ES2554249T3

ES2554249T3 - Convertidor estático con estructura redundante

Info

Publication number: ES2554249T3
Application number: ES11736431.5T
Authority: ES
Inventors: Jean-Jacques Huselstein; Emmanuel Sarraute; Frédéric RICHARDEAU; Thierry Martire
Original assignee: Ct Nat de la Rech Scient (c N R S); Centre National de la Recherche Scientifique; University of Montpellier; Universite Toulouse II Le Mirail; Institut National Polytechnique de Toulouse
Current assignee: Ct Nat de la Rech Scient (c N R S); Centre National de la Recherche Scientifique; University of Montpellier; Université Toulouse - Jean Jaurès; Institut National Polytechnique de Toulouse
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2031-06-24
Also published as: US9184585B2; JP2013534803A; WO2012004488A1; JP6026410B2; FR2962608B1; FR2962608A1; KR20140036995A; US20130194840A1; EP2591544B1; EP2591544A1

Abstract

Convertidor estático, destinado a la conversión de energía eléctrica entre una fuente eléctrica (4; 104; 504; 904; 2104) de tensión y una carga eléctrica (6; 506) que comprende: un brazo principal (16; 106; 512; 906; 2106) de conversión estático que incluye al menos una célula de conmutación electrónica de semiconductores provista de medios de control asociados (38; 2172), un primer terminal de entrada (30; 170; 562; 966; 2190) y un segundo terminal de entrada (32; 182) de alimentación capaces de conectarse respectivamente a una primera polaridad (8; 134; 524; 936; 2139) y a una segunda polaridad (10; 135; 526; 938; 2140) de la fuente eléctrica, un terminal de salida (34) conectado a una célula de conmutación de salida (36) y capaz de conectarse a la carga eléctrica (6), estando cada célula de conmutación configurada a través de sus medios de control asociados (38) para estar activa en un modo nominal predeterminado del convertidor, un par de componentes de aislamiento (70, 72; 114, 116; 515, 516; 914, 916; 2114, 2116), asociado al brazo de conmutación principal (16; 106; 512; 906; 2106), formado por un primer y un segundo componente de aislamiento que forman cada uno un dipolo, estando el primer componente de aislamiento (70; 114; 515; 914; 2114) y el segundo componente de aislamiento (72; 116; 516; 916; 2116) conectados directa y respectivamente con el primer terminal (30; 170; 562; 966; 2190) y el segundo terminal de entrada (32; 182) de alimentación del brazo principal (16; 106; 512; 906), caracterizado porque el convertidor comprende un brazo de conversión de emergencia (18; 112; 514; 912; 2112) que incluye al menos una célula de conmutación electrónica de semiconductores provista de medios de control (58) asociados, un primer terminal de entrada (50) y un segundo terminal de entrada (52) de alimentación, capaces de conectarse respectivamente a la primera polaridad (8; 134; 524; 936; 2139) y la segunda polaridad (10; 135; 526; 938; 2140) de la fuente eléctrica (4; 104; 504; 904), un terminal de salida (54; 136; 530; 940; 2104) conectado a una célula de conmutación de salida (56; 142; 538), y un circuito de conmutación electrónico (26; 133; 522; 930; 2125) de semiconductores que tiene un elemento de conexión (80; 164; 560; 960; 2180) conectado entre el terminal de salida (54; 136; 530; 940; 2148) del brazo de emergencia (18; 112; 514; 912; 2112) y un terminal de entrada del brazo principal entre el primer terminal de entrada y el segundo terminal de entrada del brazo principal, la o las células de conmutación del brazo principal conectadas en serie entre el primer terminal de entrada y el segundo terminal de entrada son capaces cada una de presentar una impedancia permanente estable inferior a varias decenas de miliohmios cuando el brazo principal ha experimentado un fallo resultante de una fuga térmica o un cortocircuito de uno de sus componentes semiconductores, los componentes de aislamiento (70, 72; 114, 116; 515, 516; 914, 916; 2114, 2116) del brazo principal están dimensionados de manera que aíslan el brazo principal después del transcurso de un primer periodo de tiempo t1 para el establecimiento de un modo de fallo de baja impedancia estable en la o las células de conmutación del brazo de conversión principal conectadas en serie y antes del transcurso de un segundo periodo de tiempo t2 para evitar la creación de una apertura de circuito en el brazo de conversión principal, los medios de control de la o las células de emergencia que forman el brazo de emergencia pueden desplegarse después del aislamiento del brazo de conversión principal que ha sufrido un fallo para sustituir parcialmente o en su totalidad el brazo principal, el elemento de conexión (80; 164; 560; 960; 2180) está configurado para encontrarse en un estado bloqueado cuando el brazo principal está activo en el modo nominal y para encontrarse en un estado conductor cuando el brazo principal está en fallo y el brazo de emergencia se vuelve activo.

Description

DESCRIPCION

Convertidor estatico con estructura redundante

5 [0001] La presente invencion se refiere a convertidores estaticos de tension (c.c./c.a., c.c./c.c. y c.a./c.a.),

destinados a la conversion de energia electrica desde una fuente de tension continua (c.c.), respectivamente de tension alterna (c.a.) hacia una carga alimentada con corriente continua (c.c.) o con corriente alterna (c.a.), respectivamente con corriente alterna (c.a.), y en los que una estructura de redundancia asegura el mantenimiento operativo o la continuidad de servicio del convertidor en caso de una averia en uno de sus componentes de

10 potencia. La invencion se refiere igualmente a los procedimientos correspondientes de mantenimiento del funcionamiento de convertidores estaticos provistos de dichas estructuras de redundancia. El concepto de redundancia para celulas de conmutacion subyacente a la invencion puede extenderse igualmente a las estructuras de los rectificadores de tension que convierten energia electrica de corriente alterna en energia electrica de corriente continua (c.a./c.c.).

15

[0002] En el campo de la seguridad de los convertidores estaticos, existe una seguridad en terminos de funcionamiento del convertidor, es decir, de respeto de la integridad fisica del convertidor en sentido tecnologico y una seguridad en terminos de disponibilidad de aplicacion, es decir, de continuidad de servicio. El documento US- 2004/125.523-A1 describe un convertidor estatico en el que se implementa una solucion dirigida a asegurar la

20 continuidad de servicio. Entre las soluciones dirigidas a asegurar la continuidad de servicio, existen soluciones que usan la redundancia del sistema, soluciones que usan la redundancia activa integrada y soluciones que usan la redundancia activa no integrada y finalmente la redundancia pasiva. La redundancia de sistema consiste en segmentar el flujo de potencia por medio de una division de la corriente (a traves de un numero Np de convertidores o celulas en paralelo) y/o de una division en tension (a traves de un numero Np de convertidores o celulas montados

25 en serie o en cascada) y en aislar un elemento cuando se convierte en defectuoso: en circuito abierto para la configuracion en paralelo y en circuito cerrado para la configuracion en serie. Este enfoque se usa sobre todo para las aplicaciones de alta potencia cuando la carga esta dividida o repartida de forma natural y cuando los convertidores estan hechos en forma de un numero elevado de modulos independientes. No obstante presenta el inconveniente de aumentar la complejidad y el coste del convertidor en terminos de numero de elementos

30 semiconductores de potencia requeridos y de circuitos auxiliares.

[0003] La redundancia activa integrada consiste en usar un montaje en serie de un numero N relativamente elevado de elementos semiconductores de potencia, en usar la propiedad de paso espontaneo a un estado baja impedancia estable de un elemento semiconductor cuando se vuelve defectuoso y en aprovechar la baja relacion de

35 tension en los otros N-1 semiconductores para asegurar el mantenimiento de la funcion al coste de una disminucion de la corriente y del flujo de potencia. Existe asi en este caso una degradation de las condiciones de uso del convertidor estatico y si bien la continuidad de servicio esta asegurada el servicio no esta menos degradado.

[0004] La redundancia activa no integrada requiere el uso de medios auxiliares activos de control que

40 permiten la conexion de los semiconductores de potencia en las lineas atravesadas por la potencia. Son por ejemplo

reles, tiristores o transistores que soportan corrientes electricas elevadas. El inconveniente de esta redundancia es la degradacion de la fiabilidad de la aplicacion de la redundancia en caso de emergencia debido principalmente al uso de circuitos de control.

45 [0005] La redundancia pasiva consiste en duplicar una celula o un convertidor, generalmente en paralelo,

colocarla o colocarlo en un estado inactivo desde el punto de vista de su control (lo que no significa que la redundancia este situada fuera de tension). Por simple que resulte, esta forma de redundancia plantea el problema de la desconexion de la carga de la celula en fallo y despues su conexion a la celula de emergencia, sobre todo sin una configuracion multifasica en la que el sobrecoste y la complejidad ligados a los elementos auxiliares se

50 convierten en prohibitivos.

[0006] El documento titulado «Fault-tolerant Multilevel Converter Topology» de S. Ceballos y cols., publicado en IEEE ISIE 2006, July 9-12, Quebec, Canada, aporta una mejora a la fiabilidad de un inversor multiniveles de redundancia activa no integrada en el que usan, en lugar de medios de conexion activos controlados, diodos como

55 medios de conexion pasivos no controlados. El documento describe una arquitectura con variantes de un inversor multiniveles resistente a las averias.

[0007] El documento describe en particular un inversor de salidas trifasicas multiniveles que comprende para cada una de las fases un brazo de conmutacion principal. Cada brazo de conmutacion principal comprende cuatro

60 transistores en serie en la misma direction. El punto central de esta asociacion forma una salida de suministro de la corriente a una fase de la carga electrica y cada interruptor electronico comprende la asociacion de un transistor de potencia y de un diodo montado en antiparalelo. Los interruptores de las celulas de conmutacion de los brazos de conmutacion principales estan provistos de medios de control configurados para que el inversor suministre en funcionamiento normal en cada fase una corriente alterna con la misma frecuencia y en tres niveles de tension.

65 Cada brazo de conmutacion principal esta conectado a un mismo primer terminal de polaridad positiva y a un segundo terminal de polaridad negativa de la fuente de tension de corriente continua a traves de un primer fusible y

de un segundo fusible asociados. El inversor comprende igualmente un brazo auxiliar de conmutacion con una estructura diferente de capacidad flotante destinada a proporcionar de forma original un punto neutro de tension estable correspondiente a la mitad de la tension total para los tres brazos de conmutacion principales. El brazo auxiliar de conmutacion comprende una estructura de interruptores formados por transistores muy diferentes, en 5 forma de dos celulas imbricadas, una externa y la otra interna al brazo. El punto central de la celula de conmutacion interna imbricada del brazo auxiliar esta conectado a los terminales internos y simetricos asociados a un brazo de conmutacion principal diferente a traves de un circuito de conmutacion de corriente de conmutacion diferente asociado. Cada circuito de conmutacion comprende un primer diodo conectado en modo directo desde la salida del punto central de la celula de conmutacion interna del brazo auxiliar hasta un primer terminal punto comun de los dos

10 primeros transistores del brazo principal. Este primer diodo esta conectado indirectamente al primer terminal de polaridad positiva de la fuente a traves de un primer interruptor y de un fusible. Cada circuito de conmutacion comprende un segundo diodo conectado en modo directo desde la salida del punto central de la celula de conmutacion interna del brazo auxiliar hasta un segundo terminal, punto comun de los otros transistores en serie del brazo de conmutacion principal. Este segundo diodo esta conectado indirectamente al segundo terminal de polaridad

15 negativa de la fuente a traves del cuarto interruptor del brazo y del otro fusible. En funcionamiento normal, los medios de control asociados a los interruptores de las celulas de conmutacion del brazo auxiliar estan configurados de manera que regulan el punto neutro de tension mediante el suministro de una corriente distribuida a los brazos de conmutacion principales. Asl, durante un funcionamiento normal los interruptores del brazo de conmutacion auxiliar reciben corriente y la corriente atraviesa el brazo. El brazo auxiliar no actua asl segun una redundancia pasiva en

20 caliente sino segun una redundancia activa no integrada.

[0008] En modo de emergencia, cuando en un brazo de conmutacion principal en modo activo normal un interruptor entra en fallo, los fusibles primero y segundo del brazo de conmutacion principal alslan el brazo de la fuente electrica debido a que su caracterlstica en I2t es inferior a la de las interconexiones chip-caja de los

25 transistores de potencia. Los medios de control de los interruptores del brazo auxiliar y del brazo principal defectuoso estan reconfigurados entonces de manera que el brazo auxiliar se sustituye por el brazo de conmutacion principal defectuoso. En este caso, la fase correspondiente al fallo inicial permanece en modulacion tres niveles pero no se asegura el suministro de un punto neutro a los otros dos brazos de conmutacion principales. Estos ultimos deben experimentar entonces un modo degradado conductor de una modulacion de tres niveles a dos niveles.

30 Ademas de forma perjudicial el paso en dos niveles requiere bien una desconexion del brazo auxiliar compleja de realizar, o bien el bloqueo permanente de los diodos por la conduccion permanente de los transistores conectados a los fusibles. En el caso de un bloqueo permanente de los diodos, solo los transistores internos conmutan y mantienen la tension que debe sobredimensionarse asl un 100% en tension y debe preverse una disminucion de corriente en modo de emergencia.

35

[0009] El objeto de la invencion es mejorar de forma simple la fiabilidad y la continuidad de servicio de un convertidor estatico en el que un componente activo en funcionamiento normal acaba de averiarse. Esto puede traducirse en la mejora de la fiabilidad de los medios de aplicacion de la seguridad operativa del convertidor estatico a traves de un modo de emergencia automatico.

40

[0010] La presente invencion ofrece una solucion en la que el brazo de emergencia es una redundancia pasiva que puede conectarse de forma muy simple e indiferentemente en cualquier brazo en fallo en paralelo, sin modo degradado ni reduccion de esfuerzo, y sin que los otros brazos no averiados sean reconfigurados y sin que trabajen de modo degradado o ni resulten perjudicados.

45

[0011] Para este fin, la invencion tiene por objeto un convertidor estatico destinado a la conversion de energla electrica entre una fuente electrica de corriente continua o corriente alterna y una carga electrica. El convertidor estatico comprende:

50 un brazo principal de conversion estatico que incluye al menos una celula de conmutacion electronica de semiconductores provista de medios de control asociados, un primer terminal de entrada y un segundo terminal de entrada de alimentacion, capaces de conectarse respectivamente a una primera polaridad y a una segunda polaridad de la fuente electrica, un terminal de salida conectado con una celula de conmutacion de salida y capaz de conectarse a la carga electrica, estando cada celula de conmutacion configurada a traves de sus medios de control

55 asociados para estar activa en un modo nominal predeterminado del convertidor,

un par de componentes de aislamiento, asociado al brazo de conmutacion principal, formado por un primer y un segundo componente de aislamiento que forman cada uno un dipolo, estando el primer componente de aislamiento y el segundo componente de aislamiento conectados directa y respectivamente con el primer terminal y el segundo terminal de entrada de alimentacion del brazo principal.

60

[0012] El convertidor estatico se caracteriza porque comprende:

un brazo de conversion de emergencia que incluye al menos una celula de conmutacion electronica de semiconductores provista de medios de control asociados, un primer terminal de entrada y un segundo terminal de

65 entrada de alimentacion, capaces de conectarse respectivamente a la primera polaridad y la segunda polaridad de la fuente electrica, un terminal de salida conectado con una celula de conmutacion de salida, y

un circuito de conmutacion electronico de semiconductores que tiene un elemento de conexion conectado entre el terminal de salida del brazo de emergencia y un terminal de entrada del brazo principal entre el primer terminal de entrada y el segundo terminal de entrada del brazo principal.

