ES2339077T3 - Alimentacion ininterrumpida y procedimiento de puesta en practica de dicha alimentacion. - Google Patents
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Abstract
Alimentación ininterrumpida que comprende: - por lo menos una primera entrada (5) destinada a ser conectada a una primera fuente (6) de una tensión alterna (VACin1), - una salida de alimentación (3) destinada a ser conectada a una carga eléctrica (4), - un primer convertidor (1) de la tensión alterna en la primera entrada en una tensión continua (VDC), - un segundo convertidor reversible (2) de la tensión continua en una tensión alterna en la salida de alimentación (VACout), - un circuito de derivación y/o de selección (9) equipado con medios interruptores (10) para acoplar directamente, durante un funcionamiento en modo económico, una entrada (7) con la salida de alimentación (3), y - medios de control (13) que comprenden un conjunto de unidades (21, 23, 41, 44, 71, 73) utilizadas durante un funcionamiento en modo normal durante el cual la entrada (7) se desacopla de la salida de alimentación (3) mediante la apertura de los medios interruptores (10) del circuito de derivación y/o de selección (9), en la que, durante el funcionamiento en modo económico, se detiene el primer convertidor (1), caracterizada porque el conjunto de unidades comprende una primera unidad de regulación de tensión (41) equipada con una salida (42) para suministrar una primera corriente de referencia (Iref1) y una segunda unidad de regulación de corriente (23) del segundo convertidor (2) equipada con una entrada de corriente de referencia (24), y porque los medios de control (13) comprenden medios de conmutación (121, 122, 131) diseñados para conectar, durante el funcionamiento en modo económico, la salida de la primera unidad de regulación de tensión con la entrada de la segunda unidad de regulación de corriente, para regular, en el funcionamiento en modo económico, la calidad de la corriente en dicha entrada (7).
Description
Alimentación ininterrumpida y procedimiento de
puesta en práctica de dicha alimentación.
La invención se refiere a una alimentación
ininterrumpida que comprende:
- por lo menos una primera entrada destinada a
ser conectada a una primera fuente de una tensión alterna,
- una salida de alimentación destinada a ser
conectada a una carga eléctrica,
- un primer convertidor de la tensión alterna en
la primera entrada en una tensión continua,
- un segundo convertidor reversible de la
tensión continua en una tensión alterna en la salida de
alimentación,
- un circuito de derivación y/o de selección
equipado con medios interruptores para acoplar directamente, durante
un funcionamiento en modo económico, una entrada con la salida de
alimentación, y
- medios de control que comprenden un conjunto
de unidades utilizadas durante un funcionamiento en modo normal
durante el cual la entrada se desacopla de la salida de alimentación
mediante la apertura de los medios interruptores del circuito de
derivación y/o de selección.
La invención se refiere asimismo a un
procedimiento de alimentación eléctrica ininterrumpida que consta
de:
- la aplicación de una primera tensión alterna
por lo menos en una primera entrada,
- el suministro de una alimentación eléctrica
ininterrumpida en una salida de alimentación,
- una primera conversión de la primera tensión
alterna en una tensión continua,
- una segunda conversión de la tensión continua
en una tensión de alimentación alterna, en un sentido o en el otro
sentido,
- durante un funcionamiento en modo económico,
el acoplamiento directo de una entrada con la salida de
alimentación, y
- el control de dicha alimentación eléctrica
ininterrumpida por un conjunto de funciones de regulación utilizadas
durante un funcionamiento en modo normal durante el cual se
interrumpe dicho acoplamiento directo.
La patente estadounidense US6.295.215 describe
una alimentación ininterrumpida que comprende una entrada destinada
a ser conectada a una fuente de tensión alterna y una salida de
alimentación destinada a ser conectada a una carga eléctrica. Esta
alimentación ininterrumpida comprende medios de conversión de una
tensión alterna en la entrada en una tensión continua, medios de
conversión de la tensión continua en una tensión alterna en la
salida y un circuito de derivación y/o de selección equipado con
medios interruptores para acoplar la entrada a la salida de
alimentación. Esta alimentación ininterrumpida además comprende
medios de control equipados por lo menos con dos unidades, una
dedicada a un modo de funcionamiento normal y dedicada la otra a un
modo de funcionamiento económico.
En el modo de funcionamiento económico, la
entrada se acopla a la salida de alimentación por mediación de los
medios interruptores del circuito de derivación y/o de selección. En
el modo de funcionamiento económico, se pone en marcha la unidad
dedicada al modo de funcionamiento económico, de modo que los medios
de conversión de la tensión continua en tensión alterna suministran
corrientes reactivas y armónicas para mantener el factor de
potencia y otros parámetros de calidad de la potencia en un nivel
deseado.
Los medios de control de las alimentaciones
ininterrumpidas de la técnica anterior no están optimizados y
requieren un gran número de componentes y/o de etapas funcionales.
De forma particular, el funcionamiento de las alimentaciones
ininterrumpidas de la técnica anterior, en un modo económico,
precisa de la puesta en práctica de módulos de regulación
suplementarios.
La invención tiene el propósito de solventar los
inconvenientes de las alimentaciones ininterrumpidas de la técnica
anterior al propugnar una alimentación ininterrumpida que
comprende:
- por lo menos una primera entrada destinada a
ser conectada a una primera fuente de una tensión alterna,
- una salida de alimentación destinada a ser
conectada a una carga eléctrica,
- un primer convertidor de la tensión alterna en
la primera entrada en una tensión continua,
- un segundo convertidor reversible de la
tensión continua en una tensión alterna en la salida de
alimentación,
- un circuito de derivación y/o de selección
equipado con medios interruptores para acoplar directamente,
durante un funcionamiento en modo económico, una entrada a la salida
de alimentación, y
- medios de control que comprenden un conjunto
de unidades utilizadas durante un funcionamiento en modo normal
durante el cual la entrada se desacopla de la salida de alimentación
mediante la apertura de los medios interruptores del circuito de
derivación y/o de selección.
