ES2575181T3 - Convertidor y procedimiento operativo para transformar tensiones - Google Patents

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Abstract

Convertidor (10), donde el convertidor (10) comprende un transformador de n-fases (20) y un circuito del convertidor (12) con n módulos MMC (30) y la cantidad n asciende por lo menos a tres, donde cada módulo MMC (30) comprende al menos dos submódulos (40) conectados en serie, donde cada submódulo (40) comprende un semipuente (43) del submódulo y una capacidad (44) del submódulo que se encuentra conectada de forma paralela al semipuente (43) del submódulo, donde cada rama del submódulo (41z, 42z) de cada semipuente (43) del submódulo comprende cada una un conmutador semiconductor (41, 42), donde los módulos MMC (30) están conectados en serie y respectivamente se proporciona una toma eléctrica (18) entre módulos MMC (30) conectados eléctricamente unos a otros de forma directa, donde el convertidor (10) comprende condensadores de desacoplamiento (16) para suministrar energía eléctrica al transformador (20) y/o para extraer energía eléctrica desde el transformador (20), donde cada bobinado (21) de un primer lado (21s) del transformador (20), con cada uno de los condensadores de desacoplamiento (16), forma un circuito en serie (17), donde cada uno de los circuitos en serie (17) se encuentra conectado en forma paralela a uno de los módulos MMC (30), caracterizado porque solamente una línea de alimentación eléctrica común hacia la toma (18) se proporciona para dos circuitos en serie (17) que están conectados eléctricamente a la misma toma (18).

Description

DESCRIPCION
Convertidor y procedimiento operativo para transformar tensiones
La presente invencion hace referencia a un convertidor que comprende un transformador de n-fases y un circuito del convertidor con n modulos MMC, donde la cantidad n asciende por lo menos a tres. Cada modulo MMC comprende 5 al menos dos submodulos conectados en serie. Cada submodulo comprende un semipuente del submodulo y una capacidad del submodulo que se encuentra conectada de forma paralela al semipuente del submodulo. Cada rama del submodulo de cada semipuente del submodulo comprende un conmutador semiconductor. Los modulos MMC estan conectados en serie y respectivamente se proporciona una toma electrica (18) entre modulos MMC conectados electricamente unos a otros de forma directa. El convertidor puede denominarse tambien como 10 "convertidor multipunto modular" o como MMC (convertidor multinivel modular, del ingles modular multilevel converter).
Ademas, la invencion hace referencia a un procedimiento operativo para transformar una tension continua en una tension alterna al menos trifasica y a un procedimiento operativo para transformar una tension alterna al menos trifasica en una tension continua.
15 En la solicitud WO2011/141059A1 se describe una rama para una fase que comprende una cascada de celdas del convertidor de semipuentes, correspondiente al preambulo de la reivindicacion 1.
Un circuito del convertidor se conoce por la publicacion de Rohner, S., "Untersuchung des Modularen Mehrpunktstromrichters M2C fur Mittelspannungsanwendungen", Diss., TU Dresden, 2010, pagina 14, apartado 2.2. El circuito del convertidor conocido es complejo y costoso en cuanto a su fabricacion. Debido a que para ello deben 20 realizarse al menos seis modulos MMC, donde cada modulo MMC debe comprender una cantidad suficiente de submodulos para asegurar una tension no disruptiva suficiente. Ademas, por cada modulo MMC se necesita una inductancia para suprimir corrientes alternas internas MMC entre los modulos MMC. En el caso de una red de suministro electrica en base a corriente continua o tambien en el caso de una conexion punto por punto de corriente continua con tensiones superiores a uno o a varios 100 kV, con frecuencia debe desacoplarse en un punto 25 intermedio una potencia reducida (por ejemplo con respecto a un consumidor intermedio o a un equipo de la conexion de corriente continua). De manera alternativa o adicional puede ser necesario tambien acoplar una potencia reducida en un punto intermedio (por ejemplo desde una fuente de energla y/o desde un punto de recepcion de energla de otra red de suministro que esta situada en la via de transmision). Como "potencia reducida" se denomina aqul a una potencia que es marcadamente mas reducida que una potencia de transmision total de la 30 transmision de corriente continua.
Es objeto de la presente invencion reducir los campos de dispersion y las perdidas ohmicas en el convertidor conocido por la solicitud WO 2011/141059.