5 [0013] El convertidor se caracteriza ademas porque:

la o las celulas de conmutacion del brazo principal conectadas en serie entre el primer terminal de entrada y el segundo terminal de entrada son capaces cada una de presentar una impedancia permanente estable inferior a varias decenas de miliohmios cuando el brazo principal ha experimentado un fallo resultante de una fuga termica o 10 un cortocircuito de uno de sus componentes semiconductores, y

los componentes de aislamiento del brazo principal estan dimensionados de manera que alslan el brazo principal despues del transcurso de un primer periodo de tiempo t1 para el establecimiento de un modo de fallo de baja impedancia estable en la o las celulas de conmutacion del brazo de conversion principal conectadas en serie y antes del transcurso de un segundo periodo de tiempo t2 para evitar la creacion de una apertura de circuito en el brazo de 15 conversion principal, y

los medios de control de la o las celulas de emergencia que forman el brazo de emergencia pueden desplegarse despues del aislamiento del brazo de conversion principal que ha sufrido un fallo para sustituir parcialmente o en su totalidad el brazo principal,

el elemento de conexion esta configurado para encontrarse en un estado bloqueado cuando el brazo principal esta 20 activo en el modo nominal y para encontrarse en un estado conductor cuando el brazo principal esta en fallo y el brazo de emergencia se convierte en activo

[0014] Segun formas de realizacion particulares, el convertidor estatico incluye una o varias de las

caracterlsticas siguientes:

25

- el elemento de conexion es un elemento comprendido en el conjunto constituido por un diodo, un tiristor, una asociacion de dos tiristores montados en modo paralelo invertido y un transistor;

- los elementos semiconductores de las celulas de conmutacion del brazo de emergencia de conversion estan 30 configurados para encontrarse en un estado bloqueado cuando el brazo principal esta activo en el modo nominal y

para sustituir parcialmente o en su totalidad el brazo principal despues del aislamiento del brazo que ha sufrido un fallo;

- el convertidor comprende medios de ayuda para el aislamiento del brazo principal, incluyendo los medios de ayuda 35 para el aislamiento

un tiristor auxiliar o una asociacion de dos tiristores auxiliares montados en paralelo invertido, conectado en paralelo al primer terminal de entrada y el segundo terminal de entrada del brazo principal, montandose un tiristor auxiliar cuando la fuente de tension es de corriente continua y usandose una asociacion de dos tiristores auxiliares montados en modo paralelo invertido cuando la fuente de tension es de corriente alterna, y 40 medios de control del tiristor auxiliar o de los dos tiristores auxiliares configurados de manera que si el brazo de conversion principal en fallo no es aislado simetricamente por el par de componentes de aislamiento que esta asociado a el, crea un cortocircuito en los terminales de la carga para provocar un aislamiento simetrico por cada componente de aislamiento del par;

45 - el convertidor comprende para cada celula de conmutacion del brazo de conversion principal medios de proteccion rapida asociados capaces de detectar una corriente de cortocircuito intolerable que circula a traves de la celula con respecto a un valor de una corriente umbral predeterminada y de provocar la apertura de la celula de conmutacion despues de la deteccion de la superacion de la corriente umbral;

50 - el convertidor comprende ademas medios de deteccion del brazo principal en fallo capaces de ordenar a los medios de control de las celulas de conmutacion del brazo de emergencia que adopten la misma configuration de control que la del brazo detectado en fallo;

- el convertidor estatico comprende al menos dos brazos principales, siendo cada brazo principal de estructura 55 identica e incluyendo al menos una celula de conmutacion electronica provista de medios de control asociados, un

primer terminal de entrada y un segundo terminal de entrada de alimentation capaces de conectarse respectivamente a la primera polaridad y la segunda polaridad de la fuente electrica, un terminal de salida de fase conectado con una celula de conmutacion de salida capaz de conectarse a una fase distinta de la carga electrica, estando cada celula de conmutacion configurada a traves de sus medios de control para estar activa en un modo 60 nominal predeterminado del convertidor, y

el convertidor comprende para cada brazo de conversion principal, un par de componentes de aislamiento asociado y formado por un primer componente de aislamiento y un segundo componente de aislamiento que forman cada uno un dipolo, estando el primer componente de aislamiento y el segundo componente de aislamiento conectados 65 directa y respectivamente con el primer terminal de entrada y el segundo terminal de entrada, de alimentacion, del brazo principal asociado, y el convertidor comprende un unico brazo de conversion de emergencia que tiene al

menos una celula de conmutacion de salida y un terminal de salida conectado con la celula de conmutacion de salida, y el convertidor comprende para cada brazo de conversion principal un circuito de conmutacion asociado que tiene un elemento de conexion conectado entre el terminal de salida del brazo de emergencia y el primer terminal de entrada del brazo de conversion principal asociado, y el convertidor comprende para cada brazo de conversion 5 principal, medios de deteccion y de localizacion del brazo principal en fallo capaces de ordenar a los medios de control de las celulas de conmutacion del brazo de emergencia que adopten la misma configuracion de control que la del brazo detectado en fallo y localizado, y

la o las celulas de conmutacion de un brazo principal cualquiera conectadas en serie entre el primer terminal de 10 entrada y el segundo terminal de entrada son capaces cada una de presentar una impedancia permanente estable inferior a varias decenas de miliohmios cuando el brazo principal ha experimentado un fallo resultante de una fuga termica o un cortocircuito de uno de sus componentes semiconductores, y los componentes de aislamiento de cada brazo principal estan dimensionados de manera que alslan el brazo principal despues del transcurso de un primer periodo de tiempo t1 para el establecimiento de un modo de fallo de baja impedancia estable en la o las celulas de 15 conmutacion del brazo principal y antes del transcurso de un segundo periodo t2 para evitar la creacion de una apertura de circuito en el brazo de conversion principal, y

los medios de control de la o las celulas de emergencia que forman el brazo de emergencia pueden desplegarse despues del aislamiento de uno cualquiera de los brazos principales que ha sufrido un fallo para sustituir 20 parcialmente o en su totalidad el brazo principal que ha sufrido un fallo, y

el elemento de conexion o los dos elementos de conexion de cada circuito de conmutacion asociado a un brazo principal estan configurados para encontrarse en un estado bloqueado cuando el brazo principal esta activo en el modo nominal y en un estado conductor cuando el brazo principal esta en fallo y el brazo de emergencia se 25 convierte en activo;

- el convertidor estatico comprende

un primer numero N superior o igual a dos de los brazos de conmutacion principales, un segundo numero K de 30 brazos de conmutacion de emergencia superior o igual a dos, un mismo segundo numero K de circuito de conmutacion, estando cada circuito de conmutacion asociado a un brazo de conmutacion principal distinto, siendo el primer numero N superior o igual al primer numero K, y

cada brazo principal es de estructura identica e incluye al menos una celula de conmutacion electronica provista de 35 medios de control asociados, un primer terminal de entrada y un segundo terminal de entrada de alimentacion capaces de conectarse respectivamente a la primera polaridad y la segunda polaridad de la fuente electrica, un terminal de salida de fase conectado con una celula de conmutacion de salida capaz de conectarse a una fase distinta de la carga electrica, estando cada celula de conmutacion configurada a traves de sus medios de control para estar activa en un modo nominal predeterminado del convertidor, y 40

el convertidor comprende para cada brazo de conversion principal, un par de componentes de aislamiento asociado y formado por un primer componente de aislamiento y un segundo componente de aislamiento que forman cada uno un dipolo, estando el primer componente de aislamiento y estando el segundo componente de aislamiento conectados directa y respectivamente con el primer terminal de entrada y el segundo terminal de entrada, de 45 alimentacion, del brazo principal asociado; y

cada brazo de emergencia incluye al menos una celula de conmutacion electronica de semiconductores provista de medios de control asociados, un primer terminal de entrada y un segundo terminal de entrada de alimentacion, capaces de conectarse respectivamente a la primera polaridad y la segunda polaridad de la fuente electrica, un 50 terminal de salida conectado con una celula de conmutacion de salida; y cada circuito de conmutacion asociado a un brazo principal es un multipolo electronico de semiconductores que comprende K elementos de conexion, cada elemento de conexion es un tiristor cuando la fuente de tension es de corriente continua y una asociacion de dos tiristores montados en modo paralelo invertido cuando la fuente de tension es de corriente alterna, cada circuito de conmutacion comprende medios de control asociados a los tiristores,

55

cada elemento de conexion de un mismo circuito de conmutacion incluye una entrada conectada a la salida de un brazo de emergencia diferente y una salida conectada a la primera entrada del brazo de conmutacion principal al que esta asociado el circuito de conmutacion,

60 los medios de control de los tiristores de los circuitos de conmutacion estan configurados para encontrarse en un estado bloqueado cuando los brazos principales a los que estan asociados estan activos;

los medios de control de los tiristores de los circuitos de conmutacion estan configurados de manera que cuando un brazo de conmutacion principal cualquiera conectado a un conmutador tiene un fallo, puede ser asistido por uno 65 cualquiera de los brazos de emergencia todavla no convertido en activo;

- el convertidor es un inversor que puede conectarse a una fuente de tension de corriente continua y suministrar a una carga electrica una corriente alterna en al menos una fase,

el primer terminal de entrada y el segundo terminal de entrada de alimentacion de un brazo principal pueden 5 conectarse respectivamente a una primera polaridad positiva y una segunda polaridad negativa de la fuente electrica;

cada celula de conmutacion de un brazo principal o de un brazo de emergencia comprende un par de interruptores bidireccionales de corriente montados en serie, estando cada interruptor bidireccional de corriente formado por un 10 interruptor controlado y un diodo asociado montado en antiparalelo, siendo cada interruptor controlado un elemento comprendido en el conjunto formado por tiristores, transistores de tipo IGBT, transistores de tipo MOS;

los medios de control de las celulas de conmutacion del o de los brazos principales estan configurados de manera que el convertidor funciona como inversor en una o varias fases;

15

el circuito de conmutacion incluye un primer elemento de conexion semiconductor unidireccional de corriente no controlado y un segundo elemento de conexion semiconductor unidireccional de corriente no controlado, estando el primer elemento de conexion conectado en modo directo desde la salida del brazo de emergencia al primer terminal de entrada del brazo principal, estando el segundo elemento de conexion conectado en modo inverso desde la 20 salida del brazo de emergencia hacia el segundo terminal de entrada negativa del brazo principal;

- el convertidor es un troceador (chopper) que puede conectarse a una fuente de tension de corriente continua y suministrar a una carga electrica una corriente continua en al menos una fase de salida,

25 el primer terminal de entrada y el segundo terminal de entrada de alimentacion de un brazo principal pueden conectarse respectivamente a una primera polaridad positiva y una segunda polaridad negativa de la fuente electrica,

cada celula de conmutacion de un brazo principal o de un brazo de emergencia comprende un interruptor 30 bidireccional montado en serie con un diodo o un segundo interruptor, estando cada interruptor bidireccional de corriente formado por un interruptor controlado y un diodo asociado montado en antiparalelo, siendo cada interruptor controlado un elemento comprendido en el conjunto formado por tiristores, transistores de tipo IGBT, transistores de tipo MOS;

35 los medios de control de las celulas de conmutacion del o de los brazos principales estan configurados de manera que el convertidor funciona como troceador,

el circuito de conmutacion asociado a un brazo principal comprende un unico elemento de conexion de semiconductores configurado para ser unidireccional en corriente, estando el elemento de conexion unidireccional 40 conectado en modo directo desde la salida del brazo de emergencia al primer terminal de entrada del brazo de conversion principal asociado;

- el convertidor es un convertidor de la familia c.a./c.a. capaz de convertir la energla electrica entre una fuente de tension a corriente alterna y de suministrar a una carga electrica una corriente alterna en al menos una fase de

45 salida,

el primer terminal de entrada y el segundo terminal de entrada de alimentacion de un brazo principal cualquiera pueden conectarse respectivamente a una primera polaridad positiva y una segunda polaridad negativa de la fuente electrica;

50

cada celula de conmutacion de un brazo principal o de un brazo de emergencia comprende un par de interruptores bidireccionales de corriente montados en serie, estando cada interruptor bidireccional de corriente formado por un interruptor controlado y un diodo asociado montado en antiparalelo, siendo cada interruptor controlado un elemento comprendido en el conjunto formado por tiristores, transistores de tipo IGBT, transistores de tipo MOS;

55

los medios de control de las celulas de conmutacion del o de los brazos principales estan configurados de manera que el convertidor funciona como un convertidor de tension de tipo c.a./c.a. sobre una o varias fases de salida,

el circuito de conmutacion incluye un primer elemento de conexion semiconductor bidireccional de corriente y un 60 segundo elemento de conexion semiconductor bidireccional de corriente y en tension, estando el primer elemento de conexion conectado desde la salida del brazo de emergencia al primer terminal de entrada del brazo principal, estando el segundo elemento de conexion conectado en modo inverso desde la salida del brazo de emergencia hacia el segundo terminal de entrada negativa del brazo principal.

65 [0015] La invencion tiene asimismo por objeto un procedimiento de aplicacion de mantenimiento en servicio

de un convertidor estatico tal como se define anteriormente, caracterizado porque comprende las etapas que

consisten en que:

- los medios de control de los interruptores controlados de las celulas de conmutacion de los brazos principales estan configurados de manera que el convertidor estatico funciona de forma nominal en los brazos principales

5 cuando ninguno de los componentes de potencia que forman los brazos principales tiene un fallo,

- cuando se produce un fallo en un interruptor de una celula principal, todos los interruptores del brazo principal al que pertenece el interruptor defectuoso y conectados en serie, se ponen en cortocircuito durante un tiempo t de obtencion del aislamiento del brazo principal que ha sufrido un fallo, superior a un primer tiempo t1 para que el brazo

10 principal alcance un estado estable y permanente de conductor de muy baja impedancia inferior a varias decenas de miliohmios, e inferior a un segundo periodo t2 por debajo del cual se conserva la integridad de los componentes del brazo principal defectuoso as! como el estado conductor alcanzado por el brazo principal defectuoso,

- los interruptores de emergencia configurados en la misma configuracion que la de los interruptores del brazo 15 principal en fallo estan conectados automaticamente por el circuito de conmutacion del brazo principal defectuoso

convertido en un conductor estable.

[0016] La originalidad del concepto de la invencion reside en una estructura unica de circuito redundante en modo pasivo (redundancia pasiva por circuito latente) cuya conexion se establece espontaneamente y de forma muy

20 sencilla para resolver el fallo de un numero cualquiera de celulas de conmutacion activas conectadas al unico circuito redundante. Esta conexion de emergencia aprovecha la propiedad de primer fallo en cortocircuito de los chips de potencia a los que se asocian diodos o tiristores de conmutacion que permiten conmutar espontaneamente del modo normal al modo de emergencia. Esta innovacion persigue simplificar las soluciones habituales de redundancia por una complejidad reducida y un sobrecoste bajo. El concepto puede encontrar un campo extenso de 25 aplicaciones para las aplicaciones denominadas «sensibles» en las que deben conciliarse la seguridad de funcionamiento y la continuidad de servicio, sin sobrecoste excesivo y con fiabilidad global controlada.