La alimentación ininterrumpida según la
invención se caracteriza porque, durante el funcionamiento en modo
económico, se detiene el primer convertidor, porque el conjunto de
unidades comprende una primera unidad de regulación de tensión
equipada con una salida para suministrar una primera corriente de
referencia y una segunda unidad de regulación de corriente del
segundo convertidor equipada con una entrada de corriente de
referencia, y porque los medios de control comprenden medios de
conmutación diseñados para conectar, durante el funcionamiento en
modo económico, la salida de la primera unidad de regulación de
tensión con la entrada de la segunda unidad de regulación de
corriente, para regular, en el funcionamiento en modo económico, la
calidad de la corriente en dicha entrada.
Con preferencia, el conjunto de unidades
utilizado durante el funcionamiento en modo normal comprende una
primera unidad de regulación de corriente del primer convertidor
equipada con una entrada de corriente de referencia, siendo
detenida la primera unidad de regulación de corriente durante el
funcionamiento en modo económico.
Con preferencia, el conjunto de unidades
utilizado durante el funcionamiento en modo normal comprende una
segunda unidad de regulación de tensión equipada con una salida para
suministrar una segunda corriente de referencia, durante el
funcionamiento en modo normal, conectándose la salida de la primera
unidad de regulación de tensión con la entrada de corriente de
referencia de la primera unidad de regulación de corriente y
conectándose la salida de la segundad unidad de regulación de
tensión (44} con la entrada de corriente de referencia de la
segunda unidad de regulación de corriente.
Con preferencia, los medios de conmutación
comprenden un primer conmutador y un segundo conmutador para,
- durante el funcionamiento en modo normal,
conectar la salida de la primera unidad de regulación de tensión
con la entrada de la primera unidad de regulación de corriente con
el concurso del primer conmutador, y conectar la salida de la
segunda unidad de regulación de tensión con la entrada de la segunda
unidad de regulación de corriente con el concurso del segundo
conmutador, y
- durante el funcionamiento en modo económico,
conectar la salida de la primera unidad de regulación de tensión a
un medio de conexión intermedio con el concurso del primer
conmutador, y conectar la entrada de la segunda unidad de
regulación de corriente a dicho medio de conexión con el concurso
del segundo conmutador.
De acuerdo con una forma de realización de la
invención, el conjunto de unidades utilizado durante el
funcionamiento en modo normal comprende por lo menos un primer
generador de señal de alterna de referencia equipado con una salida
y conectado a unos medios de medida de la tensión alterna en la
primera entrada, permitiendo dicho primer generador la generación
de una señal de alterna de referencia, en dicha salida, en fase con
la tensión alterna en la primera entrada.
De acuerdo con una forma de realización, la
alimentación ininterrumpida comprende una segunda entrada destinada
a ser conectada a una segunda fuente de tensión alterna, permitiendo
los medios interruptores del circuito de derivación y/o de
selección, durante el funcionamiento en modo económico, acoplar
directamente dicha segunda entrada con la salida de
alimentación.
Con preferencia, el conjunto de unidades
utilizado durante el funcionamiento en modo normal comprende un
segundo generador de señal de alterna de referencia equipado con
una salida y conectado a unos medios de medida de la tensión
alterna en la segunda entrada, permitiendo dicho segundo generador
la generación de una señal alterna de referencia, en dicha salida,
en fase con la tensión alterna en la segunda entrada.
Con preferencia, los medios de conmutación
comprenden un tercer conmutador que permite,
- durante el funcionamiento en modo normal,
conectar una entrada de sincronización de la primera unidad de
regulación de tensión con la salida del primer generador, y
- durante el funcionamiento en modo económico,
conectar dicha entrada de sincronización de la primera unidad de
regulación de tensión con la salida del segundo generador.
\newpage
De acuerdo con una forma de realización de la
invención, las unidades utilizadas durante el funcionamiento en
modo normal son circuitos electrónicos, y los conmutadores son
multiplexores o conmutadores analógicos controlados por una unidad
de tratamiento.
De acuerdo con otra forma de realización de la
invención, las unidades utilizadas durante el funcionamiento en
modo normal y los conmutadores son medios de equipo lógico de una
unidad de tratamiento.
Ventajosamente, la alimentación ininterrumpida
según la invención comprende medios de almacenamiento de energía
eléctrica dispuestos entre el primer y el segundo convertidor.
La invención se refiere asimismo a un
procedimiento de alimentación eléctrica ininterrumpida que consta
de:
- la aplicación de una primera tensión alterna
por lo menos en una primera entrada,
- el suministro de una alimentación eléctrica
ininterrumpida en una salida de alimentación,
- una primera conversión de la primera tensión
alterna en una tensión continua,
- una segunda conversión de la tensión continua
en una tensión de alimentación alterna, en un sentido o en el otro
sentido,
- durante un funcionamiento en modo económico,
el acoplamiento directo de una entrada con la salida de
alimentación, y
- el control de dicha alimentación eléctrica
ininterrumpida por un conjunto de funciones de regulación utilizadas
durante un funcionamiento en modo normal durante el cual se
interrumpe dicho acoplamiento directo.
El procedimiento de la invención se caracteriza
porque, durante el funcionamiento en modo económico, éste comprende
la detención de la primera conversión, porque el control de la
alimentación eléctrica ininterrumpida comprende una primera función
de regulación de tensión para suministrar una primera corriente de
referencia y una segunda función de regulación de corriente del
segundo convertidor a partir de una corriente de referencia, y
porque, durante el funcionamiento en modo económico, unas
conmutaciones permiten aplicar la primera corriente de referencia a
la segunda función de regulación de corriente, para regular la
calidad de la corriente en la entrada.
Con preferencia, el conjunto de funciones
utilizado durante el funcionamiento en modo normal comprende una
primera función de regulación de corriente del primer convertidor a
partir de una corriente de referencia, siendo detenida la primera
función de regulación de corriente durante el funcionamiento en modo
económico.
Con preferencia, el conjunto de funciones
utilizado durante el funcionamiento en modo normal comprende una
segunda función de regulación de tensión para suministrar una
segunda corriente de referencia, durante el funcionamiento en modo
normal, siendo aplicada la primera corriente de referencia,
suministrada por la primera función de regulación de tensión, a la
primera función de regulación de corriente y siendo aplicada la
segunda corriente de referencia, suministrada por la segunda
función de regulación de tensión, a la segunda función de
regulación de corriente.
