ES2638512T3 - Conjunto de fuente conmutada - Google Patents

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ES2638512T3
ES2638512T3 ES11704042.8T ES11704042T ES2638512T3 ES 2638512 T3 ES2638512 T3 ES 2638512T3 ES 11704042 T ES11704042 T ES 11704042T ES 2638512 T3 ES2638512 T3 ES 2638512T3
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Ove Boe
Alf Olav Valen
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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Abstract

Un sistema de distribución de energía eléctrica que comprende un conjunto de fuente conmutada (108, 208, 308) para convertir la energía en un bus de distribución de energía (102, 202), en donde el conjunto de fuente conmutada (108, 208, 308) comprende: - una primera terminal (110, 310); - una segunda terminal (112, 312); - un primer elemento semiconductor (114, 314) y un segundo elemento semiconductor (116, 316) conectado eléctricamente entre la primera terminal (110, 310) y la segunda terminal (112, 312) de manera de proveer controlabilidad de un flujo de corriente de la primera terminal (110, 310) a la segunda terminal (112, 312) y de la segunda terminal (112, 312) a la primera terminal (110, 310), - un sensor de corriente (122) para sensar una corriente que fluye entre la primera terminal (110, 310) y la segunda terminal (112, 312) y proveer una señal de corriente (124) en respuesta a la misma; y - un controlador (126, 226) que está configurado para recibir la señal de corriente (124) y controlar en respuesta a la misma el primer elemento semiconductor (114, 314) y el segundo elemento semiconductor (116, 316), - una inductancia (132) conectada en serie con los elementos semiconductores controlables (114, 116); en donde la primera terminal (110, 310) del conjunto de fuente conmutada está conectada eléctricamente a la primera sección del bus (104, 204) del bus de distribución de energía (102, 202) y la segunda terminal (112, 312) del conjunto de fuente conmutada está conectado eléctricamente a una segunda sección del bus (106, 206) del bus de distribución de energía (102, 202), en donde a cada sección del bus (104, 204, 106, 206) puede conectarse de manera eléctrica por lo menos un artículo de consumo eléctrico (242), - en donde la tensión de la energía de Corriente Continua provista al bus de distribución de energía está en un rango entre 500 voltios y 5 kilovoltios; y, en donde el controlador (126) está configurado para controlar el primer elemento semiconductor (114, 314) y el segundo elemento semiconductor (116, 316) de manera de conectar y desconectar las secciones del bus (104, 106) entre sí, dependiendo de la señal de corriente (124).

Description

DESCRIPCION
Conjunto de fuente conmutada CAMPO DE LA INVENCION
La presente invention se relaciona con el campo de los sistemas de distribucion de energla.
5 ANTECEDENTES DEL ARTE
Tal como es conocido de la practica, un bus de distribucion de energla de un sistema de distribucion de energla puede ser separado en varias secciones de bus con fines de seguridad. Las secciones de bus pueden conectarse con un conector de bus removible.
En vista de la situation descrita precedentemente, existe una necesidad de contar con una tecnica mejorada que 10 permita proveer un bus de distribucion de energla con caracterlsticas mejoradas.
SINTESIS DE LA INVENCION
Esta necesidad puede satisfacerse mediante el objeto de la presente de acuerdo con las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes se describen formas de realizacion ventajosas del objeto en cuestion que se describe en la presente.
15 De acuerdo con un primer aspecto del objeto que se describe en la presente, se provee un sistema de distribucion de energla electrica que comprende un conjunto de fuente conmutada para convertir energla en un bus de distribucion de energla, en donde el conjunto de fuente conmutada comprende una primera terminal; una segunda terminal; un primer elemento semiconductor y un segundo elemento semiconductor conectado electricamente entre la primera terminal y la segunda terminal de manera de proveer controlabilidad de un flujo de corriente de la primera terminal a 20 la segunda terminal y de la segunda terminal a la primera terminal.
Al proveer controlabilidad del flujo de corriente entre la primera terminal y la segunda terminal pueden mejorarse las caracterlsticas del bus de distribucion de energla. Las formas de realizacion del primer aspecto proveen varias ventajas tal como se indica mas adelante.
Se debe comprender que, de acuerdo con las formas de realizacion del objeto que se describe en la presente, pueden 25 proveerse mas de dos elementos semiconductores. En una forma de realizacion, por lo menos dos de los elementos semiconductores son transistores o tiristores. Por ejemplo, en una forma de realizacion, el conjunto de fuente conmutada incluye dos elementos semiconductores en la forma de un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT). De acuerdo con otras formas de realizacion, se usan otros tipos de transistores. De acuerdo con una forma de realizacion, los transistores se conectan en paralelo. De acuerdo con otra forma de realizacion, los transistores se conectan en 30 serie. En particular en el ultimo caso se proveen otros elementos semiconductores, por ejemplo elementos
semiconductores pasivos tales como diodos con el objetivo de proveer la controlabilidad del flujo de corriente entre las terminales en ambas direcciones.
