ES2866962T3 - Máquina eléctrica de CC con sistemas y métodos de devanado de toma central - Google Patents
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Abstract
Máquina eléctrica de corriente continua (14) configurada para funcionar en un modo motor, un modo generador, o ambos, que comprende: un terminal de máquina (31) configurado para conectar de manera eléctrica la máquina eléctrica de corriente continua (14) a una fuente de alimentación de corriente continua (30) o una carga eléctrica de corriente continua (28); un rotor (34) configurado para generar un campo magnético del rotor; y una pluralidad de celdas de conmutación (36A, 36B), estando las celdas de conmutación (36A, 36B) acopladas de manera eléctrica en serie entre sí, comprendiendo cada una de las celdas de conmutación (36A, 36B): un componente de devanado (44), que comprende: una primera parte (60A, 62A) acoplada de manera eléctrica entre un primer terminal (50) y un segundo terminal (54) del componente de devanado (44); y una segunda parte (60B, 62B) acoplada de manera eléctrica entre un tercer terminal (52) y el segundo terminal (54) del componente de devanado (44); un primer dispositivo de conmutación (42A) acoplado de manera eléctrica al primer terminal (50) del componente de devanado (44) y configurado para cerrarse cuando una primera tensión inducida a través de la primera parte (60A, 62A) del componente de devanado (44) por rotación del campo magnético del rotor es positiva; y un segundo dispositivo de conmutación (42B) se acopla de manera eléctrica al tercer terminal (52) del componente de devanado (44) y se configura para cerrarse cuando una segunda tensión inducida a través de la segunda parte (60B, 62B) del componente de devanado (44) por la rotación del campo magnético del rotor es negativa, en el que la polaridad de la primera tensión y de la segunda tensión son opuestas; en el que cada una de las celdas de conmutación (36A, 36B) comprende además: un primer terminal de celda (38) acoplado de manera eléctrica al primer dispositivo de conmutación (42A) y el segundo dispositivo de conmutación (42B); y un segundo terminal de celda (40) acoplado de manera eléctrica al segundo terminal (54) del componente de devanado (44); en el que el primer terminal de celda (38) de una primera de las celdas de conmutación (36A, 36B) en la serie se acopla de manera eléctrica al terminal de máquina (31) de la máquina eléctrica de corriente continua (14); y en el que el segundo terminal de celda (40) de la primera de las celdas de conmutación (36A, 36B) en la serie se acopla de manera eléctrica al primer terminal de celda (38) de una segunda de las celdas de conmutación (36A, 36B) en la serie.
Description
DESCRIPCIÓN
Máquina eléctrica de CC con sistemas y métodos de devanado de toma central
Antecedentes
La presente divulgación se refiere, en general, a máquinas eléctricas y, de manera más específica, a máquinas eléctricas de CC.
En general, una máquina eléctrica puede usarse para la transformación entre energía eléctrica y energía mecánica. Por ejemplo, cuando se suministra potencia eléctrica, la máquina eléctrica puede funcionar en un modo motor. De manera específica, la potencia eléctrica puede producir un campo magnético que provoca el accionamiento de un rotor en la máquina eléctrica, transformando de ese modo energía eléctrica en energía mecánica. Por otro lado, cuando se suministra energía mecánica, la máquina eléctrica puede funcionar en un modo generador. De manera específica, la energía mecánica puede accionar el rotor, lo que induce potencia eléctrica en la máquina eléctrica, transformando de ese modo energía mecánica en energía eléctrica.
Como tal, pueden usarse máquinas eléctricas en diversas aplicaciones. De hecho, puede elegirse el tipo de máquina eléctrica usada basándose al menos en parte en el contexto en el que se usa. Por ejemplo, una máquina eléctrica de corriente continua (CC) puede usarse para transformar potencia eléctrica de CC en energía mecánica y/o para transformar energía mecánica en potencia eléctrica de CC. Para facilitarlo, las máquinas eléctricas de CC tradicionales usan generalmente grandes condensadores de almacenamiento de energía (particularmente en aplicaciones de alta potencia). Sin embargo, en algunos casos, el uso de grandes condensadores de almacenamiento de energía puede ser un factor limitante en la fiabilidad operacional y/o la flexibilidad de diseño de una máquina eléctrica de CC.
El documento WO 2009/106584 describe un método y una disposición de circuito para poner en funcionamiento un motor sincrónico permanentemente excitado. La disposición de circuito incluye un componente de devanado que comprende una primera parte acoplada de manera eléctrica entre un primer terminal y un segundo terminal del primer componente de devanado; y una segunda parte de manera eléctrica acoplada entre un tercer terminal y el segundo terminal del primer componente de devanado. Un primer dispositivo de conmutación se acopla de manera eléctrica al primer terminal del primer componente de devanado y se cierra cuando una primera tensión inducida a través de la primera parte del primer componente de devanado por rotación del campo magnético del rotor es positiva. Un segundo dispositivo de conmutación se acopla de manera eléctrica al tercer terminal del primer componente de devanado y se cierra cuando una segunda tensión inducida a través de la segunda parte del primer componente de devanado por la rotación del campo magnético del rotor es negativa, en el que las polaridades de la primera tensión y de la segunda tensión son opuestas. El motor sincrónico se activa por un circuito inversor diseñado como una conexión de toma central de tal manera que el motor de CA se pone en funcionamiento en un modo de desaceleración mediante la conexión de toma central.
El documento EP 2704297297 A1 describe una máquina eléctrica de CC con una gran cantidad de fases. La máquina incluye un conjunto de rotor y estátor. Un devanado estatórico incluye una pluralidad de bobinas contenidas en las ranuras de devanado y define una pluralidad de fases de estátor. Un conjunto de conmutación electrónico incluye terminales de carga de CC primero y segundo que pueden conectarse a un equipo externo y una pluralidad de módulos de conmutación. Cada módulo de conmutación incluye dispositivos electrónicos y se conecta a una bobina de estátor respectiva. Una primera proporción de los módulos de conmutación se conectan entre sí en serie entre los terminales de carga de c C primero y segundo y una segunda proporción de los módulos de conmutación se conecta entre sí en serie entre los terminales de carga de CC primero y segundo para definir dos circuitos de CC paralelos.
El documento EP 1946435 A1 describe una máquina giratoria de CC sin escobillas que comprende un rotor, un estátor, un devanado estatórico que tiene un número bobinas unidas por el mismo número de puntos de acoplamiento común y un circuito conmutador electrónico. El circuito conmutador electrónico comprende el mismo número de etapas de conmutación. Cada etapa de conmutación se conecta entre uno respectivo de los puntos de acoplamiento común y los terminales de Ce primero y segundo e incluye medios de forzamiento de conmutación capacitivos para descargar de manera selectiva una tensión en el devanado estatórico.
Breve descripción
A continuación se expone un sumario de determinadas realizaciones dadas a conocer en el presente documento. Debe entenderse que estos aspectos se presentan meramente para proporcionar al lector un breve sumario de estas realizaciones determinadas y que estos aspectos no están destinados a limitar el alcance de esta divulgación. En efecto, esta divulgación puede abarcar una variedad de aspectos que pueden no estar expuestos a continuación.
En un aspecto de la invención, se da a conocer una máquina eléctrica de corriente continua que funciona en
un modo motor, un modo generador o ambos. La máquina eléctrica de corriente continua incluye un terminal de máquina configurado para conectar de manera eléctrica la máquina eléctrica de corriente continua a una fuente de alimentación de corriente continua o una carga eléctrica de corriente continua, un rotor configurado para generar un campo magnético del rotor y una pluralidad de celdas de conmutación, estando las celdas de conmutación acopladas de manera eléctrica en serie entre sí. Cada una de las celdas de conmutación incluye un componente de devanado, que incluye una primera parte acoplada de manera eléctrica entre un primer terminal y un segundo terminal del primer componente de devanado; y una segunda parte acoplada de manera eléctrica entre un tercer terminal y el segundo terminal del primer componente de devanado. El primer dispositivo de conmutación se acopla de manera eléctrica al primer terminal del componente de devanado y se configura para cerrarse cuando una primera tensión inducida a través de la primera parte del componente de devanado por rotación del campo magnético del rotor es positiva. El segundo dispositivo de conmutación se acopla de manera eléctrica al tercer terminal del componente de devanado y se configura para cerrarse cuando una segunda tensión inducida a través de la segunda parte del componente de devanado por la rotación del campo magnético del rotor es negativa, en el que la polaridad de la primera tensión y de la segunda tensión son opuestas. Cada una de las celdas de conmutación comprende además: un primer terminal de celda acoplado de manera eléctrica al primer dispositivo de conmutación y al segundo dispositivo de conmutación; y un segundo terminal de celda acoplado de manera eléctrica al segundo terminal del componente de devanado. El primer terminal de celda de una primera de las celdas de conmutación en la serie se acopla de manera eléctrica al terminal de máquina de la máquina eléctrica de corriente continua, y el segundo terminal de celda de la primera de las celdas de conmutación en la serie se acopla de manera eléctrica al primer terminal de celda de una segunda de las celdas de conmutación en la serie.