Ventajosamente, las conmutaciones permiten,
- durante el funcionamiento en modo normal,
aplicar la primera corriente de referencia a la primera función de
regulación de corriente y aplicar la segunda corriente de referencia
a la segunda función de regulación de corriente, y
- durante el funcionamiento en modo económico,
aplicar la primera corriente de referencia a la segunda función de
regulación de corriente.
De acuerdo con una forma de realización del
procedimiento de la invención, el conjunto de funciones utilizado
durante el funcionamiento en modo normal comprende la generación de
una primera señal de alterna de referencia sincronizada con la
primera tensión alterna para suministrar una señal de alterna de
referencia en fase con la primera tensión alterna.
De acuerdo con una forma de realización del
procedimiento de la invención, dicho procedimiento consta de la
aplicación de una segunda tensión alterna en una segunda entrada,
durante el funcionamiento en modo económico, estando acoplada la
segunda entrada con la salida de alimentación.
Con preferencia, el conjunto de funciones
utilizado durante el funcionamiento en modo normal comprende la
generación de una segunda señal de alterna de referencia
sincronizada con la segunda tensión alterna para suministrar una
señal de alterna de referencia en fase con la segunda tensión
alterna.
\newpage
Ventajosamente, las conmutaciones permiten,
- durante el funcionamiento en modo normal, la
sincronización de la primera corriente de referencia con la primera
señal de alterna de referencia, y
- durante el funcionamiento en modo económico,
la sincronización de la primera corriente de referencia con la
segunda señal de alterna de referencia.
De acuerdo con una forma de realización del
procedimiento de la invención, dicho procedimiento consta del
almacenamiento de energía eléctrica,
- mediante la primera conversión de la primera
tensión alterna en tensión continua, durante el funcionamiento en
modo normal, y
- mediante la segunda conversión, en el otro
sentido, de la tensión de alimentación alterna en tensión continua
durante el funcionamiento en modo económico.
Otras ventajas y características resultarán más
evidentes a partir de la descripción que sigue de formas de
realización particulares de la invención, dadas a título de ejemplos
no limitativos y representadas en los dibujos que se adjuntan.
La figura 1 representa de forma esquemática una
alimentación ininterrumpida según una forma de la invención y
medios de control asociados.
La figura 2 representa más detalladamente las
unidades y las funciones de regulación asociadas de los medios de
control. La figura 2 representa un funcionamiento en modo
normal.
La figura 3 representa un funcionamiento en modo
normal económico.
La figura 4 representa la primera unidad de
regulación de corriente del primer convertidor así como la función
asociada.
La figura 5 representa la segunda unidad de
regulación de corriente del segundo convertidor así como la función
asociada.
La figura 6 representa una unidad de tratamiento
de la corriente en la carga, usada en una forma de realización
particular.
La figura 7 representa la primera unidad de
regulación de tensión del segundo convertidor así como la función
asociada.
La figura 8 representa la segunda unidad de
regulación de tensión del segundo convertidor así como la función
asociada.
La figura 9 es un organigrama representativo del
procedimiento de alimentación ininterrumpida según una forma de
realización.
La alimentación ininterrumpida representada en
la figura 1 corresponde a una forma de realización de la invención
preferente de la invención, del tipo de doble conversión, es decir,
que comprende un primer convertidor 1 de una tensión alterna VACin1
en una tensión continua VDC, y un segundo convertidor 2, reversible,
de la tensión continua VDC en una tensión alterna VACout en una
salida de alimentación 3 destinada a ser conectada a una carga
eléctrica 4. Las alimentaciones ininterrumpidas del tipo de doble
conversión sirven, de forma particular, para la producción de
energía eléctrica de medía y gran potencia.
Con preferencia, el primer convertidor es del
tipo "PFC", es decir, que permite una corrección del factor de
potencia en una primera entrada 5 para hacer que este factor de
potencia tienda a la unidad.
En la forma representada en la figura 1, la
alimentación ininterrumpida comprende dos entradas, siendo destinada
la primera entrada 5 a ser conectada a una primera fuente 6,
también conocida como red normal, o bien, en inglés, "normal
AC". La segunda entrada 7, por su parte, se destina a ser
conectada a una segunda fuente 8, también conocida como red de
reserva, o bien, en inglés, "bypass AC". La alimentación
ininterrumpida comprende asimismo un circuito de derivación y/o de
selección 9 equipado con medios interruptores 10 para acoplar
directamente, durante un funcionamiento en modo económico, una
entrada, en el presente caso la segunda entrada 7, con la salida de
alimentación 3. La alimentación ininterrumpida representada en la
figura 1 comprende asimismo medios de almacenamiento de energía
eléctrica, por ejemplo una batería 11, dispuesta entre el primer y
el segundo convertidor. La alimentación ininterrumpida representada
en la figura 1 permite un funcionamiento en dos modos distintos: el
modo normal y el modo económico.
Durante el funcionamiento en modo normal, la
carga 4 es alimentada por la cadena de conversión que comprende el
primer convertidor 1 y el segundo convertidor 2. Durante el
funcionamiento en modo normal, los convertidores pueden hallarse en
un estado acoplado o, en inglés, "on line", es decir, que el
primer convertidor 1 permite convertir la tensión alterna de la
primera entrada 5 en una tensión continua VDC, y el segundo
convertidor 2 permite convertir la tensión continua VDC en una
tensión alterna VACout en la salida de alimentación 3. Durante el
funcionamiento en modo normal, los convertidores pueden hallarse
asimismo en un estado de autonomía, en caso de que la fuente
conectada en la primera entrada deje de suministrar energía o
suministre una energía fuera de determinadas tolerancias. En tal
caso, sólo se utiliza el segundo convertidor para convertir una
tensión continua, asumiendo la producción de esta última una batería
11 o un módulo de conversión DC/DC que comprende dicha batería
11.