[0017] La invencion se comprendera mejor con la lectura de la description que se ofrece a continuation, ofrecida unicamente a modo de ejemplo y hecha en referencia a los dibujos en los que:

30

- la figura 1 es un esquema electrico parcial de un convertidor estatico comprendido entre los convertidores de tension alterna-alterna (c.a./c.a.), los inversores (c.c./c.a.) y los troceadores (c.c./c.c./) segun la invencion;

- la figura 2 es un esquema electrico de una primera forma de realization del convertidor de la figura 1, la de un inversor de salidas trifasicas con redundancia de un brazo de emergencia;

35 - la figura 3 es un esquema electrico de una variante del inversor de la figura 2;

- la figura 4 es un esquema electrico parcial de una variante del inversor de la figura 3;

- la figura 5 es un esquema electrico de una variante del inversor de la figura 4;

- la figura 6 es un esquema electrico de una segunda forma de realizacion del convertidor de la figura 2, la de un inversor que tiene fases multiniveles;

40 - la figura 7 es un esquema electrico de una segunda forma de realizacion del convertidor de la figura 1, la de un troceador monocelular con redundancia de un brazo de emergencia,

- la figura 8 es un esquema electrico de una tercera forma de realizacion del convertidor de la figura 1, la de un convertidor estatico de tres troceadores paralelos monofasicos del tipo descrito en la figura 7 con un brazo de emergencia compartido;

45 - la figura 9 es un esquema electrico de una variante del convertidor de la figura 8;

- la figura 10 es un esquema electrico de una cuarta forma de realizacion del convertidor de la figura 1, la de un inversor trifasico de tolerancia de averla doble;

- la figura 11 es un esquema electrico de una variante del inversor de la figura 10;

- la figura 12 es un esquema electrico de una quinta forma de realizacion del convertidor de la figura 1, la de un 50 convertidor de tension c.a./c.a.;

- la figura 13 es un esquema electrico de un rectificador multicelular que usa el concepto de la invencion alimentado por una fuente de corriente trifasica;

- la figura 14 es un esquema electrico de un rectificador monocelular que usa el concepto de la invencion, alimentado por una fuente a corriente monofasico;

55 - la figura 15 es un organigrama de un procedimiento de mantenimiento del funcionamiento del convertidor de la figura 1.

- la figura 16 es un esquema electrico de un inversor trifasico de tipo ANPC.

[0018] Segun la figura 1, un convertidor estatico 2 esta conectado entre una fuente electrica 4 de tension y 60 una carga electrica 6.

[0019] La fuente de tension 4 es bien una fuente de tension continua o bien una fuente de tension alterna.

[0020] Cuando la fuente de tension 4 es una fuente de tension continua, la carga 6 es alimentada en este 65 caso por una tension alterna y el convertidor estatico de tipo c.c./c.a. se denomina inversor.

[0021] Cuando la fuente de tension 4 es una fuente de tension alterna, la carga 6 es alimentada en este caso por una tension alterna y el convertidor estatico es de tipo c.a./c.a..

[0022] Como variante, cuando la fuente de tension 4 es continua y la carga 6 es alimentada por una tension 5 continua cuyo nivel es ajustable, el convertidor estatico es de tipo c.c./c.c. y se denomina troceador.

[0023] El convertidor estatico 2 esta conectado en entrada a una primera polaridad 8 y una segunda polaridad 10 de la fuente electrica 4 y en salida esta conectado a al menos un terminal electrico de entrada 12 de la carga electrica 6.

10

[0024] El convertidor estatico 2 comprende un brazo principal de conversion estatico 16, un brazo de conversion estatico de emergencia 18, un par de componentes de aislamiento 20 asociada al brazo principal 16, un par de componentes de aislamiento 22 asociado al brazo de emergencia 18, medios de deteccion y de localizacion 24 de un brazo principal 16 en fallo, un circuito de conmutacion 26 de semiconductores y medios de ayuda para el

15 aislamiento 28 del brazo principal 16.

[0025] El brazo principal 16 de conversion estatico incluye un primer terminal de entrada de alimentacion 30 y un segundo terminal de entrada de alimentacion 32 conectados respectiva e indirectamente a la primera polaridad 8 y a la segunda polaridad 10 de la fuente electrica 4 y un terminal de salida 34 conectado al terminal de entrada 12 de

20 la carga electrica 6 y capaz de suministrar una corriente de salida.

[0026] El brazo principal 16 comprende una celula de conmutacion electronica de semiconductores de salida 36 provista de un medio de control asociado 38 y conectado al terminal de salida 34 del brazo principal, y en su caso otras celulas de conmutacion representadas por llnea discontinua en la figura 1 y provistas de medios de control

25 asociados no representados. Cada celula de conmutacion, comprendida la celula de conmutacion de salida 36, esta configurada a traves de sus medios de control asociados para estar activa en un modo nominal predeterminado del convertidor estatico 2.

[0027] De forma clasica, una celula de conmutacion electronica comprende dos interruptores electronicos, 30 conectados entre una fuente de tension, en este caso la fuente 4, y una fuente de corriente, en este caso la carga 6,

en los que se controla uno y solo uno. Estos interruptores son a priori cualesquiera y en el plano de la orden, los interruptores de una misma celula de conmutacion no pueden ser abiertos ni cerrados simultaneamente.

[0028] En este caso, la celula de conmutacion de salida 36 comprende un primer interruptor electronico 40 y 35 un segundo interruptor electronico 42, conectados en serie por un punto central 43 conectado al terminal de salida

34.

[0029] El primer interruptor 40 esta conectado directa o indirectamente al primer terminal de entrada de

alimentacion 30 opuesto al punto central 43 y al terminal de salida 34.

40

[0030] El segundo interruptor 42 esta conectado directa o indirectamente al segundo terminal de entrada de

alimentacion 32 opuesto al punto central 43 y al terminal de salida 34.

[0031] El primer interruptor electronico 40 es un interruptor controlado mientras que el segundo interruptor 45 esta controlado o no controlado.

[0032] Un interruptor controlado es un elemento electronico de semiconductores comprendido en el conjunto formado por tiristores, transistores de tipo IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), transistores de tipo MOS (Metal Oxide Silicon) y GTO (Gate Turn Off).

50

[0033] Cuando el segundo interruptor 42 es controlado, el convertidor es un inversor.

[0034] Cuando el segundo interruptor 42 no es controlado, es un diodo, y el convertidor es un troceador.

55 [0035] Los medios de control 38 de la celula de conmutacion de salida 36 del brazo principal se

descomponen en primeros medios de control 44 asociados al primer interruptor 40 y en su caso segundos medios de control 46 asociados al segundo interruptor 42.

[0036] Cada celula de conmutacion del brazo principal 16 es capaz de presentar un estado estable y

60 permanente que tiene una impedancia permanente estable inferior a varias decenas de miliohmios cuando el brazo de conversion ha experimentado un fallo resultante de una fuga termica o un cortocircuito de uno de sus componentes semiconductores, y que se ha puesto provisionalmente en cortocircuito entre los terminales de la fuente de tension. Asl, despues de un primer fallo no deseado en un primer componente de potencia del brazo principal y una cascada de fallos ulteriores deseados en los componentes de potencia del brazo conectados en serie 65 entre el primer terminal de entrada y el segundo terminal de entrada, el brazo principal en fallo puede convertirse en una llnea conductora de potencia.

[0037] El brazo de conversion estatico de emergencia 18 puede tener una estructura identica a la del brazo principal 16 o una estructura reducida al minimo estricto con el minimo de componentes que aseguran la conversion requerida, con el fin de no degradar la fiabilidad y aportar un sobrecoste. En efecto, al ser la redundancia pasiva,

5 conviene simplificar al maximo su estructura ya que esta inactiva con funcionamiento normal del convertidor.

[0038] El brazo de conversion estatico de emergencia 18 comprende un primer terminal de entrada de alimentacion 50, un segundo terminal de entrada de alimentacion 52, un terminal de salida 54, una celula de conmutacion electronica de semiconductores de salida 56 provista de medios de control asociados 58 y en su caso

10 otras celulas de conmutacion representadas por lineas discontinuas en la figura 1 y provistas de medios de control asociados no representados.

[0039] La celula de conmutacion de salida 56 del brazo de emergencia 18 comprende un primer interruptor electronico 60 y un segundo interruptor electronico 62 conectados en serie por un punto central 63.

15

[0040] El primer interruptor 60 esta conectado directa o indirectamente al primer terminal de entrada de

alimentacion 50 opuesto al punto central 63 y al terminal de salida 54.

[0041] El segundo interruptor 62 esta conectado directa o indirectamente al segundo terminal de entrada de

20 alimentacion 52 opuesto al punto central 63 y al terminal de salida 54.

[0042] Los medios de control 58 de la celula de conmutacion de salida 56 se descomponen en primeros medios de control 64 asociados al primer interruptor 60 y segundos medios de control 66 asociados al segundo interruptor 62.

25

[0043] Los medios de control de la o las celulas de emergencia que forman el brazo de emergencia 18 pueden desplegarse despues del aislamiento del brazo de conversion principal 16 que ha sufrido un fallo para sustituir parcialmente o en su totalidad el brazo principal 16.

30 [0044] Los elementos que componen el brazo de emergencia 18 descritos anteriormente estan

interconectados entre si, y conectados a la fuente 4 y a la carga 6 de forma analoga a los elementos que componen el brazo principal de conversion 16.

[0045] El par de componentes de aislamiento 20, asociado al brazo principal de conversion 16, esta formado 35 por un primer componente de aislamiento 70 y un segundo componente de aislamiento 72 que forman cada uno un

dipolo pasivo. El primer componente de aislamiento 70, el segundo componente de aislamiento 72 respectivamente, esta conectado directamente entre la primera polaridad 8 de la fuente 4 y el primer terminal de entrada 30 del brazo principal 16, respectivamente la segunda polaridad 10 de la fuente 4 y el segundo terminal de entrada 32 del brazo principal 16.

40

[0046] Los componentes de aislamiento 70, 72 del brazo principal estan dimensionados de manera que aislan el brazo principal despues del transcurso de un primer periodo de tiempo t1 para el establecimiento de un modo de fallo de baja impedancia estable en la o las celulas de conmutacion que forman el brazo de conmutacion principal 16 y antes del transcurso de un segundo periodo de tiempo t2 para evitar la creacion de una apertura de

45 circuito en el brazo de conmutacion principal 16.

[0047] El par de componentes de aislamiento 22, asociado al brazo de emergencia 18, esta formado por un primer componente de aislamiento 74 y un segundo componente de aislamiento 76 que forman cada uno un dipolo pasivo. El primer componente de aislamiento 74, el segundo componente de aislamiento 76 respectivamente, esta

50 conectado directamente entre la primera polaridad 8 de la fuente 4 y el primer terminal de entrada 50 del brazo de emergencia 18, respectivamente la segunda polaridad 10 de la fuente 4 y el segundo terminal de entrada 52 del brazo de emergencia 18.

[0048] Un componente de aislamiento es un componente comprendido en la familia constituida por fusibles, 55 disyuntores electronicas, seccionadores-ruptores y una combinacion cualquiera de estos ultimos.

[0049] Los medios de deteccion y de localizacion 24 de un brazo principal 16 en fallo pueden detectar un brazo en fallo y la localizacion del brazo en fallo.

60 [0050] Existen diversas formas de realizacion de medios de deteccion y de localizacion 24.

[0051] Por ejemplo, los medios de deteccion y de localizacion 24 de un brazo principal en fallo comprenden percutores de fusibles 70, 72 y una electronica de interfaces hacia los medios de control 58 del brazo de emergencia 18. Un percutor permite accionar mecanicamente un contacto electrico auxiliar de forma sencilla y economica.

65

[0052] Otra forma de preparar los medios de deteccion consiste en el uso de senales «bandera de fallo» (en

ingles «Flag default») suministradas por protecciones de cortocircuito implantadas en las distintas fichas de los interruptores disponibles en el comercio. Una senal de bajo nivel de tipo «Bandera» (en ingles «Flag») aislada electricamente cambia de nivel de forma permanente cuando se detecta un fallo a traves de una variacion caracterlstica de una corriente de un dispositivo de pilotaje (en ingles «driver»), y permite una interfaz sencilla y 5 economica con los medios de control de los interruptores del brazo de emergencia. Debe resaltarse que la tendencia actual se dirige hacia protecciones totalmente programables mediante plantillas en terminos de umbrales de tiempo- amplitud Vcesat, con una mayor inmunidad a los parasitos en las fases de conmutacion, de manera que Vcesat designa la tension de colector-emisor del dispositivo de pilotaje en saturacion.

10 [0053] En otra forma de realizacion, los medios de deteccion y de localizacion 24 de un brazo principal en

fallo son un circuito que comprende un divisor de tension, un detector de diodos, un transistor o comparador y un optoacoplador que actua como interfaz de entrada para los medios de control de los interruptores del brazo de emergencia. Dicho circuito puede detectar simplemente una forma de onda anormal en la celula de conmutacion por la comparacion y un umbral de amplitud-tiempo entre la senal de control de la celula de conmutacion supervisada 15 del brazo principal y la tension de salida instantanea de la celula de conmutacion.

[0054] Como variante, en el caso de un convertidor estatico en el que el brazo principal que necesita apoyo esta fijado, por ejemplo en el caso en el que el convertidor comprende un unico brazo principal de conversion, se omiten los medios de deteccion y localizacion 24 del brazo en fallo y los medios de control de los interruptores del

20 brazo de emergencia 18 estan activos durante el funcionamiento normal activo del brazo principal, estando configurados de manera identica.

[0055] El circuito de conmutacion 26 comprende al menos un elemento de conexion conectado entre la salida 54 del brazo de emergencia y un terminal de entrada del brazo principal 16 entre el primer terminal de entrada 30 y

25 el segundo terminal de entrada 32 del brazo principal 16. El elemento de conexion esta comprendido en el conjunto de elementos de semiconductores constituido por diodos, tiristores, la asociacion de dos tiristores montados en modo paralelo invertido y los tiristores.

[0056] Cada elemento de conexion esta configurado para encontrarse en un estado bloqueado cuando el

30 brazo principal esta activo en un modo normal de funcionamiento, es decir, sin fallo en el brazo principal.

[0057] Cada elemento de conexion esta configurado para encontrarse en un estado conductor cuando el

brazo principal esta en fallo y el brazo de emergencia se vuelve activo.

35 [0058] En la figura 1, el circuito de conmutacion 26 incluye un primer elemento de conexion 80 y un segundo

elemento de conexion 82.

[0059] El primer elemento de conexion 80 esta conectado directamente entre el terminal de salida 54 del brazo de emergencia 18 y el primer terminal de entrada 30 del brazo principal 16.

40

[0060] El segundo elemento de conexion 82 esta conectado directamente entre el terminal de salida 54 del brazo de emergencia 18 y el segundo terminal de entrada 32 del brazo principal 16.

[0061] La configuracion de la figura 1 de dos elementos de conexion es la de un circuito de conmutacion 45 adecuado para un inversor c.c./c.a. o para un convertidor de tipo c.a./c.a..

[0062] En el caso de un inversor, el circuito de conmutacion 26 esta formado por ejemplo por dos diodos.

[0063] En el caso de un circuito de tipo c.a./c.a., el circuito de conmutacion 26 es por ejemplo un par de dos 50 asociaciones de tiristores montados en paralelo invertido.

[0064] Como variante, los segundos interruptores del brazo principal y del brazo de emergencia son diodos y se omite el segundo elemento unidireccional. Esta configuracion corresponde a la de uno o varios troceadores en paralelo.

55

[0065] Como variante, se omite el par de componentes de aislamiento asociado al brazo de emergencia.

[0066] Los medios de ayuda para el aislamiento 28 del brazo principal 16 comprenden un tiristor auxiliar 90

de ayuda al aislamiento del brazo principal de conversion 16, conectado en paralelo al primer terminal de entrada 30

60 y el segundo terminal de entrada 32 del brazo principal 16, y medios de control 92 del tiristor auxiliar 90 de ayuda al aislamiento.

[0067] Los medios de control 92 del tiristor auxiliar estan configurados de manera que si el brazo de

conmutacion principal 16 cuando entra en fallo no es aislado simetricamente por el par de componentes de

65 aislamiento que esta asociado a el, crea un cortocircuito en los terminales de la carga 8 para provocar el aislamiento simetrico por los dos componentes de aislamiento, en particular cuando los componentes de aislamiento son

fusibles.

