proporcionar una disposición para convertir un voltaje de CC en una salida de energía de corriente alterna en la cual se generan corrientes con rizado bajo.

El método además puede comprender la conversión de un voltaje de CC con un nivel positivo y negativo de potencial eléctrico en una salida de energía de corriente alterna en la cual los niveles positivo y negativo del potencial eléctrico están conectados a un terminal de salida de energía de corriente alterna alternativamente, donde cada conexión de uno de los niveles positivos y negativos de potencial eléctrico al terminal de salida es separado a tiempo de una conexión del otro de los niveles positivo y negativo del potencial eléctrico al terminal de salida por un periodo intermedio de voltaje cero.

Donde la fuente de cada uno de los potenciales positivo y negativo de voltaje de CC es un condensador cargado respectivo y los niveles positivo y negativo de potencial eléctrico están conectados alternativamente al terminal de salida de energía de corriente alterna a través de un filtro de salida, ambos lados del filtro de salida pueden estar conectados al neutro por los periodos intermedios mencionados.

El sistema generador de energía de CA puede comprender un convertidor de CC a CA que incluya una primera fuente de energía eléctrica accionable para ser cargada con un potencial de CC positivo, una segunda fuente de energía eléctrica accionable para ser cargada con un potencial de CC negativo, primer medio de conmutación biestable accionable en un estado para conectar la primera fuente de energía eléctrica a un terminal de salida de energía de corriente alterna a través de un medio inductor de un medio de filtro de salida y para romper esta conexión en su otro estado, segundo medio de conmutación biestable accionable en un estado para conectar la segunda fuente de energía eléctrica al terminal de salida de energía de CA a través de dicho medio inductor y para interrumpir esa conexión en su otro estado, tercer medio de conmutación biestable accionable en un estado para conectar dicho medio de inductor al neutro y para romper esa conexión en su otro estado, y medio de control accionable para controlar la operación de dichos primer, segundo y tercer medios de conmutación biestable de modo que dichos primer y segundo medios de conmutación biestable sean cambiados a su estado mencionado alternativamente y estén en su otro estado mencionado cuando los otros primer y segundo medios de conmutación biestable estén en su estado mencionado y dicho tercer medio de conmutación biestable sea cambiado a su estado mencionado mientras dichos primer y segundo medios de conmutación biestable son cambiados a su otro estado entre cada conmutación alterna de dichos primer y segundo medios de conmutación biestable a su estado mencionado de modo que los niveles positivo y negativo de potencial eléctrico con el cual dichas primera y segunda fuentes de energía eléctrica son cargadas cuando dicho convertidor es accionado son conectados al terminal de salida de energía de corriente alterna alternativamente y cada conexión del uno de los niveles positivo y negativo de potencial eléctrico al terminal de salida es separado a tiempo de una conexión del otro nivel positivo y negativo de potencial eléctrico al terminal de salida por un periodo intermedio de voltaje cero.

Preferiblemente el medio de filtro de salida incluye una tercera fuente recargable de energía eléctrica que está conectada en un lado al medio inductor y en el otro lado al neutro, siendo el tercer medio de conmutación biestable accionable para conectar el otro lado del medio inductor al neutro cuando está en su estado mencionado.

En una forma de realización preferida de esta invención, el convertidor de CC a CA es el medio inversor del sistema generador de energía de CA que incluye el medio generador de suministro de energía de CA de voltaje variable, el medio rectificador con una salida y accionable para rectificar el suministro de energía de CA de voltaje variable para establecer un voltaje de CC intermedio, siendo el medio inversor accionable para convertir el voltaje de CC intermedio en la salida de energía de CA, habiendo un medio detector de voltaje accionable para controlar el voltaje de CC intermedio y un medio de control sensible a una salida del medio detector de voltaje y accionable para mantener el voltaje de CC intermedio a un nivel. Preferiblemente el medio generador es accionable para generar dos suministros de energía de CA de voltaje variable y se proporcionan dos rectificadores de onda completa, siendo cada uno accionable para rectificar uno de los dos suministros de energía de CA de voltaje variable respectivo y estando cada uno conectado en un lado a un terminal neutro y con un terminal de salida en el otro lado, siendo el terminal de salida de uno de los rectificadores de onda completa positivo y el terminal de salida del otro rectificador de onda completa negativo de manera que los dos suministros de energía de CA de voltaje variable son rectificados para producir un potencial positivo y uno negativo respectivamente que juntos comprenden el voltaje de CC intermedio y que están conectados respectivamente a través del primer y segundo medio de almacenamiento de energía eléctrica, habiendo un medio detector de voltaje separadamente sensible a un potencial de salida positivo y negativo respectivo de los dos rectificadores de onda completa y un medio de control accionable para mantener cada uno de estos potenciales positivos y negativos a un nivel determinado por el cual mantener el voltaje de CC intermedio a un nivel.

Preferiblemente hay dos circuitos amplificadores, cada uno conectado entre uno de los terminales de salida respectivos de los dos rectificadores de onda completa y el terminal neutro y cada uno accionable para aumentar el potencial eléctrico de salida respectivo, estando cada uno de los medios de control operativamente asociado a uno de los circuitos amplificadores respectivos.

Según otro aspecto de esta invención se proporciona un método para accionar un sistema generador de energía de corriente alterna del tipo que incluye un generador impulsado por motor que proporciona una salida eléctrica de voltaje variable, un medio rectificador accionable para rectificar la salida eléctrica de voltaje variable, un medio amplificador accionable para amplificar el voltaje de la salida eléctrica de voltaje variable y de ese modo proporcionar un voltaje de CC intermedio, un medio inversor accionable para convertir el voltaje de CC intermedio en una salida de energía de CA, un medio accionable para mantener el voltaje de CC intermedio a un nivel hasta una velocidad predeterminada del generador impulsado por motor que es inferior a la velocidad máxima del mismo, donde el medio accionable para mantener el voltaje de CC intermedio a dicho nivel es deshabilitado cuando la velocidad del generador impulsado por motor aumenta hasta por lo menos dicha velocidad predeterminada y la velocidad del generador impulsado por motor y el voltaje de CC intermedio pueden ascender de modo que, cuando el generador impulsado por motor está funcionando a máxima velocidad, la salida de energía de CA puede aumentar hasta que se alcanza un equilibrio.

A continuación se describirá un conjunto generador de energía eléctrica que varía automáticamente su velocidad para ajustarse a las variaciones de carga en cualquier ocasión en que esta invención se realice y diferentes modificaciones de ese conjunto generador según las reivindicaciones anexas a modo de ejemplo con referencia a los dibujos anexos del cual:

Las Figuras 1A y 1B en grupo comprenden un esquema del conjunto generador; la unión entre las dos partes del esquema se indica con una línea de puntos en cada una de las Figuras 1A y 1B;

La Figura 2 ilustra la estrategia de control del conjunto generador ilustrado en las Figuras 1A y 1B;

La Figura 3 es un esquema de una modificación del conjunto generador ilustrado en las Figuras 1A y 1B; se omiten detalles determinados del diagrama de conexiones en las Figuras 1A y 1B en beneficio de la claridad;

La Figura 4 ilustra la estrategia de control del conjunto generador modificado como se ilustra en la Figura 3;

La Figura 5 es un esquema similar a la Figura 3 de otra modificación del conjunto generador ilustrado en las Figuras 1A y 1B;

La Figura 6 es una ilustración de la estrategia de control del conjunto generador ilustrado en la Figura 5;

Las Figuras 7A y 7B en grupo comprenden un esquema de otra forma modificada del conjunto generador ilustrado en las Figuras 1A y 1B; se omiten detalles determinados del esquema mostrado en las Figuras 1A y 1B por conveniencia; la unión entre las dos partes del esquema se indica con una línea de puntos en las Figuras 7A y 7B;

La Figura 8 es una ilustración de una estrategia de control de energía para el conjunto generador ilustrado en las Figuras 7A y 7B cuando es accionado a máxima velocidad del motor: y

Las Figuras 9A y 9B en grupo comprenden un esquema de un sistema generador de energía de CA según otra forma de realización de esta invención; la unión entre las dos partes del esquema se indica con una línea de puntos en cada una de las Figuras 9A y 9B.

Las Figuras 1A y 1B muestran los componentes de conjunto generador de energía eléctrica en forma esquemática. El conjunto generador incluye un motor diesel EN que está acoplado mecánicamente con un rotor de un generador de energía de imán permanente GS por el cual girar el rotor en relación a un estator del generador GS y de ese modo generar una frecuencia trifásica variable y salida de corriente alterna de voltaje del generador GS.

El motor EN tiene un detector de velocidad electrónico SS, un controlador de velocidad SC y un sistema de inyección de combustible electrónicamente controlado. El detector de velocidad SS produce una señal de salida SVas que indica la velocidad del motor detectada. El controlador de velocidad SC tiene cuatro puertos de entrada. Uno de estos puertos de entrada recibe una señal de referencia de velocidad mínima SRms. Otro de estos puertos de entrada recibe la señal de velocidad real SVas que es emitida por el detector de velocidad SS. Un tercer puerto de entrada del controlador de velocidad SC recibe una señal de demanda de velocidad SVsd y el cuarto puerto de entrada recibe una señal de corrección de velocidad SVsc. Las señales SVsd y SVsc recibidas por los dos últimos puertos de entrada del controlador de velocidad SC son generadas por accionamiento del conjunto generador como se describe a continuación. El controlador de velocidad SC controla el funcionamiento del sistema de inyección de combustible del motor EN en respuesta a esas cuatro señales de entrada para controlar la velocidad del motor EN y mantenerla por encima
de la velocidad mínima y al nivel requerido que se relaciona con la suma de las tres señales SRms, SVsd y SVsc.

La frecuencia trifásica variable y la salida de voltaje del generador GS son rectificadas por un rectificador de puente de onda completa Re que tiene un par de terminales de salida.

Un circuito amplificador de voltaje BO está conectado a través de los terminales de salida del rectificador de puente Re. El circuito amplificador BO incluye un filtro que comprende un inductor Lf y un condensador Cf. Un lado del inductor Lf está conectado al terminal de salida positivo del rectificador de puente Re. El otro lado del inductor Lf está conectado a un lado del condensador Cf y a un lado de otro inductor Lba. El otro lado del condensador Cf está conectado al terminal de salida negativo del rectificador de puente Re. El voltaje de salida a través del condensador Cf es una versión filtrada del voltaje de salida del rectificador de puente Re. El otro lado del otro inductor Lba está conectado al colector de un transistor Tb y al ánodo de un diodo Db. Un tercer inductor Lbb está conectado en serie entre el terminal de salida negativo del rectificador de puente Re y un detector de corriente CSB. El otro lado del detector de corriente CSB está conectado al emisor del transistor Tb y a un lado de un condensador Cb. El cátodo del diodo Db está conectado al otro lado del condensador Cb de modo que la corriente normalmente fluye al condensador Cb. El voltaje a través del condensador Cf es ampliado por el efecto combinado de los inductores Lba y Lbb con la acción de conmutación del transistor conectado en paralelo Tb y el diodo de serie Db. La salida del circuito amplificador BO es el voltaje a través del condensador Cb que se mantiene sustancialmente constante y forma el voltaje de enlace de CC.