Durante el funcionamiento en modo económico, los
medios interruptores 10 se cierran y la carga es alimentada a
través del circuito de derivación y/o de selección 9. En la
alimentación ininterrumpida representada en la figura 1, hay dos
entradas conectadas a dos fuentes distintas: una primera fuente a
menudo denominada red normal y una segunda fuente a menudo
denominada fuente de reserva. En la forma de realización
representada en la figura 1, el paso a modo económico corresponde a
la selección de la segunda fuente y al acoplamiento de esta fuente
con la salida de alimentación. Paralelamente, la primera fuente es
desacoplada de la primera entrada por medios interruptores 12. En
otra forma de realización no representada, en la que la alimentación
ininterrumpida comprende una única entrada destinada a ser
conectada a una única fuente, el paso a modo económico corresponde
a una derivación de esta única entrada en la salida de
alimentación.
La alimentación ininterrumpida representada en
la figura 1 incorpora medios de control 13 destinados a controlar
el primer convertidor 1 y el segundo convertidor 2 por mediación
respectivamente de salidas de control 14 y 15. El control de estos
convertidores se puede llevar a cabo mediante una regulación de
corriente utilizando, por ejemplo, técnicas de modulación por
anchura de impulso, también denominadas en inglés
"pulse-width modulation" o, de forma
abreviada, "PWM".
Los medios de control se representan de forma
más precisa en las figuras 2 y 3. La figura 2 corresponde a un
funcionamiento en modo normal, en tanto que la figura 3 corresponde
a un funcionamiento en modo económico. Los medios de control 13
comprenden un conjunto de unidades utilizadas durante un
funcionamiento en modo normal durante el cual la entrada se
desacopla de la salida de alimentación mediante la apertura de los
medios interruptores 10 del circuito de derivación y/o de selección
9.
De acuerdo con un primer aspecto, los medios de
control 13 se llevan a cabo al objeto de regular, durante el
funcionamiento en modo económico, la calidad de la corriente en la
entrada 7, al tiempo que mantienen detenido el primer convertidor.
Por regular la calidad de la corriente sobre la entrada 7,
generalmente se entiende reducir al mínimo los armónicos y/o la
parte reactiva de esta corriente.
De acuerdo con un segundo aspecto, los medios de
control 13 comprenden medios de conmutación entre las unidades, o
por lo menos parte de dichas unidades, que se utilizan durante un
funcionamiento en modo normal. Gracias a estos medios de
conmutación, se puede proyectar un funcionamiento en modo económico
utilizando sólo por lo menos parte de las unidades previstas para
el funcionamiento en modo normal, es decir, sin agregar unidades
suplementarias que estarían dedicadas al funcionamiento en modo
económico.
Tal como se representa en las figuras 2 y 3, los
medios de control 13 comprenden unidades asociadas a funciones de
regulación, así como medios de conmutación entre parte del conjunto
de unidades utilizado durante el funcionamiento en modo normal.
Tal como se representa en las figuras 2 y 3, el
conjunto de unidades utilizado durante el funcionamiento en modo
normal incorpora una primera unidad de regulación de corriente 21
del primer convertidor 1 equipada con una entrada de corriente de
referencia 22 y que comprende la salida de control 14. De igual
manera, una segunda unidad de regulación de corriente 23 del
segundo convertidor está equipada con una entrada de corriente de
referencia 24 y comprende la salida de control 15. La primera y la
segunda unidad de regulación de corriente permiten respectivamente
el control del primer y del segundo convertidor.
La primera unidad de regulación de corriente 21
está representada más detalladamente en la figura 4. Ésta comprende
un comparador 101 entre una corriente de referencia Iref1 en la
entrada 22 y el valor de la corriente I AC/DC en la entrada del
primer convertidor, estando este valor disponible en una línea 25.
Se entiende por comparador un módulo cuya función consiste en
comparar valores, en el presente caso intensidades de corriente,
para devolver un valor correspondiente a la desviación o a la
diferencia entre esos dos valores. Un comparador puede ser también
conocido como restador. Tal como se representa en la figura 1, la
línea 25 está conectada a medios de medida 26 de la corriente I
AC/DC en la entrada del primer convertidor. La salida del
comparador está conectada a un regulador de corriente 102 que
permite reducir al mínimo el valor de salida del comparador 101, es
decir, la diferencia entre la corriente de referencia Iref1 y el
valor de la corriente I AC/DC, determinando un valor de consigna
sobre una salida 104. El regulador de corriente 102 puede ser,
ventajosamente, un regulador de tiempo de respuesta mínimo o un
regulador de tipo "PID", es decir, comprendiendo funciones
proporcional, integral y derivada. Un sumador o adicionador 103
permite adicionar el valor obtenido en una salida 104 del regulador
de corriente 102 con el valor de la tensión alterna VACin1 en la
primera entrada 5, estando disponible este último valor en una línea
27. Esta operación permite de este modo optimizar el funcionamiento
del regulador de corriente 102 al realizar una compensación de
perturbación. Tal como se representa en la figura 1, la línea 27
está conectada a unos medios de medida 28 de la tensión alterna
VACin1 en la primera entrada 5. La salida del comparador 103 está
conectada, por su parte, a la salida de control 14.
La segunda unidad de regulación de corriente 2 3
está representada más detalladamente en la figura 5. Ésta comprende
un comparador/sumador 111 que permite, por una parte, efectuar la
suma de una corriente de referencia, Iref1 o Iref2, en la entrada
24 y de una corriente en la carga IC cuyo valor está disponible en
una línea 29 y, por otra parte, determinar la diferencia entre el
resultado de esta suma y el valor de una corriente I DC/AC a la
salida del segundo convertidor, disponible en una línea 30. Tal como
se representa en la figura 1, las líneas 29 y 30 están conectadas a
unos medios de medida 31 y 32 respectivamente de la corriente IC en
la carga y de la corriente I DC/AC a la salida del segundo
convertidor. La salida del comparador/sumador está conectada a un
regulador de corriente 112 que permite reducir al mínimo el valor de
salida del comparador/sumador 111 al generar una señal de control
sobre una salida de control 15. El regulador de corriente 112 puede
ser, ventajosamente, un regulador de tiempo de respuesta mínimo o
un regulador de tipo "PID", es decir, comprendiendo funciones
proporcional, integral y derivada.