De acuerdo con la forma de realizacion, el conjunto de fuente conmutada ademas comprende un sensor de corriente para sensar una corriente que fluye entre la primera terminal y la segunda terminal y proveer una senal de corriente 35 en respuesta a la misma; y un controlador que esta configurado para recibir la senal de corriente y controlar en respuesta en respuesta a la misma el primer elemento semiconductor y el segundo elemento semiconductor; el sistema ademas comprende una inductancia conectada en serie con los elementos semiconductores controlables; en donde a cada section del bus, se puede conectar electricamente por lo menos un artlculo de consumo electrico; en donde la tension de la energla de Corriente Continua provista al bus de distribucion de energla esta en el rango 40 entre 500 voltios y 5 kilovoltios; y, en donde el controlador esta configurado para controlar el primer elemento semiconductor y el segundo elemento semiconductor de manera de conectar y desconectar las secciones del bus entre si, dependiendo de la senal de corriente.
El conjunto de fuente conmutada que esta controlado por la corriente que fluye a traves del conjunto de fuente conmutada provee varias ventajas. En una forma de realizacion el controlador esta configurado para controlar el 45 primer elemento semiconductor y el segundo elemento semiconductor en respuesta a la senal de corriente de manera de desconectar electricamente la primera terminal y la segunda terminal en condiciones predeterminadas de la senal de corriente. Por ejemplo, de acuerdo con una forma de realizacion, el controlador esta configurado para controlar los elementos semiconductores de manera de desconectar la primera terminal y la segunda terminal si la magnitud de la corriente excede un umbral de magnitud de corriente. En dicha forma de realizacion, el conjunto de fuente conmutada 50 forma un interruptor. Ademas, si bien en una forma de realizacion el controlador define un umbral de magnitud de
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corriente, en otras formas de realizacion el controlador define un umbral de duracion de corriente. En una forma de realizacion, el umbral de duracion de corriente depende de la magnitud de corriente real. Por ejemplo, en una forma de realizacion el controlador esta configurado para desconectar la primera terminal y la segunda terminal si la magnitud de corriente se encuentra dentro de un intervalo de magnitud de corriente durante un tiempo que excede un primer umbral de duracion. De acuerdo con otras formas de realizacion se definen dos o mas de dichos intervalos de magnitud de corriente y umbrales de duracion asociados en el controlador.
Si bien precedentemente el conjunto de fuente conmutada provee dos estados, primera y segunda terminales conectadas y primera y segunda terminales desconectadas, sin estado intermedio, en otras formas de realizacion el conjunto de fuente conmutada provee estados intermedios entre los extremos "conectado" y "desconectado".
Por ejemplo, de acuerdo con otra forma de realizacion, el controlador esta configurado para controlar el primer elemento semiconductor y el segundo elemento semiconductor en respuesta a la serial de corriente de manera de controlar la magnitud de la corriente que fluye entre la primera terminal y la segunda terminal en respuesta a la serial de corriente. Por lo tanto en esta forma de realizacion el conjunto de fuente conmutada provee por lo menos un estado intermediario en el cual el flujo de corriente entre la primera terminal y la segunda terminal es alterada controlablemente por el conjunto controlador.
En una forma de realizacion, el conjunto de fuente conmutada puede operarse como un limitador de corriente. Por ejemplo, en una forma de realizacion el controlador esta configurado para controlar el primer elemento semiconductor y el segundo elemento semiconductor en respuesta a la serial de corriente de manera de limitar la corriente que fluye entre la primera terminal y la segunda terminal respecto a un llmite de corriente predeterminado.
La aplicacion de una limitacion de corriente por el conjunto de fuente conmutada puede ser el manejo de una seccion de bus defectuoso del bus de distribucion de energla. Por ejemplo, en una forma de realizacion el controlador esta configurado para limitar la corriente que fluye a una seccion del bus. Dicho caso puede aparecer si un artlculo de consumo esta conectado a la respectiva seccion del bus y de esta manera la terminal conectada a la misma suministra una alta corriente debido a una falla. Si la corriente suministrada por la seccion del bus respectiva se encuentra dentro de un intervalo predeterminado durante un tiempo predeterminado, indicando dicha falla, el controlador esta configurado para desconectar la respectiva seccion del bus, en una forma de realizacion.
Otra aplicacion de la limitacion de corriente es la operacion de control del conjunto de fuente conmutada durante la energizacion de una seccion del bus a la cual estan conectados varios dispositivos con altas capacitancias de entrada (tales como inversores). Las capacitancias de entrada dan origen a una gran corriente de entrada durante la energizacion de la seccion del bus, y habiendose configurado all! un llmite de corriente, el conjunto de fuente conmutada actua como un limitador de corriente. Por ejemplo, en una forma de realizacion, el conjunto controlador esta configurado para operar los dispositivos semiconductores de manera de interrumpir la energla provista a la terminal respectiva, operando de esta manera el conjunto de fuente conmutada como un interruptor electronico [chopper].
De acuerdo con una forma de realizacion adicional, el conjunto de fuente conmutada ademas comprende una entrada de control para recibir una serial de control externa; en donde el controlador esta configurado para controlar, en respuesta a la serial de control externa, el primer elemento semiconductor y el segundo elemento semiconductor. La serial de control externa puede ser provista por un conjunto controlador adicional (por ejemplo un conjunto controlador de nivel superior). Por ejemplo, en una forma de realizacion, la serial externa es una serial de balanceo de carga provista por un conjunto controlador (por ejemplo un controlador de carga) que balancea la carga de generadores conectados electricamente al conjunto de fuente conmutada.