De acuerdo con la invencion, dicho objeto se alcanzara debido a que se proporciona un convertidor que comprende un transformador de n fases y un circuito del transformador con n modulos MMC, donde la cantidad n asciende por 35 lo menos a tres. Cada modulo MMC comprende al menos dos submodulos conectados en serie. Cada submodulo comprende un semipuente del submodulo y una capacidad del submodulo que se encuentra conectada de forma paralela al semipuente del submodulo. Cada rama del submodulo de cada semipuente del submodulo comprende cada una un conmutador semiconductor, donde los modulos MMC estan conectados en serie y respectivamente se proporciona una toma electrica entre modulos MMC conectados unos con otros electricamente de forma directa. El 40 convertidor comprende condensadores de desacoplamiento para suministrar energla electrica al transformador y/o para extraer energla electrica desde el transformador. Cada bobinado de un primer lado del transformador, con cada uno de los condensadores de desacoplamiento, forma un circuito en serie, donde cada uno de los circuitos en serie se encuentra conectado de forma paralela con respecto a cada uno de los modulos MMC. Solamente una llnea de alimentacion electrica comun hacia la toma se proporciona para dos circuitos en serie que estan conectados 45 electricamente a la misma toma.
Con respecto al procedimiento operativo para transformar una tension continua en una tension alterna al menos trifasica, el objeto se alcanzara debido a que el procedimiento operativo comprende los siguientes pasos:
- aplicacion de la tension continua a un circuito en serie de modulos MMC, donde cada uno de los modulos MMC comprende al menos dos submodulos conectados en serie, donde cada submodulo comprende un semipuente del
50 submodulo y una capacidad del submodulo que se encuentra conectada de forma paralela al semipuente del submodulo, donde cada rama del submodulo de cada semipuente del submodulo comprende cada una un conmutador semiconductor;
- activacion desplazada con respecto a las fases de los modulos MMC para generar y proporcionar varias tensiones desplazadas con respecto a las fases en conexiones de los modulos MMC; y
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- aplicacion de las tensiones desplazadas con respecto a las fases en bobinados de un primer lado de un transformador polifasico mediante condensadores de desacoplamiento.
Cada bobinado de un primer lado del transformador, con cada uno de los condensadores de desacoplamiento, forma un circuito en serie, donde cada uno de los circuitos en serie se encuentra conectado de forma paralela con respecto a cada uno de los modulos MMC. Solamente una llnea de alimentacion electrica comun hacia la toma se proporciona para dos circuitos en serie que estan conectados electricamente a la misma toma.
Con respecto al procedimiento operativo para transformar una tension alterna al menos trifasica en una tension continua, el objeto se alcanzara debido a que el procedimiento operativo comprende los siguientes pasos:
- aplicacion de la tension alterna al menos trifasica en un segundo lado de un transformador;
- desacoplamiento de tensiones al menos trifasicas en bobinados de un primer lado del transformador polifasico mediante condensadores de desacoplamiento;
- activacion desplazada con respecto a las fases de los modulos MMC para generar y proporcionar varias tensiones desplazadas con respecto a las fases en conexiones de los modulos MMC; donde cada uno de los modulos MMC comprende al menos dos submodulos conectados en serie, donde cada submodulo comprende un semipuente del submodulo y una capacidad del submodulo que se encuentra conectada de forma paralela al semipuente del submodulo, donde cada rama del submodulo de cada semipuente del submodulo comprende cada una un conmutador semiconductor.
Cada bobinado de un primer lado del transformador, con cada uno de los condensadores de desacoplamiento, forma un circuito en serie, donde cada uno de los circuitos en serie se encuentra conectado de forma paralela con respecto a cada uno de los modulos MMC. Solamente una llnea de alimentacion electrica comun hacia la toma se proporciona para dos circuitos en serie que estan conectados electricamente a la misma toma.
Los procedimientos operativos que se describen a continuacion (sin perdida de generalidad) pueden utilizarse con el circuito del convertidor acorde a la invention y con cualquier convertidor acorde a la invention.