En otro aspecto, se da a conocer un método para poner en funcionamiento una máquina eléctrica de corriente continua tal como se describe anteriormente. El método incluye recibir, usando un controlador acoplado de manera comunicativa a la máquina eléctrica de corriente continua, primeros datos de sensor de un primer sensor que indica una primera tensión inducida en una primera bobina de toma central en una primera celda de conmutación de la máquina eléctrica de corriente continua por rotación de un rotor; comparar, usando el controlador, la primera tensión con una primera tensión umbral; ordenar, usando el controlador, a una primera unidad de conmutación en la primera celda de conmutación que conduzca corriente a través de una primera mitad de la primera bobina de toma central cuando la primera tensión sea mayor que la primera tensión umbral; ordenar, usando el controlador, a una segunda unidad de conmutación en la primera celda de conmutación que conduzca corriente a través de una segunda mitad de la primera bobina de toma central cuando la primera tensión no sea mayor que la primera tensión umbral, en la que la segunda unidad de conmutación y la segunda mitad de la primera bobina de toma central se acoplan en paralelo con la primera unidad de conmutación y la primera mitad; ordenar, usando el controlador, a una primera unidad de conmutación en una segunda celda de conmutación acoplada en serie con la primera celda de conmutación que conduzca corriente a través de una tercera mitad de una segunda bobina de toma central en la segunda celda de conmutación después de ordenar a la primera unidad de conmutación que conduzca corriente a través de la primera mitad; y ordenar, usando el controlador, a una segunda unidad de conmutación en la segunda celda de conmutación que conduzca corriente a través de una cuarta mitad de la segunda bobina de toma central después de ordenar a la segunda unidad de conmutación que conduzca corriente a través de la segunda mitad. En todavía otro aspecto, se da a conocer un programa informático que comprende medios de código de programa informático adaptados para realizar el método tal como se describió anteriormente cuando se ejecuta por un procesador de ordenador.
Breve descripción de los dibujos
Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente divulgación se harán más evidentes cuando se lea la siguiente descripción detallada con referencia a los dibujos adjuntos en los que los símbolos iguales representan piezas iguales por todos los dibujos, en los que:
la figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de máquinas que funciona en un modo motor, según una realización;
la figura 2 es un diagrama de bloques del sistema de máquinas que funciona en un modo generador, según una realización;
la figura 3 es un diagrama de bloques de una máquina eléctrica de corriente continua (CC) que puede usarse en el sistema de máquinas, según una realización;
la figura 4 es un diagrama de bloques de una realización de una celda de conmutación que puede usarse en la máquina eléctrica de la figura 3, según una realización;
la figura 5 es un diagrama de bloques de una realización de una unidad de conmutación que puede usarse en la celda de conmutación de la figura 4, según una realización;
la figura 6A es un diagrama de bloques de una realización de un componente de devanado que puede usarse
en la celda de conmutación de la figura 4, según una realización;
la figura 6B es un diagrama de bloques de otra realización de un componente de devanado que puede usarse en la celda de conmutación de la figura 4, según una realización;
la figura 7 es un diagrama de flujo de un procedimiento para controlar el funcionamiento de una celda de conmutación para facilitar el funcionamiento de la máquina eléctrica de CC en el modo motor, según una realización;
la figura 8A es un gráfico de la tensión a través de un componente de devanado en una primera celda de conmutación cuando funciona en el modo motor, según una realización;
la figura 8B es un gráfico de señales de control usado para controlar el funcionamiento de unidades de conmutación en la primera celda de conmutación cuando funciona en el modo motor, según una realización; la figura 8C es un gráfico de la corriente que fluye en el componente de devanado cuando funciona en el modo motor, según una realización;
la figura 8D es un gráfico de la tensión a través entonces de la primera celda de conmutación cuando funciona en el modo motor, según una realización;
la figura 9 es un diagrama de flujo de un procedimiento para coordinar el funcionamiento de múltiples celdas de conmutación en la máquina eléctrica de CC, según una realización;
la figura 10A es un gráfico de la tensión a través de cada una de las múltiples celdas de conmutación en la máquina eléctrica de CC cuando funciona en el modo motor, según una realización;
la figura 10B es un gráfico de la tensión a través de terminales de la máquina eléctrica de CC cuando funciona en el modo motor, según una realización;
la figura 10C es un gráfico de la corriente que fluye a través de los terminales de la máquina eléctrica de CC cuando funciona en el modo motor, según una realización;
la figura 11 es un diagrama de flujo de un procedimiento para controlar el funcionamiento de una celda de conmutación para facilitar el funcionamiento de la máquina eléctrica de CC en el modo generador, según una realización;
la figura 12A es un gráfico de la tensión a través del componente de devanado de la primera celda de conmutación cuando funciona en el modo generador, según una realización;
la figura 12B es un gráfico de señales de control usado para controlar el funcionamiento de las unidades de conmutación en la primera celda de conmutación cuando funciona en el modo generador, según una realización;
la figura 12C es un gráfico de la corriente que fluye en el componente de devanado de la primera celda de conmutación cuando funciona en el modo generador, según una realización;
la figura 12D es un gráfico de la tensión a través de cada una de las múltiples celdas de conmutación en la máquina eléctrica de CC cuando funciona en el modo generador, según una realización;
la figura 12E es un gráfico de la tensión a través de las múltiples celdas de conmutación cuando funciona en el modo generador, según una realización;
la figura 12F es un gráfico de la tensión a través de los terminales de la máquina eléctrica de CC cuando funciona en el modo generador, según una realización;
la figura 12G es un gráfico de la corriente que fluye a través de los terminales de la máquina eléctrica de CC cuando funciona en el modo generador, según una realización;
la figura 13 es un diagrama de bloques de otra realización de una unidad de conmutación que puede usarse en la celda de conmutación de la figura 4, según una realización; y
la figura 14 es un diagrama de bloques de otra realización de una celda de conmutación que puede usarse en la máquina eléctrica de la figura 3, según una realización.
Descripción detallada
Se describirán a continuación una o más realizaciones específicas de la presente divulgación. Estas realizaciones descritas son únicamente ejemplos de las técnicas dadas a conocer actualmente. De manera adicional, en un esfuerzo por proporcionar una descripción concisa de estas realizaciones, pueden no describirse todas las características de una implementación real en la memoria descriptiva. Se apreciará que en el desarrollo de cualquier implementación de este tipo, como en cualquier proyecto de diseño o de ingeniería, deben tomarse numerosas decisiones específicas de implementación para conseguir los objetivos específicos de los desarrolladores, tales como el cumplimiento con limitaciones relacionadas con negocios y relacionadas con sistemas, que pueden variar de una implementación a otra. Además, debe apreciarse que un esfuerzo de desarrollo de este tipo podría ser complejo y requerir mucho tiempo, pero constituiría, sin embargo, una práctica rutinaria de diseño, producción y fabricación para los expertos habituales que tienen el beneficio de esta divulgación.
Cuando se introducen elementos de diversas realizaciones de la presente divulgación, se pretende que los artículos "un", "una" y "el/la" signifiquen que hay uno o más de los elementos. Se pretende que los términos "que comprende", "que incluye" y "que tiene" sean inclusivos y signifiquen que puede haber elementos adicionales diferentes de los elementos enumerados. De manera adicional, debe entenderse que no se pretende que las referencias a "una realización" de la presente divulgación se interpreten como que excluyen la existencia de realizaciones adicionales que también incorporan las características enumeradas.
Pueden usarse máquinas eléctricas en una amplia variedad de aplicaciones. Por ejemplo, en aplicaciones de corriente continua (CC), puede usarse una máquina eléctrica de CC. De manera específica, cuando se suministra potencia eléctrica de corriente continua (CC), la máquina eléctrica de CC puede funcionar en un modo motor al transformar la potencia eléctrica de CC en energía mecánica. Por otro lado, cuando se suministra energía mecánica, la máquina de CC puede funcionar en un modo generador al transformar la energía mecánica en potencia eléctrica de CC.
En aplicaciones de CC, pueden usarse condensadores de almacenamiento de energía para facilitar el funcionamiento de una máquina eléctrica. Por ejemplo, cuando se usa una máquina eléctrica de CC, un conmutador en la máquina eléctrica de CC puede incluir condensadores para facilitar la inversión periódica de corriente suministrada al rotor de la máquina eléctrica de CC. De manera adicional, cuando se usa una máquina eléctrica de corriente alterna (CA), un conversor puede incluir condensadores para facilitar la transformación de potencia eléctrica de CC de entrada en potencia eléctrica de CA suministrada a la máquina eléctrica de CA.
En algunos casos, la potencia de servicio (por ejemplo, capacidades de almacenamiento de energía) de los condensadores usados puede depender de la magnitud de potencia eléctrica usada en la aplicación de CC. Por ejemplo, para proporcionar capacidades de almacenamiento de energía suficientes, la potencia de servicio de los condensadores puede aumentar a medida que aumenta la magnitud de potencia eléctrica usada en las aplicaciones de CC. Por consiguiente, la potencia de servicio de los condensadores puede ser alta cuando se usa en aplicaciones de alta potencia eléctrica de CC, tal como aplicaciones de corriente continua de media tensión (MVDC) o aplicaciones de corriente continua de alta tensión (HVDC).