[0068] En el plan de la seguridad de funcionamiento del convertidor estatico, la situacion crltica o la averla crltica corresponde a la puesta en cortocircuito de la fuente de tension 4 de corriente continua (Vcc). Esta situacion

5 puede aparecer de dos maneras: la primera, de forma externa por un control en fallo de uno o de varios de los medios de control del brazo principal 16 que llevan a la puesta en conduccion de dos interruptores de una misma celula de conmutacion, por ejemplo los dos interruptores 40 y 42 de la celula 36 y durante un tiempo suficientemente largo para provocar la fuga termica y el fallo en cascada de los dos interruptores electronicas en forma de chips; la segunda, de forma interna por el fallo inicial de una de las interruptores de potencia (transistor o diodo en regimen de

10 avalancha o de fuga termica, cortocircuito de la carga 6 o fallo «franco» de aislamiento a tierra) provocando a su vez la puesta en cortocircuito del interruptor homologo, su fallo, y despues la puesta en cortocircuito de la fuente de 4 Vcc.

[0069] En la figura 1 el segundo interruptor 42 es homologo al primer interruptor 40 de la celula de salida 36.

15

[0070] La puesta en seguridad de una celula en fallo segun la invencion se obtiene evitando el cortocircuito «duradero» de la fuente 4 Vcc as! como el regimen transitorio aplicado a la carga 6 conectado con la fuente 4 Vcc a traves del brazo principal 16 en fallo.

20 [0071] La puesta en seguridad comprende una etapa que consisten en limitar esta corriente de cortocircuito y

aislar espontaneamente el brazo principal 16 por los dos componentes de aislamiento conectados a las dos polaridades de la fuente de tension. De manera general, la funcion de aislamiento se realiza en dos vlas para aislar simetricamente el brazo principal, de forma simultanea y espontanea por fusible, o por un control en modo ruptor.

25 [0072] En modo fusible, es preciso observar en este camino que el fallo se produce en cascada de chips de

potencia, con independencia de su origen, y provoca un efecto «palanca» de ayuda a la disyuncion (en ingles «crow- bar»), es decir, un fallo completo y simetrico de la celula, aprovechado en este caso para activar espontaneamente los dos fusibles en los dos polos. La tecnologla de estos fusibles no se detalla en este caso. Estos fusibles pueden ser externos a los componentes que forman los interruptores (fusible de tipo Protistor™, fusible de barra de bus (en

30 ingles «busbar fuse») y al brazo principal 16 (solucion no invasiva y opcional)), o bien integrados en el seno de los componentes (conexion del fusible, fusible de chip pequeno (en ingles «little chip fuse»), fusible montado en DBC (en ingles «Direct Bonding Copper») y otro sustrato,...) o realizados directamente en el DBC por mecanizado, por ablacion laser o por fotolitografla.

35 [0073] Para desempenar su funcion, esta etapa de aislamiento debe ser suficientemente rapida, es decir,

tener un tiempo de aplicacion del aislamiento efectivo del brazo principal inferior al segundo tiempo t2 para evitar cualquier ruptura de la conexion filar interna en los componentes y cualquier riesgo de explosion del encapsulado (riesgo de sobretension excesiva y de proyeccion de metal, resina de alta temperatura) que lleva a un circuito abierto no deseado. No obstante, la presencia de medios de ayuda para el aislamiento 28 del brazo principal 16, por

40 ejemplo realizado en forma del tiristor auxiliar 90 y de diodos del brazo principal 16 no representados en la figura 1 permiten en este caso ofrecer un camino de conduccion en modo de emergencia incluso si los interruptores del brazo principal estan en circuito abierto tras un fallo de tipo «circuito abierto» o en fusibles incorrectamente dimensionados.

45 [0074] Otro modo de aislamiento existe para resolver el riesgo de fracaso al aislamiento entre los tiempos t1 y

t2. Consiste en abrir el brazo justo despues de t1 por el interruptor homologo al fallo y por su proteccion de cortocircuito en su medio de pilotaje (denominado driver en ingles). El brazo principal 16 se encuentra as! en un estado de fallo asimetrico y para alcanzar el estado de aislamiento simetrico es necesario entonces encender el tiristor 90 que permite una conduccion de emergencia por si mismo y los diodos del brazo principal 16.

50

[0075] Las caracterlsticas de I2T y poder de corte de los fusibles estan determinadas de forma que garanticen que la duracion del establecimiento del aislamiento del brazo t es inferior al segundo tiempo.

[0076] Si se cumple esta condicion de selectividad definida por el respeto del tiempo de aislamiento inferior al

55 segundo tiempo t2, los chips en fallo del brazo principal pueden presentarse en un estado resistivo de valor muy bajo

(por experiencia de algunos mdDa varias decenas de md) dependiendo de la densidad de energla disipada en la zona de fallo de los chips y de las caracterlsticas tecnologicas que rodean a los chips y del tiempo t de aislamiento del brazo principal.

60 [0077] El tipo de metalizacion, por ejemplo una capa de aluminio o de aleaciones en conexion «cobre plano

de capa gruesa» tales como las aleaciones de aluminio-silicio, aluminio-cobre, aluminio-titanio-cobre, el grosor de metalizacion, el tipo de interconexion (por ejemplo conexion por hilos soldados (en ingles «wirebonding»), conexion por cinta, conexion por tamponamiento (en ingles «bump»), conexion por micropostes, conexion por rejilla de conexion (en ingles «leadframe»), conexion por bolas de una red de bolas (en ingles «flip-chip BGA»), por capa de

65 cobres (contacto por electrodeposicion o la tecnica Overlay - GE (dar el sentido del acronimo GE), las dimensiones de la interconexion, el tipo de reporte (chip soldado o prensado) y el tipo de encapsulacion (en resina masiva o en un

gel de silicona) influiran igualmente en la estabilidad en el tiempo de esta resistencia de fallo de la llnea de potencia del brazo principal conductor as! formado si esta llnea conductora del brazo principal 16 esta dirigida a asegurar una funcion de conduccion de emergencia.

5 [0078] Una duracion minima de cortocircuito del brazo principal, es decir, el primer tiempo t1 debe

garantizarse igualmente de forma que la generation del modo de fallo de baja impedancia estable y permanente de los chips en fallo haya tenido tiempo de establecerse.

[0079] En otros terminos, en particular en modo de fusible, la duracion de establecimiento del aislamiento t 10 por los fusibles 70, 72 debe ser superior al primer tiempo t1 correspondiente a la duracion minima requerida para la

realization de un estado baja impedancia de la totalidad de chips en serie del brazo principal e inferior a la segunda tiempo t2.

[0080] Asi, la explotacion de este modo de fallo «en muy baja impedancia» de los chips en fallo del brazo 15 principal 16 permite asegurar un mantenimiento de la mision del convertidor por una conexion original «en serie» del

brazo de emergencia 18 en redundancia pasiva, es decir, no solicitada durante el funcionamiento activo normal del brazo principal pero que debe soportar la tension en el estado bloqueado.

[0081] La disposition de los dos componentes de aislamiento asociados al brazo principal en las dos 20 polaridades de la fuente 4 y la disposicion de los elementos de conexion del circuito de conmutacion en bifurcation

directa en los terminales de fusibles opuestos a las polaridades de la fuente ofrecen la ventaja de poder conectar espontaneamente el brazo de emergencia con el terminal de salida del brazo principal, simplemente por medio de dos elementos de conexion simples en su estructura y en sus medios auxiliares de control, y chips en fallo del brazo principal asistido.

25

[0082] De manera preferente, en funcionamiento normal del convertidor, es decir, cuando no hay averia, los medios de control 58 de los interruptores del brazo de emergencia 18 estan configurados de manera que el brazo de emergencia se coloca en un estado de espera con el minimo de restriction en los componentes de potencia.

30 [0083] Por ejemplo, los medios de control 58 de los interruptores del brazo de emergencia 18 estan

configurados de manera que sus transistores y sus diodos se mantienen en un estado estatico bloqueado.

[0084] Asi, en modo pasivo, todos los componentes latentes del brazo de emergencia, comprendido el circuito de conmutacion, se reparten la tension comun de la fuente 4 y solo soportan una tension reducida de la

35 mitad Vcc/2 filtrada por el bus de entrada de la fuente y privada asi de variation de tension con respecto al tiempo, designada por dv/dt. De este modo se reducira la corriente de fuga para estos componentes de asiento evitando el riesgo de fuga termica estatico si llegara a elevarse la temperatura de la caja. Ademas, en modo de emergencia, los elementos de conexion conducen cada uno a su vez la corriente de carga sin ningun esfuerzo de conmutacion. En el caso de un funcionamiento en modo inversor o troceador del convertidor de los diodos de rectification clasicos son 40 muy apropiadas para desarrollar la funcion de los elementos de conexion del circuito de conmutacion, cuyos diodos de conexion poseen ademas una corriente de fuga y un nivel de fuga termica mas favorables que los diodos de conmutacion del mismo calibre.

[0085] Para ser viable, dicho funcionamiento debe basarse en opciones tecnologicas que permitan asegurar 45 una baja resistencia de fallo a una corriente significativa y de manera permanente durante un tiempo significativo.

[0086] En el marco de las aplicaciones que se basan en un modo de redundancia activa integrada, se han desarrollado tecnologias de metalizacion gruesa, de tamponamiento («bumps» en ingles) o chip prensado. Son muy favorables y aprovechan igualmente la propiedad de baja impedancia de un chip en fallo. Estas tecnologias son

50 aplicables a la invencion.

[0087] Debe resaltarse que la tecnologia de conexion por hilos soldados (en ingles wire-bonding) en curso de evaluation para los dos tipos de encapsulado que son la resina masiva y el gel de silicona ha proporcionado ya resultados prometedores.

55

[0088] En el caso en que no se reunan las caracteristicas tecnologicas para garantizar una conduccion viable de los chips en fallo, la inclusion del tiristor auxiliar 90 permite por una parte una ayuda parcial o completa para el aislamiento de los terminales de polaridad de la fuente 4, y por otra parte, una conexion en serie mediante diodos del brazo principal en fallo en redundancia y en paralelo con los transistores en fallo. Esta estrategia supone que los

60 diodos no esten en fallo o, mas concretamente, que su tasa de fallo sea claramente mas baja que la de los transistores en el tiempo de funcionamiento considerado. La inclusion de este tiristor auxiliar permite igualmente sortear el fallo de la cadena de control procurada por los transistores (ausencia de control, control degradado o control erratico) lo que amplia el campo de interes.

65 [0089] Segun la figura 2, el convertidor estatico es un inversor trifasico 102 conectado entre una fuente 104

de tension continua y una carga a entradas trifasicas no representada.

[0090] El inversor 102 comprende tres brazos principales 106, 108, 110 de conversion estatico y un brazo de

emergencia 112 de estructura identica.

5 [0091] El inversor comprende igualmente componentes de aislamiento 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126,

128 que en este caso son fusibles y que se asocian dos a dos con cuatro pares distintos, y tres circuitos de conmutacion 130, 132, 133.

[0092] Cada brazo principal 106, 108, 110 esta conectado entre un unico terminal de polaridad positiva 134 y 10 un unico terminal de polaridad negativa 135 de la fuente 104 a traves de un par respectivo diferente de fusibles, los

fusibles 114, 116 para el brazo 106, los fusibles 118, 120 para el brazo 108 y los fusibles 122, 124 para el brazo principal 110.

[0093] El brazo de emergencia 112 esta conectado entre el terminal de polaridad positiva 134 y el terminal de 15 polaridad negativa 135 de la fuente 104 a traves del par de fusibles 126, 128 y comprende un terminal de salida 136.

[0094] Cada brazo principal 106, 108, 110 y el brazo de emergencia 112 comprenden respectivamente una unica celula de conmutacion 137, 138, 140, 142 a dos niveles de tension de estructura identica.

20 [0095] Cada celula de conmutacion 137, 138, 140, 142 comprende una asociacion en serie de un primer

interruptor 144, 146, 148, 150 y de un segundo interruptor 152, 154, 156, 158.

[0096] Los interruptores 144, 146, 148, 150, 152, 154, 156, 158 estan formados cada uno por una asociacion de un transistor y de un diodo de redundancia montado en antiparalelo.

25

[0097] Los medios de control de transistores no estan representados en la figura 2.

[0098] Cada circuito de conmutacion 130, 132, 133 esta asociado respectivamente a un unico brazo principal diferente 106, 108, 110 y comprende un primer diodo 160, 162, 164 conectado en modo directo desde el terminal de

30 salida 136 de la celula de conmutacion 142 del brazo de emergencia 112 hasta un punto de conexion 170, 172, 174 respectivo. Cada punto de conexion 170, 172, 174 conecta respectivamente la celula de conmutacion asociada 137, 138, 140 al fusible asociado respectivo 114, 118, 122, conectado al terminal de polaridad positiva 134.

[0099] Cada circuito de conmutacion 130, 132, 133 comprende un segundo diodo 176, 178, 180 conectado 35 en modo directo desde un punto de conexion 182, 184, 186 asociado hasta el terminal de salida 136 de la celula de

conmutacion 142 del brazo de emergencia 112. Cada punto de conexion 182, 184, 186 conecta respectivamente la celula de conmutacion asociada 137, 138, 140 al fusible asociado 116, 120, 124, conectado al terminal de polaridad negativa 135.

40 [0100] Esta configuracion se adapta perfectamente cuando los modos de fallos de los interruptores y sus

respuestas electricas asociadas combinadas con los rendimientos de los fusibles permiten un aislamiento simetrico de un brazo principal cualquiera.

[0101] Segun la figura 3, una variante del inversor 102 es un inversor 202 que comprende los mismos 45 componentes, designados por referencias identicas, y la misma ordenacion de estos componentes.

[0102] El inversor comprende ademas tres tiristores auxiliares 204, 206, 208 de ayuda al aislamiento de un brazo principal con medios de control asociados no representados, estando cada tiristor auxiliar 204, 206, 208 asociado a un unico brazo principal de conversion diferente 106, 108, 110.

50

[0103] Cada tiristor auxiliar 204, 206, 208 esta conectado respectivamente entre los puntos de conexion 170 y 182, 172 y 184, 174 y 186.

[0104] A modo de ejemplo, tiene lugar un aislamiento no simetrico del brazo de conversion principal 133 en el 55 que el fusible 122 por fusion ha abierto el circuito del brazo principal en el lado del terminal de polaridad positiva 134

y en el que el brazo principal permanece conectado al terminal de polaridad negativa 135 a traves del fusible 124 no fundido. Habiendo sido el fallo detectado y localizado previamente en el brazo 133, el tiristor 208 es controlado en el estado conductor de manera que el fusible 124 se cortocircuita permanentemente a traves del diodo 180 o a traves del diodo 164, del tiristor auxiliar 208, montados en serie, para fundir y obtener finalmente el aislamiento simetrico 60 del brazo principal 133.

[0105] Ademas, estando el brazo 133 completamente aislado, los dos diodos montados cada uno en un transistor asociado 148, 156 y el tiristor asegura un camino de conduccion entre la salida designada por S de la celula de conmutacion 142 de emergencia y el terminal de fase designado por A de la carga.

65

[0106] Segun la figura 4, una variante del inversor 202 es un inversor 302 en el que cada brazo principal

comprende un dispositivo de proteccion de disyuncion rapida 304 integrado en dos unidades de pilotaje 306, 308, denominadas en ingles «drivers», chips de transistores controlados de la celula de conmutacion asociada al brazo principal.

5 [0107] Asl, si aparece una dificultad o un riesgo de proteccion no selectiva entre los fusibles y los haces de

enlaces de los chips en el modo palanca (en ingles «crowbar»), debido a un I2t demasiado bajo o una resistencia de fallo de un transistor defectuoso insuficientemente controlada, puede ser aconsejable accionar un aislamiento en dos fases.

10 [0108] En una primera fase de aislamiento asimetrica de la celula de conmutacion, por ejemplo la celula

designada por 140, la celula de conmutacion defectuosa 140 es aislada con ayuda de la proteccion del disyuntor rapido 304 integrado en las dos unidades de pilotaje 306, 308 de los chips de transistor.

[0109] En una segunda fase de aislamiento posterior a la primera fase, simetrica esta vez y a traves de una 15 malla diferente, la celula de conmutacion es aislada con ayuda del tiristor auxiliar.