En el caso de un funcionamiento simetrico de los modulos MMC, cada uno de los modulos MMC es controlado de manera que un valor medio aritmetico (es decir, un componente de la tension continua) de una calda de tension en el modulo MMC, asciende a un n-esimo de la tension continua entre las llneas de tension continua. Ademas, en el caso de un funcionamiento simetrico de los modulos MMC, la suma de los componentes de la tension alterna de las tensiones parciales proporcionadas por los modulos MMC asciende a cero voltios en cualquier instante. De ello se deriva que, en el caso de un funcionamiento simetrico del circuito del inversor acorde a la invencion, a traves de los modulos MMC en las llneas de tension continua no se producen corrientes alternas. Puesto que no existen circuitos paralelos desde las ramas MMC, para el bloqueo de la corriente alterna (de las corrientes circulares) entre los modulos MMC, puede prescindirse de las inductancias habituales en los circuitos del convertidor conocidos. Se considera conveniente que una amplitud doble de los componentes de tension alterna proporcionados por los modulos MMC individuales no sea mayor que un n-esimo de la tension continua entre las llneas de tension continua.
Se considera ventajoso que solamente una conexion electrica comun hacia la toma se proporcione para dos circuitos en serie que estan conectados electricamente a la misma toma. Gracias a ello pueden compensarse por momentos al menos parcialmente corrientes de circuitos en serie contiguos en cuanto a la tecnica de conexion, en una llnea de alimentacion comun. Debido a ello se reducen los campos de dispersion y las perdidas ohmicas. Para las llneas de alimentacion comunes puede seleccionarse una section transversal total mas reducida.
Se considera preferente que el convertidor comprenda un controlador MMC para controlar los conmutadores semiconductores para proporcionar varias tensiones desplazadas en cuanto a las fases unas con respecto a otras, mediante el circuito del convertidor. De este modo puede verificarse una compatibilidad del controlador con respecto a los modulos MMC y una conexion de los modulos MMC en el controlador por parte del fabricante, reduciendose el peligro de deficiencias en el funcionamiento.
Tambien puede ser ventajoso que un cociente en base a un valor efectivo de una calda de tension en uno de los circuitos en serie y de un valor efectivo de una calda de tension en el condensador de desacoplamiento del circuito en serie sea mayor que 6 o 10, de forma completamente preferente mayor que 20. Debido a esto se reduce al mlnimo una influencia de la capacidad sobre el comportamiento de control.
Con respecto al procedimiento operativo se considera preferente que una suma de las caldas de tension en los modulos MMC sea constante. Gracias a ello se evitan componentes de la tension alterna y la production de un componente alterno de un campo electrico entre llneas de conexion del lado de tension continua.
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Con respecto al procedimiento operativo se considera preferente que una corriente a traves del circuito en serie de los modulos MMC sea constante. Gracias a ello se evitan o al menos se reducen componentes de la corriente alterna y la produccion de un componente alterno de un campo magnetico entre las lineas de conexion del lado de tension continua.
Con respecto al procedimiento operativo, tambien puede considerarse conveniente que una suma de las caidas de tension en los modulos MMC sea independiente de la carga. Gracias a ello puede proporcionarse una fuente de tension alterna o continua que presenta una resistencia interna reducida en cuanto al respectivo consumidor conectado.
A continuacion, la invencion se explicara en detalle mediante los dibujos anadidos; donde dichos dibujos muestran:
Figura 1: de manera esquematica, una primera forma de ejecucion de un convertidor que comprende un circuito del convertidor y un transformador trifasico;
Figura 2: de manera esquematica, un posible circuito base de un modulo MMC;
Figura 3: de manera esquematica, un posible circuito base de un submodulo MMC;
Figura 4: de manera esquematica (para la primera y la segunda forma de ejecucion) perfiles de tensiones de los modulos MMC y de la tension total durante un funcionamiento del convertidor;
Figura 5: de manera esquematica, una forma de ejecucion acorde a la invencion de un convertidor que comprende un circuito del convertidor y un transformador trifasico;
Figura 6: de manera esquematica, un diagrama de flujo para una forma de ejecucion de un procedimiento operativo acorde a la invencion para transformar una tension continua en una tension alterna al menos trifasica;
Figura 7: de manera esquematica, un diagrama de flujo para una forma de ejecucion de un procedimiento operativo acorde a la invencion para transformar una tension alterna al menos trifasica en una tension continua.