Un detector de voltaje VSa está conectado a través del condensador Cb y de ese modo es accionable para controlar el voltaje de enlace de CC. El detector de voltaje VSa emite una señal de salida SVdc que es una indicación del voltaje de enlace de CC en cualquier instante. El detector de corriente CSB emite una señal de salida SIdg. Un segundo detector de corriente CSL mide el flujo de corriente a través de un inductor de enlace de CC intermedia Ldc que tiene un lado conectado al terminal de salida positiva del amplificador de circuito BO que está conectado al cátodo del diodo Db y al condensador Cb a través del cual se mantiene el voltaje de enlace de CC. El segundo detector de corriente CSL emite una señal SIda.

Un controlador de voltaje VCM tiene tres puertos de entrada. Otro controlador de voltaje VCT tiene dos puertos de entrada. Cada uno de los controladores de voltaje VCM y VCT tiene una salida. Uno de los puertos de entrada de cada uno de los controladores de voltaje VCM y VCT está conectado a la salida del detector de voltaje VSa. Otro puerto de entrada del controlador de voltaje VCM y el otro puerto de entrada del controlador de voltaje VCT respectivamente recibe una señal de referencia respectiva SRVC, SRIC.

Un controlador de corriente CC tiene su salida conectada a la base del transistor Tb y tiene cuatro puertos de entrada. El controlador de corriente CC está diseñado para actuar en la más alta de las señales recibidas en dos de sus puertos de entrada A y B. La salida de cada uno de los controladores de voltaje VCM y VCT está conectada a un A, B respectivo de los dos puertos de entrada A y B del controlador de corriente CC. Uno de los otros dos puertos de entrada del controlador de corriente CC está conectado a la salida del detector de corriente CSB para recibir la señal SIdg. El cuarto puerto de entrada del controlador de corriente CC recibe una señal SILc de la salida de un controlador de corrección de impulso rotativo de carga máxima MTC. El controlador MTC proporciona un perfil de corrientes del generador disponibles o permisibles a distintas velocidades y condiciones de carga y funciona para seleccionar la apropiada como la señal de salida SILc. El controlador MTC tiene cuatro puertos de
entrada.

Uno de los puertos de entrada del controlador MTC recibe la señal SIdg del detector de corriente CSB del circuito amplificador BO. Otro de los puertos de entrada del controlador MTC recibe la señal de velocidad real SVas producida por el detector de velocidad de motor SS. Un tercer puerto de entrada del controlador MTC recibe la señal Sida del otro detector de corriente CSL que mide la corriente de enlace de CC. El cuarto puerto de entrada del controlador MTC recibe la señal de salida SVdc del detector de voltaje VSa que controla el voltaje de enlace de CC que se mantiene a través del condensador Cb.

Un circuito de corrección de velocidad SCC tiene dos entradas y una salida desde donde la señal de corrección de velocidad SVsc es alimentada al controlador de velocidad SC. Una de las entradas del circuito de corrección de velocidad SCC recibe la señal de corriente Sida del detector de corriente CSL. La otra entrada del circuito de corrección de velocidad SCC recibe una señal de referencia SRLC.

La señal de corriente Sida del detector de corriente CSL también es alimentada a un circuito de corrección de voltaje VC que tiene una sola salida. La señal SViL emitida por el circuito de corrección de voltaje VC es alimentada a la tercera entrada del controlador de voltaje VCM. Un circuito regulador RV que genera la señal SVsd tiene dos entradas. Una de estas entradas recibe la señal SVdc del detector de voltaje VSa que controla el voltaje de enlace de CC a través del condensador Cb. La otra de estas entradas recibe una señal de referencia SRSD.

Un controlador de freno BC está conectado a través del voltaje de enlace de CC. El controlador de freno BC incluye un resistor Rh en serie con un transistor Th; el resistor Rh está conectado al colector del transistor Th. Un diodo sesgado en inversa DH está conectado en paralelo con el resistor Rh. La base del transistor Th está conectada a la salida de un controlador de voltaje de freno BVC que tiene dos entradas. Una de estas entradas está conectada a la salida del detector de voltaje VSa para recibir la señal SVdc. Se aplica una señal de referencia SRBC a la otra entrada del controlador de voltaje de freno BVC.

Un inversor trifásico de CC/CA de fase INV tiene un terminal de energía U,V,W para cada fase y un terminal neutro N. El inversor INV está conectado a través del voltaje de enlace de CC. El inversor INV incluye un par de condensadores Cna y Cnb que están conectados en serie a través del voltaje de enlace de CC. Un extremo terminal de un inductor Ln está conectado a la conexión en serie entre los dos condensadores Cna y Cnb que también está conectado al terminal neutro N por una línea neutra. El otro terminal del inductor Ln está conectado a través de un detector de corriente CSN al emisor de un transistor Tna y al colector de otro transistor Tnb. Los dos transistores Tna y Tnb están conectados en serie a través del voltaje de enlace de CC.

La salida de energía de CA para cada fase de las tres salidas de fase del inversor INV está producida por la operación de uno de los tres otros pares respectivos de los transistores Tua y Tub; Tva y Tvb; Twa y Twb que están conectados en paralelo entre sí y con el par de transistores Tna y Tnb. Los transistores de cada par Tua y Tub; Tva y Tvb; Twa y Twb están conectados en serie teniendo los emisores de uno de ese par conectado al colector del otro de ese par; la conexión en serie entre los transistores de cada par Tua y Tuv, Tva y Tvb, Twa y Twb está conectada al terminal de salida de energía respectivo U ,V,W a través de un inductor respectivo Lu, Lv, Lw. Cada uno de los inductores Lu, Lv y Lw es el inductor de un filtro LC que está proporcionado para cada fase. El condensador Cu, Cv, Cw de cada filtro LC está conectado entre la línea de salida para la fase respectiva y la línea neutra a través de un detector de corriente respectivo CSu, CSv y CSw.

Cada uno de los transistores Tb, Ta, Tna, Tnb, Tua, tub, Tva, Tvb, Twa y Twb es un Transistor Bipolar de Compuerta Aislada (IGBT, por sus siglas en inglés) y tiene un diodo paralelo inverso conectado a través de su emisor y uniones de colector (cátodo de diodo a colector, ánodo de diodo a emisor). Se pueden utilizar otras formas de transistor. Cada uno de los detectores de corriente CSB, CSL y CSN es un transductor de corriente CC.

Un detector de voltaje VSn detecta la división instantánea de voltaje entre el par de condensadores Cna y Cnb que están conectados a través del voltaje de enlace de CC. El detector de voltaje VSn tiene tres entradas y dos salidas. Una primera de estas entradas está conectada al terminal positivo del condensador Cna. Una segunda de estas entradas está conectada al terminal negativo del condensador Cnb. La tercera entrada está conectada al terminal neutro N. El detector de voltaje VSn tiene dos salidas, cada una de las cuales está conectada a una entrada respectiva de un igualador de voltaje Ve. La salida del detector de corriente CSN está conectada a una tercera entrada del igualador de voltaje Ve. Cada salida del igualador de voltaje Ve está conectada a la base de uno de los transistores respectivos de Tna y Tnb. El igualador de voltaje Ve responde a la división detectada de voltaje a través de los condensadores Cna y Cnb y la corriente detectada que ha sido atenuada por el inductor Ln controlando el funcionamiento de los dos transistores Tna y Tnb como interruptores para controlar el punto neutro del voltaje de salida de corriente alterna de cada fase y de ese modo mantener simetría del voltaje de salida bajo condiciones de carga desequilibradas.

Los niveles de referencia para el valor requerido de frecuencia de salida y voltaje son proporcionados por un Circuito de corrección de Amplitud y Frecuencia AFC que tiene ocho entradas y tres salidas. La señal de salida SVdc del detector de voltaje VSa, la señal de velocidad real SVas del detector de velocidad SS y la salida SIda del detector de corriente CSL que detecta la corriente de enlace de CC están conectadas cada una a una de las entradas respectiva del circuito de corrección de amplitud y frecuencia AFC. Las señales de referencia SRUI, SRVI, SRWI, SRIF y SRRF son alimentadas a las respectivas de otras cinco entradas al circuito de corrección de amplitud y frecuencia AFC. Las señales de salida emitidas de las tres salidas del circuito de corrección de amplitud y frecuencia AFC son SVw2, SVv2 y SVu2.

Un detector de voltaje VSuvw detecta el voltaje de salida de cada una de las salidas de energía de CA para cada fase U, V y W con respecto a la línea neutra N. El detector de voltaje VSuvw tiene tres salidas que son alimentadas a entradas respectivas de un controlador de inversor IC que también recibe las tres señales de salida SVu2, SVv2 y SVw2 del circuito de corrección de amplitud y frecuencia AFC a las respectivas de otras tres entradas y las tres señales de salida de los detectores de corriente CSU, CSv y CSw a las respectivas de tres entradas adicionales.

El controlador de inversor IC usa las corrientes del condensador medidas por los detectores de corriente CSU, CSv y CSw para producir una característica de avance de fase para obtener respuesta rápida y amortiguación optimizada. El controlador de inversor IC tiene seis salidas Tua, Tub, Tva, Tvb, Twa y Twb que están conectadas a la base de uno de los transistores de salida respectivo Tua, Tub, Tva, Tvb, Twa y Twb. El controlador de inversor IC de ese modo funciona para controlar el funcionamiento de los transistores Tua, Tub. Tva, Tvb, Twa y Twb del inversor INV por modulación de ancho de pulso.

El inversor modulado por ancho de pulso de CC/CA INV produce un voltaje trifásico sinusoidal para cargas simétricas y no simétricas. El voltaje de salida de cada fase U, V, W es modulado individualmente por el Controlador de inversor IC y el punto neutro es controlado por el igualador de voltaje Ve para mantener simetría óptima del voltaje de salida bajo condiciones de carga desequilibrada.

La operación en estado de equilibrio del conjunto generador, sin carga, el motor EN estará controlado a velocidad mínima como se establece a modo de referencia SRms en el controlador de velocidad SC. El sistema de control mantendrá constante el voltaje de enlace de CC a través del condensador Cb. Esto se logra por operación del controlador de voltaje VCM, la referencia de señal SRVC, el voltaje de señal SViL del circuito de corrección de voltaje VC y la señal de retroalimentación de voltaje de enlace de CC SVdc. Cualquier diferencia entre la suma de la señal de referencia SRVC y el voltaje de señal SViL de una parte y la señal de retroalimentación SVdc por otra parte producirá un voltaje de error en la salida del controlador de voltaje VCM. La salida del controlador de voltaje VCM proporciona la señal de demanda SIdgr1 para la entrada A del controlador de corriente CC. El controlador de corriente CC actúa en esa señal SIdgr1 e ignora la salida SIdgr2 del controlador de voltaje VCT si éste es bajo porque SVdc>SRIC. La señal de retroalimentación para el controlador de corriente CC es SIdg del detector de corriente CSB. La salida del controlador de corriente CC proporciona un impulso modulado por ancho de pulso al transistor amplificador Tb que proporciona una corriente controlada para mantener el voltaje a través del condensador Cb constante, según está regulado por el controlador de voltaje VCM.