[0110] La conexion de emergencia se realiza preferentemente por los diodos de redundancia con el fin de mantener los transistores en un estado bloqueado compatible con el modo disyuntor.

20 [0111] Segun la figura 5, se describe una variante 332 del inversor 302 descrito en la figura 4 en la que, para

cada brazo principal, los dos diodos de conexion son sustituidos cada uno por un tiristor y se suprime el tiristor de

ayuda al aislamiento del brazo.

[0112] Por ejemplo, en el nuevo brazo principal 323, el unico brazo principal representado en la figura 5 y que 25 sustituye al brazo principal 133 de la figura 4, los diodos 164, 180 son sustituidos por dos tiristores 330, 333

conectados en serie en el mismo sentido de montaje que el tiristor de 208 de la figura 4, estando el conjunto en serie asl formado conectado en paralelo entre los dos fusibles 122 y 124.

[0113] El tiristor de ayuda al aislamiento 208 se suprime.

30

[0114] Con esta organizacion, los dos tiristores 330 y 332 aseguran las funciones de conexion de conmutacion y de ayuda al aislamiento del brazo principal 323, que permiten ahorrar un componente electronica de potencia.

35 [0115] Segun la figura 6, como variante a los inversores de las figuras 2, 3, 4 y 5, un inversor 402 es un

inversor multiniveles de celulas de conmutacion imbricadas, y comprende al menos un brazo principal 404 y un

brazo de emergencia 406 de estructuras identicas.

[0116] Cada brazo principal de conversion estatico es una macrocelula, con dos niveles de tension o mas, 40 con independencia de cual sea su estructura interna, siempre que solo posea dos polos de conexion en el lado

continuo.

[0117] En este caso en la figura 5, el brazo principal 404 comprende dos celulas de conmutacion imbricadas, una primera celula interna 408 de estructura identica a una celula de conmutacion del inversor 202 descrito en la

45 figura 3, y una segunda celula externa 410 compuesta por dos interruptores 412, 414 conectados a la celula interna 408 que los encuadra.

[0118] Los interruptores de las dos celulas de conmutacion 412, 414 estan conectados en serie, y se conecta en paralelo una capacidad 416 que forma parte del brazo principal 404 con la celula de conmutacion interna 408,

50 formando asimismo la celula de conmutacion de salida del brazo principal 404.

[0119] En este caso, el brazo de emergencia 406 comprende a semejanza del brazo principal dos celulas de conmutacion imbricadas, una celula interna 420 y una celula externa 422 y una capacidad 424 conectada a los terminales de la celula de conmutacion interna 420.

55

[0120] Como variante, el brazo de emergencia 406 incluye una unica celula de conmutacion.

[0121] Segun la figura 7, el convertidor estatico es un troceador 502 transformador conectado entre una fuente de tension continua 504 y una carga a entrada 506 de tipo bobinado de un motor por ejemplo, modelizada por

60 una inductancia 508 y una resistencia 510 montadas en serie.

[0122] El troceador 502 comprende al menos un brazo principal 512 de conversion estatico y un brazo de emergencia 514 de estructura identica a la del brazo principal 512, de manera que en la figura 6 se representa un unico brazo principal.

65

[0123] El inversor comprende igualmente los fusibles 515, 516, 518, 520 asociados dos a dos en dos pares

distintos y un circuito de conmutacion 522.

[0124] El brazo principal 512 esta conectado entre un unico terminal de polaridad positiva 524 y un unico terminal de polaridad negativa 526 de la fuente 504 a traves del par de fusibles 515 y 516.

5

[0125] El brazo de emergencia 514 esta conectado entre el terminal de polaridad positiva 524 y el terminal de polaridad negativa 526 de la fuente 504 a traves del par de fusibles 518, 520 y comprende un terminal de salida 530.

[0126] El brazo principal 512 y el brazo de emergencia 514 comprenden respectivamente una unica celula de 10 conmutacion 536, 538 unidireccional de corriente de estructura identica.

[0127] Cada celula de conmutacion 536, 538 comprende una asociacion en serie de un primer interruptor 544, 546 y un segundo interruptor 552, 554, estando cada primer interruptor 544, 546 formado por un unico transistor diferente y estando cada segundo interruptor 552, 554 formado por un unico diodo.

15

[0128] Los medios de control de dos transistores 544, 546 no se han representado en la figura 6.

[0129] El circuito de conmutacion 522, asociado al brazo principal 512, comprende un diodo 560 conectado en modo directo desde el terminal de salida 530 de la celula de conmutacion 538 del brazo de emergencia 514 hasta

20 el punto de conexion 562 de la celula de conmutacion al fusible 515 conectado al terminal de polaridad positiva.

[0130] Asl, a diferencia del caso del inversor descrito en las figuras 2 a 5, la celula de conmutacion 536 es unidireccional de corriente constituida por un unico transistor 544 y un unico diodo 552 que tienen esta vez, un funcionamiento asimetrico en regimen de fallo.

25

[0131] En efecto, si el fallo inicial del diodo provoca el efecto palanca («crow-bar» en ingles) pretendido para activar los dos fusibles 515, 516 en los dos polos a semejanza del inversor, no sucede lo mismo si el que esta inicialmente en fallo es el transistor 544. El diodo opuesto 552 se bloquea, aislando el fallo dentro de la celula pero dejando la carga 506 conectada permanentemente a la fuente de tension 504 de corriente continua. En el caso de

30 un fallo inicial de carga en cortocircuito, el fusible 515 aislara el brazo principal 512 sin problema, pero en el caso de un fallo inicial en el mismo transistor 544, se necesitara un dimensionamiento adaptado del fusible para asegurar una proteccion frente a la sobrecarga de corriente en la carga (como existe ademas en determinado tipo de fusible de la marca Protistor™).

35 [0132] Si se cumple esta condicion, el principio de redundancia presentado para el inversor puede adaptarse

directamente al caso del troceador.

[0133] En el caso contrario, es necesario un tiristor de ayuda al aislamiento 564 para provocar el aislamiento simetrico mediante los dos fusibles 515, 516.

40

[0134] A semejanza del inversor descrito en la figura 3, el tiristor auxiliar 564 ofrece tambien la ventaja de un segundo camino de conduccion en el que solo interviene la conduccion del diodo 552 de la celula de conmutacion 536, lo que es util si el modo de fallo del transistor es demasiado resistivo o si el fallo se traduce en una ausencia de control en el transistor 544.

45

[0135] Segun la figura 8, un convertidor estatico 602 de troceadores en paralelo comprende al menos dos brazos principales de conversion conectados en paralelo en una fuente de tension 604 de corriente continua, en este caso tres brazos principales troceadores 606, 608, 610 identicos cada uno al brazo principal del troceador descrito en la figura 6.

50

[0136] El convertidor 602 comprende un brazo de emergencia 612 identico al de la figura 6 y cuatro pares de fusibles 612, 614, 616, 618, estando cada brazo principal 606, 608, 610 y el brazo de emergencia 612 imbricados en un unico par de fusibles diferente.

55 [0137] Asimismo, el convertidor 602 comprende tres tiristores auxiliares 622, 624, 626 de ayuda al

aislamiento, conectados cada uno en un unico brazo diferente, y tres circuitos de conmutacion 628, 630, 632 asociados uno a uno a un brazo principal diferente.

[0138] A semejanza del inversor polifasico descrito en la figura 3, el brazo de emergencia 612 es compartido

60 en el conjunto de las celulas de conmutacion activas que forman los brazos principales 606, 608, 610 y se conecta espontaneamente en serie con una celula de conmutacion que ha fallado como apoyo para la fase en cuestion a traves del diodo del circuito de conmutacion y en su caso con el tiristor auxiliar como elemento de conmutacion, segun el componente convertido en defectuoso en la celula de conmutacion que ha fallado. Por ejemplo, si la que ha fallado es la celula de conmutacion del brazo principal 606, el circuito de conmutacion 628 y en su caso el tiristor 65 auxiliar 622 permitiran que el brazo de emergencia se conecte espontaneamente en serie con la celula en fallo del brazo principal 606.

[0139] Esta arquitectura de redundancia asegura una continuidad de servicio sin degradation de los

rendimientos electricos en el caso de fallo de un unico brazo principal.

5 [0140] Debe resaltarse que en el caso de una conexion por inductancias no acopladas, la emergencia se

mantenga operativa si aparece un segundo fallo en una celula cualquiera. Las dos celulas en fallo se conectan entonces en paralelo mediante su diodo auxiliar y en su caso su tiristor auxiliar; sucede lo mismo para las inductancias de union. Debe aplicarse entonces una reduction de esfuerzo («derating» en ingles) en la potencia para no sobrecargar la celula de emergencia y no poner en peligro el conjunto del convertidor.

10

[0141] En el caso de inductancias acopladas, la celula de emergencia podra asegurar el mantenimiento de la mision al primer fallo, a priori sin precaution suplementaria. Al segundo fallo, el mantenimiento de una componente continua equilibrada del flujo propio en las dos inductancias necesitarla mantener los amperios-vuelta continuos equilibrados y as! duplicar la corriente en la celula de emergencia con una sobrecarga del 100% en esta celula.

15 Parece mas prudente reducir a la mitad la componente continua de la corriente en las otras fases activas, es decir, un reduccion de esfuerzo en potencia, con el fin de mantener un estado magnetico continuo equilibrado en el conjunto de las inductancias acopladas, usandose en este caso la celula de emergencia a su corriente nominal.

[0142] Segun la figura 9, se propone un convertidor estatico 702 de arquitectura similar a la del convertidor 20 estatico de la figura 7 en el caso particular de una aplicacion de baja tension.

[0143] El convertidor comprende tres brazos principales de conversion 706, 708, 710 y un brazo de conversion de emergencia 712.

25 [0144] Los interruptores de las celulas de conmutacion de todos los brazos 606, 608, 610, 612 de la figura 8

han sido sustituidos por interruptores de tipo MOS formados cada uno por una asociacion de un transistor de tipo MOS con un diodo montado en antiparalelo. Los tiristores auxiliares se han suprimido.

[0145] Estos interruptores pueden usarse favorablemente en conduction inversa en la secuencia de rueda 30 libre (combination del diodo principal y de la conduccion inversa del canal). Las celulas de conmutacion disponen

as! de dos transistores en serie capaces de activar los dos fusibles asociados por efecto crow-bar como en el caso de un inversor descrito en la figura 2. En este caso particular los tiristores auxiliares dejan de ser indispensables.

[0146] Segun la figura 10, se propone una arquitectura de un inversor trifasico 802 en la que es posible 35 asegurar una continuidad de servicio en el caso de una averla doble, es decir, dos averlas distribuidas en dos

brazos principales diferentes.

[0147] En efecto, en los esquemas precedentes relativos a convertidores de tipo inversor o troceador, cada celula de salida activa de un brazo principal de conversion activo posee su conmutador de diodos en el que se

40 conecta un punto comun en la unica celula de salida del brazo de emergencia compartida. Este enfoque puede considerarse «minimalista» en la medida en que el numero de componentes adicionales se reduce efectivamente al mlnimo y se prima la ausencia de electrodo de control en estos componentes por motivos de fiabilidad y de sobrecoste incluso si los componentes anadidos estan latentes en redundancia pasiva.

45 [0148] No obstante, esta relativa sencillez se paga con la ausencia de una segunda tolerancia de averla. En

efecto, al primer fallo, el terminal de salida del brazo principal en fallo correspondiente a una fase se ve alimentada por la celula de salida de emergencia a traves de su conmutador, estando los otros conmutadores en paralelo siempre bloqueados y aislando correctamente las otras celulas en paralelo del primer fallo mismo si los diodos experimentan variaciones temporales de la tension o dv/dt de la celula de salida de emergencia. Al segundo fallo, en 50 otra salida de otro brazo principal correspondiente a otra fase cualquiera, el circuito de conmutacion en cuestion se conecta espontaneamente a la otra salida en la misma celula de salida de emergencia ya que es comun al conjunto de salidas correspondiente a fases diferentes realizando as! la puesta en paralelo de las dos fases en fallo a traves de sus conmutadores y componentes en fallo respectivos. Es diflcil imaginar un funcionamiento trifasico viable en estas condiciones.

55

[0149] Sin embargo, se ha visto que puede plantearse un funcionamiento con carga paralelo con una arquitectura propuesta en la figura 7, incluso si el equilibrado de las corrientes debe estudiarse caso por caso y sobre todo de forma experimental. Dicho esto, en la medida en que las resistencias de fallo medidas en chips en fallo del tipo IGBT (Inverse Gate Bipolar Transistor) son bajas con respecto a la resistencia de los diodos de

60 conmutacion en serie, se puede conseguir que el equilibrado de las corrientes este bastante bien realizado.

[0150] La arquitectura propuesta segun la figura 10 es una variante de la de la figura 2 y permite una tolerancia de segunda averla en todos los casos de aplicacion.

65 [0151] La solution propuesta consiste en introducir un segundo brazo de emergencia 814, en este caso

formado por una celula de emergencia unico. Para poder dirigir un brazo de emergencia cualquiera entre los dos

brazos 112, 814 hacia cualquier celula activa 137, 138, 140 que forma un brazo principal 106, 108, 110 de manera totalmente independiente, cada celula activa principal 137, 138, 140, se dotara de dos circuitos de conmutacion respectivos 820, 822; 824, 826; 828, 830 controlados en paralelo que permiten la conmutacion de la fase en fallo hacia una u otra de las celulas de emergencia 142, 816.

5

[0152] Este principio puede generalizarse a un convertidor estatico cualquiera de N celulas de conmutacion

activas equipadas de K conmutadores conectados a K celulas en emergencia, siendo N y K dos numeros enteros superiores o iguales a 2 y siendo K inferior o igual a N.

10 [0153] Este principio puede generalizarse igualmente a un convertidor cualquiera como el descrito en la figura

1 que comprende un primer numero N superior o igual a dos de los brazos de conmutacion principales, un segundo numero K de brazos de conmutacion de emergencia superior o igual a dos, un mismo segundo numero K de conmutadores, estando cada conmutador asociado a un brazo de conmutacion principal distinto, siendo el primer numero N superior o igual al primer numero K.

15

[0154] Cada conmutador es un multipolo electrico que comprende el segundo numero K de elementos de conexion y medios de control de tiristores asociados, siendo cada elemento de conexion de un mismo conmutador un tiristor, teniendo cada tiristor una entrada conectada a la salida de un brazo de emergencia unico y distinto y una salida conectada a la primera entrada del brazo de conmutacion principal al que se asocia el conmutador.

20

[0155] Los medios de control de tiristores de los conmutadores estan configurados de manera que cuando un brazo de conmutacion principal cualquiera conectado a un conmutador tiene un fallo puede ser asistido por uno cualquiera de los brazos de emergencia todavla no convertido en activo.

25 [0156] Segun la figura 11, se propone una variante del convertidor de la figura 10 en la que el sentido de

montaje esta invertido en todos los tiristores que constituyen los elementos de conexion de los circuitos de conmutacion.

[0157] Se retiran los tiristores de ayuda al aislamiento de los brazos principales.

30

[0158] Asl, los elementos de conexion aseguran la misma funcion de conmutacion que la descrita para la figura 10 pero tambien la funcion de aislamiento de los brazos principales. Asl, el ahorro se realiza en los tiristores de ayuda al aislamiento en este caso en el numero de tres.

35 [0159] Segun la figura 12, un convertidor estatico 902 de tipo c.a./c.a. esta conectado entre una fuente 904

de tension alterna y una carga no representada de entradas trifasicas designadas por las letras A, B, C.

[0160] El convertidor 902 comprende tres brazos principales 906, 908, 910 de conversion estatica y un brazo de emergencia 912 de estructura identica.