En los ejemplos de ejecucion que se describen a continuacion en detalle, la forma de ejecucion segun la figura 5 representa la presente invencion.
Los convertidores en base de modulos MMC (MMC = modular multilevel converter) son adecuados para transformar una tension continua Udc en una tension alterna polifasica U22, U22', U22" y para transformar una tension alterna polifasica U22, U22', U22'' en una tension continua Udc. La figura 1 muestra una primera forma de ejecucion de un convertidor 10. El convertidor 10 comprende un circuito del convertidor 12, un controlador MMC 14, condensadores de desacoplamiento 16, asi como tres transformadores individuales 20u, 20v, 20w o un transformador trifasico 20. En el caso de un convertidor 10 con un multiplo de tres fases (por ejemplo un sistema de doce fases) puede utilizarse un multiplo correspondiente de transformadores trifasicos. El circuito del convertidor 12 comprende tres modulos MMC 30 conectados en serie.
Los convertidores 10 pueden estar configurados colocados espalda contra espalda del lado de tension continua y pueden ser operados para ser utilizados por ejemplo como convertidores de tension y/o para cumplir con una o con varias de las siguientes funciones: convertidor de frecuencia, modificador de la cantidad de fases, compensador de potencia aparente, modificador de la resistencia interna, interruptor de descarga, separacion de potencial.
Los convertidores 10 pueden estar configurados colocados espalda contra espalda del lado de tension alterna y pueden ser operados para ser utilizados por ejemplo como convertidores de tension continua (convertidores CC/CC) y/o para cumplir con una o con varias de las siguientes funciones: modificador de la resistencia interna, interruptor de descarga, separacion de potencial.
Cada modulo MMC 30 (respectivamente con las conexiones a y b) comprende un circuito en serie en base a m submodulos MMC 40 (respectivamente con las conexiones c y d), cuyo circuito base se explicara en la description referida a la figura 3. La cantidad de submodulos MMC 40 asciende por lo menos a 2 y generalmente es varias veces mayor que 2.
El controlador MMC 14 produce senales de control g1i, g2i para activar los submodulos MMC 40 (contenidos en los modulos MMC 30). En el dibujo, el indice i con respecto a las senales de control g1i, g2i se utiliza para indicar que el controlador 14 se proporciona para producir un par propio de senales de control g1i, g2i para cada submodulo MMC 40, es decir, en total, m pares de senales de control g1i, g2i. El controlador 14, mediante las senales de control g1i, g2i, influencia una relation de las tensiones parciales u1, u2, u3 en los modulos MMC 30 conectados en serie.
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A cada modulo MMC 30 se encuentra conectado de forma paralela un circuito en serie 17 propio que respectivamente comprende uno de los condensadores de desacoplamiento 16 y respectivamente uno de los bobinados primarios 21 de los transformadores 20u, 20v, 20w.
Las formas de ejecucion mostradas en las figuras 1 y 5, as! como sus variantes, pueden utilizarse tambien en la direccion de transmision de potencia inversa, es decir, para rectificar y/o para suministrar una potencia electrica hacia un sistema de tension continua. Con el fin de una simplification, en la siguiente description de las figuras la denomination "bobinado primario" se utiliza tambien para el caso en el cual el convertidor 10 se utiliza para rectificar (es decir, para generar corriente continua en base a corriente trifasica) en lugar de para ondular (es decir, para generar corriente trifasica en base a corriente continua). Lo mismo se aplica para la denominacion "bobinado secundario".
En el ejemplo de ejecucion de la figura 1, los bobinados secundarios 22 de los transformadores 20u, 20v, 20w, as! como del transformador de corriente trifasica 20, se operan como un circuito en estrella. De manera alternativa, los bobinados secundarios 22 pueden operarse en forma de un circuito triangular.
El modulo MMC 30 mostrado en la figura 2 comprende un circuito en serie en base a m submodulos MMC 30, cuya estructura y modo de funcionamiento se explicara en detalle a continuation con referencia a la figura 3. La cantidad m asciende por lo menos a 2 y generalmente es varias veces mayor que 2. Cada submodulo MMC 30 posee un par de conexiones de control g1i, g2i, con las cuales puede influenciarse su estado de conmutacion desde un controlador MMC 14. Para atenuar componentes de la corriente alterna por encima de la frecuencia de la red, a cada modulo MMC 30 puede estar conectada una inductancia L30 y/o con respecto a cada circuito del convertidor 12 puede estar conectada en serie una inductancia L12 (vease la figura 1).