De acuerdo con un segundo aspecto del objeto en cuestion que se describe en la presente, se provee un sistema de distribucion de energla, en donde el sistema de distribucion de energla comprende: un bus de distribucion de energla que tiene una primera seccion del bus y una segunda seccion del bus, en donde se puede conectar electricamente a cada seccion del bus por lo menos un artlculo de consumo electrico; un conjunto de fuente conmutada de acuerdo con el primer aspecto o una forma de realizacion del mismo, el conjunto de fuente conmutada que tiene su primera terminal conectada electricamente a la primera seccion del bus y que tiene su segunda terminal conectada electricamente a la segunda seccion del bus.
Por ejemplo, de acuerdo con una forma de realizacion, el sistema de distribucion de energla comprende: un primer generador para proveer energla electrica a la primera seccion del bus; un segundo generador para proveer energla electrica a la segunda seccion del bus; un controlador de carga, en donde el controlador de carga esta configurado para proveer la serial de control externa a la entrada de control del conjunto de fuente conmutada con el objetivo de controlar la magnitud de la corriente que fluye entre la primera terminal y la segunda terminal de manera de alterar una distribucion de carga entre el primer generador y el segundo generador.
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De acuerdo con una forma de realizacion adicional el bus de distribucion de energfa es un bus de distribution de energla el cual recibe y distribuye la energfa de Corriente Continua.
De acuerdo con un tercer aspecto del objeto en cuestion que se describe en la presente, se provee un metodo para operar un sistema de distribucion de energfa electrica de acuerdo con el primer aspecto, en donde el metodo comprende sensar una corriente que fluye entre la primera section del bus y la segunda section del bus; controlar un flujo de corriente entre la primera seccion del bus a la segunda seccion del bus y desde la segunda seccion del bus a la primera seccion del bus.
En una forma de realizacion adicional el metodo comprende controlar el primer elemento semiconductor y el segundo elemento semiconductor en respuesta a la corriente sensada de manera de desconectar electricamente la primera terminal y la segunda terminal y por lo tanto la primera seccion del bus de la segunda seccion del bus en condiciones predeterminadas de serial de corriente. Por ejemplo, de acuerdo con una forma de realizacion, el metodo comprende controlar los elementos semiconductors de manera de desconectar la primera terminal y la segunda terminal si la magnitud de la corriente excede un umbral de magnitud de corriente. En una forma de realizacion adicional el metodo comprende controlar los elementos semiconductors de manera de desconectar la primera terminal y la segunda terminal si una duration, durante la cual la corriente permanece por encima de una magnitud de corriente, excede un umbral de duracion de corriente. En una forma de realizacion, el umbral de duracion de corriente depende de la magnitud de corriente real. Por ejemplo, en una forma de realizacion la primera terminal y la segunda terminal se desconectan si la magnitud de corriente esta dentro de un intervalo de magnitud de corriente durante un tiempo que excede un primer umbral de duracion.
En otras formas de realizacion la corriente entre la primera seccion del bus y la segunda seccion del bus se controla para que tenga un nivel intermedio entre cero y un nivel maximo.
Por ejemplo, de acuerdo con otra forma de realizacion, el metodo comprende controlar el primer elemento semiconductor y el segundo elemento semiconductor de manera de controlar la magnitud de la corriente que fluye entre la primera terminal y la segunda terminal en respuesta a la corriente sensada que fluye entre la primera seccion del bus y la segunda seccion del bus. Por ejemplo, en una forma de realizacion, la magnitud de la corriente se altera de manera que puede controlarse dependiendo de la corriente sensada.
En una forma de realizacion, la corriente es controlada de manera que este limitada a una magnitud por debajo de un umbral de magnitud de corriente.
Por ejemplo, en una forma de realizacion la magnitud de la corriente que fluye a una de la primera seccion del bus y de la segunda seccion del bus es limitada dependiendo de la corriente sensada. Por ejemplo, si un artfculo de consumo conectado a la respectiva seccion del bus consume mucha corriente debido a una falla, esto no producira un dano debido a la magnitud de la corriente. En una forma de realizacion adicional, si la corriente consumida por la seccion del bus respectiva se encuentra dentro de un intervalo predeterminado durante un tiempo predeterminado, indicando dicha falla, se desconecta la respectiva seccion del bus.
De acuerdo con una forma de realizacion adicional, la energfa provista a la respectiva seccion del bus es interrumpida de manera de limitar la corriente que fluye a la seccion del bus.
De acuerdo con una forma de realizacion adicional, el metodo ademas comprende balancear la carga de un primer generador conectado electricamente a la primera seccion del bus y la carga del segundo generador conectado electricamente a la segunda seccion del bus.
De acuerdo tambien con otras formas de realizacion del tercer aspecto, se llevan a cabo funciones como se describe respecto al primer aspecto. Estas funciones pueden llevarse a cabo de cualquier manera adecuada. En consecuencia, las caracterfsticas del dispositivo especificadas respecto al primer aspecto no son limitantes de la definition de las formas de realizacion del metodo para el tercer aspecto. Solo las funciones descritas limitan las respectivas formas de realizacion del tercer aspecto. Sin embargo, de acuerdo con una forma de realizacion, estas funciones se llevan a cabo con la configuration del sistema de distribucion de energfa como se describe respecto al segundo aspecto. De acuerdo con otras formas de realizacion, estas funciones se llevan a cabo con la configuracion del conjunto de fuente conmutada como se describe respecto al primer aspecto.