La salida SVsc del circuito de corrección de velocidad SCC aumentará la demanda de velocidad de una manera proporcional siempre que la señal de retroalimentación Sida del detector de corriente CSL exceda la señal de referencia SRLC. Esta compensación de velocidad está incluida para evitar un área de respuesta plana o "ángulo muerto" del sistema de control cuando hay demanda de corriente alta a velocidad mínima. El tiempo que se tarda en producir la señal de referencia SVsc cuando SIda>SRLC es corto, lo cual es ventajoso porque la velocidad de motor aumenta más rápidamente en reacción a la demanda de corriente alta a velocidad baja que la señal de demanda de velocidad de retroalimentación SVsd que es producida en respuesta a la caída consecuente en el voltaje de carga intermedia a través del condensador Cb. Esto se debe a que la corriente de carga aumenta rápidamente en respuesta a la demanda de corriente alta a velocidad baja de modo que la señal de corrección de velocidad SVsc hace lo mismo mientras que el voltaje a través del condensador Cb cae lentamente de modo que la señal SVsd cae lentamente también lo cual produce un lento ascenso en la señal de referencia SVsd.

Un aumento proporcional en el voltaje de enlace de CC intermedio es proporcionado por el circuito de corrección de voltaje VC añadiendo una demanda adicional proporcional a la corriente de enlace de CC, a saber, la señal de salida SViL que es alimentada al controlador de voltaje VCM. Esto mejora la capacidad del inversor INV para mantener el voltaje de salida a un nivel más alto que el nivel de referencia SRVC con cargas altas.

Cuando se aplica carga a la salida del inversor INV, el voltaje de enlace de CC a través del condensador Cb variará transitoriamente antes de que se tomen medidas de corrección. Bajo condiciones normales de operación de carga no es necesario tomar esa medida correctora. La cantidad de variación de voltaje que se produce debido a condiciones anormales de carga determina cuáles de los diferentes controladores electrónicos del conjunto generador funcionan. La Figura 2 muestra que los niveles de referencia de señal de CC para los diferentes controladores están en el siguiente orden, comenzando con SRVC (control de voltaje), el nivel de referencia sin carga para el control de voltaje del enlace de CC, siendo cada control puesto en funcionamiento cuando se alcanza su nivel de señal de referencia durante el funcionamiento del conjunto generador. Los ajustes exactos de los niveles de referencia son determinados durante el ajuste y la optimización del sistema de control del conjunto generador.

Si el voltaje de enlace de CC aumenta, el SRBC (controlador de freno) es el primer control puesto en funcionamiento y ello es así para aplicar una carga resistiva controlada al enlace de CC si SVdc>SRBC. SRIF (Aumentar frecuencia) es puesto en funcionamiento para aumentar la frecuencia de la salida del inversor INV si SVdc>SRIF.

SRSD (demanda de velocidad), es el primer control que se pone en funcionamiento si se reduce el voltaje de enlace de CC y ello es así para aumentar velocidad del motor EN si SVdc<SRSD. SRIC (aumentar corriente) es puesto en funcionamiento por un periodo corto para utilizar energía cinética para aumentar la corriente del generador GS si SVdc<SRIC y si la señal de retroalimentación Sida del detector de corriente CSL excede la señal de referencia SRLC. SRRF (Reducir frecuencia) es puesto en funcionamiento para reducir la frecuencia y el voltaje de la salida del inversor si SVdc<SRRF.

Cuando una carga de fase es aplicada a la salida del inversor INV, el voltaje a través del condensador Cb variará transitoriamente de su valor constante controlado. La señal de retroalimentación de voltaje de enlace de CC SVdc disminuye y la salida del controlador de voltaje VCM, a través del funcionamiento del controlador de corriente CC, demandará más corriente para mantener el voltaje constante a través del condensador Cb. El límite de corriente (o valor máximo) demandado por el controlador de corriente CC es determinado por el circuito de corrección del impulso rotativo de carga máxima MTC que proporciona la señal de salida apropiada SILc de su perfil de corrientes de generador disponibles o permisibles a velocidades y condiciones de carga distintas.

Si la carga de fase aplicada causa una condición de límite de corriente en el controlador de corriente CC, el voltaje de retroalimentación de enlace de CC SVdc caerá por debajo del nivel de referencia SRSD. El regulador de voltaje RV funcionará al igual que el controlador de voltaje VCM. La salida SVsd del regulador Rv activará el controlador de velocidad SC para demandar un aumento en velocidad de motor que finalmente producirá una salida de voltaje superior del generador GS. La acción combinada del controlador de voltaje VCM, el circuito de corrección de voltaje VC, el circuito de corrección de velocidad SCC, el regulador RV y el controlador de velocidad SC restaurará el voltaje de enlace de CC a través del condensador Cb.

Si la carga de fase aplicada hace que la señal de voltaje de retroalimentación SVdc caiga por debajo de la señal de referencia SRIC, el controlador de voltaje VCT también se activará para producir una salida SIdgr2 más alta que la salida SIdgr1 del controlador de voltaje VCM. Se producirá la señal SIdgr 2, que será la diferencia entre las señales SRIC y SVdc, y causará una demanda aumentada de corriente del generador GS. Ese aumento estará suministrado principalmente por energía cinética de las partes rotativas del generador GS. El circuito de corrección de velocidad SCC funcionará para aumentar la demanda de velocidad. El regulador RV también funcionará para proporcionar la demanda de velocidad aumentada. Nuevamente, la acción combinada de los controladores restaurará el voltaje a través del condensador Cb.

Si la carga de fase aplicada provoca que el voltaje de retroalimentación SVdc caiga por debajo del nivel de referencia SRRF, el circuito de corrección de amplitud y frecuencia AFC también funcionará. Esto produce una reducción en el voltaje y la frecuencia de la salida del inversor INV para proporcionar un efecto de descarga transitoria que devolverá el voltaje a través del condensador Cb.

El controlador de freno BC se usa cuando el conjunto generador es accionado como un sistema regenerativo. Si el voltaje de señal de retroalimentación SVdc aumenta lo suficiente para exceder la señal de referencia SRBC y para producir una salida SIdgr2 más alta del controlador de voltaje VCT por un periodo de tiempo determinado, el controlador de freno BVC funcionará y producirá un impulso de modulación por ancho de pulso Th por el cual disipar la energía regenerativa en el resistor Rh, lo cual devolverá el voltaje a través del condensador Cb.

Si el voltaje de retroalimentación SVdc aumenta lo suficiente para exceder la señal de referencia SRIF, el circuito de corrección de amplitud y frecuencia AFC funcionará para producir un aumento en la frecuencia de salida del inversor para reducir el efecto regenerativo de cargas del tipo de motor.

La Figura 3 muestra una modificación que añade un condensador de depósito RC1 con un sistema de carga y descarga asociado y componentes atenuantes al conjunto generador de velocidad ajustable mostrado en las Figuras 1A y 1B para proporcionar ese conjunto generador con soporte del condensador. Un diodo de energía extra Ds se añade en serie con el enlace de CC entre la unión del inductor Lbb y el emisor del transistor Tb con el ánodo del diodo Ds frente al emisor del transistor Tb. En condiciones normales el diodo Ds es sesgado hacia adelante cuando la corriente de enlace de CC fluye del positivo al negativo del rectificador RE.

El sistema de carga y descarga para el condensador de depósito RC1 tiene un terminal de salida que está conectado entre el diodo Ds y el inductor Lbb, y los terminales de entrada positivo y negativo que están conectados en paralelo con el enlace de CC en lugares apropiados.

Un lado del condensador de depósito RC1 está conectado al terminal de entrada negativo del circuito de carga y descarga, al ánodo de un diodo Dcs2 y a un lado de un condensador Ccs1. El otro lado del condensador de depósito RC1 está conectado en paralelo con un resistor Rcs2 y condensador Ccs3 conectados en serie, con otro diodo Dcs3 y con un inductor Lcs2 y resistor Rcs1 conectados en serie. El cátodo del diodo Dcs2 está conectado al emisor de un transistor Tcs que tiene su colector conectado al emisor de otro transistor Tcc que a su vez tiene su colector conectado al terminal de entrada positivo del circuito de carga y descarga. La conexión entre los dos transistores Tcc y Tcs está conectada en paralelo con el cátodo del diodo Dcs3, el condensador Ccs3 y el otro extremo del inductor Lcs2 y resistor Rcs1 conectados en serie. En el otro lado del condensador Ccs1 está conectado al diodo Dcs1 que tiene su cátodo conectado al terminal de salida del circuito de carga y descarga. El otro lado del condensador Ccs1 también está conectado al emisor del transistor Tcs a través de un inductor Lcs1.

Un circuito de control de soporte del condensador CS tiene cuatro entradas y dos salidas. Una de las entradas recibe la señal de voltaje de enlace de CC SVdc del detector de voltaje VSa. Cada una de las otras tres entradas recibe una señal de referencia respectiva SRECC, SRSCC o SRCS. Cada una de las salidas está conectada a la base de uno de los transistores Tcc y Tcs respectivos para proporcionar estos transistores con control modulado por ancho de pulso de modo que funcionan como interruptores.

El condensador de depósito RC1 es cargado desde la parte del enlace de CC del circuito de control principal bajo control por ancho de pulso proporcionado por un convertidor buck formado por el transistor Tcc, el diodo Dcs3, el inductor Lcs2 y el resistor Rcs1, el resistor Rcs2 y el condensador Ccs3 que suprime el ruido de conmutación de diodos. La descarga del condensador de depósito RC1 está bajo control por ancho de pulsos modulado proporcionado por un convertidor bulk formado por el transistor Tcs, el diodo Dcs2, el inductor Lcs1 y el condensador Ccs1 y la energía eléctrica de modo que cuando se descarga se inyecta en serie en la parte de enlace de CC del circuito de control principal a través del diodo Dcs1; el diodo de energía Ds está sesgado a la inversa bajo estas condiciones.

Los niveles de referencia de señal CC para los diferentes controladores del circuito de control modificado como se muestra en Figura 3 difiere de los descritos anteriormente para el circuito de control principal con referencia a las Figuras 1A, 1B y 2 por la adición de una primera referencia SRECC (condensador de carga de emergencia) que efectúa la carga del condensador de depósito RC1, ignorando el estado de esa carga si el voltaje de enlace de CC SVdc > SRECC; y por la inserción de otras dos referencias, una, SRSCC inmediatamente antes del nivel de referencia SRIC (aumentar corriente) y la otra, SRCS inmediatamente después de esta referencia SRIC. Esta estrategia de control modificada es ilustrada en la Figura 4. La referencia SRSCC (detener carga de condensador) detiene la carga del condensador de depósito RC1 si el voltaje de enlace de CC SVdc<SRSCC. La referencia SRCS (soporte de condensador) realiza la descarga de energía del condensador de depósito RC1 si el voltaje de enlace de CC SVdc<SRCS.