El submodulo MMC 40 mostrado en la figura 3 comprende un circuito en serie 43 de dos IGBT (del ingles Insulated Gate Bipolar Transistor, transistor bipolar de puerta aislada). Una conexion del emisor 41e de un primer IGBT 41 esta conectada electricamente a una conexion del colector 42c de un segundo IGBT 42. El circuito en serie 43 de los dos IGBT 41, 42 es puenteado por una capacidad del submodulo 44. Una primera conexion e1 de la capacidad del submodulo 44 esta conectada electricamente al colector 41c del primer IGBT 41 y una segunda conexion 2e de la capacidad del submodulo 44 esta conectada electricamente al emisor 42e del segundo IGBT 42. Entre el emisor 41e y el colector 41c del primer IGBT 41 esta dispuesto un diodo libre 41d. Entre el emisor 42e y el colector 42c del segundo IGBT 42 se encuentra dispuesto igualmente un diodo libre 42d.
Si el segundo IGBT 42 no esta conectado de forma conductora y en las conexiones c, d del submodulo MMC 40 se aplica una tension Ucd mayor que en la capacidad del submodulo 44, entonces la capacidad del submodulo 44 es cargada mediante el primer diodo libre 41d. Si el primer IGBT 41 esta conectado de forma conductora, mientras que el segundo IGBT 42 no esta conectado de forma conductora, y en las conexiones c, d del submodulo MMC 44 se aplica una tension Ucd menor que en la capacidad del submodulo 44, entonces la capacidad del submodulo 44 puede cargarse mediante el primer IGBT 41, emitiendo por tanto una energla electrica hacia las conexiones c, d del submodulo MMC 40. Si el primer IGBT 41 no esta conectado de forma conductora, mientras que el segundo IGBT 42 esta conectado de forma conductora, entonces las conexiones c, d del submodulo MMC 40 estan cortocircuitadas y la capacidad del submodulo 44 mantiene su estado de carga. Mediante la activation conocida de varios submodulos MMC 40 que estan conectados en serie puede regularse casi cualquier perfil de tension para cada modulo MMC 30. De este modo, puede alcanzarse un comportamiento de funcionamiento de los modulos MMC identico a una fuente de tension controlable que, sin embargo, en promedio no puede reducir ni absorber potencia.
La figura 4 muestra posibles perfiles de tension a lo largo del tiempo t para los ejemplos de ejecucion de las figuras 1 y 5 y para cada una de las tres tensiones parciales u1, u2, u3. Cada fase posee un componente continuo de 1 y un componente alterno con una amplitud de 1. Las tensiones parciales u1, u2, u3 y el componente continuo consisten en magnitudes relativas que se refieren a un factor de escala de por ejemplo 1 Mv. En el ejemplo mostrado, el perlodo asciende aproximadamente a 6 ms y la frecuencia f asciende aproximadamente a 167 Hz. Tanto mas elevada es la frecuencia f, tanto mas espacio puede ahorrarse con respecto al diseno de los transformadores. En el caso de una conexion directa a una red de corriente trifasica, el convertidor puede operarse con la frecuencia de esa red.
En el maximo u1(tmax1) de una primera fase u1(t) el componente alterno asciende por tanto a 1, mientras que el componente alterno de las otras dos fases desplazado mas o menos en 120° u2, u3 asciende en ese instante a -0,5. De ello resulta en ese instante tmax1 una suma Zui(tmax1) de las tensiones parciales u1(tmax1) + u2(tmax1) + u3(tmax1) incluyendo los componentes de la tension continua, Zui(tmax1) = 1 + 1 + 1-0,5 + 1-0,5 = 3.
al como se comprueba a continuacion, lo mencionado se aplica tambien para cualquier otro instante t. Para un sistema trifasico de corriente trifasica y wt = 2nf es valido:
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imagen1
En donde
cosfojt + 2n/3) .=. cos at cos 2n/3 - sin at sin Zn/3
y
resulta:
imagen2
cos(ot - 2n/3j + cos(ut + 2n/3] “ 2 cos ot cos 2n/3.