Sin embargo, puede aumentar la magnitud de los efectos no deseados que dan como resultado de un fallo del condensador, ya que aumenta la energía almacenada en el condensador. De manera adicional, los condensadores pueden ser más propensos a fallos a altas temperaturas, que están a menudo presentes en aplicaciones de alta potencia, reduciendo de ese modo la eficiencia operacional (por ejemplo, el porcentaje de tiempo de funcionamiento) de la máquina eléctrica. Además, el tamaño físico de los condensadores puede aumentar a medida que aumenta la potencia de servicio, reduciendo de ese modo el espacio disponible en la máquina eléctrica y, por tanto, la flexibilidad de diseño. En otras palabras, el uso de condensadores puede limitar la eficiencia operacional y/o la flexibilidad de diseño de una máquina eléctrica (particularmente en aplicaciones de alta potencia de CC).
Por consiguiente, la presente divulgación proporciona técnicas para mejorar la eficiencia operacional y/o la flexibilidad de diseño al reducir o incluso eliminar los condensadores usados en una máquina eléctrica de CC. Para facilitarlo, la máquina eléctrica de CC puede usar múltiples celdas de conmutación conectadas en serie. En algunas realizaciones, las múltiples celdas de conmutación pueden funcionar como el estátor de la máquina eléctrica de CC.
En tales realizaciones, cuando funciona en el modo motor, puede suministrarse potencia eléctrica de CC a la máquina eléctrica de CC y fluir en serie a través de cada una de las celdas de conmutación. En cada una de las celdas de conmutación, puede fluir potencia eléctrica de CC a través de un componente de devanado, produciendo de ese modo un campo magnético del estátor, que puede interactuar con un campo magnético del rotor para accionar el rotor de la máquina eléctrica de CC. Por otro lado, cuando funciona en el modo generador, puede suministrarse energía mecánica para accionar el rotor. A medida que se acciona el rotor, el campo magnético del rotor puede inducir potencia eléctrica en el componente de devanado, que puede salir de la máquina eléctrica de CC.
Para facilitarlo, una celda de conmutación puede incluir dos unidades de conmutación antiparalelas conectadas de manera eléctrica a su componente de devanado. En algunas realizaciones, cada unidad de conmutación puede incluir dos o más dispositivos de conmutación de bloqueo de la tensión bidireccional que conducen corriente unidireccional. Por ejemplo, un dispositivo de conmutación puede incluir un tiristor, un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) de bloqueo inverso (RB), un tiristor conmutado por puerta integrada (IGCT) de RB o un diodo y transistor conectados en serie. De esta manera, los dispositivos de conmutación pueden conmutarse (por ejemplo, abrirse y cerrarse) para controlar el flujo de potencia eléctrica a través del componente de devanado.
En algunas realizaciones, el componente de devanado puede dividirse entre una primera parte y una segunda parte, en el que la rotación del campo magnético del rotor induce tensiones de polaridad opuesta. Por ejemplo, el componente de devanado puede incluir una bobina de toma central dividida en una primera mitad y una segunda mitad por un nudo central. De manera adicional o alternativa, el componente de devanado puede incluir dos bobinas separadas divididas por un nudo central. En tales realizaciones, una primera unidad de conmutación puede acoplarse de manera eléctrica entre un primer terminal de la celda de conmutación y la primera parte del devanado, una segunda unidad de conmutación puede acoplarse de manera eléctrica entre el primer terminal de la celda de conmutación y la segunda parte del devanado y el nudo central puede acoplarse de manera eléctrica a un segundo terminal de la celda de conmutación.
En funcionamiento, dos dispositivos de conmutación en una celda de conmutación pueden abrirse y cerrarse de manera relativamente complementaria entre sí. En algunas realizaciones, los dispositivos de conmutación pueden abrirse y cerrarse basándose al menos en parte en la tensión inducida a través en su parte correspondiente del componente de devanado. Por ejemplo, cuando funciona en el modo motor, un primer dispositivo de conmutación en la primera unidad de conmutación puede cerrarse cuando la tensión a través de la primera parte del componente de devanado sea positiva y un segundo dispositivo de conmutación en la segunda unidad de conmutación puede cerrarse cuando la tensión a través de la segunda parte del componente de devanado sea negativa. De esta manera, dado que la tensión inducida a través de la primera parte y la segunda parte pueden ser polaridades opuestas, puede suministrarse potencia instantánea positiva al componente de devanado y el campo magnético generado puede invertirse de manera periódica para facilitar el accionamiento del rotor.
Por otro lado, cuando funciona en el modo generador, el primer dispositivo de conmutación en la primera unidad de conmutación puede cerrarse cuando la tensión a través de la primera parte del componente de devanado sea negativa y el segundo dispositivo de conmutación en la segunda unidad de conmutación puede cerrarse cuando la tensión a través de la segunda parte del componente de devanado sea positiva. Dado que la tensión inducida a través de la primera parte y la segunda parte puede tener polaridades opuestas, puede suministrarse potencia instantánea negativa al componente de devanado. En otras palabras, puede suministrarse potencia instantánea positiva desde el componente de devanado, generando de ese modo potencia eléctrica de CC, que puede salir de la máquina eléctrica de CC.
Al funcionar de esta manera, las celdas de conmutación pueden permitir que la máquina eléctrica de CC funcione en el modo motor y/o el modo generador con un uso reducido o incluso eliminado de condensadores de almacenamiento de energía. Como tal, puede mejorarse la eficiencia operacional y/o la flexibilidad de diseño de la máquina eléctrica de CC. Además, en algunas realizaciones, las técnicas pueden ser particularmente útiles en aplicaciones de alta potencia eléctrica (por ejemplo, HVDC o MVDC) y/o aplicaciones de alta velocidad dado que los devanados de inducido (por ejemplo, el componente de devanado descrito a continuación) se incluyen en el estátor en lugar de en el rotor, simplificando de ese modo la construcción y/u obviando el uso de un conmutador mecánico (por ejemplo, con escobillas), que puede limitar de otra manera el funcionamiento de una máquina eléctrica de Cc en tales aplicaciones.
Para ayudar a la ilustración, se describe en la figura 1 una realización de un sistema de máquina 10 que funciona en modo motor. En la realización representada, el sistema de máquina 10 incluye una fuente de alimentación de CC 12, una máquina eléctrica de CC 14, una carga mecánica 16 y un controlador 18. De manera específica, la fuente de alimentación de CC 12 puede estar conectada de manera eléctrica a la máquina eléctrica de CC 14 mediante una conexión eléctrica 20 para permitir que la fuente de alimentación de CC 12 suministre potencia eléctrica de CC a la máquina eléctrica de CC 14. Por consiguiente, en algunas realizaciones, la fuente de alimentación de CC 12 puede ser un grupo electrógeno de CC y/o un componente de almacenamiento de potencia de CC, tal como una batería. En otras realizaciones, la fuente de alimentación de CC 12 puede transformar potencia eléctrica de CA en la potencia eléctrica de CC suministrada a la máquina eléctrica de CC 14.
De manera adicional, en algunas realizaciones, la fuente de alimentación de CC 12 puede suministrar potencia eléctrica de corriente continua de alta tensión (HVDC) y/o potencia eléctrica de corriente continua de media tensión (MVDC) a la máquina eléctrica de CC 14. En otras palabras, en algunas realizaciones, la máquina eléctrica de CC 14 puede funcionar usando potencia eléctrica de alta tensión y, por tanto, puede ser una
máquina eléctrica de alta tensión.
De manera adicional, la máquina eléctrica de CC 14 puede acoplarse de manera mecánica a la carga mecánica 16 por una conexión mecánica 22 para permitir que la máquina eléctrica de CC 14 suministre energía mecánica a la carga mecánica 16. Por ejemplo, la conexión mecánica 22 puede ser un árbol motor que permite que la máquina eléctrica de CC 14 accione la carga mecánica 16. Por consiguiente, en algunas realizaciones, la carga mecánica 16 puede ser una rueda, una turbina, un generador eléctrico o similares. De manera adicional, en algunas realizaciones, la máquina eléctrica de CC 14 puede accionar la conexión mecánica 22 a altas velocidades y, por tanto, puede ser una máquina eléctrica de alta velocidad.
Tal como se describió anteriormente, en el modo motor, la máquina eléctrica de CC 14 puede funcionar para transformar la potencia eléctrica de CC recibida de la fuente de alimentación de CC 12 en energía mecánica suministrada a la carga mecánica 16. Para facilitarlo, el controlador 18 puede controlar el funcionamiento de la máquina eléctrica de CC 14, por ejemplo, ordenado a dispositivos de conmutación que se abran o cierren. Por consiguiente, el controlador 18 puede incluir un componente de procesador 24 y un componente de memoria 26. En algunas realizaciones, el componente de memoria 26 puede incluir un medio legible por ordenador no transitorio y tangible que almacena órdenes ejecutables por el componente de procesador 24. Por tanto, en tales realizaciones, el componente de memoria 26 puede incluir memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria de solo lectura (ROM), memoria estable reescribible (por ejemplo, memoria flash), unidades de disco duro, discos ópticos y similares. De manera adicional, el componente de procesador 24 puede incluir uno o más microprocesadores de uso general, uno o más procesadores específicos de aplicación (ASIC), una o más matrices lógicas de campo programable (FPGA) o cualquier combinación de los mismos.