De acuerdo con una forma de realización
particular, los medios de control 13 pueden comprender además una
unidad de tratamiento 181 de la corriente IC en la carga 4. Esta
unidad se puede instalar como etapa previa de la segunda unidad de
regulación de corriente 23, es decir, en la línea 29. Tal como se
representa en la figura 6, la unidad de tratamiento 181 de la
corriente IC comprende un módulo de transformada rápida de Fourier
151 que permite obtener una transformada de Fourier de la corriente
en la carga, un módulo de corrección 152 y un módulo de
transformada inversa de Fourier 153. En el modo económico, la
corriente de carga modificada ICmod es enviada hacia la segunda
unidad de regulación de corriente 23. En el modo normal, unos medios
de derivación (o by-pass), no representados,
permiten enviar el valor de la corriente de carga no modificada
directamente hacia la segunda unidad de regulación de corriente 23.
La unidad de tratamiento 181 de la corriente IC permite de este
modo reducir al mínimo el tiempo de reacción de la segunda unidad de
regulación de corriente 23.
Tal como se ha descrito anteriormente, los
medios de control 13 se llevan a cabo al objeto de regular, durante
el funcionamiento en modo económico, la calidad de la corriente en
la entrada 7, al tiempo que mantienen detenido el primer
convertidor. Con ello, durante el funcionamiento en modo económico,
se detiene la primera unidad de regulación de corriente.
Tal como se representa en las figuras 2 y 3, el
conjunto de unidades utilizado durante el funcionamiento en modo
normal incorpora, además, una primera unidad de regulación de
tensión 41 que permite regular la tensión continua VDC entre los
dos convertidores. Esta primera unidad de regulación de tensión está
equipada con una salida 42 para suministrar una primera corriente
de referencia Iref1 y de una entrada de sincronización 43. De igual
manera, una segunda unidad de regulación de tensión 44 permite
regular la tensión alterna VACout en la salida 3. Esta segunda
unidad de regulación de tensión está equipada con una salida 45 para
suministrar una segunda corriente de referencia Iref2 y de una
entrada de sincronización 46.
La primera unidad de regulación de tensión 41
está representada más detalladamente en la figura 7. Comprende un
multiplicador 155, que permite generar la primera corriente de
referencia Iref1 a partir de una señal de control CdeDC, disponible
en una línea 47, y de una señal de referencia SIGref, disponible en
la entrada de sincronización 43. La primera unidad de regulación de
tensión 41 permite convertir la señal de control CdeDC, que es de
tipo continuo, en una corriente de referencia Iref1 de tipo alterno.
La señal de control CdeDC disponible en la línea 4 7 es determinada
por un regulador de tensión 132 que tiene la función de reducir al
mínimo la desviación entre la tensión continua VDC entre los dos
convertidores y el valor de una consigna VDCref de dicha tensión
continua. El regulador de tensión 132 puede ser, ventajosamente, un
regulador de tiempo de respuesta mínimo o un regulador de tipo
"PID", es decir, comprendiendo funciones proporcional, integral
y derivada. La desviación entre la tensión continua VDC y el valor
de una consigna VDCref de dicha tensión continua lo determina un
comparador 131. Se entiende por comparador un módulo cuya función
consiste en comparar valores, en el presente caso tensiones, para
devolver un valor correspondiente a la desviación o a la diferencia
entre esos dos valores. El valor de la tensión continua VDC está
disponible en la línea 53 y el valor de la consigna VDCref de dicha
tensión está disponible en la línea 52. Tal como se representa en
la figura 1, la línea 53 está conectada a unos medios de medida 54
de la tensión continua VDC entre los dos convertidores.
La segunda unidad de regulación de tensión 44
está representada más detalladamente en la figura 8. Comprende un
multiplicador 143, que permite multiplicar un valor de consigna de
la tensión alterna VACout, en la salida 3, por una señal de
referencia SIGref, disponible en la entrada de sincronización 46, El
valor de consigna de la tensión alterna VACout generalmente es
representativo de una tensión eficaz y está disponible en una línea
61. Durante un funcionamiento en modo normal, se suministra de este
modo una consigna de tensión en la salida 144 de este multiplicador
143. La segunda unidad de regulación de tensión 44 comprende además
un comparador 141 entre, por una parte, el valor de la consigna de
tensión en la línea 144 y, por otra parte, el valor de la tensión
alterna VACout en la salida de alimentación, estando este valor
disponible en una línea 62. Se entiende por comparador un módulo
cuya función consiste en comparar valores, en el presente caso
tensiones, para devolver un valor correspondiente a la desviación o
a la diferencia entre esos dos valores. Tal como se representa en
la figura 1, la línea 62 está conectada a unos medios de medida 63
de la tensión alterna VACout en la salida de alimentación. La
salida del comparador 141 está conectada a un regulador de tensión
142 cuya salida 45 se destina para suministrar la segunda corriente
de referencia Iref2. En el modo normal, el regulador 142 tiene como
función generar la segunda corriente de referencia Iref2 para
obtener una tensión alterna VACout, en la salida 3, tendente hacia
la consigna de tensión suministrada en la salida 144 del
multiplicador 143, todo ello con independencia de las variaciones
de potencia de la carga 4 conectada en la
salida 3.
salida 3.
Tal como se representa en las figuras 2 y 3, el
conjunto de unidades utilizado durante el funcionamiento en modo
normal comprende, además, un primer generador 71 de señal de alterna
de referencia equipado con una salida 72 y conectado, a través de
la linea 27, con los medios de medida 28 de la tensión alterna en la
primera entrada VACin1. Este primer generador permite generar una
señal de alterna de referencia SIGref1, en dicha salida 72, en fase
con la tensión alterna en la primera entrada VACin1. Tal como se ha
descrito anteriormente, esta señal de alterna de referencia SIGref1
es utilizada, durante el funcionamiento normal, para generar la
primera corriente de referencia Iref1 con el concurso de la primera
unidad de regulación de tensión 41.