Por lo tanto, si la carga de fase aplicada causa que el voltaje de enlace de CC SVdc caiga por debajo del nivel de referencia SRSCC, la carga del condensador de depósito RC1 se detendrá. Dependiendo del estado de carga del condensador de depósito RC1 en el momento, esto liberará una oscilación brusca de energía y aumentará el voltaje de enlace de CC SVdc. En cambio, si el voltaje de retroalimentación de enlace de CC SVdc cae por debajo del nivel de referencia SRCS, la energía eléctrica del condensador de depósito RC1 será inyectada en serie en la parte de enlace de CC intermedio del circuito de control principal en una manera controlada. Ya que el circuito de control principal descrito anteriormente con referencia a las Figuras 1A y 1B es un sistema regenerativo que incluye el controlador de freno BC, si el voltaje de enlace de CC SVdc debe aumentar lo suficiente como para exceder el primer nivel de referencia SRECC, la carga de emergencia del condensador de depósito RC1 comenzaría en un intento de absorber la energía regenerativa en una manera limitada.

La Figura 5 muestra otra modificación que añade un paquete de baterías BP1 y un sistema de carga y descarga asociado con componentes atenuantes en vez del condensador de depósito RC1 y su sistema de carga y descarga asociado con componentes atenuantes. Los elementos del sistema de carga y descarga mostrados en la Figura 5 que son similares a aquellos del sistema similar descrito anteriormente con referencia a la Figura 3, son identificados por las mismas referencias excepto que el carácter "c" es sustituido por el carácter "b".

El sistema de carga y descarga mostrado en la Figura 5 difiere del mostrado en la Figura 3 en que no hay ningún resistor equivalente al resistor Rcs2 en serie con el condensador Cbs2. Por otra parte, hay un inductor adicional que está conectado en serie entre el emisor del transistor Tbc y el colector del transistor Tbs. El circuito de control de soporte de baterías BS tiene dos entradas más que el circuito de control de soporte de condensador. Una de estas entradas adicionales recibe una señal de corriente de un detector de corriente CSbp que mide la corriente entre la unión del inductor Lbs3 y el recolector del transistor Tbs y la unión del inductor Lbs2 y el condensador Cbs2. La otra entrada adicional del circuito de control de soporte de baterías BS recibe una señal de voltaje de un detector de voltaje VSb que está conectado a través de los terminales del paquete de baterías BP1.

El convertidor buck para cargar el paquete de baterías BP1 está formado por el transistor Tbc, el diodo Dbs3, el inductor Lbs3 y el condensador Cbs2. El inductor Lbs2 proporciona atenuación de rizado de batería adicional. El control de descarga del paquete de baterías BP1 es similar al descrito anteriormente para el condensador de depósito RC1.

Los niveles de referencia de señal de CC para los diferentes controladores del circuito de control modificado como se muestra en la Figura 5 son similares a aquellos descritos anteriormente con referencia a las Figuras 3 y 4; las referencias adicionales son SRECB (batería de carga de emergencia), SRSCB (detener carga de batería) y SRBS (soportar batería) en lugar de SRECC, SRSCC y SRCS como se describe para el condensador de depósito RC1. La estrategia de control modificada es ilustrada en la Figura 6. El funcionamiento del circuito de control modificado mostrado en la Figura 5 será entendido a partir de la descripción precedente del circuito de control modificado mostrado en la Figura 3.

Las Figuras 7A y 7B muestran los componentes de un conjunto generador de energía eléctrica que difiere del mostrado en las Figuras 1A y 1B en una cantidad de aspectos.

En primer lugar, el control de velocidad del motor es simplificado. No hay ninguna señal de demanda de velocidad SVsd y el regulador RV del circuito mostrado en la figura 1A es omitido. La señal de corrección de velocidad es retenida. Es identificada como Srs en la Figura 7A y hay una señal de referencia de velocidad máxima adicional Srmax. La señal de salida producida por el detector de velocidad SS es identificada como Ssp en la Figura 7A. El controlador de velocidad SC controla el funcionamiento de un sistema de inyección de combustible del motor EN en respuesta a las cuatro señales de entrada Ssp, la señal de corrección de velocidad Srs y señales de referencia de velocidad mínima y máxima Srmis y Srmax para controlar el motor EN y para mantener la velocidad del motor EN entre las velocidades mínima y máxima a un nivel que se refiere a la señal de corrección de velocidad Srs que es derivada de la corriente de carga intermedia.

La segunda diferencia es que el generador de energía de imán permanente G tiene dos frecuencias trifásicas variables y salidas de voltaje Ga y Gb.

En tercer lugar, cada una de las dos frecuencias trifásicas variables y salidas de voltaje Ga y Gb es rectificada por uno de dos rectificadores de puente de onda completa respectivos Re3a y Re3b. Cada rectificador de puente Re3a, Re3b tiene una conexión a un terminal neutro y tiene un terminal de salida de energía que, con respecto al neutro es positivo en el caso del rectificador de puente Re3a y negativo en el caso del rectificador de puente Re3b.

Otra diferencia es que hay dos circuitos amplificadores en el conjunto generador mostrado en las Figuras 7A y 7B. Uno de los dos circuitos amplificadores respectivo está conectado a través de los terminales de cada rectificador de puente Re3a y Re3b y es accionable para amplificar el voltaje de salida de energía del rectificador de puente respectivo Re3a, Re3b.

Otra diferencia es que el neutro N de la salida de energía de corriente alterna del conjunto generador mostrado en las Figuras 7A y 7B está conectado al terminal neutro común de los dos rectificadores de puente Re3a y Re3b y de los dos circuitos amplificadores. Esto se contrasta con la disposición del conjunto generador de energía eléctrica que está descrita anteriormente con referencia a las Figuras 1A y 1B donde el neutro de la salida de energía de corriente alterna es generado y regulado por una división controlada del voltaje de CC intermedio. El neutro común de los dos rectificadores de puente Re3a y Re3b y de los dos circuitos amplificadores se prefiere en la disposición del conjunto generador de energía eléctrica mostrado en las Figuras 7A y 7B porque es una energía constante de una forma fiable que sirve como un buen potencial de referencia.

Otra diferencia es que el voltaje de enlace de CC generado por los dos circuitos amplificadores del conjunto generador mostrado en las Figuras 7A y 7B, que comprenden las caídas de energía Va y Vb a través de los dos pares de condensadores Ca1 y Ca2, y Cb1 y Cb2 que están conectados en paralelo, son vigilados independientemente. También la acción de conmutación de cada uno de los transistores Ta y Tb de los dos circuitos amplificadores es controlada independientemente por un circuito de control separado respectivo. Es este control independiente de la acción de conmutación de los transistores Ta y Tb que conduce a que el neutro común sea un potencial constante fiable.

Cada uno de estos circuitos de control incluye un detector de voltaje combinado Vsab que controla los dos voltajes de enlace de CC Va y Vb que producen una señal de salida de voltaje SVa respectiva, SVb que es una indicación del voltaje de enlace de CC respectivo Va, Vb en cualquier instante; un controlador de voltaje Vca, Vcb que compara la señal de salida SVa, SVb con una señal de referencia respectiva SVar, SVbr para producir una señal de demanda de corriente básica, que también compara la señal de salida de detector de velocidad Ssp con una señal de referencia respectiva St y que añade cualquier cantidad por la cual la señal de salida del detector de velocidad Ssp excede la señal de referencia respectiva St a la señal de demanda de corriente básica respectiva para producir una señal de demanda de corriente SImxa, SImxb; y un controlador de corriente Cca, Ccb que recibe la señal de demanda de corriente SImxa, SImxb a una entrada y la salida SIa, SIb de un detector de corriente respectivo CSIa, CSIb como una señal de retroalimentación en otra entrada y que tiene su salida conectada a la base del transistor respectivo Ta, Tb. El detector de corriente CSIa controla la corriente rectificada que fluye del terminal de salida positiva del rectificador de onda completa Re3a al colector del transistor Ta. El detector de corriente CSIb controla la corriente que fluye del emisor del transistor Tb al terminal de salida negativa del rectificador de onda completa Re3b. La salida de cada controlador de corriente Cca, Ccb proporciona un accionamiento modulado por ancho de pulso a la base del transistor respectivo Ta, Tb que controla la corriente y el voltaje para mantener el voltaje Va Vb a través de los condensadores respectivos Ca1 y Ca2, Cb1 y Cb2 constantes según lo regula el controlador de voltaje respectivo Vca, Vcb. Por lo tanto el voltaje de CC intermedio es mantenido en el potencial requerido controlando esa salida de corriente CC de los dos rectificadores Re3a y Re3b.

No hay ningún circuito de corrección de impulso rotativo de carga máxima en el conjunto generador mostrado en las Figuras 7A y 7B. Esto se deriva de la única corrección de velocidad de motor que se deriva de la corriente de carga intermedia detectada.

A diferencia del circuito de control para el inversor INV del conjunto generador de energía eléctrica mostrado en las Figuras 1A y 1B en las cuales el controlador de inversor IC utiliza las corrientes del condensador medidas por los detectores de corriente CSU, CSv y CSw de los filtros LC respectivos para cada fase de la salida trifásica del inversor INV para producir la característica de avance de fase para respuesta rápida y amortiguación optimizada, el circuito de control de inversor del conjunto generador de energía eléctrica mostrado en las Figuras 7A y 7B tiene un detector de corriente CSIu, CSIv, CSIw conectado entre cada una de las uniones entre los transistores Tau y Tbu, Tav y Tbv, Taw y Tbw del inversor IN y el transistor Lu, Lv, Lw del filtro LC respectivo para cada fase de la salida trifásica del inversor IN. Las señales de salida de los detectores de corriente CSIu, CSIv, CSIw son alimentadas a las entradas respectivas del controlador de inversor IC.

Las Figuras 7A y 7B muestran el motor diesel EN que está acoplado mecánicamente con el rotor del generador de energía de imán permanente G por el cual gira el rotor en relación al estator del generador G. El estator lleva devanados trifásicos dobles Ga y GB. Por lo tanto, la rotación del rotor en relación al estator genera las dos salidas de voltaje de CA y frecuencia trifásica variable Ga y Gb del generador G. La salida Ga es positiva y la salida Gb es negativa con respecto al neutro N.

El motor EN tiene un detector de velocidad electrónico SS, el controlador de velocidad SC y el sistema de inyección de combustible. El detector de velocidad SS produce la señal de salida Ssp que indica la velocidad del motor.

La salida positiva trifásica Ga está conectada al rectificador Re3a y la salida de voltaje trifásica negativa GB está conectada al rectificador Re3b.