Tal como se describirá de manera más detallada a continuación, en algunas realizaciones, el controlador 18 puede controlar el funcionamiento basándose al menos en parte en parámetros de funcionamiento de la máquina eléctrica de CC 14. Para facilitarlo, pueden disponerse uno o más sensores 25 en o sobre la máquina eléctrica de CC 14 para medir los parámetros de funcionamiento. Por ejemplo, los sensores 25 pueden incluir sensores de temperatura, sensores de presión, sensores de tensión, sensores de corriente, sensores de potencia, sensores de velocidad, sensores de par o cualquier combinación de los mismos. Entonces los sensores 25 pueden comunicar los parámetros de funcionamiento medidos al controlador 18 como datos del sensor.
Para ilustrarlo de manera adicional, la figura 2 describe el sistema de máquina 10 que funciona en un modo generador. En la realización representada, el sistema de máquina 10 incluye la máquina eléctrica de CC 14, el controlador 18, una carga de CC 28 y una fuente de energía mecánica 30. De manera específica, la fuente de energía mecánica 30 puede acoplarse de manera mecánica a la máquina eléctrica de CC 14 mediante la conexión mecánica 22 para permitir que la fuente de energía mecánica 30 suministre energía mecánica a la máquina eléctrica de CC 14. Por consiguiente, en algunas realizaciones, la fuente de energía mecánica 30 puede incluir un motor de combustión interna, una turbina de combustión interna, una turbina de vapor o similares.
De manera adicional, la máquina eléctrica de CC 14 puede conectarse de manera eléctrica a la carga de CC 28 mediante la conexión eléctrica 20 para permitir que la potencia eléctrica de CC generada por la máquina eléctrica de CC 14 se suministre a la carga eléctrica de CC 28. Por consiguiente, en algunas realizaciones, la carga eléctrica de CC 28 puede incluir un componente de almacenamiento de energía de CC, tal como una batería. De manera adicional, en algunas realizaciones, la carga eléctrica de CC 28 puede incluir un componente de consumo de energía, tal como una bombilla, un ordenador o similares. Además, en algunas realizaciones, la carga eléctrica de CC 28 puede incluir un componente de distribución de la potencia, tal como una rejilla de potencia.
Tal como se describió anteriormente, en el modo generador, la máquina eléctrica de CC 14 puede funcionar para transformar la energía mecánica recibida de la fuente de energía mecánica 30 en potencia eléctrica de CC suministrada a la carga eléctrica de CC 28. De forma parecida al modo motor, el controlador 18 puede controlar el funcionamiento de la máquina eléctrica de CC 14 para facilitar la transformación. Por ejemplo, tal como se describió anteriormente, el controlador 18 puede ordenar a los dispositivos de conmutación en la máquina eléctrica de CC 14 que se abran o se cierren en momentos determinados para facilitar la transformación entre energía mecánica y energía eléctrica.
Para ayudar a la ilustración, una realización de la máquina eléctrica de CC 14 (por ejemplo, una máquina eléctrica de alta tensión y/o alta velocidad) se describe en la figura 3. En la realización representada, la máquina eléctrica de CC 14 incluye un primer terminal 31, un segundo terminal 32, un rotor 34 y un estátor que incluyen múltiples celdas de conmutación 36 conectadas en serie. En la realización representada, la máquina eléctrica de CC 14 incluye cinco celdas de conmutación 36, concretamente una primera celda de conmutación 36A, una segunda celda de conmutación 36B, una tercera celda de conmutación 36C, una cuarta celda de conmutación 36D y una quinta celda de conmutación 36E. Debe observarse que se pretende que esto sea meramente ilustrativo. En otras palabras, otras realizaciones pueden incluir cualquier número de celdas de conmutación 36
conectadas de manera eléctrica en serie. De manera adicional, debe observarse que, a pesar de que en la realización representada las celdas de conmutación 36 se implementan en el estátor, en otras realizaciones las celdas de conmutación 36 pueden implementarse mejor en el rotor 34.
Con respecto a la realización representada, el rotor 34 puede acoplarse de manera mecánica a la conexión mecánica 22, permitiendo de ese modo que la máquina eléctrica de CC 14 suministre energía mecánica a la carga mecánica 16 y/o que reciba energía mecánica de la fuente de energía mecánica 30. De manera adicional, el rotor 34 puede generar un campo magnético del rotor. Para facilitarlo, en algunas realizaciones, el rotor 34 puede incluir un imán permanente y/o un electroimán devanado de campo. De manera adicional, el primer terminal 31 y el segundo terminal 32 pueden conectarse de manera eléctrica a la conexión eléctrica 20, permitiendo de ese modo que la máquina eléctrica de CC 14 reciba potencia eléctrica de CC de la fuente de alimentación de CC 12 y/o que suministre potencia eléctrica de CC a la carga eléctrica de CC 28.
Por consiguiente, cuando funciona en el modo motor, la potencia eléctrica de CC suministrada al primer terminal 31 puede fluir en serie a través de la primera celda de conmutación 36A, la segunda celda de conmutación 36B, la tercera celda de conmutación 36c , la cuarta celda de conmutación 36D y la quinta celda de conmutación 36E. A medida que la potencia eléctrica de CC fluye a través de las celdas de conmutación 36, las celdas de conmutación 36 pueden facilitar la generación de un campo magnético del estátor de variación temporal, que interactúa con el campo magnético del rotor para accionar el rotor 34. Tal como se describirá de manera más detallada a continuación, puede controlarse la conmutación (por ejemplo, apertura y cierre) de dispositivos de conmutación en las celdas de conmutación 36 para generar el campo magnético del estátor de variación temporal.
Por otro lado, cuando funciona en el modo generador, el accionamiento del rotor 34 puede provocar que el campo magnético del rotor gire, induciendo de ese modo potencia eléctrica en las celdas de conmutación 36. Por ejemplo, con respecto a la realización representada, la potencia eléctrica de CC generada (por ejemplo, inducida) puede fluir en serie a través de la primera celda de conmutación 36A, la segunda celda de conmutación 36B, la tercera celda de conmutación 36C, la cuarta celda de conmutación 36D y la quina celda de conmutación 36E y fuera del segundo terminal 32. Tal como se describirá de manera más detallada a continuación, puede controlarse la conmutación (por ejemplo, apertura y cierre) de dispositivos de conmutación en las celdas de conmutación 36 para generar la potencia eléctrica de CC.
Para ayudar a la ilustración, se describe en la figura 4 una realización de una celda de conmutación 36. En la realización representada, la celda de conmutación 36 incluye un primer terminal 38, un segundo terminal 40, una primera unidad de conmutación 42A, una segunda unidad de conmutación 42B y un componente de devanado 44. En algunas realizaciones, el primer terminal 38 y el segundo terminal 40 pueden permitir la conexión de manera eléctrica de la celda de conmutación 36 en serie con el primer terminal 31 de la máquina eléctrica de CC 14, el segundo terminal 32 de la máquina eléctrica de CC 14 y otras celdas de conmutación 36. Por ejemplo, el primer terminal 38 de la primera celda de conmutación 36A puede conectarse de manera eléctrica al primer terminal 31 de la máquina eléctrica de CC 14 y el segundo terminal 40 de la primera celda de conmutación 36A puede conectarse de manera eléctrica al primer terminal 38 de la segunda celda de conmutación 36B. De manera similar, el primer terminal 38 de la quinta celda de conmutación 36E puede conectarse de manera eléctrica al segundo terminal 40 de la cuarta celda de conmutación 36D y el segundo terminal 40 de la quinta celda de conmutación 36E puede conectarse de manera eléctrica al segundo terminal 32 de la máquina eléctrica de CC 14.
De manera adicional, tal como se representa, la primera unidad de conmutación 42A y la segunda unidad de conmutación 42B se conectan de manera eléctrica en antiparalelo entre el primer terminal 38 de la celda de conmutación 36 y el componente de devanado 44. Tal como se describió anteriormente, las unidades de conmutación 42 pueden incluir, cada una, uno o más dispositivos de conmutación, que pueden conmutarse (por ejemplo, abrirse o cerrarse) para controlar el flujo de corriente a través del componente de devanado 44.