Tal como se representa en las figuras 2 y 3, el
conjunto de unidades utilizado durante el funcionamiento en modo
normal comprende, además, un segundo generador 73 de señal de
alterna de referencia equipado con una salida 74 y conectado, a
través de una línea 75, con unos medios de medida 76 de la tensión
alterna en la segunda entrada VACin2. Este segundo generador
permite generar una señal de alterna de referencia SIGref2, en
dicha salida 74, en fase con la tensión alterna en la segunda
entrada VACin2. Esta señal de alterna de referencia SIGref2 es
utilizada, durante el funcionamiento normal, para generar la segunda
corriente de referencia Iref2 con el concurso de la segunda unidad
de regulación de tensión 44.
Tal como se ha descrito anteriormente, los
medios de control 13 comprenden medios de conmutación entre por lo
menos parte del conjunto de unidades utilizado durante un
funcionamiento en modo normal.
Tal como se ha representado en la figura 2, los
medios de conmutación comprenden un primer conmutador 121 y un
segundo conmutador 122 para conectar, durante el funcionamiento en
modo normal, la salida 42 de la primera unidad de regulación de
tensión 41 con la entrada 22 de la primera unidad de regulación de
corriente 21, con el concurso del primer conmutador 121, y conectar
la salida 45 de la segunda unidad de regulación de tensión 44 con
la entrada 24 de la segunda unidad de regulación de corriente 23 con
el concurso del segundo conmutador 122. En otras palabras, durante
el funcionamiento en modo normal, la primera unidad de regulación de
tensión 41 suministra una primera corriente de referencia Iref1 a
la entrada de corriente de referencia 2 2 de la primera unidad de
regulación de corriente 21 y la segunda unidad de regulación de
tensión 44 suministra una segunda corriente de referencia Iref2 a
la entrada de corriente de referencia 24 de la segunda unidad de
regulación de corriente 23.
Con ello, en un funcionamiento en modo normal,
la regulación de cada convertidor comprende un bucle interno de
regulación de corriente a través de las unidades de regulación de
corriente primera y segunda 21 y 23, dedicadas respectivamente al
primer y al segundo convertidor. La regulación de cada convertidor
comprende además un bucle externo de regulación de tensión a través
de las unidades de regulación de tensión primera y segunda 41 y 44,
dedicadas respectivamente al primer y al segundo convertidor.
Tal como se ha representado en la figura 3, el
primer conmutador 121 y el segundo conmutador 122 de los medios de
conmutación permiten, durante el funcionamiento en modo económico,
conectar la salida 42 de la primera unidad de regulación de tensión
41 a un medio de conexión intermedio 123 con el concurso del primer
conmutador 121, y conectar la entrada 24 de la segunda unidad de
regulación de corriente 23 a dicho medio de conexión intermedio 123
con el concurso del segundo conmutador 122. En otras palabras,
durante el funcionamiento en modo económico, la salida 42 de la
primera unidad de regulación de tensión 41 se conecta con la entrada
24 de la segunda unidad de regulación de corriente 23. El medio de
conexión intermedio 123 puede ser un elemento conductor de
electricidad, como se representa en las figuras 2 y 3. También puede
ser cualquier medio de equipo lógico que permita realizar tal
función de conexión.
En el funcionamiento en modo económico
representado en la figura 3, la entrada de corriente de referencia
22 de la primera unidad de regulación de corriente 21 está
desconectada. Por tanto, no se utiliza la primera unidad de
regulación de corriente 21 y el primer convertidor 1 está
detenido.
De este modo, en un funcionamiento en modo
económico, los bucles internos de regulación de corriente a través
de las unidades de regulación de corriente primera y segunda 21 y 23
permanecen inalterados, excepto que el bucle dedicado al primer
convertidor se halla inoperante a causa de la detención de este
último. En el funcionamiento en modo económico, el segundo
convertidor ejerce así dos funciones simultáneamente. La primera
función consiste en recargar de forma automática las baterías 11
tomando de la segunda fuente 8, también conocida como fuente de
reserva, una corriente senoidal que presenta un factor de potencia
cercano a la unidad y un escaso índice de distorsión armónica. La
segunda función del segundo convertidor es la de generar, en la
salida de alimentación 3, una corriente que permite compensar a la
vez la corriente armónica y la corriente reactiva de la carga. En
el funcionamiento en modo económico, el segundo convertidor 2
permite pues suministrar la parte reactiva y armónica de la
corriente en la carga. En lo que respecta a la parte activa de esta
corriente, es suministrada por la segunda fuente 8. Esta parte
activa también sirve para el suministro de energía necesaria para la
alimentación del segundo convertidor y para auxiliares dispuestos
entre los dos convertidores, incluida la batería 11.
Tal como se representa en las figuras 2 y 3, los
medios de conmutación comprenden un tercer conmutador 131. Tal como
se representa en la figura 2, durante el funcionamiento en modo
normal, el tercer conmutador permite conectar la entrada de
sincronización 43 de la primera unidad de regulación de tensión 41
con la salida 72 del primer generador 71. Tal como se representa en
la figura 3, durante el funcionamiento en modo económico, el tercer
conmutador permite conectar la entrada de sincronización 43 de la
primera unidad de regulación de tensión 41 con la salida 74 del
segundo generador 73.
Así, en el funcionamiento en modo económico, la
corriente en la entrada 7 de la alimentación ininterrumpida
suministrada por la fuente 8 comprende pocos armónicos y su parte
reactiva se ve reducida al mínimo. Al mismo tiempo, se mejora el
rendimiento energético global por el hecho de que se detiene el
primer convertidor y de que la energía necesaria para la
alimentación ininterrumpida la suministra la segunda fuente.
Por añadidura, la puesta en práctica de la
invención no requiere unidad de control o de regulación dedicada
para el funcionamiento en modo económico. Con el concurso de los
medios de conmutación, durante el funcionamiento en modo económico,
sólo se utiliza por lo menos parte de las unidades dedicadas para el
funcionamiento en modo normal. Ello permite una gran facilidad de
puesta en práctica de las alimentaciones ininterrumpidas,
concretamente las del tipo de doble conversión.