Cada circuito amplificador incluye un transistor La, Lb que tiene un lado conectado al terminal de salida positivo o negativo respectivo del rectificador de puente respectivo Re3a, Re3b. El otro lado del inductor La, Lb está conectado a un lado del detector de corriente respectivo CSIa, CSIb. El otro lado del detector de corriente CSIa está conectado al colector del transistor Ta y al ánodo de un diodo Da. El otro lado del detector de corriente CSIb está conectado al emisor del transistor Tb y al cátodo de un diodo Db. El emisor del transistor Ta y el colector del transistor Tb están conectados a la línea neutra N. El cátodo del diodo Da está conectado a un lado de cada uno de un par de condensadores Ca1 y Ca2. El ánodo del diodo Db está conectado a un lado del condensador Cb1 y, a través de un tercer detector de corriente CSI, a un lado del condensador Cb2. El otro lado de cada uno de los condensadores Ca1, Ca2, Cb1 y Cb2 está conectado a la línea neutral N. Por lo tanto, la corriente normalmente fluye a los condensadores Ca1 y Ca2 y desde los condensadores Cb1 y Cb2. El voltaje a través de los condensadores Ca1 y Ca2 es amplificado por el efecto combinado del inductor La y la acción de conmutación del transistor conectado en paralelo Ta y el diodo de serie Da. El voltaje a través de los condensadores Cb1 y Cb2 es amplificado por el efecto combinado del inductor Lb y la acción de conmutación del transistor conectado en paralelo Tb y el diodo Db. La salida de los circuitos amplificadores es el voltaje a través de los condensadores Ca1 y Cb1 y la suma de esos voltajes es mantenida constante y forma el voltaje de enlace de CC que está conectado a través de los condensadores Ca2 y Cb2.

El detector de voltaje Vsab está conectado a través del condensador Ca1 y de ese modo es accionable para controlar el voltaje a través de ese condensador Ca1. Además, el detector de voltaje Vsab también está conectado a través del condensador Cb1 y de ese modo es accionable para controlar el voltaje a través de ese condensador Cb1. Por lo tanto, el detector de voltaje Vsab es accionable para controlar el voltaje de enlace de CC. El detector de voltaje Vsab emite las dos señales de salida SVa y SVb que son respectivamente una indicación del voltaje a través del condensador Ca1 y el condensador Cb1.

Cada uno de los controladores de voltaje Vca y Vcb tiene cuatro puertos de entrada y recibe en uno de esos puertos de entrada la señal de salida respectiva SVa y SVb emitida por el detector de voltaje Vsab. Cada controlador de voltaje Vca, Vcb recibe la señal de referencia respectiva SVar, SVbr en otro de sus puertos de entrada. La señal de salida Ssp del detector de velocidad SS es alimentada a un tercer puerto de entrada de cada controlador de voltaje Vca, Vcb y la señal de referencia St es alimentada al cuarto puerto de entrada. La referencia St es la corriente máxima permitida. Se traduce en una velocidad limitante para una demanda de energía de estado estacionario determinado ya que la corriente es variada variando la velocidad del motor. La referencia St es elegida como la corriente que fluye cuando el motor EN es accionado a determinada velocidad de trabajo que está entre las velocidades de motor máxima y mínima seleccionada Srmax y Srmis y cuando una carga está conectada a través del voltaje de CC intermedio. Cada controlador de voltaje Vca, Vcb tiene una salida que emite la señal de demanda de corriente respectiva SImxa, SImxb que es alimentada a una entrada del controlador de corriente respectivo Cca, Ccb. Cada controlador de corriente Cca, Ccb tiene otra entrada en la que la señal respectiva SIa, SIb del detector de corriente respectivo CSIa, CSIb es recibida. Cada controlador de corriente Cca, Ccb tiene una salida que está conectada a la base del transistor respectivo Ta, Tb por la cual controlar la acción de conmutación de ese transistor Ta, Tb.

Un controlador de freno BC está conectado a través del voltaje de enlace de CC entre los pares de condensadores conectados en paralelo Ca1 y Cb1, Ca2 y Cb2. La operación y la disposición del controlador de freno BC son sustancialmente iguales a las del conjunto generador de energía eléctrica de velocidad ajustable descrito con referencia a las Figuras 1A y 1B.

El Inversor trifásico de CC/CA está conectado a través del controlador de freno BC.

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El tercer detector de corriente CSI mide la intensidad de corriente entre el controlador de freno BC y los condensadores Cb1 y Cb2. El detector de corriente CSI emite una señal SIdb que es alimentada a una de las dos entradas del circuito de corrección de velocidad SCC. La otra entrada del circuito de corrección de velocidad SCC recibe una señal de referencia SRLC y la salida del circuito de corrección de velocidad SCC es la señal Srs que es alimentada al controlador de velocidad, SC.

Como con el conjunto generador de energía eléctrica anteriormente descrito con referencia a las Figuras 1A y 1B, la salida de energía de corriente alterna para cada fase de la salida trifásica del inversor IN es producida por operación como medio de conmutación biestable de uno de tres pares de transistores respectivos Tau y Tbu; Tav y Tbv; Taw y Tbw que están conectados en paralelo entre sí y con el par de condensadores Cb1 y Cb2. Nuevamente, como el inversor INV del conjunto generador de velocidad ajustable mostrado en las Figuras 1A y 1B, la conexión en serie entre los transistores de cada par Tau y Tbu, Tav y Tbv, Twa y Twb está conectado al terminal de salida de energía respectivo U, V, W a través de un inductor respectivo Lu, Lv y Lw. Como se explicó anteriormente, el detector de corriente CSIu, CSIv y CSIw está conectado entre el transistor respectivo Lu, Lv y Lw y las conexiones en serie entre el par respectivo de transistores Tau y Tbu, Tav y Tbv, Taw y Tbw. Los tres detectores de corriente CSIu, CSIv y CSIC detectan el flujo de corriente a los terminales de salida U, V, W y a los condensadores Cu, Cv y Cw de los filtros LV respectivos. La salida de cada detector de corriente CSIu, CSIv y CSIw está conectada a una entrada del controlador de inversor IC respectiva.

Los niveles de referencia para los valores requeridos de frecuencia y voltaje de salida son proporcionados por un circuito de corrección de frecuencia y amplitud AFC que tiene siete entradas y tres salidas. Recibe las señales de salida SVa y SVb del detector de voltaje Vsab, que indica el voltaje a través de los condensadores Ca1 y Cb1 que juntos comprenden el voltaje de enlace de CC en dichas entradas respectivas. En las cinco entradas restantes recibe señales de referencia respectivas SRIF, SRRF, Sru1, Srv1 y Srw1. Tres salidas Sru2, Srv2 y Srw2 del circuito de corrección de voltaje, amplitud y frecuencia AFC son alimentadas a una de las tres entradas del controlador de inversor respectiva IC que también recibe tres señales de entrada Svu, Svv y Svw de un detector de voltaje VSuvw que detecta el voltaje de salida en el terminales de salida de energía respectivas U, V, W y el neutro N del conjunto generador. El controlador de inversor IC controla la operación de conmutación de los transistores Tau, Tbu, Tav, Tbv, Taw, Tvw de los tres pares de transistores del inversor IN emitiendo una señal de modulación por ancho de pulsos respectiva de una salida respectiva Tau, Tbu; Tav, Tbv; Taw, Tbw que está conectada a la base del transistor respectivo Tau Tbu, Tav, Tbv, Taw, Tbw.

La operación del conjunto generador de energía eléctrica mostrado en las Figuras 7A y 7B será clara a partir de la descripción precedente de la operación del conjunto generador de energía eléctrica de velocidad ajustable mostrado en las Figuras 1A y 1B conjuntamente con la descripción precedente de las Figuras 7A y 7B.

La Figura 8 es un gráfico de energía contra velocidad. La energía es el producto del impulso rotativo y la velocidad. La curva superior es la energía del motor. La curva inferior es la energía producida por el generador G en condiciones normales cuando su operación es controlada por el sistema de control anteriormente descrito con referencia a las Figuras 7A y 7B.

El control de la corriente controla el impulso rotativo. Por lo tanto, al limitar la corriente, se limita el impulso rotativo.

Cuanto más cerca esté el motor EN del funcionamiento a impulso rotativo máximo, menor será la aceleración disponible. El motor EN no puede ser acelerado cuando está funcionando a velocidad máxima.

La torsión, y por tanto, la energía producida por el generador G, puede ser aumentada hasta el nivel de la energía máxima que es liberada por el motor EN a medida que el motor EN se acerca a su velocidad máxima.

Si SSp>St, entonces la señal de corriente de referencia SImxa y SImxb son aumentadas proporcionalmente a la diferencia entre St y SSp.

La torsión producida por el generador G puede ser aumentada hasta el la torsión máxima producida por el motor EN hasta que se consigue un equilibrio.

Las Figuras 9A y 9B muestran los componentes de un conjunto generador que es similar al mostrado en las Figuras 7A y 7B en muchos aspectos. La manera en que se identifican las partes en las Figuras 7A y 7B y 9A y 9B con los caracteres de referencia y la descripción precedente con referencia a las Figuras 7A y 7B, se aplica igualmente a las Figuras 9A y 9B en su respecto. Las diferencias entre estos dos grupos generadores están en el inversor IN y a continuación son descritas con referencia a las Figuras 9A y 9B.

La unión entre el par de transistores Tau y Tbu, Tav y Tbv, Taw y Tbw para cada fase del inversor trifásico IN también está conectada a un lado de un rectificador respectivo ReU, Rev, Rew. El otro lado del rectificador ReU, Rev, ReW está conectado a la línea neutral N. Un tercer interruptor biestable para cada fase, es decir en forma de un transistor Tu, TV, Tw es conectado en paralelo con el rectificador respectivo ReU, Rev, ReW con su emisor conectado a la entrada neutra del rectificador ReU, Rev, Rew a través de uno de los diodos de ese rectificador Reu, Rev, ReW. Cada transistor Tu, Tv, Tw con su rectificador conectado en paralelo Reu, Rev, Rew funciona como un interruptor bi-direccional por el cual se suministra voltaje cero al filtro de salida Lu, Cu; Lv, Cv; Lw, Cw de la fase respectiva cuando el transistor Tu, Tv, Tw es conmutado a su estado conductor. La operación de cada transistor Tu, Tv, Tw es controlada por una señal de modulación por ancho de pulso apropiado del controlador de inversor IC que es alimentado a la base del transistor respectivo Tu, Tv, Tw a través de una salida respectiva Tu, Tv, Tw del controlador de inversor IC.

El detector de corriente CSIu, CSIv y CSIw que está conectado entre los transistores respectivos Lu, Lv, Lw y las conexiones de serie entre el par de transistores respectivo Tau y Tbu, Tav y Tbv, Taw y Tbw también están conectados entre los transistores respectivos Lu, Lv, Lw y un par respectivo de los diodos del rectificador respectivo ReU, Rev, Rew.

Los controladores, Vca Vcb, Cca, Ccb, SCC, SC, AFC e IC son microprocesadores programados. Los detectores de corriente CSIa, CSIb, CSI, CSIu, CSIv y CSIw detectan el flujo de corriente en un cable al cual son conectados. Pueden ser galvánicos, como un derivador, no galvánico en que detectan un campo electromagnético alrededor del cable y emiten una señal de salida basada en el mismo, o pueden ser un transformador de corriente.