En donde
imagen3
en base a ello resulta
cos-ot - 2n/3) + cos (<ot +■ 2n/3) = -2/2 cos ot => -cos ot De este modo asciende a
Eui(t) = 3 + Ui(t) + u2(t} u3lt) =
3 + cos(wt) + eosiut - 2n/3) + cos(ot + 2n/3} = 3.
En el caso de un perfil desplazado en 120° de los componentes alternos sinusoidales de las tres tensiones parciales u-i(t), u2(t), u3(t) los componentes alternos se suprimen por tanto de forma precisa. Lo mencionado se aplica generalmente para sistemas con n fases, cuyas diferencias de fases entre las fases continuas asciende a 2n/n. En el funcionamiento ondulatorio, una tension continua UDc puede dividirse sin fugas en n tensiones parciales sinusoidales con una diferencia de fases equidistante 2n/n.
Lo correspondiente se aplica tambien en el caso de una direccion de transmision de potencia inversa, es decir en el funcionamiento de rectificador. En el caso de una alimentacion de n fases desde un transformador polifasico 20 con tensiones parciales sinusoidales U21 que presentan una diferencia de fases equidistante de 2n/n, en el circuito en serie 43 de los modulos MMC 30 se aplica en todo momento una tension total Zui(t) = n que se compone de una suma de los componentes continuos de las n tensiones parciales.
Si una capacidad del condensador de desacoplamiento 16 se selecciona de un tamano correspondiente, entonces puede lograrse que, en el caso de una carga nominal del transformador 20, un cociente en base a un valor efectivo de una calda de tension U21 en uno de los circuitos en serie 17 y de un valor efectivo de una calda de tension U16 en el condensador de desacoplamiento 16 del circuito en serie 17 sea mayor que 6 o que 10, de forma completamente preferente mayor que 20.
De manera alternativa o adicional, la calda de tension U16 para el funcionamiento ondulatorio puede equilibrarse en cuanto a su efecto al nivel de la tension inicial U22 mediante una reduccion de la cantidad de vueltas del bobinado primario 21 y/o mediante un aumento de la cantidad de vueltas del bobinado secundario 22. Para evitar un aumento de la tension inicial U22 debido a una calda de tension mas reducida U16 durante el funcionamiento de carga parcial o de marcha en vaclo, durante el funcionamiento de carga parcial o de marcha en vaclo la amplitud de los componentes alternos de las tensiones parciales u1(t), u2(t), u3(t) puede adaptarse mediante el controlador 14, de manera que la tension inicial U22 (generada por el convertidor) sea ampliamente independiente de la carga. Mediante cada una de las medidas antes mencionadas pueden reducirse los costes para el funcionamiento ondulatorio y puede reducirse la necesidad de espacio de construccion para el condensador de desacoplamiento 16.
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Para un funcionamiento de rectificador, la calda de tension U16 puede equilibrarse en cuanto a su efecto al nivel de la tension inicial Udc ,de forma alternativa o adicional, mediante un aumento de la cantidad de vueltas del bobinado primario 21 y/o de la reduccion de la cantidad de vueltas del bobinado secundario 22. Para evitar un aumento de la tension inicial Udc (generada a traves del circuito del convertidor 12) debido a una calda de presion Uia mas reducida durante el funcionamiento de carga parcial o de marcha en vaclo, durante el funcionamiento de carga parcial o de marcha en vaclo la amplitud de los componentes alternos de las tensiones parciales ui(t), u2(t), u3(t) puede adaptarse mediante el controlador 14, de manera que la tension inicial UDC (generada por el circuito del convertidor 12) sea ampliamente independiente de la carga. A traves de cada una de las dos medidas antes mencionadas pueden reducirse los costes para el funcionamiento del rectificador y puede reducirse la necesidad de espacio de construction para el condensador de desacoplamiento 16.
La figura 5 muestra una forma de ejecucion de un convertidor 10 acorde a la invention. Una diferencia con respecto a la primera forma de ejecucion reside en el hecho de que respectivamente dos llneas de alimentation a", b' (as! como a'", b") hacia circuitos en serie 17, contiguos en cuanto a la tecnica de conexion, estan reunidos formando una llnea de alimentacion comun. Gracias a ello pueden compensarse por momentos al menos parcialmente corrientes de circuitos en serie 17, contiguos en cuanto a la tecnica de conexion, en una llnea de alimentacion comun. Debido a ello se reducen los campos de dispersion y las perdidas ohmicas. Para las llneas de alimentacion comunes puede seleccionarse una section transversal total mas reducida.