De acuerdo con un cuarto aspecto del objeto en cuestion que se describe en la presente, se provee un programa de computadora para controlar un objeto ffsico, es decir un conjunto de fuente conmutada en un bus de distribucion de energfa, en donde el programa de computadora esta configurado para llevar a cabo el metodo de acuerdo con el tercer aspecto o una forma de realizacion del mismo cuando es ejecutado por un conjunto procesador.
De acuerdo con una forma de realizacion, el programa de computadora tambien influye en la operation del o los generadores con respecto a la frecuencia y la tension. Por ejemplo, en una forma de realizacion adicional, el programa
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de computadora esta configurado para influir en la operation del generador con el objetivo de alcanzar la operation optima y el flujo de carga del sistema completo que incluye iniciar y detener los generadores dependiendo del modo de operacion. Por ejemplo, en ambas formas de realization se proveen valores configurados a un controlador del generador.
De acuerdo con un quinto aspecto del objeto en cuestion que se describe en la presente, se provee el uso de un conjunto de fuente conmutada como un conector de las dos secciones del bus de un bus de distribution de energla, donde el bus conmutador de energla esta configurado de acuerdo con el primer aspecto o una forma de realizacion del mismo.
De acuerdo con una forma de realizacion del objeto en cuestion que se describe en la presente, el sistema de distribucion de energla es un sistema de distribucion de energla electrica submarino. De acuerdo con una forma de realizacion del objeto en cuestion que se describe en la presente, el sistema de distribucion de energla es un sistema de distribucion de energla electrica de corriente continua (DC) submarino.
De acuerdo con una forma de realizacion, el sistema de distribucion de energla electrica submarino es una red de electricidad submarina para proveer energla electrica a una pluralidad de artfculos de consumo electrico. Por ejemplo, en una forma de realizacion, el sistema de distribucion de energla electrica submarino es una red de energla electrica submarina.
De acuerdo con una forma de realizacion, el sistema de distribucion de energla electrica submarino esta configurado para la conexion a un sistema a bordo de un barco o a bordo de una plataforma. Dichos sistemas pueden incluir un sistema de propulsion y/o un sistema de perforation. Tambien deben abarcarse otros tipos de sistemas de provision de energla por secciones. Para las instalaciones excepto aplicaciones submarinas el enfriamiento por lfquido o por aire es la solution mas probable.
De acuerdo con una forma de realizacion adicional, la tension de la energla de Corriente Continua provista al bus de distribucion de energla esta en un rango entre 500 voltios y 5 kilovoltios, por ejemplo entre 700 voltios y 2 kilovoltios, por ejemplo 1 kilovoltio.
De acuerdo con una forma de realizacion adicional, uno o mas de los elementos del sistema de distribucion de energla (denominados a partir de aqul como elementos del sistema) se configuran para la instalacion en un lecho marino. Por ejemplo, en formas de realizacion respectivas el elemento del sistema es capaz de operar a una profundidad de agua por debajo de un nivel superior predeterminado, por ejemplo 100 metros (m), 800 metros, 2000 metros o 3000 metros, en donde cada nivel superior corresponde a una forma de realizacion respectiva del objeto que se describe en la presente. De acuerdo con respectivas formas de realizacion adicionales, el elemento del sistema es capaz de operar bajo una presion que corresponde a la profundidad especificada, en donde en una forma de realizacion la presion es una presion generada por agua de mar de la profundidad especificada, y en otra forma de realizacion la presion es una presion generada por agua dulce de la profundidad especificada. De acuerdo con respectivas formas de realizacion adicionales, el elemento del sistema es capaz de operar hasta un nivel inferior predeterminado de profundidad de agua, por ejemplo 200 metros (m), 1000 metros, 3000 metros o 4000 metros en donde cada nivel inferior corresponde a una forma de realizacion respectiva del objeto en cuestion que se describe en la presente, lo que da origen a presiones respectivas que dependen de la densidad del agua, por ejemplo de la temperatura y del tipo de agua (agua de mar o agua dulce).
En las formas de realizacion que se mencionaron previamente y en general en la presente, el termino "acoplamiento/desacoplamiento electrico" no necesariamente implica una conexion directa de las entidades acopladas, ni tampoco necesariamente implica una conexion electrica (galvanica). Por el contrario, en una forma de realizacion las entidades conectadas electricamente pueden estar galvanicamente separadas. En dicha forma de realizacion el acoplamiento electrico provee sin embargo una transferencia de energla electrica entre las entidades conectadas electricamente. De acuerdo con una forma de realizacion adicional, el desacoplamiento electrico impide la transferencia de energla electrica entre las entidades desacopladas electricamente. Mas aun, se puede localizar cualquier elemento intermedio entre las entidades conectadas electricamente.
De acuerdo con una forma de realizacion, uno o mas elementos del sistema, por ejemplo cualquier elemento semiconductor, se instala en un recipiente lleno con aceite. Por ejemplo, de acuerdo con una forma de realizacion adicional, el conjunto de fuente conmutada se instala en un recipiente lleno con aceite.
Tal como se usa en la presente, una referencia a un programa de computadora es equivalente a una referencia a un elemento de programa y/o un medio legible por computadora que contiene instrucciones para controlar un sistema de computadora para coordinar el desempeno del metodo descrito previamente.