Para ayudar a la ilustración, se describe en la figura 5 una realización de una unidad de conmutación 42. En la realización representada, la unidad de conmutación 42 incluye un primer terminal 46, un dispositivo de conmutación 47 y un segundo terminal 48. En algunas realizaciones, el dispositivo de conmutación 47 puede ser un dispositivo de conmutación de bloqueo de la tensión bidireccional que conduce corriente unidireccional. Por ejemplo, el dispositivo de conmutación 47 puede incluir un tiristor, un transistor bipolar de puerta aislada de bloqueo inverso (RB-IGBT), un tiristor conmutado por puerta integrada de RB (RB-IGCT), un diodo y transistor conectados en serie (por ejemplo, un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT), un tiristor conmutado por puerta integrada (IGCT) o un transistor de efecto de campo metal-óxido (MOFSET)) o cualquier combinación de los mismos. De manera adicional, en algunas realizaciones, el dispositivo de conmutación 47 puede incluir un transistor de salto de banda ancho, tal como un transistor de carburo de silicio (SiC) o un transistor de nitruro de galio (GaN), por ejemplo, cuando la máquina eléctrica de CC 14 funciona usando potencia eléctrica de alta tensión (HVDc ) y/o acciona la conexión mecánica 22 a altas velocidades.
De manera adicional, tal como se representa, el dispositivo de conmutación 47 se acopla de manera eléctrica
entre el primer terminal 46 y el segundo terminal 48 de la unidad de conmutación 42. Por tanto, cuando se abre, la unidad de conmutación 42 puede desconectar el primer terminal 46 y el segundo terminal 48, bloqueando de ese modo la tensión y la corriente. Por otro lado, cuando se cierra, la unidad de conmutación 42 puede conectar el primer terminal 46 y el segundo terminal 48, permitiendo de ese modo que fluya corriente desde el primer terminal 46 hasta el segundo terminal 48.
Volviendo a la figura 4, la primera unidad de conmutación 42A y la segunda unidad de conmutación 42B pueden usar, ambas, la misma configuración. Por ejemplo, el primer terminal 46 de la primera unidad de conmutación 42A y el primer terminal de la segunda unidad de conmutación 42B pueden acoplarse de manera eléctrica al primer terminal 38 de la celda de conmutación 36. De manera adicional, el segundo terminal 48 de la primera unidad de conmutación 42A y el segundo terminal 48 de la segunda unidad de conmutación 42B pueden acoplarse de manera eléctrica al componente de devanado 44. De esta manera, puede controlarse el funcionamiento de la primera unidad de conmutación 42A y la segunda unidad de conmutación 42B para controlar el flujo de corriente a través del componente de devanado 44.
Por ejemplo, al usar la configuración descrita en la figura 5, la corriente puede fluir desde el primer terminal 38 de la celda de conmutación 36 al componente de devanado 44 mediante la primera unidad de conmutación 42A cuando se cierra el dispositivo de conmutación 47 en la primera unidad de conmutación 42A. De manera similar, la corriente puede fluir desde el primer terminal 38 de la celda de conmutación 36 al componente de devanado 44 mediante la segunda unidad de conmutación 42B cuando se cierra el dispositivo de conmutación 47 en la segunda unidad de conmutación 42B. De esta manera, al controlar el flujo de corriente a través del componente de devanado 44, la celda de conmutación 36 puede facilitar el accionamiento del rotor 34 en una primera dirección y la generación de potencia eléctrica de CC cuando se acciona el rotor 34 en una segunda dirección (por ejemplo, opuesta).
Para ayudar a la ilustración, se describe en la figura 6A una primera realización del componente de devanado 44A y se describe en la figura 6B una segunda realización del componente de devanado 44B. Tal como se representa, en ambas realizaciones, el componente de devanado 44 incluye un primer terminal 50, un segundo terminal 52 y un tercer terminal 54. Sin embargo, tal como se representa en la figura 6A, la primera realización del componente de devanado 44A incluye una bobina de toma central 56. Tal como se representa, un extremo de la bobina de toma central 56 se conecta de manera eléctrica al primer terminal 50 y el otro extremo de la bobina de toma central 56 se conecta de manera eléctrica al segundo terminal 52.
De manera adicional, tal como se representa, un nudo central 58 de la bobina de toma central 56 se acopla de manera eléctrica al tercer terminal 54. Tal como se describió anteriormente, el nudo central 58 puede dividir el componente de devanado 44 en una primera parte y una segunda parte, que se acoplan de manera electromagnética. Por ejemplo, en la realización representada, el nudo central 58 puede dividir la bobina de toma central 56 en una primera mitad 60A y una segunda mitad 60B. Desde ambas partes de la bobina de toma central 56, la tensión inducida en la primera mitad 60A y la segunda mitad 60B puede tener polaridades opuestas en relación con el tercer terminal 54.
Por otro lado, en la realización representada en la figura 6B, el nudo central 58 separa una primera bobina 62A y una segunda bobina 62B en el componente de devanado 44B. Tal como se indica por los puntos cercanos a cada bobina 62, la primera bobina 62A y la segunda bobina 62B pueden estar enrolladas (por ejemplo, orientadas) de tal manera que la tensión inducida en la primera bobina 62A y la segunda bobina 62B tenga polaridades opuestas en relación con el tercer terminal 54.
Tal como se describió anteriormente, la rotación del rotor 34 puede provocar la rotación del campo magnético del rotor, que induce tensión en el componente de devanado 44 de las celdas de conmutación 36. Por ejemplo, en el modo generador, la energía mecánica puede girar el rotor 34 y, por tanto, el campo magnético del rotor, que induce tensión en el componente de devanado 44 para facilitar la generación de potencia eléctrica de CC. Dado que el rotor 34 también gira durante el modo motor, el campo magnético del rotor puede inducir una fuerza electromotriz opuesta (EMF) en el componente de devanado 44.
Al utilizar este hecho, en algunas realizaciones, el controlador 18 puede controlar el funcionamiento de la primera unidad de conmutación 42A y la segunda unidad de conmutación 42B (por ejemplo, apertura y cierre del dispositivo de conmutación 47) basándose al menos en parte en la tensión inducida en la primera parte del componente de devanado 44, la tensión inducida en la segunda parte del componente de devanado 44 y/o la tensión inducida en el componente de devanado 44 en su conjunto. Para facilitarlo, como en la realización representada, puede conectarse un sensor de tensión 25 a través del componente de devanado 44 para medir la tensión a través del componente de devanado 44 y comunicar la tensión medida como datos de sensor al controlador 18. De manera adicional o alternativa, un primer sensor de tensión 25 puede conectarse a través de la primera parte (por ejemplo, la primera mitad 60A o la primera bobina 62A) del componente de devanado 44 y/o un segundo sensor de tensión 25 puede conectarse a través de la segunda parte (por ejemplo, la segunda mitad 60B o la segunda bobina 62B) del componente de devanado 44.
Para ayudar a la ilustración, se describe en la figura 7 una realización de un procedimiento 64 para controlar el funcionamiento de una celda de conmutación 36 en el modo motor. En general, el procedimiento 64 incluye recibir potencia eléctrica de CC (bloque de procedimiento 66), determinar la tensión a través de un componente de devanado (bloque de procedimiento 68) y determinar si la tensión es menor que una tensión umbral del motor (bloque de decisión 70). Cuando la tensión es menor que la tensión umbral del motor, el procedimiento 64 incluye cerrar un dispositivo de conmutación negativo (bloque de procedimiento 72) y abrir un dispositivo de conmutación positivo (bloque de procedimiento 74). Cuando la tensión no es menor que el motor umbral, el procedimiento 64 incluye cerrar el dispositivo de conmutación positivo (bloque de procedimiento 76) y abrir el dispositivo de conmutación negativo (bloque de procedimiento 78). En algunas realizaciones, el procedimiento 64 puede implementarse ejecutando órdenes almacenadas en un medio legible por ordenador no transitorio y tangible, tal como el componente de memoria 26, usando circuitería de procesamiento, tal como el componente de procesador 24.
Por consiguiente, en tales realizaciones, la máquina eléctrica de CC 14 puede recibir potencia eléctrica de CC (bloque de procedimiento 66). Tal como se describió anteriormente, la máquina eléctrica de CC 14 puede recibir potencia eléctrica de CC de la fuente de alimentación de CC 12. En la máquina eléctrica de CC 14, la potencia eléctrica de CC puede fluir en serie a través de las múltiples celdas de conmutación 36. En cada celda de conmutación 36, la potencia eléctrica de CC puede fluir a través de la primera parte (por ejemplo, la primera mitad 60A o la primera bobina 62A) del componente de devanado 44 mediante la primera unidad de conmutación 42A y/o la segunda parte (por ejemplo, la segunda mitad 60B o la segunda bobina 62B) del componente de devanado 44 mediante la segunda unidad de conmutación 42B.
De manera adicional, tal como se describió anteriormente, las celdas de conmutación 36 pueden generar un campo magnético del estátor cuando la potencia eléctrica de CC fluye a través del componente de devanado 44, que interactúa con un campo magnético del rotor para accionar el rotor 34. A medida que el rotor 34 se acciona, el campo magnético del rotor también puede inducir una tensión (por ejemplo, EMF opuesta) en el componente de devanado 44. Tal como se describió anteriormente, en algunas realizaciones, puede usarse la tensión a través del componente de devanado 44 para controlar el funcionamiento de dispositivos de conmutación 47 en la primera unidad de conmutación 42A y la segunda unidad de conmutación 42B en la celda de conmutación 36.