La operación del conjunto generador de energía eléctrica mostrado en las Figuras 9A y 9B será clara a partir de la descripción precedente de la operación del conjunto generador de energía eléctrica mostrado en las Figuras 1A y 1B conjuntamente con la descripción de las Figuras 7A y 7B.

En funcionamiento, cada uno de los transistores Tau, Tav, Taw de cada fase del inversor IN es accionado a su estado de funcionamiento por señal de modulación por ancho de pulso aplicada a su base por el controlador de inversor IC. Los otros transistores Tbu, Tbv, Tbw y Tu, Tv, Tw están en su estado no conductor. Por lo tanto, el transistor Tau, Tav, Taw conecta el condensador Ca2 al terminal de salida respectivo U, V, W a través del inductor Lu, Lv, Lw del filtro de salida LC respectivo para esta fase. El condensador Ca2 es cargado al potencial de CC positivo Va. Después de un periodo de tiempo corto en el cual el potencial de CC positivo Va es alimentado a los terminales de salida, el transistor Tau, Tav, Taw es conmutado a su otro estado no conductor y los transistores Tu, Tv, Tw son conmutados a su estado conductor en el cual conectan el lado del conductor Lu, Lv, Lw remoto del condensador respectivo Cu, Cv, Cw a neutro de modo que el voltaje producido por el rectificador respectivo Reu, Rev, Rew con el transistor respectivo Tu, Tv, Tw es de cero voltios. Los otros transistores Tbu, Tbv, Tbw permanecen en su estado no conductor por este periodo pero son posteriormente conmutados a su estado conductor cuando los transistores Tu, Tv, Tw son conmutados a su estado no conductor y los transistores Tau, Tav y Taw permanecen en su estado no conductor. La conmutación de los transistores Tbu, Tbv, Tbw a su estado conductor conecta el potencial CC negativo almacenado en el condensador Cb2 al terminal de salida respectivo U, V, W a través del inductor respectivo Lu, Lv, Lw por otro periodo. Al final del periodo, los transistores Tbu, Tbv, Tbw son conmutados a su estado no conductor y los transistores Tu, Tv y Tw son otra vez conmutados a su estado conductor de modo que el voltaje alimentado a los terminales de salida a través de los inductores Lu, Lv, Lw es cero por otro periodo mientras los otros transistores Tau, Tav, Taw permanecen en su estado no conductor. La secuencia luego es repetida. Se entenderá que las tres fases son accionadas simultáneamente pero con un ángulo de fase de 120 grados entre éstas.

Cuando los transistores Tu, TV, Tw son conmutados a sus estados conductores para conectar los terminales de salida a neutro, la suma de energía almacenada en los filtros de salida Cu, Lu; Cv, Lv; Cw, Lw es constante, sin tener en cuanta las pérdidas.

Cuando una carga es conectada a los terminales de salida U, V, W y N, no hay ningún "flujo de energía reactiva" a través del sistema a los condensadores de potencia de CC Ca2 y Cb2.

El conjunto generador anteriormente descrito con referencia a las Figuras 9A y 9B tiene las siguientes ventajas. La corriente de rizado es baja. El voltaje de CC intermedio puede ser inferior para el mismo voltaje de salida Vrms. La capacitancia del voltaje de almacenamiento de enlace de CC puede ser inferior. Las pérdidas de conmutación pueden ser inferiores y distribuidas. Los transistores Tau, Tav, Taw, Tbu, Tbv, Tbw del inversor IN son conmutados a su estado conductor por períodos de tiempo más cortos. La capacidad de filtro de salida de corriente alterna puede ser inferior puesto que el condensador Cu, Cv, Cw sería cargado por la corriente de rizado inferior. La variabilidad de voltaje del sistema de modulación sería inferior y produciría un funcionamiento estable de modo que se pueden utilizar inductores y condensadores de capacidad inferior. Esa reducción en la capacidad del inductor de filtro de salida Lu, Lv, Lw producirían una caída de voltaje inferior cuando se aplica una carga no lineal. El voltaje nominal de los transistores Tu, Tv, Tw necesita ser sólo la mitad del de los transistores principales Tau, Tav, Taw, Tbu, Tbv, Tbw.

Aunque se ha descrito que el aspecto de la invención que está ilustrado en las Figuras 9A y 9B es realizado en un sistema trifásico, podría ser realizado en un sistema monofásico o en un sistema polifásico con cualquier cantidad de fases adecuada.

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Referencias citadas en la descripción

Esta lista de referencias citada por el solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información del lector. No forma parte del documento de patente europea. La misma ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin embargo no asume responsabilidad alguna por eventuales errores u omisiones.

Documentos de Patentes citados en la descripción

\sqbullet WO 9828832 A [0002] [0004] [0011] [0019] [0020] [0020]

\sqbullet US 5563802 A [0005] [0020] [0035]

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\sqbullet US 5606244 A [0036]

\sqbullet US 5811960 A [0037]

Claims (37)

1. Sistema generador de energía de corriente alterna que incluye un medio inversor (INV) que es accionable para convertir un voltaje de CC intermedio en una salida de energía de corriente alterna, un medio (EN, GS, G, CON, BO) accionable para generar y mantener el voltaje de CC intermedio a un nivel y un medio detector que comprende un medio detector de voltaje (VSa) accionable para controlar el voltaje de CC intermedio, un medio de control caracterizado por el hecho de que se proporciona un medio de control (AFC, IC) para el medio inversor, siendo dicho medio de control sensible al medio detector de voltaje y siendo accionable para controlar la operación del medio inversor de modo que al menos uno del voltaje y la frecuencia de la salida de energía de CA sea reducida en respuesta a una caída del voltaje de CC intermedio a un nivel determinado provocado por la aplicación de una carga de fase a la salida de energía de CA por la cual proporcionar un efecto de descarga transitoria que dará al medio generador tiempo para responder y de ese modo permitir que el voltaje de CC intermedio sea restaurado a dicho nivel.

2. Sistema generador de energía de corriente alterna según la reivindicación 1 donde un ajuste neutro de la salida de energía de CA es generado y regulado por una división controlada del voltaje de CC intermedio.

3. Sistema generador de energía de corriente alterna según la reivindicación 1 o reivindicación 2 donde el medio que está siendo adaptado para generar y mantener el voltaje de CC intermedio incluye un medio generador (GS; G) accionable para generar un suministro de energía de CA de voltaje variable y un medio rectificador (CON) con una salida y accionable para rectificar el suministro de energía CA de voltaje variable para establecer el voltaje de CC intermedio.

4. Sistema generador de energía de corriente alterna según la reivindicación 3 cuando se anexa a la reivindicación 2, en la cual dicho medio rectificador (CON) es un medio rectificador de onda completa.

5. Sistema generador de energía de corriente alterna según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la cual dicho medio que es adaptado para generar el voltaje de CC intermedio incluye un medio amplificador (BO) que es accionable para establecer el voltaje de CC intermedio.

6. Sistema generador de energía de corriente alterna según la reivindicación 5 cuando se anexa a la reivindicación 3, en la cual dicho medio generador (GS; G) incluye un medio de control respectivo, y el medio detector de voltaje (VSa) proporciona una señal de control por retroalimentación al medio de control del medio generador por la cual efectuar la variación del suministro de energía de voltaje variable y de ese modo contrarrestar una tendencia a variar del voltaje de CC intermedio.

7. Sistema generador de energía de corriente alterna según la reivindicación 6, donde el medio generador (GS; G) es conducido por una fuente principal de energía de velocidad variable (EN); el medio de control del medio generador comprende el medio de control de velocidad (SC) accionable para controlar la velocidad de la fuente principal de energía.

8. Sistema generador de energía de corriente alterna según la reivindicación 7, incluido el medio detector de corriente (CSL) accionable para controlar una corriente de carga CC provocada por la conexión de una carga a través del voltaje de CC intermedio, siendo el medio detector de corriente accionable para emitir una señal que es indicativa de la corriente de carga controlada CC, un medio comparador (SCC) estando configurado para comparar una señal de salida del medio detector de corriente con una señal de referencia (SRLC) y para emitir una señal de corrección de velocidad que sea proporcional a la cantidad por la que la señal del medio detector de corriente excede la referencia; siendo la salida del medio comparador suministrada al medio de control de velocidad del medio generador para efectuar un aumento en la velocidad de la fuente principal de energía por encima de la requerida para la carga aplicada.

9. Sistema generador de energía de corriente alterna según la reivindicación 6 o cualquiera de las reivindicaciones 7 y 8 cuando se anexan a la reivindicación 6 que incluye un medio de control del freno (BC) y un medio sensible a la salida del medio detector de voltaje que sea accionable para controlar el voltaje de CC intermedio por el cual conectar el medio de control del freno a través del voltaje de CC intermedio para aplicar una carga al mismo cuando el voltaje de CC intermedio aumenta a un nivel determinado.

10. Sistema generador de energía de corriente alterna según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, incluyendo el sistema un medio generador (GS; G) accionable para generar un suministro de energía de voltaje variable, un medio amplificador (BO) con una entrada que está conectada a una salida de dicho medio generador y que es accionable para aumentar el voltaje de la salida de dicho medio generador y de ese modo proporcionar un voltaje de CC, una fuente de energía de velocidad variable (EN) trasmisionalmente acoplada con el medio generador, y un medio de control de velocidad (SC) accionable para controlar la velocidad del motor, donde se proporciona un medio detector de corriente (CSL), siendo dicho medio detector de corriente accionable para controlar una corriente provocada por conexión de una carga a través del voltaje de CC, siendo el medio detector de corriente accionable para emitir una señal indicativa de la corriente controlada, siendo proporcionado un medio comparador (SCC) para comparar una señal de salida del medio detector de corriente con una señal de referencia (SRLC) y para emitir una señal de corrección de velocidad que sea proporcional a la cantidad por la que la señal de salida del medio detector de corriente excede la señal de referencia, siendo la salida del medio comparador suministrada al medio de control de velocidad para que el medio generador efectúe un aumento en la velocidad de la fuente de energía de velocidad variable, donde dicho medio detector de corriente (CSL) es un medio accionable para controlar la corriente de carga CC en el lado de dicho medio amplificador remoto de dicho medio generador.