El programa de computadora se puede implementar como un codigo de instrucciones legible por computadora mediante el uso de cualquier lenguaje de programacion adecuado, tal como, por ejemplo, JAVA, C++, y se puede
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almacenar en un medio legible por computadora (disco extralble, memoria volatil o no volatil, memoria/procesador incrustado, etc.). El codigo de instrucciones se puede operar para programar una computadora o cualquier otro dispositivo programable para llevar a cabo las funciones deseadas. El programa de computadora puede estar disponible a partir de una red, tal como la World Wide Web, desde la cual se puede descargar.
Las formas de realizacion del objeto en cuestion que se describe en la presente pueden ser realizadas por medio de un programa de computadora, respectivamente el software. Sin embargo, las formas de realizacion del objeto en cuestion que se describe en la presente tambien pueden realizarse por medio de uno o mas circuitos electronicos especlficos, respectivamente el hardware. Mas aun, las formas de realizacion del objeto en cuestion que se describe en la presente tambien se pueden realizar de una manera hlbrida, es decir mediante una combinacion de modulos de software y modulos de hardware.
En lo previo se han descrito, y en lo sucesivo se describiran, formas de realizacion ejemplificativas del objeto en cuestion que se divulga en la presente en referencia a un conjunto de fuente conmutada, un sistema de distribution de energla y un metodo para operar un sistema de distribucion de energla. Debe senalarse que por supuesto es posible cualquier combinacion de caracterlsticas relacionadas a los diferentes aspectos del objeto en cuestion que se describe en la presente. En particular, se han descrito algunas formas de realizacion en referencia a reivindicaciones sobre el tipo de aparato mientras que otras formas de realizacion se han descrito en referencia a reivindicaciones sobre el tipo de metodo. Sin embargo, las personas con experiencia en el arte deduciran a partir de lo anterior y de la descripcion siguiente que, a menos que se indique de otra manera, ademas de cualquier combinacion de caracterlsticas pertenecientes a un aspecto, tambien se considera divulgada dentro de esta solicitud a cualquier combinacion de caracterlsticas relacionadas con diferentes aspectos o formas de realizacion, por ejemplo incluso entre caracterlsticas de las reivindicaciones sobre el tipo de aparato y las caracterlsticas de las reivindicaciones sobre el tipo de metodo. Por ejemplo, un controlador de un conjunto de fuente conmutada puede tener implementadas en el mismo una o mas de las formas de realizacion que se divulgan en la presente.
Los aspectos y las formas de realizacion definidas previamente, y los aspectos y formas de realizacion adicionales de la presente invention son evidentes a partir de los ejemplos que se describiran a partir de aqul, y que se explican en referencia a las figuras, los que sin embargo no limitan la invencion.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
En la Figura 1 se muestra en parte un sistema de distribucion de energla electrica de acuerdo con formas de realizacion del objeto en cuestion que se describe en la presente.
En la Figura 2 se muestra en parte un sistema de distribucion de energla electrica adicional de acuerdo con formas de realizacion del objeto en cuestion que se describe en la presente.
En la Figura 3 se muestra un conjunto de fuente conmutada de acuerdo con formas de realizacion del objeto en cuestion que se describe en la presente.
DESCRIPCION DETALLADA
La ilustracion en las figuras es esquematica. Ha de notarse que en las diferentes figuras, se proveen elementos similares o identicos con los mismos slmbolos de referencia o bien con slmbolos de referencia que son diferentes de los correspondientes slmbolos de referencia solamente en el primer dlgito.
La Figura 1 muestra un sistema de distribucion de energla 100 que comprende un bus de distribucion de energla 102 que tiene una primera seccion de bus 104 y una segunda section de bus 106. El bus de distribucion de energla 102 se opera con corriente continua (DC). El sistema 100 ademas comprende un conjunto de fuente conmutada 108 que posee una primera terminal 110 y una segunda terminal 112. De acuerdo con una forma de realizacion, la primera terminal 110 se conecta electricamente a la primera seccion del bus 104 y la segunda terminal 112 se conecta electricamente a la segunda seccion del bus 106.
El conjunto de fuente conmutada 108 comprende un primer elemento semiconductor 114 y un segundo elemento semiconductor 116 conectados electricamente entre la primera terminal 110 y la segunda terminal 112 de manera de proveer controlabilidad sobre un flujo de corriente entre la primera terminal 110 y la segunda terminal 112 y entre la segunda terminal 112 y la primera terminal 110. De acuerdo con una forma de realizacion, los elementos semiconductores 114, 116 son transistores bipolares de puerta aislada acoplados a las terminales 110, 112 de forma que el primer elemento semiconductor 114 conduce corriente entre la primera terminal 110 y la segunda terminal 112 y el segundo elemento semiconductor 116 conduce corriente entre la segunda terminal 112 y la primera terminal 110. Con el objetivo de saltearse el respectivo otro elemento semiconductor, se proveen diodos de marcha libre 118, 120 como elementos semiconductores adicionales. En particular, se acopla un primer diodo 118 en paralelo al primer elemento semiconductor 114 en donde la direction de la conduction del primer elemento semiconductor 114 es
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inversa a la direccion de la conduccion del primer diodo asociado 118. De forma similar, se acopla un segundo diodo 120 en paralelo al segundo elemento semiconductor 116 en donde la direccion de la conduccion del segundo elemento semiconductor 116 es inversa a la direccion de la conduccion del segundo diodo asociado 120, como se muestra en la Figura 1.