Por consiguiente, el controlador 18 puede determinar la tensión a través del componente de devanado 44 (bloque de procedimiento 68). En algunas realizaciones, el controlador 18 puede determinar la tensión a través del componente de devanado 44 basándose al menos en parte en los datos de sensor medidos por un sensor de tensión 25, por ejemplo, acoplado entre el primer terminal 50 y el segundo terminal 52 del componente de devanado 44. En otras realizaciones, el controlador 18 puede determinar la tensión a través del componente de devanado 44 basándose al menos en parte en los datos de sensor recibidos de uno o más sensores 25 en otras configuraciones adecuadas, por ejemplo, un primer sensor de tensión 25 que mide la tensión a través de la primera parte del componente de devanado y un segundo sensor de tensión 25 que mide la tensión a través de la segunda parte del componente de devanado 44.
Entonces el controlador 18 puede determinar si la tensión de devanado es menor que una tensión umbral del motor (bloque de decisión 70). En algunas realizaciones, la tensión umbral del motor puede ser cero voltios. De manera adicional, en algunas realizaciones, la tensión umbral del motor puede estar predeterminada y almacenada en el componente de memoria 26. En tales realizaciones, el controlador 18 puede recuperar la tensión umbral del motor del componente de memoria 26 y comparar la tensión a través del componente de devanado 44 con la tensión umbral del motor.
Cuando la tensión de devanado es menor que la tensión umbral del motor, el controlador 18 puede ordenar a un dispositivo de conmutación negativo 47 (por ejemplo, en la primera unidad de conmutación 42A) que se cierre (bloque de procedimiento 72) y a un dispositivo de conmutación positivo 47 (por ejemplo, en la segunda unidad de conmutación 42B) que se abra (bloque de procedimiento 74). En algunas realizaciones, el controlador 18 puede ordenar a un dispositivo de conmutación 47 que se abra o se cierre ajustando la señal suministrada al dispositivo de conmutación 47. Por ejemplo, cuando un dispositivo de conmutación 47 incluye un transistor, el controlador 18 puede ordenar al dispositivo de conmutación 47 que se cierre al aumentar una señal de puerta por encima de la tensión umbral del transistor y que se abra al disminuir la señal de puerta por debajo de la tensión umbral.
Tal como se describió anteriormente, en algunas realizaciones, la tensión umbral del motor puede ser cero voltios. En tales realizaciones, la tensión a través del componente de devanado 44 puede ser negativa cuando es menor que la tensión umbral del motor. En otras palabras, la tensión inducida a través de la parte (por ejemplo, la primera parte) del componente de devanado 44 correspondiente con el dispositivo de conmutación negativo 47 puede ser negativa en relación con el tercer terminal 54 del componente de devanado 44. Por consiguiente, al cerrar el dispositivo de conmutación negativo 47 y abrir el dispositivo de conmutación positivo 47 para conducir corriente desde el primer terminal 50 hasta el tercer terminal 54 del componente de devanado 44, puede suministrarse potencia instantánea positiva al componente de devanado 44.
Por otro lado, cuando la tensión a través del componente de devanado 44 no es menor que la tensión umbral del motor, el controlador 18 puede ordenar al dispositivo de conmutación positivo 47 (por ejemplo, en la segunda unidad de conmutación 42B) que se cierre (bloque de procedimiento 76) y al dispositivo de conmutación negativo 47 (por ejemplo, en la primera unidad de conmutación 42A) que se abra (bloque de procedimiento 78). Tal como se describió anteriormente, en algunas realizaciones, el controlador 18 puede ordenar a un dispositivo de conmutación 47 que se abra o se cierre ajustando la señal suministrada al dispositivo de conmutación 47.
De manera adicional, cuando la tensión de devanado no es menor que la tensión umbral del motor, la tensión de devanado puede ser positiva. En otras palabras, la tensión inducida a través de la parte (por ejemplo, la segunda parte) del componente de devanado 44 correspondiente con el dispositivo de conmutación positivo 47 puede ser positiva en relación con el tercer terminal 54 del componente de devanado 44. Por consiguiente, al cerrar el dispositivo de conmutación positivo 47 y abrir el dispositivo de conmutación negativo 47 para conducir corriente desde el segundo terminal 52 hasta el tercer terminal 54 del componente de devanado 44, puede suministrarse potencia instantánea positiva al componente de devanado 44.
Tal como se describió anteriormente, en algunas realizaciones, un tiempo de superposición en el que tanto el dispositivo de conmutación negativo 47 como el dispositivo de conmutación positivo 47 están cerrados puede usarse para facilitar la conducción de manera continua de corriente a través de la celda de conmutación 36. Por ejemplo, cuando la tensión de devanado pasa de positiva a negativa, el dispositivo de conmutación negativo 47 puede cerrarse mientras la tensión de devanado todavía es positiva y el dispositivo de conmutación positivo 47 puede abrirse después de que la tensión de devanado se vuelva negativa. Por otro lado, cuando la tensión de devanado pasa de negativa a positiva, el dispositivo de conmutación positivo 47 puede cerrarse mientras la tensión de devanado todavía es negativa y el dispositivo de conmutación negativo 47 puede abrirse después de que la tensión de devanado se vuelva positiva.
En tales realizaciones, el controlador 18 puede usar varias tensiones umbral del motor para facilitar la producción del tiempo de superposición Por ejemplo, una primera tensión umbral del motor puede ser una tensión positiva de baja magnitud y una segunda tensión umbral del motor puede ser una tensión negativa de baja magnitud. En este ejemplo, cuando la tensión de devanado pasa de positiva a negativa, el controlador 18 puede ordenar al dispositivo de conmutación negativo 47 que se cierre después de que la tensión de devanado se vuelva menor que la primera tensión umbral y al dispositivo de conmutación positivo 47 que se abra después de que la tensión de devanado se vuelva menor que la segunda tensión umbral. Por otro lado, cuando la tensión de devanado pasa de negativa a positiva, el controlador 18 puede ordenar al dispositivo de conmutación positivo 47 que se cierre después de que la tensión de devanado se vuelva mayor que la segunda tensión umbral y al dispositivo de conmutación negativo 47 que se abra después de que la tensión se vuelva mayor que la primera tensión umbral.
Para ayudar a la ilustración, las figuras 8A a 8D representan gráficos que describen parámetros de funcionamiento de la primera celda de conmutación 36A cuando funciona en el modo motor entre t0 y t5. De manera específica, la figura 8A incluye una primera curva de tensión de devanado 80 que indica la tensión de devanado en la primera celda de conmutación 36A. De manera adicional, la figura 8B incluye una curva de conmutación negativa 82 que indica una señal de conmutación negativa suministrada a un dispositivo de conmutación negativo 47 (por ejemplo, en la primera unidad de conmutación 42A) y una curva de conmutación positiva 84 que indica una señal de conmutación positiva suministrada a un dispositivo de conmutación positivo 47 (por ejemplo, en la segunda de conmutación 42B) de la primera celda de conmutación 36A. De manera adicional, la figura 8C incluye una primera curva de corriente 86 que indica la corriente que fluye en la primera parte (por ejemplo, la primera mitad 60A o la primera bobina 62A) y una segunda curva de corriente 88 que indica la corriente que fluye en una segunda parte (por ejemplo, la segunda mitad 60B o la segunda bobina 62B) del componente de devanado 44. De manera adicional, la figura 8D incluye una primera curva de tensión de celda de conmutación 90 que indica la tensión a través de la primera celda de conmutación 36A.
Tal como se observa en la figura 8A, la tensión de devanado en la primera celda de conmutación 36A es negativa en t0, pasa de negativa a positiva en t1, pasa de positiva a negativa en t2, pasa de negativa a positiva en t3, pasa de positiva a negativa en t4 y permanece negativa hasta t5. Tal como se describió anteriormente, cuando la tensión de devanado es negativa (por ejemplo, menor que la tensión umbral del motor), el dispositivo de conmutación negativo 47 puede cerrarse y el dispositivo de conmutación positivo 47 puede abrirse. Por consiguiente, tal como se representa en la figura 8B, la señal de conmutación negativa es alta, cerrando de ese modo el dispositivo de conmutación negativo 47, y la señal de conmutación positiva es baja, abriendo de ese modo el dispositivo de conmutación positivo 47 entre t0 hasta aproximadamente t1, aproximadamente t2 hasta aproximadamente t3 y aproximadamente t4 hasta t5. Por tanto, tal como se representa en la figura 8C, la corriente fluye a través de la primera parte (por ejemplo, la primera mitad 60A o la primera bobina 62A) del componente de devanado 44 entre t0 hasta aproximadamente t1, aproximadamente t2 hasta aproximadamente t3 y aproximadamente t4 hasta t5.