11. Sistema generador de energía de corriente alterna según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, incluyendo el sistema un medio generador (GS; G) accionable para generar un suministro de energía de CA de voltaje variable, un medio amplificador (BO) con una entrada que está conectada a la salida del medio generador y que es accionable para aumentar el voltaje de la salida de dicho medio generador y de ese modo proporcionar un voltaje de CC, un medio detector de voltaje y de control accionables para controlar el voltaje de CC y para proporcionar una señal de control por retroalimentación al medio generador por la cual variar el suministro de energía de voltaje variable para contrarrestar una tendencia a variar del voltaje de CC, y un medio de almacenamiento de energía eléctrica (RC1; BP1) conectado a través del voltaje de CC para ser cargado por el voltaje de CC, donde se proporciona el medio de conmutación biestable (Tcc, Tcs; Tbc, Tbs) y el medio de control asociado (CS, BS), estando dicho medio de conmutación biestable normalmente en un estado donde es accionable para hacer la conexión del medio de almacenamiento de energía eléctrica a través del voltaje de CC para permitir que el medio de almacenamiento de energía eléctrica sea cargado y para interrumpir una conexión entre el medio de almacenamiento de energía eléctrica y una conexión entre el medio generador y la entrada del medio amplificador, siendo dicho medio de conmutación biestable accionable en su otro estado para aislar el medio de almacenamiento de energía eléctrica del voltaje de CC y para hacer dicha conexión del medio de almacenamiento de energía eléctrica con la conexión entre el medio generador y la entrada del medio amplificador, por la cual permitir la descarga de energía eléctrica de dicho medio de almacenamiento de energía eléctrica en la conexión entre el medio generador y el medio amplificador, siendo dicho medio de control asociado al medio de conmutación biestable sensible al voltaje de CC controlado y siendo accionable en respuesta a una caída en dicho voltaje de CC a un nivel de referencia determinado para cambiar dicho medio biestable de su estado normal mencionado a dicho otro estado por el cual descargar energía eléctrica para aumentar el suministro de energía de voltaje variable y de ese modo contrarrestar la caída detectada de dicho voltaje de CC.

12. Sistema generador de energía de corriente alterna según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, incluyendo el sistema un medio generador de suministro de energía de voltaje variable, un medio convertidor accionable para establecer un enlace de CC convirtiendo el suministro de energía de voltaje variable en un voltaje de CC, un medio detector de voltaje accionable para controlar el voltaje de CC y un medio de control sensible a una salida del medio detector de voltaje y accionable para mantener el voltaje de CC a un nivel, donde el medio generador (G) es accionable para generar dos suministros de energía de voltaje variable cada uno conectado en un lado a un terminal común y con un terminal de voltaje de salida en el otro lado, siendo el terminal de voltaje de salida de uno de los suministros de energía positivo y el terminal de voltaje de salida del otro suministro de energía, negativo de manera que los dos suministros de energía de voltaje variable juntos comprendan el voltaje de CC, comprendiendo el medio detector de voltaje, dos detectores de voltaje (Vsab) separadamente sensibles a uno de los suministros de energía respectivo y el medio de control comprendiendo dos controladores (Vca, Vcb) separadamente accionables para mantener el voltaje de cada uno de esos suministros de energía a un nivel determinado por el cual mantener el voltaje de CC a dicho
nivel.

13. Sistema generador de energía de corriente alterna según la reivindicación 12, donde hay dos circuitos amplificadores (Re3a, Re3b), cada uno conectado entre uno de los terminales de voltaje de salida respectivo de los dos suministros de energía y el terminal común y cada uno accionable para aumentar el voltaje del potencial de salida respectivo y así aumentar dicho voltaje de CC, estando cada uno de los controladores operativamente asociados al circuito respectivo de los circuitos amplificadores.

14. Sistema generador de energía de corriente alterna según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, incluyendo el sistema un medio generador de suministro de energía de CA de voltaje variable, un medio rectificador con una salida y accionable para rectificar el suministro de energía de CA de voltaje variable para establecer un voltaje de CC intermedio, un medio inversor accionable para convertir el voltaje de CC intermedio en una salida de energía de corriente alterna, un medio detector de voltaje accionable para controlar el voltaje de CC intermedio y un medio de control sensible a una salida del medio detector de voltaje y accionable para mantener el voltaje de CC intermedio a un nivel, donde el medio generador (G) es accionable para generar dos suministros de energía de CA de voltaje variable, el medio rectificador comprende dos rectificadores de onda completa (Re3a, Re3b), cada rectificador de onda completa siendo accionable para rectificar uno respectivo de los dos suministros de energía de CA de voltaje variable y cada uno estando conectado en un lado a un terminal neutro y con un terminal de voltaje de salida en su otro lado, el terminal de voltaje de salida de uno de los rectificadores de onda completa siendo positivo y el terminal de voltaje de salida del otro rectificador de onda completa siendo negativo de manera que los dos suministros de energía de CA de voltaje variable son separadamente rectificados para producir un potencial positivo y uno negativo respectivamente que juntos comprenden el voltaje de CC intermedio, comprendiendo el medio detector de voltaje dos detectores de voltaje (Vsab) separadamente sensibles a uno de los potenciales de salida positivo y negativo respectivo de los dos rectificadores de onda completa y el medio de control comprendiendo dos controladores (Vca, Vcb) separadamente accionables para mantener cada uno de estos potenciales positivo y negativo a un nivel determinado por el cual mantener el voltaje de CC intermedio a dicho nivel.

15. Sistema generador de energía de corriente alterna según la reivindicación 12, 13 o 14, incluido el medio de control del freno (BC) y el medio sensible a la salida de los dos detectores de voltaje que son accionables para controlar los potenciales de salida positivo y negativo por el cual conectar el medio de control del freno a través del voltaje de CC intermedio para aplicar una carga al mismo cuando la diferencia de potencial entre los potenciales positivo y negativo controlados aumenta a un nivel determinado.

16. Sistema generador de suministro de energía de CA según la reivindicación 15 donde un par de condensadores son conectados en paralelo entre el potencial de salida positivo y el terminal neutro, otro par de condensadores son conectados en paralelo entre el potencial de salida negativo y el terminal neutro y el medio de control del freno es conectado a través de los potenciales de salida positivo y negativo entre los condensadores de cada par.

17. Sistema generador de suministro de energía de CA según la reivindicación 16, donde los medios detectores de corriente que son accionables para controlar la corriente de carga CC provocada por la conexión de una carga a través del voltaje de CC intermedio son conectados en una de las conexiones positiva y negativa entre el medio de control del freno y los condensadores de cada par que están lejos de los dos rectificadores de onda completa y que están más cerca del medio inversor.

18. Sistema generador de energía de corriente alterna según cualquiera de las reivindicaciones precedentes donde el medio generador es un generador de imán permanente impulsado por una fuente de energía de velocidad variable provista con un medio de control de velocidad accionable para controlar la velocidad de la fuente de energía.

19. Sistema generador de energía de corriente alterna según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el medio generador es impulsado por una fuente de energía de velocidad variable provista con un medio de control de velocidad accionable para controlar la velocidad de la fuente de energía y un medio detector de corriente accionable para controlar una corriente de carga CC provocada por conexión de una carga a través del voltaje de CC intermedio, siendo el medio detector de corriente accionable para emitir una señal que indique la corriente de carga CC controlada, un medio comparador configurado para comparar una señal de salida del medio detector de corriente con una señal de referencia y para emitir una señal de corrección de velocidad proporcional a la cantidad por la que la señal del medio detector de corriente excede la referencia, siendo esa señal de corrección de velocidad suministrada al medio de control de velocidad para el generador como una señal de control por retroalimentación por la cual efectuar variación del suministro de energía de CA variable y de ese modo contrarrestar cualquier tendencia a variar del voltaje
intermedio.

20. Sistema generador de energía de corriente alterna según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, incluyendo el sistema un convertidor CC a CA que incluye una primera fuente de energía eléctrica accionable para ser cargada con un potencial de CC positivo, una segunda fuente de energía eléctrica accionable para ser cargada con un potencial de CC negativo, un primer medio de conmutación biestable accionable en un estado para conectar la primera fuente de energía eléctrica a un terminal de salida de energía de corriente alterna a través de un medio inductor de un medio de filtro de salida y para romper esa conexión en su otro estado, y un segundo medio de conmutación biestable accionable en un estado para conectar la segunda fuente de energía eléctrica al terminal de salida de energía de CA a través de dicho medio inductor y para romper esa conexión en su otro estado, caracterizado por un tercer medio de conmutación biestable accionable en un estado para conectar dicho medio inductor a neutro y para romper esa conexión en su otro estado, y un medio de control accionable para controlar la operación del primer, segundo y tercer medio de conmutación biestable mencionados de modo que dichos primer y segundo medios de conmutación biestable son conmutados a su estado mencionado alternativamente y estén en su otro estado mencionado cuando los otros primer y segundo medios de conmutación biestable están en dicho estado y dicho tercer medio de conmutación biestable es conmutado a su estado mencionado mientras el primer y el segundo medio de conmutación biestable son conmutados a su otro estado mencionado entre cada conmutación alterna de dicho primer y segundo medio de conmutación biestable a su estado mencionado de modo que los niveles positivo y negativo del potencial eléctrico con los cuales dichas primera y segunda fuentes de energía eléctrica son cargadas cuando dicho convertidor es activado están conectadas al terminal de salida de energía de corriente alterna alternativamente y cada conexión de uno de los niveles negativo y positivo del potencial eléctrico al terminal de salida es separado a tiempo de una conexión del otro nivel positivo y negativo del potencial eléctrico al terminal de salida por un periodo intermedio de voltaje cero.

21. Sistema generador de energía de corriente alterna según la reivindicación 20, donde el medio de filtro de salida incluye una tercera fuente cargable de energía eléctrica que está conectada en un lado al medio inductor y en su otro lado, al neutro, siendo el tercer medio de conmutación biestable accionable para conectar el otro lado del medio inductor a neutro cuando se encuentra en su estado mencionado.

22. Sistema generador de energía eléctrica que incluye un medio generador (GS; G) accionable para generar una salida de generador de voltaje variable, una fuente de energía de velocidad variable (EN) trasmisionalmente acoplado con el medio generador, un medio de control de velocidad (SC) accionable para controlar la velocidad de la fuente de energía, un medio convertidor (CON) accionable para establecer un enlace de CC convirtiendo la salida del generador de voltaje variable en un voltaje de CC y para derivar una salida de energía eléctrica de este voltaje de CC para suministrar una carga externa, un medio detector (VSa, CSL) accionable para controlar el enlace de CC cuando la carga es conectada a través del voltaje de CC y para proporcionar una retroalimentación al medio de control de velocidad por la cual efectuar una variación de la salida eléctrica de voltaje variable y de ese modo contrarrestar una tendencia a variar del voltaje de CC para mantener el voltaje de CC a un nivel, un medio de control caracterizado por el hecho de que el medio de control (VCM, VCT, CC) es proporcionado para dicho medio convertidor, siendo dicho medio de control sensible al medio detector y siendo accionable para controlar la operación de dicho medio convertidor de modo que el voltaje de la salida de energía eléctrica es reducido en respuesta a una caída del voltaje de CC a un nivel determinado provocada por la aplicación de una carga de fase a la salida de energía eléctrica por la cual proporcionar un efecto de descarga transitoria que dará tiempo al medio generador para responder y de ese modo permitir que el voltaje de CC sea restaurado a dicho nivel.

23. Sistema generador de energía eléctrica según la reivindicación 22, que incluye un medio inversor (INV) que es accionable para convertir el voltaje de CC en una salida de energía de corriente alterna, incluyendo dicho medio detector, un medio detector de voltaje accionable para controlar el voltaje de CC, donde el efecto de descarga transitoria es provisto por dicho medio de control que es sensible al medio detector de voltaje y es accionable para controlar la operación del medio inversor de modo que al menos una salida de energía de CA del voltaje y la frecuencia es reducida en respuesta a dicha caída en el voltaje de CC.