De acuerdo con una forma de realizacion, el primer y el segundo elemento semiconductor 114, 116 se acoplan en serie entre la primera terminal 110 y la segunda terminal 112.
De acuerdo con una forma de realizacion, el conjunto de fuente conmutada 108 ademas comprende un sensor de corriente 122 acoplado en serie al primero y al segundo elemento semiconductor 114, 116 (transistores). El sensor de corriente 122 se configura para sensar una corriente que fluye entre la primera terminal 110 y la segunda terminal 112 y proveer una senal de corriente 124 en respuesta a la misma. Ademas, el conjunto de fuente conmutada 108 comprende un controlador 126 que esta configurado para recibir la senal de corriente 124 y controlar, en respuesta a la misma, al primer elemento semiconductor 114 y al segundo elemento semiconductor 116, por ejemplo mediante el suministro de una primera senal de tension respectiva 128 al primer elemento semiconductor 114 y una segunda senal de tension 130 al segundo elemento semiconductor 116.
El controlador 126 se puede configurar de acuerdo con cualquier forma de realizacion divulgada en la presente. Por ejemplo, en una forma de realizacion el controlador 126 se configura para controlar el primer elemento semiconductor 114 y el segundo elemento semiconductor 116 de manera de conectar y desconectar las secciones de bus 104, 106 entre si, dependiendo de la senal de corriente 124. En dicha forma de realizacion, el conjunto de fuente conmutada 108 forma un interruptor. El interruptor de acuerdo con formas de realizacion del objeto en cuestion que se describe en la presente tiene la ventaja de que el mismo es capaz de manejar el nivel de tension, tlpicamente 1000 voltios (V), que hay en el bus de distribucion de energla 102.
De acuerdo con una forma de realizacion adicional, el controlador 126 se configura para controlar el primer elemento semiconductor 114 y el segundo elemento semiconductor 116 de manera de limitar la corriente que fluye a traves del dispositivo conmutador de tension 108. Con este fin, el sensor de corriente 122 se configura y posiciona de manera de proveer una senal de corriente 124 que es indicativa de la corriente total que fluye a traves del elemento conmutador de tension 108. Se pueden implementar diversos esquemas de control en el controlador 126, por ejemplo los esquemas de control que emplean la limitacion de la corriente que fluye a traves del conjunto de fuente conmutada 108.
Por ejemplo, en caso de falla en una seccion de bus 104, 106 del bus, la corriente sensada que fluye entre de seccion de bus (por ejemplo 104) a la otra (por ejemplo 106) sera monitoreada y limitada mediante la operacion de los semiconductores. En caso de que la corriente fluya durante un tiempo mas largo que un llmite establecido, el elemento conmutador de tension 108 abrira y desconectara la seccion de bus en falla, gracias a la operacion respectiva del controlador 126. El llmite de corriente puede establecerse de acuerdo con el modo real de operacion en una forma que no produzca alteraciones del resto de la seccion de bus.
De acuerdo con una forma de realizacion, el sistema de distribucion de energla electrica 100 ademas comprende una bobina de choque 132 o una inductancia acoplada en serie con el sensor de corriente 122, o en otra forma de realizacion, en serie con los elementos semiconductores controlables 114, 116. La bobina de choque 132 sirve para reducir las sobrecargas de corriente y por lo tanto provee una operacion confiable del sensor de corriente 122.
De acuerdo con una forma de realizacion adicional, el conjunto de fuente conmutada 108 comprende un fusible 134 que se acopla en serie con los elementos semiconductores 114, 116 y sirve para proteger a los elementos semiconductores 114, 116, por ejemplo en caso de falla del conjunto controlador 126.
De acuerdo con una forma de realizacion adicional, el sistema de distribucion de energla electrica 100 incluye un primer seccionador 136 que esta conectado electricamente entre la primera seccion del bus 104 y la primera terminal 110 del conjunto de fuente conmutada 108, y un segundo seccionador 138 que esta conectado electricamente entre la segunda seccion del bus 106 y la segunda terminal 112 del conjunto de fuente conmutada 108. Los seccionadores 136, 138 estan cerrados durante la operacion normal, proporcionando de esa manera una conexion electrica entre las respectivas secciones de bus y las terminales. Para propositos de mantenimiento, los seccionadores 136, 138 pueden abrirse desconectando de esa manera el sistema de fuente conmutada 108 del bus de distribucion de energla 102.
Ha de notarse que, en general en la presente, los elementos que se asocian con una cierta entidad en las formas de realizacion ejemplificativas (mostradas en las figuras) tambien pueden asociarse con otra entidad en otras formas de realizacion. Por ejemplo, en una forma de realizacion, los seccionadores 136, 138 se asocian con el conjunto de fuente conmutada 108 (que no se muestra en la Figura 1).
En la Figura 2 se muestra en parte un sistema de distribucion de energla electrica adicional 200 de acuerdo con formas de realizacion del objeto en cuestion que se describe en la presente.