Ademas, en el segundo ejemplo de ejecucion, el lado secundario 22s del transformador 20 es operado en un circuito en forma de triangulo. El segundo ejemplo de ejecucion puede modificarse de manera que el lado secundario 22s del transformador 20 sea operado en un circuito en forma de estrella.
La figura a muestra un diagrama de flujo del procedimiento operativo 100 acorde a la invencion para transformar una tension continua Udc en una tension alterna, al menos trifasica, U22, U22', U22". En un primer paso 110, una tension continua Udc se aplica en un circuito en serie 12 de modulos MMC 30. En un segundo paso 120, los modulos MMC 30, para generar y proporcionar varias tensiones, desplazadas en cuanto a las fases, u1(t), u2(t), u3(t) son activados, desplazados en cuanto a las fases, en conexiones a, b de los modulos MMC 30. En un tercer paso 130, tensiones U21 , desplazadas en cuanto a las fases, se aplican en bobinados 21 de un primer lado 21s de un transformador polifasico 20, mediante condensadores de desacoplamiento 16.
La figura 7 muestra un diagrama de flujo del procedimiento operativo 200 acorde a la invencion para transformar una tension alterna, al menos trifasica U22, U22', U22'' en una tension continua Udc. En un primer paso 210, una tension alterna, al menos trifasica, U22, U22', U22'' se aplica a un segundo lado 22s de un transformador 20. En un segundo paso 220, tensiones al menos trifasicas U21, U21', U21'' se desacoplan en bobinados 21 de un primer lado 21s del transformador polifasico 20, mediante condensadores de desacoplamiento 16. En un tercer paso 230, modulos MMC 30 conectados en serie para generar y proporcionar varias tensiones, desplazadas en cuanto a las fases, u1(t), u2(t), u3(t) son activados en conexiones a, b, c de los modulos MMC 30, de forma desplazada en cuanto a las fases.
Tanto en el procedimiento operativo de la figura a, como tambien en el procedimiento operativo de la figura 7, cada uno de los submodulos 40 presenta un semipuente 43 del submodulo y una capacidad 44 del submodulo que se encuentra conectada de forma paralela al semipuente 43 del submodulo, donde cada rama del submodulo 41z, 42z de cada semipuente 43 del submodulo presenta un conmutador semiconductor 41, 42.

Claims (8)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    REIVINDICACIONES
    1. Convertidor (10), donde el convertidor (10) comprende un transformador de n-fases (20) y un circuito del convertidor (12) con n modulos MMC (30) y la cantidad n asciende por lo menos a tres, donde cada modulo MMC (30) comprende al menos dos submodulos (40) conectados en serie, donde cada submodulo (40) comprende un semipuente (43) del submodulo y una capacidad (44) del submodulo que se encuentra conectada de forma paralela al semipuente (43) del submodulo, donde cada rama del submodulo (41z, 42z) de cada semipuente (43) del submodulo comprende cada una un conmutador semiconductor (41, 42), donde los modulos MMC (30) estan conectados en serie y respectivamente se proporciona una toma electrica (18) entre modulos MMC (30) conectados electricamente unos a otros de forma directa,
    donde el convertidor (10) comprende condensadores de desacoplamiento (16) para suministrar energla electrica al transformador (20) y/o para extraer energla electrica desde el transformador (20), donde cada bobinado (21) de un primer lado (21s) del transformador (20), con cada uno de los condensadores de desacoplamiento (16), forma un circuito en serie (17), donde cada uno de los circuitos en serie (17) se encuentra conectado en forma paralela a uno de los modulos MmC (30),
    caracterizado porque solamente una llnea de alimentacion electrica comun hacia la toma (18) se proporciona para dos circuitos en serie (17) que estan conectados electricamente a la misma toma (18).
  2. 2. Convertidor (10) segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el convertidor (10) comprende un controlador MMC (14) para controlar los conmutadores semiconductores (21, 22) para proporcionar varias tensiones desplazadas en las fases unas con respecto a otras (u1, u2, u3) mediante el circuito del convertidor (30) para los circuitos en serie (17).