40

[0161] El convertidor 902 comprende igualmente componentes de aislamiento 914, 916, 918, 920, 922, 924, 926, 928 que son en este caso fusibles y que estan asociados dos a dos en cuatro pares distintos, y tres circuitos de conmutacion 930, 932, 934.

45 [0162] Cada brazo principal 906, 908, 910 esta conectado entre un primer terminal de polaridad 936 y un

segundo terminal de polaridad 938 de la fuente 904 de tension alterna a traves de un par respectivo diferente de fusibles, los fusibles 914, 916 para el brazo 906, los fusibles 918, 920 para el brazo 908 y los fusibles 922, 924 para el brazo principal 910.

50 [0163] El brazo de emergencia 912 esta conectado entre el primer terminal de polaridad 936 y el segundo

terminal de polaridad 938 de la fuente 904 a traves del par de fusibles 926, 928 y comprende un terminal de salida 940.

[0164] Cada brazo principal 906, 908, 910 y el brazo de emergencia 912 comprenden respectivamente cada 55 uno un par 942, 944, 946 de celulas de conmutacion imbricadas polarizadas en modo inverso.

[0165] Cada par 942, 944, 9946 de celulas de conmutacion comprende una asociacion en serie de cuatro interruptores 950, 952, 954, 956 montados segun una polarizacion alterna.

60 [0166] Los interruptores 950, 952, 954, 956 estan formados cada uno por la asociacion de un transistor y de

un diodo de redundancia montado en antiparalelo con respecto al sentido de polarizacion del transistor.

[0167] Los medios de control de transistores no se han representado en la figura 12.

65 [0168] Cada circuito de conmutacion 930, 932, 934 esta asociado respectivamente a un unico brazo principal

diferente 106, 108, 110 y comprende un primer par 960, 962, 964 de tiristores montados en modo paralelo inverso

conectado desde el terminal de salida 940 que forma el punto central del brazo de emergencia 912 hasta un punto de conexion 966, 968, 970 respectivo. Cada punto de conexion 966, 968, 970 conecta respectivamente el brazo principal asociado 906, 908, 910 al fusible asociado respectivo 914, 918, 922 conectado al primer terminal de polaridad 936.

5

[0169] Cada circuito de conmutacion 930, 932, 934 comprende un segundo par 974, 976, 978 de tiristores

montados en modo paralelo inverso conectado desde el terminal de salida 940 que forma el punto central del brazo de emergencia 912 hasta un punto de conexion 980, 982, 984 respectivo. Cada punto de conexion 980, 982, 984 conecta respectivamente el brazo principal asociado 906, 908, 910 al fusible asociado respectivo 916, 920, 924

10 conectado al segundo terminal de polaridad 938.

[0170] Cada circuito de conmutacion asegura ademas de su funcion de conmutacion propia de un convertidor de tipo c.a./c.a. una funcion de ayuda al aislamiento del brazo principal al que se asocia si fuera necesario.

15 [0171] Segun la figura 13, un puente rectificador 1002 trifasico en el caso general comprende dos celulas de

conmutacion 1004, 1006 principales conectadas a las tres fases de salida A, B, C de la fuente 1008 de corriente alterna, y a uno de los dos polos 1010, 1012 de la carga electrica 1013 destinada a recibir una corriente continua, y tres interruptores de emergencia 1014, 1015, 1016 designados respectivamente por TSA, TSB, TSC.

20 [0172] Cada celula de conmutacion 1004, 1006 principal comprende en este caso un primer triplete 1018 y un

segundo triplete 1020 de interruptores principales 1022, 1024, 1026, 1028, 1030, 1032.

[0173] Los interruptores principales 1022, 1024, 1026 del primer triplete 1018 designados asimismo por TA+, Tb+, TC+ estan conectados cada uno a una fase respectiva que esta asociada a el, A, B, C, a traves de fusibles

25 asociados diferentes 1034, 1036, 1038 designados por FA+, FB+, FC+.

[0174] Los interruptores principales 1028, 1030, 1032 del segundo triplete 1020 designados igualmente por TA-, TB-, TC- estan conectados cada uno a una fase respectiva que esta asociada a el, A, B, C a traves de fusibles asociados diferentes 1040, 1042, 1044 designados por fA-, FB-, FC-.

30

[0175] Cada tiristor de emergencia 1014, 1016, 1018 esta conectado en paralelo en un circuito serie diferente

de dos fusibles, los fusibles 1034, 1040 para el tiristor de emergencia 1014, los fusibles 1036, 1042 para el tiristor de emergencia 1016, los fusibles 1038, 1044 para el tiristor de emergencia 1018.

35 [0176] En presencia de un fallo de un interruptor principal cualquiera, es decir, de la perdida del

mantenimiento en tension inversa, la fuente de tension 1008 a corriente alterna se pone en cortocircuito entre dos de las tres fases. El aislamiento completo de la malla de conmutacion en fallo se obtiene gracias al fusible introducido en serie con cada interruptor. Debido a la disposition de los fusibles del lado de la fuente electrica los interruptores de emergencia se reparten entre las dos celulas de conmutacion principales.

40

[0177] Al primer fallo, por ejemplo en uno de los interruptores TA+ o TB+, los interruptores TSA y TSB sustituiran espontaneamente a los interruptores TA+ y TB+ por el aislamiento de los fusibles FA+ y FB+, con los fusibles FA- y FB- asegurando la protection ultima de emergencia en el caso de un segundo fallo en los interruptores TSA, TSB, TA- o TB-. Si se produce el segundo fallo en una fase diferente, en este caso la fase C, la

45 continuidad de la mision es posible y se obtiene mediante la conexion de TSC.

[0178] Como para los casos del inversor y el troceador, los interruptores de emergencia no se someten a ninguna restriction de dv/dt en funcionamiento normal; ademas, en este modo de conversion, la tension aplicada a los terminales de los tres interruptores de emergencia es nula; se trata as! de una redundancia pasiva frla muy

50 interesante. En funcionamiento normal, no hay corriente de fuga ni perdidas.

[0179] De manera general, un convertidor estatico, destinado a la conversion de energla electrica entre una fuente electrica de corriente alterna multifasica que tiene un numero n de fases superior o igual a dos y una carga electrica de corriente continua con un nivel de corriente de salida regulable comprende:

55

un par de celulas de conmutacion formado por una primera celula principal de conmutacion y una segunda celula principal de conmutacion, y fusibles,

comprendiendo la primera celula de conmutacion un numero n de primeros interruptores unidireccionales 60 conectados segun un mismo sentido de recorrido de corriente a un mismo primer terminal de salida y primeros medios de control asociados, siendo el primer terminal de salida susceptible de conectarse a un primer terminal de entrada de la carga,

comprendiendo la segunda celula de conmutacion un numero n de segundos interruptores unidireccionales 65 conectados segun un mismo sentido de recorrido de corriente a un segundo terminal salida y segundos medios de control asociados, siendo el segundo terminal de salida susceptible de conectarse a un segundo terminal de entrada

de la carga,

estando los primeros interruptores unidireccionales emparejados con los segundos interruptores unidireccionales segun pares distintos,

estando las celulas de conmutacion configuradas a traves de sus medios de control asociados para estar activas en un modo nominal predeterminado del convertidor.

[0180] El convertidor se caracteriza porque los fusibles se distribuyen en pares de fusibles,

10

cada par de fusibles esta asociado respectivamente a un par de interruptores diferente, comprende, montados en serie, un primer fusible y un segundo fusible que forman cada uno un dipolo electrico y posee un punto central de conexion de los dos fusibles entre si, que puede conectarse con un terminal de fase de salida diferente de la fuente electrica, y 15

cada par de fusibles esta conectado en serie entre el primer y el segundo interruptores unidireccionales de corriente del par de interruptores al que esta asociado, estando los dos interruptores unidireccionales de corriente conectados en serie a traves del par de fusibles en un mismo sentido,

20 el convertidor comprende interruptores unidireccionales de emergencia,

estando cada interruptor de emergencia conectado en paralelo con los terminales de un par de fusibles diferente, cada interruptor de una celula de conmutacion puede presentar una impedancia permanente estable inferior a una decena de miliohmios despues de haber experimentado un fallo resultante de una fuga termica o un cortocircuito,

25

cada elemento fusible conectado con un interruptor principal esta dimensionado de manera que alslan el interruptor principal al que esta asociado despues del transcurso de un primer periodo de tiempo para el establecimiento de un modo de fallo de baja impedancia estable en el interruptor unidireccional en fallo y antes del transcurso de un segundo periodo de tiempo para evitar la creacion de una apertura de circuito por el interruptor en fallo,

30

los medios de control del interruptor de emergencia asociado al par al que pertenece el interruptor que ha sufrido un fallo y los medios de control del interruptor de emergencia asociado al par de interruptores correspondiente a la fase inmediatamente posterior estan configurados de manera que se asegure una recuperacion de emergencia inmediata sin degradar el rendimiento de la rectificacion.

35

[0181] Segun la figura 14, un rectificador unicelular 1052 se basa en el mismo principio de conexion y las mismas propiedades en los interruptores de emergencia que el rectificador de dos celulas descrito en la figura 13. En este caso, en principio, los fusibles pueden introducirse indiferentemente en el lado del anodo y en el lado del catodo de los interruptores principales.

40

[0182] Segun la figura 15, un procedimiento de mantenimiento de la continuidad de servicio 1100 de un convertidor descrito en las figuras 1 a 12 comprende las etapas siguientes.

[0183] En una primera etapa 1110, los medios de control de los interruptores controlados de las celulas de 45 conmutacion de los brazos principales estan configurados de manera que el convertidor estatico funciona de forma

nominal en los brazos principales cuando ninguno de los componentes de potencia que forman los brazos principales tiene un fallo.

[0184] En una etapa siguiente 1120, cuando se produce un fallo en un interruptor de una celula principal, 50 todos los interruptores del brazo principal al que pertenece el interruptor defectuoso y conectados en serie se ponen

en cortocircuito durante un tiempo t de obtencion del aislamiento del brazo principal que ha sufrido un fallo, superior a un primer tiempo t1 para que el brazo principal alcance un estado estable y permanente de conductor de muy baja impedancia, inferior a varias decenas de miliohmios, e inferior a un segundo periodo t2 por debajo del cual se conserva la integridad de los componentes del brazo principal defectuoso as! como el estado conductor alcanzado 55 por el brazo principal defectuoso,

[0185] En una etapa siguiente 1130, los interruptores de emergencia configurados en la misma configuration que la de los interruptores del brazo principal en fallo estan conectados automaticamente por el circuito de conmutacion del brazo principal defectuoso convertido en un conductor estable.

60

[0186] Como variante, la etapa 1110 esta precedida por una etapa previa en la que, cuando el convertidor funciona normalmente, es decir, cuando no hay averla, los medios de control 58 de los interruptores del brazo de emergencia 18 estan configurados de manera que el brazo de emergencia se situa en un estado de espera con el mlnimo de restriction en los componentes de potencia.

65

[0187] Por ejemplo, en esta etapa previa los medios de control 58 de los interruptores del brazo de

emergencia 18 estan configurados de manera que sus transistores y sus diodos se mantienen en un estado estatico bloqueado.

[0188] En esta misma variante, las etapas siguientes se implementan al mismo tiempo que la etapa 1120.

5 Los medios de deteccion y de localizacion 24 detectan y localizan el brazo de conversion principal que ha sufrido un fallo y controlan los medios de control de los interruptores de emergencia del brazo de emergencia para adoptar la misma configuracion de control que la de los interruptores del brazo principal que ha sufrido un fallo en funcionamiento normal.

10 [0189] Segun la figura 16, el convertidor estatico de la figura 1 es un inversor trifasico 2102 ANPC de tres

niveles impuestos por regulacion del punto neutro de entrada, de manera que el acronimo ingles ANPC significa Active Neutral Point Clamped.

[0190] El artlculo de T. Bruckner y S.Bernet titulado «Loss balancing in three-level voltage source inverters 15 applying Active NPC switches» paginas 1135-1140, IEEE 2001 describe un inversor trifasico ANPC de tres niveles

impuestos por regulacion del punto neutro de entrada sin brazo de emergencia.

[0191] El inversor 2102 cuyas tres fases de salida se designan respectivamente por las letras A, B, C esta conectado entre una fuente 2104 de tension continua y una carga de entradas trifasicas no representada.

20

[0192] El inversor 2102 comprende tres brazos principales 2106, 2108, 2110 de conversion estatica y un brazo de emergencia 2112 de estructura identica.

[0193] El inversor 2102 comprende igualmente un puente divisor capacitivo 2113 de punto central de 25 creacion de un punto neutro, y componentes de aislamiento 2114, 2115, 2116, 2118, 2119, 2120, 2122, 2123, 2124

que en este caso son fusibles y que estan asociados tres a tres en tres tripletes distintos (2214, 2115, 2116), (2118, 2119, 2120), (2122, 2123, 2124), tres circuitos de conmutacion 2125, 2126, 2127, tres circuitos 2128, 2129, 2130 de ayuda al aislamiento de un brazo principal de la fuente y tres circuitos 2131, 2132, 2133 de ayuda al aislamiento de un brazo principal del punto neutro.

30

[0194] El inversor 2102 comprende igualmente medios de deteccion y de localizacion de un brazo principal en fallo no representados en la figura 16.

[0195] El puente divisor capacitivo 2113 comprende dos capacitancias 2134, 2135 de igual valor, conectadas 35 entre si en serie por uno de sus extremos respectivos en un punto central 2137 que forman un punto de puesta en

neutro del inversor.

[0196] El circuito en serie, formado por las dos capacitancias 2134, 2135, esta conectado a traves de los extremos restantes de las dos capacitancias entre un unico terminal de polaridad positiva 2139 y un unico terminal

40 de polaridad negativa 2140 de la fuente 2104.

[0197] Cada brazo principal 2106, 2108, 2110 esta conectado entre el unico terminal de polaridad positiva 2139 y el unico terminal de polaridad negativa 2140 de la fuente 2104 a traves de un par respectivo diferente de fusibles, perteneciendo cada par a un triplete distinto, los fusibles 2114, 2116 para el brazo 2106, los fusibles 2118,

45 2120 para el brazo 2108 y los fusibles 2122, 2124 para el brazo principal 2110.

[0198] Cada brazo principal 2106, 2108, 2110 esta conectado al punto central del puente divisor capacitivo en un punto de entrada respectivo 2142, 2144, 2146 de puesta en neutro del brazo principal a traves del fusible restante respectivo 2115, 2219, 2123 del triplete asociado (2214, 2115, 2116), (2118, 2119, 2120), (2122, 2123, 2124).

50

[0199] El brazo de emergencia 2112 esta conectado entre el terminal de polaridad positiva 2139 y el terminal de polaridad negativa 2140 de la fuente 2104. Comprende un terminal de salida 2148 y un punto de entrada 2150 de puesta en neutro del brazo de emergencia.

55 [0200] Cada brazo principal 2106, 2108, 2110 y el brazo de emergencia 2112 comprenden tres celulas de

conmutacion diferentes cuyas dos celulas internas de conmutacion estan conectadas en paralelo entre si e imbricadas en la celula de conmutacion restante.

[0201] En este caso en la figura 16, solo se representan las celulas de conmutacion del brazo de emergencia 60 2112 y del brazo principal 2106, siendo identica la arquitectura de los otros dos brazos principales 2108, 2110 en

terminos de celula de conmutacion.

[0202] Cada celula de conmutacion comprende una asociacion en serie de un primer interruptor y de un segundo interruptor con un punto central correspondiente.

65

[0203] El brazo de emergencia 2112 comprende una primera celula interna 2152 de conmutacion en la que

un punto central asociado es el punto de entrada 2150 de puesta en neutro, una segunda celula interna 2154 de conmutacion en la que un punto central es el punto de salida 2148 del brazo de emergencia 2112. Las celulas internas primera y segunda 2152, 2154, conectadas en paralelo, estan imbricadas en una tercera celula de conmutacion 2156 en la que un interruptor diferente esta conectado a las polaridades primera y segunda 2139, 5 2140.