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La estructura del conjunto de fuente conmutada 208 en la Figura 2 es similar a la estructura del conjunto de fuente conmutada 108 que se muestra en detalle en la Figura 1 y la descripcion del mismo no se repite aqul. Sin embargo, el controlador 226 del conjunto de fuente conmutada 208 de la Figura 2 se configura en forma diferente en comparacion con el controlador 126 de la Figura 1.
De acuerdo con una forma de realization del conjunto de fuente conmutada 208, el controlador implementa un dispositivo de precarga: en un sistema de distribution de DC 200 en donde se conecta una cantidad de inversores 240 al bus de distribucion de energfa 202, todos los capacitores de DC (no mostrado en la Figura 2) en los inversores se conectan al bus de DC 202. En la Figura 2 tambien se muestran artlculos de consumo electrico, indicados en 242. El acoplamiento electrico de los elementos individuales puede llevarse a cabo de cualquier modo adecuado, por ejemplo mediante conectores electricos o cables. Esto se indica en forma ejemplificativa en 244 en la Figura 2. Cuando se suministra corriente al bus 202, debe limitarse la corriente. El conjunto de fuente conmutada 208 en esta situation se puede operar como un interruptor electronico, gracias al controlador respectivamente configurado 226, limitando la corriente a un nivel seleccionado, asegurando un llmite eficaz del flujo de corriente.
De acuerdo con una forma de realizacion del controlador de acuerdo con la materia sujeto descrita en la presente, tambien implementada en el controlador 226 del conjunto de fuente conmutada 208 de la Figura 1, el conjunto de fuente conmutada 208 se configura para implementar un balanceador de carga. Con este objetivo y de acuerdo con una forma de realizacion adicional, el conjunto de fuente conmutada 208 ademas comprende por lo menos una entrada de control 246 para recibir una senal de control externa 248. En una forma de realizacion, la serial de control externa 248 es recibida a partir de un sistema de control de tension 250 que tambien provee senales de control 251 a los generadores 252, 253 alimentando las secciones de bus 204, 206 a traves de los rectificadores 254. El controlador 226 se configura para controlar, en respuesta a la senal de control externa 248, el primer elemento semiconductor y el segundo elemento semiconductor (no mostrados en la Figura 2) del conjunto de fuente conmutada 208.
En respuesta a las senales de control externas recibidas 248 a partir del sistema de control de tension 250, el conjunto de fuente conmutada opera como un balanceador de carga mediante la limitation de la corriente que fluye por ejemplo entre un primer generador conectado electricamente a la primera section del bus 204 a traves de la primera section del bus 202 y a traves del conjunto de fuente conmutada 208 hacia la segunda seccion del bus 206, asegurando de esa manera una operation optimizada de los generadores y conservando incluso la confiabilidad de dos secciones de bus independientes 204, 206 en caso de falla.
En la Figura 3 se muestra en parte un conjunto de fuente conmutada 308 de acuerdo con formas de realizacion del objeto en cuestion que se describe en la presente.
De acuerdo con formas de realizacion del objeto en cuestion que se describe en la presente, el conjunto de fuente conmutada 308 comprende una primera terminal 310, una segunda terminal 312 y un primer elemento semiconductor 314 y un segundo elemento semiconductor 316. El primer elemento semiconductor 314 y el segundo elemento semiconductor 316 se conectan electricamente en paralelo entre la primera terminal 310 y la segunda terminal 312 de manera de proveer controlabilidad de un flujo de corriente entre la primera terminal 310 y la segunda terminal 312 y entre la segunda terminal 312 y la primera terminal 310.
De acuerdo con una forma de realizacion mostrada en la Figura 3, el primero y el segundo elemento semiconductor son de tipo IGBT. En otras formas de realizacion, los elementos semiconductores pueden ser, por ejemplo, tiristores.
Ha de notarse que las formas de realizacion que se describieron anteriormente pueden variar, aun manteniendose de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, en formas de realizacion respectivas, la bobina de choque 132 y/o el fusible 134 y/o los seccionadores 136, 138 pueden omitirse. De acuerdo con una forma de realizacion, la energla de Corriente Continua es una energla bipolar. De acuerdo con otra forma de realizacion, la energla de Corriente Continua no es una energla de Corriente Continua bipolar sino que es una energla de Corriente Continua multipolar que tiene mas de dos polos.
Ademas, la cantidad y la disposition especificada de rectificadores, inversores, artlculos de consumo electrico y controladores no excluye a otras cantidades y disposiciones de dichas entidades. Por ejemplo, el controlador del conjunto de fuente conmutada puede localizarse muy proximo a los elementos semiconductores o se puede localizar alejado del elemento semiconductor. Ademas tambien ha de notarse que un sistema de distribucion de energla electrica submarino o un sistema de distribucion de energla electrica terrestre de acuerdo con formas de realizacion del objeto en cuestion que se describe en la presente no se limitan a la inclusion de las entidades especfficas que se describen en algunas formas de realizacion anteriores. Ademas, la materia sujeto descrita en la presente puede implementarse de diversas maneras en diversas localizaciones en un sistema de distribucion de energla electrica submarino o en un sistema de distribucion de energla electrica terrestre, a la vez que continua proporcionando la funcionalidad deseada.
Ha de notarse que el termino "que comprende" no excluye a otros elementos o pasos y el termino "un" o "uno/una" no excluye a sus formas en plural. Tambien, los elementos descritos en asociacion con formas de realizacion diferentes, pueden combinarse. Ha de notarse que los slmbolos de referencia en las reivindicaciones no deben interpretarse como limitantes del alcance de las reivindicaciones.