Por otro lado, cuando la tensión de devanado es positiva (por ejemplo, no es menor que la tensión umbral del motor), el dispositivo de conmutación positivo 47 puede cerrarse y el dispositivo de conmutación negativo 47 puede abrirse. Por consiguiente, tal como se representa en la figura 8B, la señal de conmutación positiva es alta, cerrando de ese modo el dispositivo de conmutación positivo 47, y la señal de conmutación negativa es baja, abriendo de ese modo el dispositivo de conmutación negativo 47 entre aproximadamente t1 hasta aproximadamente t2 y aproximadamente t3 hasta aproximadamente t4. Por tanto, tal como se representa en la figura 8C, la corriente fluye a través de la segunda parte (por ejemplo, la segunda mitad 60B o la segunda bobina 62B) del componente de devanado 44 entre aproximadamente t1 hasta aproximadamente t2 y aproximadamente t3 hasta aproximadamente t4.
Al funcionar de esta manera, tal como se representa en la figura 8D, la tensión a través de la primera celda de conmutación 36A oscila, pero permanece positiva, indicando de ese modo que se suministra potencia eléctrica de CC a la primera celda de conmutación 36A y se usa para generar el campo magnético del estátor, que facilita el accionamiento del rotor 34. Como tal, al controlar el funcionamiento de las unidades de conmutación 42 (por ejemplo, al ordenar a los dispositivos de conmutación 47 que se abran o cierren) basándose al menos en parte en la tensión de devanado, el controlador 18 facilita el funcionamiento de la máquina eléctrica de CC 14 en el modo motor.
Tal como se describió anteriormente, las múltiples celdas de conmutación 36 pueden acoplarse en serie alrededor del rotor 34 de la máquina eléctrica de CC 14. Por consiguiente, para funcionar en el modo motor, el controlador 18 puede controlar el funcionamiento de cada una de las celdas de conmutación 36 basándose en la tensión a través de su componente de devanado 44 correspondiente. En algunas realizaciones, el controlador 18 puede usar un sensor de tensión 25 acoplado a través de cada componente de devanado 44.
Dado que se disponen alrededor del rotor 34, las múltiples celdas de conmutación 36 se pueden compensarse físicamente entre sí. Como tal, la EMF opuesta inducida en los componentes de devanado 44 de las celdas de conmutación 36 y, por tanto, las tensiones de devanado pueden compensarse de manera temporal. Por consiguiente, en algunas realizaciones, el controlador 18 puede controlar el funcionamiento de múltiples celdas de conmutación 36 basándose en la tensión de devanado de unas celdas de conmutación para facilitar la reducción del número de sensores 25 y, por tanto, de los costes de implementación.
Para ayudar a la ilustración, se describe en la figura 9 una realización de un procedimiento 92 para controlar el funcionamiento de múltiples celdas de conmutación 36. En general, el procedimiento 92 incluye determinar el número de celdas de conmutación (bloque de procedimiento 94), determinar la compensación física entre las celdas de conmutación (bloque de procedimiento 96), determinar una secuencia de conmutación para una de las celdas de conmutación (bloque de procedimiento 98) y cambiar temporalmente la secuencia de conmutación para determinar las secuencias de conmutación para las otras celdas de conmutación (bloque de procedimiento 100). En algunas realizaciones, el procedimiento 92 puede implementarse ejecutando órdenes almacenadas en un medio legible por ordenador no transitorio y tangible, tal como el componente de memoria 26, usando circuitería de procesamiento, tal como el componente de procesador 24.
Por consiguiente, en algunas realizaciones, el controlador 18 puede determinar el número de celdas de conmutación 36 conectadas en serie entre el primer terminal 31 y el segundo terminal 32 de la máquina eléctrica de CC 14 (bloque de procedimiento 94). En algunas realizaciones, el número de celdas de conmutación 36 puede estar predeterminado y almacenado en el componente de memoria 26, por ejemplo, por un fabricante de la máquina eléctrica de CC 14. De manera adicional, en algunas realizaciones, el controlador 18 puede determinar de manera dinámica el número de celdas de conmutación 36 usando uno o más sensores 25, por ejemplo, cuando puede ajustarse el número.
De manera adicional, el controlador 18 puede determinar la compensación física entre las celdas de conmutación 36 (bloque de procedimiento 96). En algunas realizaciones, las celdas de conmutación 36 pueden estar separadas de manera relativamente uniforme alrededor del rotor 34. Como tal, el controlador 18 puede determinar la compensación física basándose en el número de celdas de conmutación 36. Por ejemplo, cuando se usan cinco celdas de conmutación 36, el controlador 18 puede determinar que cada una de las celdas de conmutación 36 está compensada setenta y dos grados desde sus celdas de conmutación adyacentes 36. En otras palabras, en relación con la primera celda de conmutación 36A, la segunda celda de conmutación 36B puede compensarse setenta y dos grados, la tercera celda de conmutación 36C puede tener una compensación de ciento cuarenta y cuatro grados, la cuarta celda de conmutación 36D puede tener una compensación de doscientos dieciséis grados y la quinta celda de conmutación puede tener una compensación de doscientos ochenta y ocho grados.
De manera adicional, el controlador 18 puede determinar de manera explícita una secuencia de conmutación para una de las celdas de conmutación 36 (bloque de procedimiento 98). En algunas realizaciones, el controlador 18 puede usar el procedimiento 64 descrito anteriormente. Por ejemplo, el controlador 18 puede determinar una secuencia de conmutación (por ejemplo, apertura y cierre de los dispositivos de conmutación 47) de la primera celda de conmutación 36A basándose en la tensión a través de su componente de devanado
44 medido por un sensor de tensión 25. Tal como se describió anteriormente, en algunas realizaciones, otras celdas de conmutación 36 pueden no incluir un sensor de tensión 25 a través de su componente de devanado 44. En tales realizaciones, el controlador 18 puede no ser capaz de determinar de manera explícita la tensión de devanado de las otras celdas de conmutación 36.
Por consiguiente, el controlador 18 puede cambiar temporalmente la secuencia de conmutación explícita basándose al menos en parte en el número de celdas de conmutación 36 y/o la compensación posicional entre las celdas de conmutación 36 para determinar las secuencias de conmutación para las otras celdas de conmutación 36 (bloque de procedimiento 100). Por ejemplo, cuando la secuencia de conmutación de la primera celda de conmutación 36A se determina de manera explícita y el rotor 34 se acciona a un giro por minuto, el controlador 18 puede determinar la secuencia de conmutación para la segunda celda de conmutación 36B al cambiar temporalmente la secuencia de conmutación explícita por doce segundos, la tercera celda de conmutación 36C al cambiar temporalmente la secuencia de conmutación explícita por veinticuatro segundos, la cuarta celda de conmutación 36d al cambiar temporalmente la secuencia de conmutación explícita por treinta y seis segundos y la quinta celda de conmutación 36E al cambiar temporalmente la secuencia de conmutación explícita por cuarenta y ocho segundos.
Para ayudar a la ilustración, las figuras 10A a 10C representan gráficos que describen los parámetros de funcionamiento de una máquina de CC 14 con cinco celdas de conmutación 36 conectada en serie cuando funciona en el modo motor entre t0 y t5. De manera específica, la figura 10A incluye la primera curva de tensión de celda de conmutación 90 que indica tensión a través de la primera celda de conmutación 36A, una segunda curva de tensión de celda de conmutación 102 que indica tensión a través de la segunda celda de conmutación 36B, una tercera curva de tensión de celda de conmutación 104 que indica tensión a través de la tercera celda de conmutación 36C, una cuarta curva de tensión de celda de conmutación 108 que indica tensión a través de la cuarta celda de conmutación 36D y una quinta curva de tensión de celda de conmutación 110 que indica tensión a través de la quinta celda de conmutación 36E. De manera adicional, la figura 10B incluye una curva de tensión de máquina 112 que indica tensión entre el primer terminal 31 y el segundo terminal 32 de la máquina eléctrica de CC 14. Además, la figura 10C incluye una curva de corriente de máquina 114 que indica que fluye corriente desde el primer terminal 31 hasta el segundo terminal 32 de la máquina eléctrica de CC 14.
Tal como se observa en la figura 10A, con respecto al perfil de tensión de la primera celda de conmutación 36A, el perfil de tensión de la segunda celda de conmutación 36B se desvía una quinta parte de la duración entre t1 y t2, el perfil de tensión de la tercera celda de conmutación 36C se desvía dos quintas partes de la duración entre t1 y t2, el perfil de tensión de la cuarta celda de conmutación 36D se desvía tres quintas partes de la duración entre t1 y t2 y el perfil de tensión de la quinta celda de conmutación 36E se desvía cuatro quintas partes de la duración entre t1 y t2. Por consiguiente, en algunas realizaciones, el controlador 18 puede determinar el perfil de tensión de las otras celdas de conmutación 36 al medir de manera explícita el perfil de tensión de la primera celda de conmutación 36A y cambiar temporalmente. De manera adicional o alternativa, el controlador 18 puede medir de manera explícita el perfil de tensión de cada una de las celdas de conmutación 36, por ejemplo, usando sensores de tensión 25.