[0204] El brazo principal 2106 comprende una primera celula interna 2162 de conmutacion en la que un punto central asociado es el punto de entrada 2142 de puesta en neutro, una segunda celula interna 2164 de conmutacion en la que un punto central es el punto de fase de salida A del brazo principal 2106. Las celulas internas

10 primera y segunda 2162, 2164, conectadas en paralelo, estan imbricadas en una tercera celula de conmutacion 2166 en la que un interruptor diferente esta conectado a las polaridades primera y segunda 2139, 2140 a traves de los fusibles 2114, 2116 respectivos.

[0205] Los interruptores de las celulas de conmutacion estan formados cada uno por una asociacion de un 15 transistor y un diodo de redundancia montado en antiparalelo.

[0206] En la figura 16 se representan solo los medios de control de transistores del brazo de emergencia 2112 y del brazo principal 2106 para mejorar la legibilidad y se designan respectivamente por las referencias 2170 y 2172.

20

[0207] Cada circuito de conmutacion 2125, 2126, 2127 esta asociado respectivamente con un unico brazo principal diferente 2106, 2108, 2110 y comprende un primer diodo 2180, 2182, 2184 conectado en modo directo desde el terminal de salida 2148 de la segunda celula de conmutacion interna 2154 del brazo de emergencia 2112 hasta un punto de conexion 2190, 2192, 2194 respectivo. Cada punto de conexion 2190, 2192, 2194 conecta

25 respectivamente la tercera celula de conmutacion externa asociada a un brazo principal 2106, 2108, 2110 con el fusible asociado respectivo 2114, 2118, 2122 conectado al terminal de polaridad positiva 2139.

[0208] Cada circuito de conmutacion 2125, 2126, 2127 comprende un segundo diodo 2196, 2198, 2200 conectado en modo directo desde un punto de conexion 2202, 2204, 2206 asociado hasta el terminal de salida 2148

30 de la celula de conmutacion interna 2154 del brazo de emergencia 2112. Cada punto de conexion 2202, 2204, 2206 conecta respectivamente la tercera celula de conmutacion externa asociada a un brazo principal 2106, 2108, 2110 con el fusible asociado respectivo 2116, 2120, 2124, conectado al terminal de polaridad negativa 2140.

[0209] Cada circuito 2128, 2129, 2130 de ayuda al aislamiento de un brazo principal de la fuente 2104 35 auxiliar esta conectado respectivamente entre los puntos de conexion 2190, 2192, 2194 y 2202, 2204, 2206.

[0210] Los tres circuitos 2128, 2129, 2130 de ayuda al aislamiento de un brazo principal de la fuente 2104 se preparan con ayuda de tres tiristores auxiliares entre los que en la figura 16 solo se representa el del circuito 2128 asociado al brazo principal 2106 y designado por la referencia 2210.

40

[0211] Cada tiristor de ayuda al aislamiento de un brazo principal de la fuente 2104, asociado a un unico brazo principal de conversion diferente 2106, 2108, 2110, esta configurado para aislar el brazo principal asociado en el caso en el que el brazo entra en fallo, con medios de control asociados, representados solamente en la figura 16 para el brazo principal 2106 y designados por 2212.

45

[0212] Los tres circuitos 2131, 2132, 2133 de ayuda al aislamiento de un brazo principal del punto neutro estan conectados en este caso directa y respectivamente entre el punto de entrada de neutro asociado a un brazo principal y el terminal de polaridad negativa 2140.

50 [0213] Como variante, los tres circuitos 2131, 2132, 2133 de ayuda al aislamiento de un brazo principal del

punto neutro estan conectados directa y respectivamente entre el punto de entrada de neutro asociado a un brazo principal y el terminal de polaridad positiva 2139.

[0214] Los tres circuitos 2131, 2132, 2133 de ayuda al aislamiento de un brazo principal del punto neutro se 55 preparan con ayuda de tres tiristores auxiliares en los que en la figura 16 se representa solo el del circuito 2131

asociado al brazo principal 2106 y designado por la referencia 2220.

[0215] Cada tiristor de ayuda al aislamiento de un brazo principal del punto neutro, asociado a un unico brazo principal de conversion diferente 2106, 2108, 2110, esta configurado para aislar el brazo principal asociado en el

60 caso en el que el brazo entre en fallo, con medios de control asociados, no representados en la figura 16.

[0216] Debe resaltarse que pueden usarse asimismo variantes de realizacion de componentes de aislamiento, circuitos de conmutacion y circuitos de ayuda al aislamiento, descritas para las figuras 3 a 5.

65 [0217] En funcionamiento normal, es decir, en ausencia de fallo en cada brazo principal, los medios de

control de los interruptores de celulas de conmutacion de los brazos principales estan configurados de manera que

el inversor funciona segun un modo ANPC clasico.

[0218] En caso de una averia en un brazo principal cualquiera, es decir, en una fase cualquiera, el esquema

propuesto en este caso de aislamiento completo del brazo principal ANPC en fallo y su conexion con un brazo de

5 emergencia compartido en el que se usa un circuito de conmutacion que puede limitarse a dos diodos, permite superar un fallo interno cualquiera en el inversor conservando una marcha de emergencia al 100% de la tension y de la potencia sin tener que sobredimensionar en tension los componentes de los brazos principales y del brazo de emergencia.

10 [0219] Como variante, el convertidor estatico de la figura 16 de tipo ANPC es sustituido por un inversor

trifasico de tipo NPC, significando el acronimo ingles NPC Neutral Point Clamped. En el inversor trifasico de tipo NPC, las primeras celulas internas de conmutacion de un brazo cualquiera del inversor trifasico ANPC de la figura 16 son sustituidas cada una por una serie diferente de dos diodos polarizados en el mismo sentido, estando el punto comun de la serie de los dos diodos conectado al circuito de aislamiento de punto neutro asociado al brazo principal. 15

[0220] Como variante, el numero de fases del inversor de tipo ANPC o NPC es cualquiera.

[0221] Como variante, y como generalization de un inversor de tipo ANPC o NPC, el convertidor estatico es

un inversor de imposition de un punto central de alimentation, configurado para ser conectado a una fuente de

20 tension de corriente continua y para suministrar a una carga electrica una corriente alterna en al menos una fase.

[0222] El inversor comprende un puente divisor capacitivo, configurado para proporcionar un punto central de tension de alimentacion de entrada.

25 [0223] Cada brazo principal, asociado a una fase y el brazo de emergencia comprenden un terminal de

entrada distinto de imposicion del punto central de tension.

[0224] Para cada fase y cada brazo principal asociado, el inversor comprende un componente de aislamiento del brazo principal del punto central del puente divisor capacitivo, conectado al terminal de entrada de imposicion del

30 punto central de tension al brazo principal.

[0225] El primer terminal de entrada y el segundo terminal de entrada de alimentacion de un brazo principal cualquiera estan conectados respectivamente a la primera polaridad positiva y a la segunda polaridad negativa de la fuente electrica a traves de un par diferente de componentes de aislamiento de la fuente.

35

[0226] Cada celula de conmutacion de un brazo principal o de un brazo de emergencia comprende un par de interruptores bidireccionales de corriente montados en serie, estando cada interruptor bidireccional de corriente formado por un interruptor controlado y un diodo asociado montado en antiparalelo, estando cada interruptor controlado un elemento comprendido en el conjunto formado por tiristores, transistores de tipo IGBT, transistores de

40 tipo MOS.

[0227] Cada brazo principal y el brazo de emergencia comprenden una celula de conmutacion de salida diferente que tiene un terminal de conexion con sus dos interruptores formando un terminal de salida de una fase (A), y comprenden un terminal de entrada diferente de imposicion de un punto central.

45

[0228] El circuito de conmutacion incluye un primer elemento de conexion semiconductor unidireccional de corriente no controlado y un segundo elemento de conexion semiconductor unidireccional de corriente no controlado, estando el primer elemento de conexion conectado en modo directo desde la salida del brazo de emergencia al primer terminal de entrada del brazo principal, estando el segundo elemento de conexion conectado en modo

50 inverso desde la salida del brazo de emergencia hacia el segundo terminal de entrada negativo del brazo principal.

[0229] Los medios de control de las celulas de conmutacion del o de los brazos principales estan configurados de manera que el convertidor funciona como inversor en una o varias fases cuando todos los brazos principales funcionan sin fallo.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Convertidor estatico, destinado a la conversion de energla electrica entre una fuente electrica (4; 104;

504; 904; 2104) de tension y una carga electrica (6; 506) que comprende:

un brazo principal (16; 106; 512; 906; 2106) de conversion estatico que incluye al menos una celula de conmutacion electronica de semiconductores provista de medios de control asociados (38; 2172), un primer terminal de entrada (30; 170; 562; 966; 2190) y un segundo terminal de entrada (32; 182) de alimentacion capaces de conectarse respectivamente a una primera polaridad (8; 134; 524; 936; 2139) y a una segunda polaridad (10; 135; 526; 938; 10 2140) de la fuente electrica, un terminal de salida (34) conectado a una celula de conmutacion de salida (36) y capaz de conectarse a la carga electrica (6), estando cada celula de conmutacion configurada a traves de sus medios de control asociados (38) para estar activa en un modo nominal predeterminado del convertidor,

un par de componentes de aislamiento (70, 72; 114, 116; 515, 516; 914, 916; 2114, 2116), asociado al brazo de 15 conmutacion principal (16; 106; 512; 906; 2106), formado por un primer y un segundo componente de aislamiento que forman cada uno un dipolo, estando el primer componente de aislamiento (70; 114; 515; 914; 2114) y el segundo componente de aislamiento (72; 116; 516; 916; 2116) conectados directa y respectivamente con el primer terminal (30; 170; 562; 966; 2190) y el segundo terminal de entrada (32; 182) de alimentacion del brazo principal (16; 106; 512; 906),

20

caracterizado porque

el convertidor comprende

25 un brazo de conversion de emergencia (18; 112; 514; 912; 2112) que incluye al menos una celula de conmutacion electronica de semiconductores provista de medios de control (58) asociados, un primer terminal de entrada (50) y un segundo terminal de entrada (52) de alimentacion, capaces de conectarse respectivamente a la primera polaridad (8; 134; 524; 936; 2139) y la segunda polaridad (10; 135; 526; 938; 2140) de la fuente electrica (4; 104; 504; 904), un terminal de salida (54; 136; 530; 940; 2104) conectado a una celula de conmutacion de salida (56; 142; 538), y 30

un circuito de conmutacion electronico (26; 133; 522; 930; 2125) de semiconductores que tiene un elemento de conexion (80; 164; 560; 960; 2180) conectado entre el terminal de salida (54; 136; 530; 940; 2148) del brazo de emergencia (18; 112; 514; 912; 2112) y un terminal de entrada del brazo principal entre el primer terminal de entrada y el segundo terminal de entrada del brazo principal,

35

la o las celulas de conmutacion del brazo principal conectadas en serie entre el primer terminal de entrada y el segundo terminal de entrada son capaces cada una de presentar una impedancia permanente estable inferior a varias decenas de miliohmios cuando el brazo principal ha experimentado un fallo resultante de una fuga termica o un cortocircuito de uno de sus componentes semiconductores,

40

los componentes de aislamiento (70, 72; 114, 116; 515, 516; 914, 916; 2114, 2116) del brazo principal estan dimensionados de manera que alslan el brazo principal despues del transcurso de un primer periodo de tiempo t1 para el establecimiento de un modo de fallo de baja impedancia estable en la o las celulas de conmutacion del brazo de conversion principal conectadas en serie y antes del transcurso de un segundo periodo de tiempo t2 para evitar la 45 creacion de una apertura de circuito en el brazo de conversion principal,

los medios de control de la o las celulas de emergencia que forman el brazo de emergencia pueden desplegarse despues del aislamiento del brazo de conversion principal que ha sufrido un fallo para sustituir parcialmente o en su totalidad el brazo principal,

50

el elemento de conexion (80; 164; 560; 960; 2180) esta configurado para encontrarse en un estado bloqueado cuando el brazo principal esta activo en el modo nominal y para encontrarse en un estado conductor cuando el brazo principal esta en fallo y el brazo de emergencia se vuelve activo.

55 2. Convertidor estatico segun la reivindicacion 1, en el que el elemento de conexion (80; 164; 560; 960;

2180) es un elemento comprendido en el conjunto constituido por un diodo, un tiristor, una asociacion de dos tiristores montados en modo paralelo invertido y un transistor.
3. Convertidor estatico segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque los

60 elementos semiconductores de las celulas de conmutacion del brazo de emergencia de conversion (18; 112; 514; 912; 2112) estan configurados para encontrarse en un estado bloqueado cuando el brazo principal esta activo en el modo nominal y para sustituir parcialmente o en su totalidad el brazo principal despues del aislamiento del brazo que ha sufrido un fallo.

65 4. Convertidor estatico segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende medios de

ayuda para el aislamiento (28) del brazo principal, incluyendo los medios de ayuda para el aislamiento

un tiristor auxiliar (90) o una asociacion de dos tiristores auxiliares montados en paralelo invertido, conectado en paralelo al primer terminal de entrada (30) y el segundo terminal de entrada (32) del brazo principal (16), montandose un tiristor auxiliar cuando la fuente de tension es de corriente continua y usandose una asociacion de 5 dos tiristores auxiliares montados en modo paralelo invertido cuando la fuente de tension es de corriente alterna, y

medios de control (92) del tiristor auxiliar (90) o de los dos tiristores auxiliares configurados de manera que si el brazo de conversion principal (16) en fallo no es aislado simetricamente por el par (20) de componentes de aislamiento (70, 72) que esta asociado a el, crea un cortocircuito en los terminales de la carga (6) para provocar un 10 aislamiento simetrico por cada componente de aislamiento (70, 72) del par.
5. Convertidor estatico segun la reivindicacion 4, que comprende para cada celula de conmutacion del brazo de conversion principal medios de proteccion rapida asociados capaces de detectar una corriente de cortocircuito intolerable que circula a traves de la celula con respecto a un valor de una corriente umbral

15 predeterminado y de provocar la apertura de la celula de conmutacion despues de la deteccion de la superacion de la corriente umbral.
6. Convertidor estatico segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende ademas medios de deteccion (24) del brazo principal en fallo (16) capaces de ordenar a los medios de control de las celulas

20 de conmutacion del brazo de emergencia (18) que adopten la misma configuracion de control que la del brazo detectado en fallo.
7. Convertidor estatico segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque:

25 el convertidor estatico comprende al menos dos brazos principales (16; 106, 108; 606, 608) siendo cada brazo principal (16; 106, 108; 606, 608) de estructura identica e incluyendo al menos una celula de conmutacion electronica provista de medios de control asociados, un primer terminal de entrada (30; 170, 172) y un segundo terminal de entrada de alimentacion (32; 182, 184) capaces de conectarse respectivamente a la primera polaridad (8;134) y la segunda polaridad (10; 135) de la fuente electrica (4; 134), un terminal de salida de fase conectado con 30 una celula de conmutacion de salida (36; 137, 138) capaz de conectarse a una fase distinta de la carga electrica, estando cada celula de conmutacion configurada a traves de sus medios de control para estar activa en un modo nominal predeterminado del convertidor,

el convertidor comprende para cada brazo de conversion principal (16; 106, 108; 606, 608) un par de componentes 35 de aislamiento asociado y formado por un primer componente de aislamiento (20; 114, 118; 612, 614) y un segundo componente de aislamiento (72; 116, 120; 612, 614) que forman cada uno un dipolo, estando el primer componente de aislamiento (20; 114, 118; 612, 614) y el segundo componente de aislamiento (72; 116, 120; 612, 614) conectados directa y respectivamente con el primer terminal de entrada (30; 170, 172) y el segundo terminal de entrada (30; 170, 172), de alimentacion, del brazo principal (16; 106, 108; 606, 608) asociado,