Tal como se muestra en el organigrama de la
figura 9, el procedimiento de la invención incluye:
- la aplicación 201 de una primera tensión
alterna VACin1 por lo menos en una primera entrada 5,
- el suministro 202 de una alimentación
eléctrica sin interrupción en una salida de alimentación 3,
- una primera conversión AC/DC, 203, de la
primera tensión alterna en una tensión continua VDC,
- una segunda conversión DC/AC, 204, de la
tensión continua en una tensión de alimentación alterna VACout, en
un sentido o en el otro sentido, y
- una etapa de prueba 205 del modo de
funcionamiento para determinar si la alimentación ininterrumpida se
tiene que poner en funcionamiento en modo normal o en modo
económico.
Durante el funcionamiento en modo normal NORMAL,
el procedimiento consta de:
- una etapa 206 de interrupción de un
acoplamiento directo de una entrada con la salida de alimentación o
de mantenimiento en el estado desacoplado,
- una etapa 207 de inicio o de mantenimiento de
la primera conversión AC/DC, y
- una etapa 208 de control mediante un conjunto
de funciones de regulación 209, interactuando entre sí dichas
funciones según un primer estado de conmutación 210.
Durante el funcionamiento en modo económico ECO,
el procedimiento consta de:
- una etapa 211 de acoplamiento directo de la
entrada con la salida de alimentación o de mantenimiento en el
estado acoplado,
- una etapa 212 de detención o de mantenimiento
en el estado detenido de la primera conversión AC/DC, y
- una etapa 213 de control que consta por lo
menos de parte del conjunto de funciones de regulación 209,
interactuando entre sí dichas funciones según un segundo estado de
conmutación 214, con el fin de regular la calidad de la corriente
en la entrada 7 de la alimentación ininterrumpida.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante no tiene otro propósito que servir de ayuda al lector y
no forma parte del documento de Patente Europea. A pesar de la gran
atención dedicada a su confección, no puede descartarse la
presencia de errores u omisiones, en cuyo caso la OEP declina toda
responsabilidad.
\bullet US 6295215 B [0003]
Claims (20)
1. Alimentación ininterrumpida que
comprende:
- por lo menos una primera entrada (5) destinada
a ser conectada a una primera fuente (6) de una tensión alterna
(VACin1),
- una salida de alimentación (3) destinada a ser
conectada a una carga eléctrica (4),
- un primer convertidor (1) de la tensión
alterna en la primera entrada en una tensión continua (VDC),
- un segundo convertidor reversible (2) de la
tensión continua en una tensión alterna en la salida de alimentación
(VACout),
- un circuito de derivación y/o de selección (9)
equipado con medios interruptores (10) para acoplar directamente,
durante un funcionamiento en modo económico, una entrada (7) con la
salida de alimentación (3), y
- medios de control (13) que comprenden un
conjunto de unidades (21, 23, 41, 44, 71, 73) utilizadas durante un
funcionamiento en modo normal durante el cual la entrada (7) se
desacopla de la salida de alimentación (3) mediante la apertura de
los medios interruptores (10) del circuito de derivación y/o de
selección (9),
en la que, durante el funcionamiento en modo
económico, se detiene el primer convertidor (1),
caracterizada porque el conjunto de unidades comprende una
primera unidad de regulación de tensión (41) equipada con una
salida (42) para suministrar una primera corriente de referencia
(Iref1) y una segunda unidad de regulación de corriente (23) del
segundo convertidor (2) equipada con una entrada de corriente de
referencia (24), y porque los medios de control (13) comprenden
medios de conmutación (121, 122, 131) diseñados para conectar,
durante el funcionamiento en modo económico, la salida de la primera
unidad de regulación de tensión con la entrada de la segunda unidad
de regulación de corriente, para regular, en el funcionamiento en
modo económico, la calidad de la corriente en dicha entrada
(7).
2. Alimentación ininterrumpida según la
reivindicación 1, caracterizada porque el conjunto de
unidades utilizado durante el funcionamiento en modo normal
comprende una primera unidad de regulación de corriente (21) del
primer convertidor (1) equipada con una entrada de corriente de
referencia (22), siendo detenida la primera unidad de regulación de
corriente durante el funcionamiento en modo económico.
3. Alimentación ininterrumpida según la
reivindicación 2, caracterizada porque el conjunto de
unidades utilizado durante el funcionamiento en modo normal
comprende una segunda unidad de regulación de tensión (44) equipada
con una salida (45) para suministrar una segunda corriente de
referencia (Iref2), durante el funcionamiento en modo normal,
conectándose la salida (42) de la primera unidad de regulación de
tensión (41) con la entrada de corriente de referencia de la
primera unidad de regulación de corriente y conectándose la salida
(45) de la segundad unidad de regulación de tensión (44) con la
entrada de corriente de referencia de la segunda unidad de
regulación de corriente.
4. Alimentación ininterrumpida según la
reivindicación 3, caracterizada porque los medios de
conmutación comprenden un primer conmutador (121) y un segundo
conmutador (122) para,
- durante el funcionamiento en modo normal,
conectar la salida (42) de la primera unidad de regulación de
tensión con la entrada (22) de la primera unidad de regulación de
corriente con el concurso del primer conmutador (121), y conectar
la salida (45) de la segunda unidad de regulación de tensión con la
entrada (24) de la segunda unidad de regulación de corriente con el
concurso del segundo conmutador (122), y
- durante el funcionamiento en modo económico,
conectar la salida (42) de la primera unidad de regulación de
tensión a un medio de conexión intermedio (12 3) con el concurso del
primer conmutador (121), y conectar la entrada (24) de la segunda
unidad de regulación de corriente a dicho medio de conexión con el
concurso del segundo conmutador (122).
5. Alimentación ininterrumpida según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el conjunto de
unidades utilizado durante el funcionamiento en modo normal
comprende por lo menos un primer generador (71) de señal de alterna
de referencia equipado con una salida (72) y conectado a unos medios
de medida (28) de la tensión alterna (VACin1) en la primera entrada
(5), permitiendo dicho primer generador la generación de una señal
de alterna de referencia, en dicha salida, en fase con la tensión
alterna sobre la primera entrada.