24. Sistema generador de energía eléctrica según la reivindicación 22 o reivindicación 23 donde dicho medio de detección incluye un medio detector de corriente (CSL) accionable para controlar una corriente de carga de CC provocada por conexión de una carga a través del voltaje de CC, siendo el medio detector de corriente accionable para emitir una señal indicativa de la carga corriente de CC controlada, un medio comparador (SCC) proporcionado para comparar una señal de salida del medio detector de corriente con una señal de referencia y para emitir una señal de corrección de velocidad que sea proporcional a la cantidad por la que la señal del medio detector de corriente excede la referencia, siendo la salida del medio comparador suministrada al medio de control de velocidad del medio generador para efectuar un aumento en la velocidad de la fuente de energía por encima de la requerida para la carga aplicada.

25. Sistema generador de energía eléctrica según la reivindicación 23 o reivindicación 24 cuando se anexa a la reivindicación 21, que incluye un medio de control del freno (BVC) y un medio sensible a la salida del medio detector de voltaje accionable para controlar el voltaje de CC por el cual conectar el medio de control del freno a través del voltaje de CC para aplicar una carga al mismo cuando el voltaje de CC aumenta a un nivel determinado.

26. Sistema generador de energía eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, reivindicación 23, reivindicación 24 cuando se anexa a la reivindicación 23, o reivindicación 25 donde dicho medio de control para el medio inversor es accionable para aumentar la frecuencia de la salida de energía de CA en respuesta a un aumento en el voltaje de CC a un nivel alto determinado.

27. Sistema generador de energía eléctrica según la reivindicación 23, reivindicación 24 cuando se anexa a la reivindicación 23, o reivindicaciones 25 y 26, donde dicho nivel determinado es superior al nivel en el cual el medio de control del freno es conectado a través del voltaje de CC.

28. Sistema generador de energía eléctrica según la reivindicación 23, reivindicación 24 cuando se anexa a la reivindicación 23, o cualquiera de las reivindicaciones 25 a 27, donde la salida del generador de voltaje variable es un suministro de energía de CA e incluye un medio rectificador (CON) con una salida accionable para rectificar el suministro de energía de CA de voltaje variable, un medio amplificador (BO) con una entrada conectada a la salida del medio rectificador y que es accionable para aumentar el voltaje de la salida rectificada de dicho medio rectificador y de ese modo establecer el voltaje de CC y un medio de almacenamiento de energía eléctrica (RC1; BP1) conectado a través del voltaje de CC para ser cargado por el voltaje de CC, donde se proporcionan el medio de conmutación biestable (Tcc, Tcs, Tbc, Tbs) y el medio de control asociado (CS, BS), estando dicho medio de conmutación biestable normalmente en un estado donde es accionable para hacer la conexión del medio de almacenamiento de energía eléctrica a través del voltaje de CC para permitir que el medio de almacenamiento de energía eléctrica sea cargado y para interrumpir una conexión entre el medio de almacenamiento de energía eléctrica y la conexión entre la salida del medio rectificador y la entrada del medio amplificador, siendo dicho medio de conmutación biestable accionable en su otro estado para aislar el medio de almacenamiento de energía eléctrica del voltaje de CC y para hacer dicha conexión del medio de almacenamiento de energía eléctrica con la conexión entre la salida del medio rectificador y la entrada del medio amplificador por la cual permitir la descarga de energía eléctrica de dicho medio de almacenamiento de energía eléctrica en la conexión entre el medio rectificador y el medio amplificador, siendo dicho medio de control asociado al medio de conmutación biestable sensible al voltaje de CC controlado y siendo accionable en respuesta a un caída de dicho voltaje de CC a un nivel de referencia determinado para cambiar dicho medio de conmutación biestable de su estado normal mencionado a su otro estado mencionado por el cual descargar energía eléctrica para aumentar la salida rectificada del medio rectificador y de ese modo contrarrestar la caída detectada en el voltaje de CC mencionado.

29. Sistema generador de energía de corriente alterna según la reivindicación 5 cuando se anexa a la reivindicación 3, o cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, o cualquiera de reivindicaciones 26 y 27 cuando se anexa a las reivindicaciones 3 y 5, donde dicho medio amplificador tiene una entrada que está conectada a la salida del medio rectificador y que es accionable para aumentar el voltaje de la salida rectificada de dicho medio de rectificador y de ese modo establece el voltaje de CC intermedio, y que incluye un medio de almacenamiento de energía eléctrica conectado a través del voltaje de CC intermedio para ser cargado por el voltaje de CC intermedio, donde se proporcionan el medio de conmutación biestable y el medio de control asociado, estando dicho medio de conmutación biestable normalmente en un estado donde es accionable para hacer la conexión del medio de almacenamiento de energía eléctrica a través del voltaje de CC intermedio para permitir que el medio de almacenamiento de energía eléctrica sea cargado y para interrumpir una conexión entre el medio de almacenamiento de energía eléctrica y la conexión entre la salida del medio rectificador y la entrada del medio amplificador, siendo dicho medio de conmutación biestable accionable en su otro estado para aislar el medio de almacenamiento de energía eléctrica del voltaje de CC intermedio y para hacer dicha conexión del medio de almacenamiento de energía eléctrica con la conexión entre la salida del medio rectificador y la entrada del medio amplificador por la cual permitir la descarga de energía eléctrica de dicho medio de almacenamiento de energía eléctrica en la conexión entre el medio rectificador y el medio amplificador, siendo dicho medio de control asociado al medio de conmutación biestable sensible al voltaje de CC intermedio controlado y siendo accionable en respuesta a una caída de dicho voltaje de CC intermedio a un nivel de referencia determinado para cambiar dicho medio biestable de su estado normal mencionado al otro estado por el cual descargar energía eléctrica para aumentar la salida rectificada de dicho medio de rectificador y de ese modo contrarrestar dicha caída detectada en el voltaje de CC intermedio.

30. Método para accionar un sistema generador de energía eléctrica del tipo que incluye un generador impulsado por motor (GN; G) que proporciona una salida eléctrica de voltaje variable, un medio amplificador (BO) accionable para amplificar el voltaje de la salida eléctrica de voltaje variable y de ese modo proporcionar un voltaje de CC intermedio, un medio inversor (INV) que es accionable para convertir el voltaje de CC intermedio en una salida de energía de corriente alterna, y un medio accionable para mantener el voltaje de CC intermedio a un nivel hasta una velocidad predeterminada del generador impulsado por motor que es inferior a la velocidad máxima del mismo, donde dicho medio accionable para mantener el voltaje de CC intermedio a dicho nivel es deshabilitado cuando la velocidad del generador impulsado por motor aumenta a por lo menos dicha velocidad predeterminada y la velocidad del generador impulsado por motor y el voltaje de CC intermedio pueden ascender de modo que, cuando el generador impulsado por motor está funcionando a velocidad máxima, la salida de energía eléctrica puede aumentar hasta que se consigue un equilibrio.

31. Método para accionar un sistema generador de energía de CA que incluye las fases de:

(i) accionar un generador impulsado por una fuente de energía de velocidad variable para generar un suministro de energía de CA de voltaje variable;

(ii) rectificar el suministro de energía de CA de voltaje variable para establecer un voltaje de CC intermedio;

(iii) controlar el voltaje de CC intermedio para mantenerlo a un nivel sustancialmente constante;

(iv) accionar un inversor para convertir el voltaje de CC intermedio en una salida de energía de corriente alterna;

(v) controlar el voltaje de CC intermedio; y

(vi) controlar el funcionamiento del generador impulsado por la fuente de energía por control por retroalimentación para aumentar su velocidad cuando el voltaje de CC intermedio controlado cae al nivel del primer voltaje de referencia por la cual devolver el voltaje de CC intermedio a dicho nivel sustancialmente constante; caracterizado por las fases adicionales de

(vii) comparar el voltaje de CC intermedio con un primer voltaje de referencia inferior al nivel sustancialmente constante: y caracterizado por las fases adicionales de

(viii) el voltaje de CC intermedio también es comparado con un segundo voltaje de referencia inferior a dicho primer voltaje de referencia, y

(ix) el funcionamiento del inversor es controlado para reducir el voltaje y/o frecuencia de la salida de energía de CA cuando el voltaje de CC intermedio controlado cae al nivel del segundo voltaje de referencia por el cual proporcionar un efecto de descarga transitoria que asiste la restauración del voltaje de CC intermedio a dicho nivel sustancialmente constante.

32. Método para accionar un sistema generador de energía de corriente alterna según la reivindicación 31, incluyendo las fases adicionales de:

a) controlar una corriente de carga de CC que se produce a partir de la conexión de una carga a través del voltaje de CC intermedio

b) comparar la corriente de carga controlada de CC con un nivel determinado de referencia de corriente; y

c) controlar adicionalmente el funcionamiento del generador impulsado por la fuente de energía por control por retroalimentación cuando la corriente de carga de CC controlada excede el nivel de referencia de corriente determinado por el cual aumenta más la velocidad del generador impulsado por la fuente de energía por una cantidad que es proporcional a la cantidad por la que la corriente de carga CC controlada excede el nivel de corriente determinado.

33. Método para accionar un sistema generador de energía de CA según la reivindicación 31 o reivindicación 32, que incluye la etapa posterior de control del funcionamiento del inversor para aumentar la frecuencia del suministro de energía de CA cuando el voltaje de CC controlado aumenta al nivel de un tercer voltaje de referencia.

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34. Método para accionar un sistema generador de energía de CA según cualquiera de las reivindicaciones 31 a 33, que incluye la etapa posterior de conexión de un controlador del freno a través del voltaje de CC intermedio para aplicar una carga al mismo cuando el voltaje de CC controlado aumenta a un nivel de voltaje determinado.

35. Método para accionar un sistema generador de energía de CA según la reivindicación 34 que incluye la etapa posterior de controlar el funcionamiento del inversor para aumentar la frecuencia del suministro de energía de CA cuando el voltaje de CC controlado aumenta al nivel de un tercer voltaje de referencia donde el tercer voltaje de referencia es superior a dicho nivel de voltaje determinado.

36. Método según cualquiera de las reivindicaciones 30 a 35, comprendiendo el método la conversión de un voltaje de CC que tiene un nivel de potencial eléctrico positivo y negativo en una salida de energía de CA en la cual los niveles del potencial eléctrico positivo y negativo están conectados a un terminal de salida de energía de CA alternativamente, caracterizado por el hecho de que cada conexión de uno de los niveles positivo y negativo del potencial eléctrico al terminal de salida es separado a tiempo de una conexión del otro de los niveles positivo y negativo del potencial eléctrico al terminal de salida por un periodo intermedio de voltaje cero.

37. Método según la reivindicación 36, donde la fuente de cada uno de los potenciales positivo y negativo de voltaje de CC es un condensador cargado respectivo y los niveles positivo y negativo del potencial eléctrico son conectados alternativamente al terminal de salida de energía de CA a través de un filtro de salida, estando ambos lados del filtro de salida conectados al neutro durante los períodos intermedios mencionados.