40

el convertidor comprende un unico brazo de conversion de emergencia (18; 112; 612) que tiene al menos una celula de conmutacion de salida (56; 142; 612) y un terminal de salida (54; 136) conectado con la celula de conmutacion de salida (56; 142; 612), y

45 el convertidor comprende para cada brazo de conversion principal (16; 106, 108; 606, 608) un circuito de conmutacion (26;130; 132; 628, 630) asociado que tiene un elemento de conexion (80;160, 162) conectado entre el terminal de salida del brazo de emergencia (54; 136) y el primer terminal de entrada (30; 170, 172) del brazo de conversion principal asociado,

50 el convertidor comprende para cada brazo de conversion principal (16; 106, 108; 606, 608) medios de deteccion y de localizacion (24) del brazo principal en fallo (16) capaces de ordenar a los medios de control de las celulas de conmutacion del brazo de emergencia (18) que adopten la misma configuracion de control que la del brazo detectado en fallo y localizado, la o las celulas de conmutacion de un brazo principal cualquiera conectadas en serie entre el primer terminal de entrada y el segundo terminal de entrada son capaces cada una de presentar una 55 impedancia permanente estable inferior a varias decenas de miliohmios cuando el brazo principal ha experimentado un fallo resultante de una fuga termica o un cortocircuito de uno de sus componentes semiconductores,

los componentes de aislamiento (20; 114, 118,116, 120; 612, 614) de cada brazo principal (16; 106, 108; 606, 608) estan dimensionados de manera que alslan el brazo principal despues del transcurso de un primer periodo de 60 tiempo t1 para el establecimiento de un modo de fallo de baja impedancia estable en la o las celulas de conmutacion del brazo principal y antes del transcurso de un segundo periodo t2 para evitar la creacion de una apertura de circuito en el brazo de conversion principal,

los medios de control de la o las celulas de emergencia que forman el brazo de emergencia pueden desplegarse 65 despues del aislamiento de uno cualquiera de los brazos principales que ha sufrido un fallo para sustituir parcialmente o en su totalidad el brazo principal que ha sufrido un fallo,

el elemento de conexion o los dos elementos de conexion de cada circuito de conmutacion asociado a un brazo principal estan configurados para encontrarse en un estado bloqueado cuando el brazo principal esta activo en el modo nominal y en un estado conductor cuando el brazo principal esta en fallo y el brazo de emergencia se vuelve 5 activo.
8. Convertidor estatico segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque

comprende

10 un primer numero N superior o igual a dos de los brazos de conmutacion principales, un segundo numero K de brazos de conmutacion de emergencia superior o igual a dos, un mismo segundo numero K de circuitos de conmutacion, estando cada circuito de conmutacion asociado a un brazo de conmutacion principal distinto, siendo el primer numero N superior o igual al primer numero K, y porque

15 cada brazo principal (16; 106, 108; 606, 608) es de estructura identica e incluye al menos una celula de conmutacion electronica provista de medios de control asociados, un primer terminal de entrada (30; 170, 172) y un segundo terminal de entrada de alimentacion (32; 182, 184) capaces de conectarse respectivamente a la primera polaridad (8;134) y la segunda polaridad (10; 135) de la fuente electrica (4; 134), un terminal de salida de fase conectado con una celula de conmutacion de salida (36; 137, 138) capaz de conectarse a una fase distinta de la carga electrica, 20 estando cada celula de conmutacion configurada a traves de sus medios de control para estar activa en un modo nominal predeterminado del convertidor;

el convertidor comprende para cada brazo de conversion principal (16; 106, 108; 606, 608) un par de componentes de aislamiento asociado y formado por un primer componente de aislamiento (20; 114, 118; 612, 614) y un segundo 25 componente de aislamiento (72; 116, 120; 612, 614) que forman cada uno un dipolo, estando el primer componente de aislamiento (20; 114, 118; 612, 614) y el segundo componente de aislamiento (72; 116, 120; 612, 614) conectados directa y respectivamente con el primer terminal de entrada (30; 170, 172) y el segundo terminal de entrada (30; 170, 172), de alimentacion, del brazo principal (16; 106, 108; 606, 608) asociado;

30 cada brazo de emergencia incluye al menos una celula de conmutacion electronica de semiconductores provista de medios de control asociados, un primer terminal de entrada y un segundo terminal de entrada de alimentacion, capaces de conectarse respectivamente a la primera polaridad y la segunda polaridad de la fuente electrica, un terminal de salida conectado con una celula de conmutacion de salida; y cada circuito de conmutacion asociado a un brazo principal es un multipolo electronico de semiconductores que comprende K elementos de conexion, cada 35 elemento de conexion es un tiristor cuando la fuente de tension es de corriente continua y una asociacion de dos tiristores montados en modo paralelo invertido cuando la fuente de tension es de corriente alterna, cada circuito de conmutacion comprende medios de control asociados a los tiristores,

cada elemento de conexion de un mismo circuito de conmutacion incluye una entrada conectada a la salida de un 40 brazo de emergencia diferente y una salida conectada a la primera entrada del brazo de conmutacion principal al que esta asociado el circuito de conmutacion;

los medios de control de los tiristores de los circuitos de conmutacion estan configurados para encontrarse en un estado bloqueado cuando los brazos principales a los que estan asociados estan activos;

45

los medios de control de los tiristores de los circuitos de conmutacion estan configurados de manera que cuando un brazo de conmutacion principal cualquiera conectado a un conmutador tiene un fallo, puede ser asistido por uno cualquiera de los brazos de emergencia todavla no convertido en activo.

50 9. Convertidor estatico segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que

el convertidor es un inversor (102) que puede conectarse a una fuente de tension de corriente continua y suministrar a una carga electrica una corriente alterna en al menos una fase,

55 el primer terminal de entrada (30;170) y el segundo terminal de entrada (32;182) de alimentacion de un brazo principal pueden conectarse respectivamente a una primera polaridad positiva (8; 134) y una segunda polaridad negativa (10;135) de la fuente electrica (4;104; 604);

cada celula de conmutacion de un brazo principal o de un brazo de emergencia comprende un par de interruptores 60 bidireccionales de corriente montados en serie, estando formado cada interruptor bidireccional de corriente por un interruptor controlado y un diodo asociado montado en antiparalelo, siendo cada interruptor controlado un elemento comprendido en el conjunto formado por tiristores, transistores de tipo IGBT, transistores de tipo MOS;

los medios de control de las celulas de conmutacion del o de los brazos principales estan configurados de manera 65 que el convertidor funciona como inversor en una o varias fases;

el circuito de conmutacion (130, 132) incluye un primer elemento de conexion semiconductor unidireccional de corriente no controlado (160, 162) y un segundo elemento de conexion semiconductor unidireccional de corriente no controlado (176, 178), estando el primer elemento de conexion (160, 162) conectado en modo directo desde la salida del brazo de emergencia (136) al primer terminal de entrada del brazo principal, estando el segundo elemento 5 de conexion conectado en modo inverso desde la salida del brazo de emergencia hacia el segundo terminal de entrada negativa del brazo principal.
10. Convertidor estatico segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque

10 el convertidor es un troceador que puede conectarse a una fuente de tension de corriente continua y suministrar a una carga electrica una corriente continua en al menos una fase de salida,

el primer terminal de entrada (30;170) y el segundo terminal de entrada (32;182) de alimentacion de un brazo principal pueden conectarse respectivamente a una primera polaridad positiva (8; 134) y una segunda polaridad 15 negativa (10;135) de la fuente electrica (4;104; 604),

cada celula de conmutacion de un brazo principal o de un brazo de emergencia comprende un interruptor bidireccional montado en serie con un diodo o un segundo interruptor, estando cada interruptor bidireccional de corriente formado por un interruptor controlado y un diodo asociado montado en antiparalelo, siendo cada interruptor 20 controlado un elemento comprendido en el conjunto formado por tiristores, transistores de tipo IGBT, transistores de tipo MOS;

los medios de control de las celulas de conmutacion del o de los brazos principales estan configurados de manera que el convertidor funciona como troceador,

25

el circuito de conmutacion asociado a un brazo principal comprende un unico elemento de conexion de semiconductores configurado para ser unidireccional en corriente, estando el elemento de conexion unidireccional conectado en modo directo desde la salida del brazo de emergencia al primer terminal de entrada del brazo de conversion principal asociado.

30
11. Convertidor estatico segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque

el convertidor es un convertidor de la familia c.a./c.a. capaz de convertir la energla electrica entre una fuente de tension a corriente alterna y de suministrar a una carga electrica una corriente alterna en al menos una fase de 35 salida,

el primer terminal de entrada (30;170) y el segundo terminal de entrada (32;182) de alimentacion de un brazo principal cualquiera pueden conectarse respectivamente a una primera polaridad positiva (8; 134) y una segunda polaridad negativa (10;135) de la fuente electrica (4;104; 604);

40

cada celula de conmutacion de un brazo principal o de un brazo de emergencia comprende un par de interruptores bidireccionales de corriente montados en serie, estando cada interruptor bidireccional de corriente formado por un interruptor controlado y un diodo asociado montado en antiparalelo, siendo cada interruptor controlado un elemento comprendido en el conjunto formado por tiristores, transistores de tipo IGBT, transistores de tipo MOS;

45

los medios de control de las celulas de conmutacion del o de los brazos principales estan configurados de manera que el convertidor funciona como un convertidor de tension de tipo c.a./c.a. sobre una o varias fases de salida,

el circuito de conmutacion (130, 132) incluye un primer elemento de conexion semiconductor bidireccional de 50 corriente (160, 162) y un segundo elemento de conexion semiconductor bidireccional en corriente y en tension (176, 178), estando el primer elemento de conexion (160, 162) conectado entre desde la salida del brazo de emergencia (136) al primer terminal de entrada del brazo principal, estando el segundo elemento de conexion conectado en modo inverso desde la salida del brazo de emergencia hacia el segundo terminal de entrada negativa del brazo principal.

55
12. Convertidor estatico segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que

el convertidor es un inversor (2102), configurado para ser conectado a una fuente de tension (2104) de corriente continua y para suministrar a una carga electrica una corriente alterna en al menos una fase (A, B, C),

60

que comprende un puente divisor capacitivo (2113), configurado para proporcionar un punto central estable (2137) de tension de alimentacion de entrada, y

que comprende para cada fase y cada brazo principal asociado (2106, 2108, 2110) un componente de aislamiento 65 (2115, 2119, 2123) del brazo principal del punto central (2137) del puente divisor capacitivo (2113); cada brazo principal asociado a una fase y el brazo de emergencia comprenden un terminal de entrada diferente de imposition

del punto central de tension;

el primer terminal de entrada (2190, 2192, 2194) y el segundo terminal de entrada (2202, 2204, 2206) de alimentacion de un brazo principal cualquiera (2106, 2108, 2110) estan conectados respectivamente a una primera 5 polaridad positiva (2139) y una segunda polaridad negativa (2140) de la fuente electrica (2104) a traves de un par diferente de componentes de aislamiento (2214, 2116, 2118, 2120, 2122, 2124);

cada terminal de entrada de imposicion del punto central de tension esta conectado al punto neutro (2137) de tension de alimentacion de entrada a traves de un componente de aislamiento (2115, 2119, 2123) del brazo principal 10 asociado del punto central (2137) del puente divisor capacitivo (2113);

cada celula de conmutacion de un brazo principal (2106, 2108, 2110) o de un brazo de emergencia (2112) comprende un par de interruptores bidireccionales de corriente montados en serie, estando cada interruptor bidireccional de corriente formado por un interruptor controlado y un diodo asociado montado en antiparalelo, siendo 15 cada interruptor controlado un elemento comprendido en el conjunto formado por tiristores, transistores de tipo IGBT, transistores de tipo MOS;

cada brazo principal (2106) comprende una celula de conmutacion (2164), de salida que tiene un terminal de conexion con sus dos interruptores que forman un terminal de salida de una fase (A),

20

el circuito de conmutacion (2125, 2126, 2127) incluye un primer elemento de conexion semiconductor unidireccional de corriente no controlado (2180, 2182, 2184) y un segundo elemento de conexion semiconductor unidireccional de corriente no controlado (2196, 2198, 2200), estando el primer elemento de conexion (2125, 2126, 2127) conectado en modo directo desde la salida (2148) del brazo de emergencia (2112) al primer terminal de entrada (2190, 2192, 25 2194) del brazo principal (2106, 2108, 2110), estando el segundo elemento de conexion (2196, 2198, 2200) conectado en modo inverso desde la salida (2148) del brazo de emergencia (2212) hacia el segundo terminal de entrada negativa del brazo principal;

los medios de control de las celulas de conmutacion (2172) del o de los brazos principales (2106, 2108, 2110) estan

30 configurados de manera que el convertidor funciona como inversor en una o varias fases cuando todos los brazos

principales funcionan sin fallo.
13. Convertidor estatico segun la reivindicacion 12, en el que

35 el convertidor es un inversor (2102) de varios niveles de tension de tipo ANPC o NPC,

cada celula de conmutacion de un brazo principal (2106, 2108, 2110) o de un brazo de emergencia (2112) comprende un par de interruptores bidireccionales de corriente montados en serie, estando cada interruptor bidireccional de corriente formado por un interruptor controlado y un diodo asociado montado en antiparalelo, siendo 40 cada interruptor controlado un elemento comprendido en el conjunto formado por tiristores, transistores de tipo IGBT, transistores de tipo MOS;

cada brazo principal (2106) comprende por su parte una primera y una segunda celulas internas de conmutacion (2162, 2164), agrupadas en paralelo, o una unica celula interna cuya serie de interruptores esta conectada en

45 paralelo a una serie de dos diodos, y una celula externa de conmutacion (2166) en la que estan imbricadas la

primera y la segunda celulas internas de conmutacion (2162, 2164) o la unica celula interna y la serie de dos diodos, teniendo la primera celula interna (2162) o la serie de dos diodos un punto comun (2142), formando la segunda celula interna o la unica celula interna la celula de salida y teniendo un terminal de conexion con sus dos interruptores que forman un terminal de salida de una fase (A),

50

los medios de control de las celulas de conmutacion (2172) del o de los brazos principales (2106, 2108, 2110) estan configurados de manera que el convertidor funciona como inversor de varios niveles de tension de tipo ANPC o de tipo NPC en una o varias fases cuando todos los brazos principales funcionan sin fallo.

55 14. Convertidor estatico segun la reivindicacion 12 que comprende para cada brazo principal un medio

asociado de aislamiento del punto central de entrada del brazo principal diferente al del punto central del puente divisor capacitivo.
15. Procedimiento de mantenimiento en servicio de un convertidor estatico definido segun una de las

60 reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque comprende las etapas que consisten en que:

- los medios de control de los interruptores controlados de las celulas de conmutacion de los brazos principales estan configurados (1010) de manera que el convertidor estatico funciona de forma nominal en los brazos principales cuando ninguno de los componentes de potencia que forman los brazos principales tiene un fallo,

65

- cuando se produce un fallo en un interruptor de una celula principal, todos los interruptores del brazo principal al

que pertenece el interruptor defectuoso y conectados en serie, se ponen en cortocircuito (1020) durante un tiempo t de obtencion del aislamiento del brazo principal que ha sufrido un fallo, superior a un primer tiempo t1 para que el brazo principal alcance un estado estable y permanente de conductor de muy baja impedancia inferior a varias decenas de miliohmios, e inferior a un segundo periodo t2 por debajo del cual se conserva la integridad de los 5 componentes del brazo principal defectuoso as! como el estado conductor alcanzado por el brazo principal defectuoso,

- los interruptores de emergencia configurados en la misma configuracion que la de los interruptores del brazo principal en fallo estan conectados (1030) automaticamente por el circuito de conmutacion del brazo principal 10 defectuoso convertido en un conductor estable.