  3. 3. Procedimiento operativo (100) para transformar una tension continua (Udc) en una tension alterna al menos trifasica (U22, U22', U22"), donde el procedimiento operativo (100) comprende los siguientes pasos (110, 120, 130):
    - aplicacion (110) de la tension continua (Udc) a un circuito en serie de modulos MMC (30), donde cada uno de los modulos MMC (30) comprende al menos dos submodulos (40) conectados en serie, donde cada submodulo (40) comprende un semipuente (43) del submodulo y una capacidad (44) del submodulo que se encuentra conectada de forma paralela al semipuente (43) del submodulo, donde cada rama del submodulo (41z, 42z) de cada semipuente (43) del submodulo comprende cada una un conmutador semiconductor (41,42);
    - activacion desplazada con respecto a las fases (120) de los modulos MMC (30) para generar y proporcionar varias tensiones desplazadas con respecto a las fases (u1, u2, u3) en conexiones (a, b) de los modulos MMC (30); y
    - aplicacion (130) de las tensiones desplazadas con respecto a las fases (u1, u2, u3) en bobinados (21) de un primer lado (21s) de un transformador polifasico (20) mediante condensadores de desacoplamiento (16), donde cada bobinado (21) de un primer lado (21s) del transformador (20), con cada uno de los condensadores de desacoplamiento (16), forma un circuito en serie (17),
    donde cada uno de los circuitos en serie (17) se encuentra conectado de forma paralela a cada uno de los modulos MMC (30), donde solamente una llnea de alimentacion electrica comun hacia la toma (18) se proporciona para dos circuitos en serie (17) que estan conectados electricamente a la misma toma (18).
  4. 4. Procedimiento operativo (200) para transformar una tension alterna al menos trifasica (U22, U22', U22'') en una tension continua (Udc), donde el procedimiento operativo (200) comprende los siguientes pasos (210, 220, 230):
    - aplicacion (210) de al menos una tension alterna trifasica (U21, U22', U22'') en un segundo lado (22s) de un transformador (20);
    - desacoplamiento (220) de tensiones al menos trifasicas (u1, u2, u3) en bobinados (21) de un primer lado (21s) del transformador polifasico (20) mediante condensadores de desacoplamiento (16), donde cada bobinado (21) de un primer lado (21s) del transformador (20), con cada uno de los condensadores de desacoplamiento (16), forma un circuito en serie (17), donde cada uno de los circuitos en serie (17) se encuentra conectado en forma paralela a uno de los modulos MMC (30), donde solamente una llnea de alimentacion electrica comun hacia la toma (18) se proporciona para dos circuitos en serie (17) que estan conectados electricamente a la misma toma (18);
    - activacion desplazada con respecto a las fases (230) de los modulos MMC (30) conectados en serie para generar y proporcionar varias tensiones desplazadas con respecto a las fases (u1, u2, u3) en conexiones (a, b) de los modulos MMC (10), donde cada modulo MMC (30) comprende al menos dos submodulos (40) conectados en serie, donde cada submodulo (40) comprende un semipuente (43) del submodulo y una capacidad (44) del submodulo que se
    encuentra conectada de forma paralela al semipuente (43) del submodulo, donde cada rama del submodulo (41z, 42z) de cada semipuente (43) del submodulo comprende cada una un conmutador semiconductor (21, 22).
  5. 5. Procedimiento operativo (100, 200) segun la reivindicacion 3 o 4, caracterizado porque un cociente en base a un valor efectivo de una calda de tension (U21) en uno de los circuitos en serie (17) y de un valor efectivo de una calda
    5 de tension (U16) en el condensador de desacoplamiento (16) del circuito en serie (17) es mayor que 6 o 10, de forma completamente preferente mayor que 20.
  6. 6. Procedimiento operativo (100, 200) segun una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque una suma (Zui) de las caldas de tension (Uab) en los modulos MMC (30) es constante.
  7. 7. Procedimiento operativo (100, 200) segun una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque una corriente
    10 (I12) es constante a traves del circuito en serie (12) de los modulos MMC (30).
  8. 8. Procedimiento operativo (100, 200) segun una de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizado porque una suma (Zui) de las caldas de tension (Uab) en los modulos MMC (30) es independiente de la carga.
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