Claims (8)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un sistema de distribution de energla electrica que comprende un conjunto de fuente conmutada (108, 208, 308) para convertir la energla en un bus de distribution de energla (102, 202), en donde el conjunto de fuente conmutada (108, 208, 308) comprende:
    - una primera terminal (110, 310);
    - una segunda terminal (112, 312);
    - un primer elemento semiconductor (114, 314) y un segundo elemento semiconductor (116, 316) conectado electricamente entre la primera terminal (110, 310) y la segunda terminal (112, 312) de manera de proveer controlabilidad de un flujo de corriente de la primera terminal (110, 310) a la segunda terminal (112, 312) y de la segunda terminal (112, 312) a la primera terminal (110, 310),
    - un sensor de corriente (122) para sensar una corriente que fluye entre la primera terminal (110, 310) y la segunda terminal (112, 312) y proveer una senal de corriente (124) en respuesta a la misma; y
    - un controlador (126, 226) que esta configurado para recibir la senal de corriente (124) y controlar en respuesta a la misma el primer elemento semiconductor (114, 314) y el segundo elemento semiconductor (116, 316),
    - una inductancia (132) conectada en serie con los elementos semiconductores controlables (114, 116);
    en donde la primera terminal (110, 310) del conjunto de fuente conmutada esta conectada electricamente a la primera section del bus (104, 204) del bus de distribution de energla (102, 202) y la segunda terminal (112, 312) del conjunto de fuente conmutada esta conectado electricamente a una segunda section del bus (106, 206) del bus de distribution de energla (102, 202), en donde a cada section del bus (104, 204, 106, 206) puede conectarse de manera electrica por lo menos un artlculo de consumo electrico (242),
    - en donde la tension de la energla de Corriente Continua provista al bus de distribution de energla esta en un rango entre 500 voltios y 5 kilovoltios; y,
    en donde el controlador (126) esta configurado para controlar el primer elemento semiconductor (114, 314) y el segundo elemento semiconductor (116, 316) de manera de conectar y desconectar las secciones del bus (104, 106) entre si, dependiendo de la senal de corriente (124).
  2. 2. Un sistema de distribution de energla de acuerdo con la revindication 1,
    - en donde el controlador (126, 226) esta configurado para controlar el primer elemento semiconductor (114, 314) y el segundo elemento semiconductor (116, 316) en respuesta a la senal de corriente (124) de manera de controlar la magnitud de la corriente que fluye entre la primera terminal (110, 310) y la segunda terminal (112, 312) en respuesta a la senal de corriente (124).
  3. 3. Un sistema de distribution de energla de acuerdo con la revindication 1 o 2, que comprende
    - una entrada de control (246) para recibir una senal de control externa (248);
    - en donde el controlador (126, 226) esta configurado para controlar, en respuesta a la senal de control externa (248), el primer elemento semiconductor (114, 314) y el segundo elemento semiconductor (116, 316).
  4. 4. Un sistema de distribution de energla (100, 200) de acuerdo con la revindication 3 con el conjunto de fuente conmutada (108, 208, 308) que esta configurado de acuerdo con la revindication 3, en donde el sistema de distribution de energla comprende:
    - un primer generador (252) para proveer energla electrica a la primera section del bus (104, 204);
    - un segundo generador (253) para proveer energla electrica a la segunda section del bus (106, 206);
    - un controlador de carga (250), en donde el controlador de carga esta configurado para proveer la senal de control externa (248) a la entrada de control (246) del conjunto de fuente conmutada (108, 208, 308) con el objetivo de controlar la magnitud de la corriente que fluye entre la primera terminal (110, 310) y la segunda terminal (112, 312) de manera de alterar una distribution de carga entre el primer generador (252) y el segundo generador (253), en donde la senal externa es una senal de balanceo de carga.
  5. 5. Un sistema de distribucion de energla de acuerdo con cualquier reivindicacion precedente, que ademas comprende un primer seccionador (136) el cual esta conectado electricamente entre la primera seccion del bus (104) y la primera terminal (110) del conjunto de fuente conmutada (108) y un segundo seccionador (138) el cual esta conectado electricamente entre la segunda seccion del bus (106) y la segunda terminal (112) del conjunto de fuente conmutada
    5 (108).
  6. 6. Metodo para operar un sistema de distribucion de energla electrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el metodo comprende:
    - sensar una corriente que fluye entre la primera seccion del bus y la segunda seccion del bus;
    - controlar un flujo de corriente desde la primera seccion del bus (104, 204) a la segunda seccion del bus (106, 206) y 10 desde la segunda seccion del bus (106, 206) a la primera seccion del bus (104, 204).
  7. 7. Un programa de computadora para controlar un objeto flsico, es decir un conjunto de fuente conmutada en un bus de distribucion de energla (102, 202), en donde el programa de computadora esta configurado para realizar el metodo de acuerdo con la reivindicacion 6 cuando es ejecutado por un conjunto procesador.
  8. 8. Uso de un conjunto de fuente conmutada (108, 208, 308) de un sistema de distribucion de energla de acuerdo con 15 una de las reivindicaciones 1 a 3 como un conector de las dos secciones del bus (103, 204, 106, 206) de un bus de
    distribucion de energla (102, 202).
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