6. Alimentación ininterrumpida según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque comprende una
segunda entrada (7) destinada a ser conectada a una segunda fuente
(8) de tensión alterna (VACin2), permitiendo los medios
interruptores (10) del circuito de derivación y/o de selección (9),
durante el funcionamiento en modo económico, acoplar directamente
dicha segunda entrada con la salida de alimentación (3).
7. Alimentación ininterrumpida según la
reivindicación 6, caracterizada porque el conjunto de
unidades utilizado durante el funcionamiento en modo normal
comprende un segundo generador (73) de señal de alterna de
referencia equipado con una salida (74) y conectado a unos medios
de medida (76) de la tensión alterna (VACin2) en la segunda
entrada, permitiendo dicho segundo generador la generación de una
señal de alterna de referencia, en dicha salida, en fase con la
tensión alterna en la segunda entrada.
8. Alimentación ininterrumpida según la
reivindicación 7, caracterizada porque los medios de
conmutación comprenden un tercer conmutador (131) que permite,
- durante el funcionamiento en modo normal,
conectar una entrada de sincronización (43) de la primera unidad de
regulación de tensión (41) con la salida (72) del primer generador
(71), y
- durante el funcionamiento en modo económico,
conectar dicha entrada de sincronización de la primera unidad de
regulación de tensión con la salida (74) del segundo generador
(73).
9. Alimentación ininterrumpida según una de las
reivindicaciones 4 a 8, caracterizada porque las unidades
utilizadas durante el funcionamiento en modo normal son circuitos
electrónicos, y porque los conmutadores son multiplexores o
conmutadores analógicos controlados por una unidad de
tratamiento.
10. Alimentación ininterrumpida según una de las
reivindicaciones 4 a 8, caracterizada porque las unidades
utilizadas durante el funcionamiento en modo normal y los
conmutadores son medios de equipo lógico de una unidad de
tratamiento.
11. Alimentación ininterrumpida según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque comprende
medios de almacenamiento (11) de energía eléctrica dispuestos entre
el primer y el segundo convertidor.
12. Procedimiento de alimentación eléctrica
ininterrumpida que comprende:
- la aplicación (201) de una primera tensión
alterna (VACin1) por lo menos en una primera entrada (5),
- el suministro (202) de una alimentación
eléctrica ininterrumpida en una salida de alimentación (3),
- una primera conversión (AC/DC, 203) de la
primera tensión alterna en una tensión continua (VDC),
- una segunda conversión (DC/AC, 204) de la
tensión continua en una tensión de alimentación alterna (VACout),
en un sentido o en el otro sentido,
- durante el funcionamiento en modo económico,
el acoplamiento directo de una entrada (7) con la salida de
alimentación, y
- el control (CTRL, 208) de dicha alimentación
eléctrica ininterrumpida por un conjunto de funciones de regulación
(209) utilizadas durante un funcionamiento en modo normal durante el
cual se interrumpe dicho acoplamiento directo,
en el que, durante el funcionamiento en modo
económico, éste comprende la detención (212) de la primera
conversión, caracterizado porque el control (213) de la
alimentación eléctrica ininterrumpida comprende una primera función
de regulación de tensión para suministrar una primera corriente de
referencia y una segunda función de regulación de corriente del
segundo convertidor a partir de una corriente de referencia, y
porque, durante el funcionamiento en modo económico, unas
conmutaciones (214) permiten aplicar la primera corriente de
referencia a la segunda función de regulación de corriente, para
regular la calidad de la corriente en la entrada (7).
13. Procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque el conjunto de funciones utilizado
durante el funcionamiento en modo normal comprende una primera
función de regulación de corriente del primer convertidor a partir
de una corriente de referencia, siendo detenida la primera función
de regulación de corriente durante el funcionamiento en modo
económico.
14. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque el conjunto de funciones utilizado
durante el funcionamiento en modo normal comprende una segunda
función de regulación de tensión para suministrar una segunda
corriente de referencia, durante el funcionamiento en modo normal,
siendo aplicada la primera corriente de referencia, suministrada
por la primera función de regulación de tensión, a la primera
función de regulación de corriente y siendo aplicada la segunda
corriente de referencia, suministrada por la segunda función de
regulación de tensión, a la segunda función de regulación de
corriente.
15. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque las conmutaciones permiten,
- durante el funcionamiento en modo normal,
aplicar la primera corriente de referencia a la primera función de
regulación de corriente y aplicar la segunda corriente de referencia
a la segunda función de regulación de corriente, y
- durante el funcionamiento en modo económico,
aplicar la primera corriente de referencia a la segunda función de
regulación de corriente.
16. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque el conjunto de
funciones utilizado durante el funcionamiento en modo normal
comprende la generación de una primera señal de alterna de
referencia sincronizada con la primera tensión alterna para
suministrar una señal de alterna de referencia en fase con la
primera tensión alterna.
17. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 12 a 16, caracterizado porque consta de la
aplicación de una segunda tensión alterna en una segunda entrada,
durante el funcionamiento en modo económico, estando acoplada la
segunda entrada con la salida de alimentación.
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque el conjunto de funciones utilizado
durante el funcionamiento en modo normal comprende la generación de
una segunda señal de alterna de referencia sincronizada con la
segunda tensión alterna para suministrar una señal de alterna de
referencia en fase con la segunda tensión alterna.
19. Procedimiento según la reivindicación 18,
caracterizado porque las conmutaciones permiten,
- durante el funcionamiento en modo normal, la
sincronización de la primera corriente de referencia con la primera
señal de alterna de referencia, y
- durante el funcionamiento en modo económico,
la sincronización de la primera corriente de referencia con la
segunda señal de alterna de referencia.
20. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 12 a 19, caracterizado porque consta del
almacenamiento de energía eléctrica,
- mediante la primera conversión de la primera
tensión alterna en tensión continua, durante el funcionamiento en
modo normal, y
- mediante la segunda conversión, en el otro
sentido, de la tensión de alimentación alterna en tensión continua
durante el funcionamiento en modo económico.
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