Tal como se describió anteriormente, al medir la tensión de devanado en una celda de conmutación 36, el controlador 18 puede determinar de manera explícita una secuencia de conmutación para la celda de conmutación 36. Por ejemplo, cuando se mide la tensión de devanado en la primera celda de conmutación 36A, el controlador 18 puede determinar de manera explícita una secuencia de conmutación para poner en funcionamiento la primera celda de conmutación 36A. Tal como se describió anteriormente, en algunas realizaciones, puede medirse la tensión de devanado de no todas las celdas de conmutación 36. En tales realizaciones, el controlador 18 puede determinar secuencias de conmutación para las otras celdas de conmutación 36 cambiando temporalmente la secuencia de conmutación explícita. Por ejemplo, el controlador 18 puede determinar una secuencia de conmutación para la segunda celda de conmutación 36B al cambiar temporalmente la secuencia de conmutación para la primera celda de conmutación 36A una quinta parte de la duración entre t1 y t2, la tercera celda de conmutación 36C al cambiar temporalmente la secuencia de conmutación para la primera celda de conmutación 36A dos quintas partes de la duración entre t1 y t2, la cuarta celda de conmutación 36D al cambiar temporalmente la secuencia de conmutación para la primera celda de conmutación 36A tres quintas partes de la duración entre t1 y t2 y la quinta celda de conmutación 36E al cambiar temporalmente la secuencia de conmutación para la primera celda de conmutación 36A cuatro cuartas partes de la duración entre t1 y t2.
Al funcionar de esta manera, tal como se representa en la figura 10B, la tensión entre el primer terminal 31 y el segundo terminal 32 de la máquina eléctrica de CC 14 se mantiene positiva. De manera adicional, tal como se representa en la figura 10C, la corriente que fluye a través del primer terminal 31 al segundo terminal 32 se mantiene positiva. Como tal, se suministra potencia eléctrica de CC a la máquina eléctrica de CC 14, funcionando de ese modo la máquina eléctrica de CC 14 en el modo motor.
Tal como se describió anteriormente, la máquina eléctrica de CC 14 también puede funcionar en el modo generador. Cuando funciona en el modo generador, la energía mecánica puede accionar el rotor 34 para
generar (por ejemplo, inducir) potencia eléctrica en los componentes de devanado 44 de las celdas de conmutación 36. Como tal, de manera similar al modo motor, el controlador 18 puede controlar el funcionamiento de las celdas de conmutación 36 basándose al menos en parte en la tensión a través de sus componentes de devanado 44.
Para ayudar a la ilustración, se describe en la figura 11 una realización de un procedimiento 116 para controlar el funcionamiento de una celda de conmutación 36 en el modo generador. En general, el procedimiento 116 incluye recibir energía mecánica (bloque de procedimiento 118), determinar la tensión a través de un componente de devanado de una celda de conmutación (bloque de procedimiento 120) y determinar si la tensión a través del componente de devanado es menor que una tensión umbral del generador (bloque de decisión 122). Cuando la tensión de devanado es menor que la tensión umbral del generador, el procedimiento 116 incluye cerrar un dispositivo de conmutación positivo (bloque de procedimiento 124) y abrir un dispositivo de conmutación negativo (bloque de procedimiento 126). Cuando la tensión de devanado no es menor que el generador umbral, el procedimiento 116 incluye cerrar el dispositivo de conmutación negativo (bloque de procedimiento 128) y abrir el dispositivo de conmutación positivo (bloque de procedimiento 130). En algunas realizaciones, el procedimiento 116 puede implementarse ejecutando órdenes almacenadas en un medio legible por ordenador no transitorio y tangible, tal como el componente de memoria 26, usando circuitería de procesamiento, tal como el componente de procesador 24.
Por consiguiente, en tales realizaciones, la máquina eléctrica de CC 14 puede recibir energía mecánica CC (bloque de procedimiento 118). Tal como se describió anteriormente, la máquina eléctrica de CC 14 puede recibir energía mecánica de la fuente de energía mecánica 30. En algunas realizaciones, la fuente de energía mecánica 30 puede suministrar energía mecánica al accionar el rotor 34 de la máquina eléctrica de CC 14.
De manera adicional, tal como se describió anteriormente, el rotor 34 puede producir un campo magnético del rotor. Por tanto, cuando se acciona el rotor 34, el campo magnético del rotor puede girar, induciendo de ese modo una tensión en el componente de devanado 44 de la celda de conmutación 36. Tal como se describió anteriormente, puede usarse la tensión a través del componente de devanado 44 para controlar el funcionamiento (por ejemplo, apertura y/o cierre) de dispositivos de conmutación 47 en la primera unidad de conmutación 42A y la segunda unidad de conmutación 42B de la celda de conmutación 36.
Por consiguiente, el controlador 18 puede determinar la tensión a través del componente de devanado 44 (bloque de procedimiento 120). En algunas realizaciones, el controlador 18 puede determinar la tensión a través del componente de devanado 44 basándose al menos en parte en los datos de sensor medidos por un sensor de tensión 25, por ejemplo, acoplado entre el primer terminal 50 y el segundo terminal 52 del componente de devanado 44. En otras realizaciones, el controlador 18 puede determinar la tensión a través del componente de devanado 44 basándose al menos en parte en los datos de sensor recibidos de uno o más sensores 25 en otras configuraciones adecuadas, por ejemplo, un primer sensor de tensión 25 que mide la tensión a través de la primera parte del componente de devanado y un segundo sensor de tensión 25 que mide la tensión a través de la segunda parte del componente de devanado 44.
Entonces el controlador 18 puede determinar si la tensión de devanado es menor que una tensión umbral del generador (bloque de decisión 122). En algunas realizaciones, la tensión umbral del generador puede ser cero voltios. Sin embargo, en otras realizaciones, la tensión umbral del generador y la tensión umbral del motor pueden ser diferentes. De manera adicional, en algunas realizaciones, la tensión umbral del generador puede estar predeterminada y almacenada en el componente de memoria 26. En tales realizaciones, el controlador 18 puede recuperar la tensión umbral del generador del componente de memoria 26 y comparar la tensión a través del componente de devanado 44 con la tensión umbral del generador.
Cuando la tensión de devanado es menor que la tensión umbral del generador, el controlador 18 puede ordenar a un dispositivo de conmutación positivo 47 (por ejemplo, en la segunda unidad de conmutación 42B) que se cierre (bloque de procedimiento 124) y a un dispositivo de conmutación negativo 47 (por ejemplo, la primera unidad de conmutación 42A) que se abra (bloque de procedimiento 126). En algunas realizaciones, el controlador 18 puede ordenar a una unidad de conmutación 42 que se abra o se cierre ajustando la señal suministrada a la unidad de conmutación 42. Por ejemplo, cuando una unidad de conmutación 42 incluye un transistor, el controlador 18 puede ordenar a la unidad de conmutación 42 que se cierre al aumentar una señal de puerta por encima de la tensión umbral del transistor y que se abra al disminuir la señal de puerta por debajo de la tensión umbral.
Tal como se describió anteriormente, en algunas realizaciones, la tensión umbral del generador puede ser cero voltios. En tales realizaciones, la tensión a través del componente de devanado 44 puede ser negativa cuando es menor que la tensión umbral del generador. En otras palabras, la tensión inducida a través de la parte (por ejemplo, la segunda parte) del componente de devanado 44 correspondiente con el dispositivo de conmutación positivo 47 puede ser positiva en relación con el tercer terminal 54 del componente de devanado 44. Por consiguiente, al cerrar el dispositivo de conmutación positivo 47 y abrir el dispositivo de conmutación negativo 47 para conducir corriente desde el primer terminal 50 hasta el tercer terminal 54 del componente de devanado
44, puede suministrarse potencia instantánea negativa al componente de devanado 44. En otras palabras, puede suministrarse potencia instantánea positiva desde el componente de devanado.
Por otro lado, cuando la tensión a través del componente de devanado 44 no es menor que la tensión umbral del generador, el controlador 18 puede ordenar al dispositivo de conmutación negativo 47 (por ejemplo, en la primera unidad de conmutación 42A) que se cierre (bloque de procedimiento 126) y al dispositivo de conmutación positivo 47 (por ejemplo, en la segunda unidad de conmutación 42B) que se abra (bloque de procedimiento 130). Tal como se describió anteriormente, en algunas realizaciones, el controlador 18 puede ordenar a una unidad de conmutación 42 que se abra o se cierre ajustando la señal suministrada a la unidad de conmutación 42.
De manera adicional, cuando la tensión de devanado no es menor que la tensión umbral del generador, la tensión de devanado puede ser positiva. En otras palabras, la tensión inducida a través de la parte (por ejemplo, la primera parte) del componente de devanado 44 correspondiente con el dispositivo de conmutación negativo 47 puede ser positiva en relación con el tercer terminal 54 del componente de devanado 44. Por consiguiente, al cerrar el dispositivo de conmutación negativo 47 y abrir el dispositivo de conmutación positivo 47 para conducir corriente desde el primer terminal 50 hasta el tercer terminal 54 del componente de devanado 44, puede suministrarse potencia instantánea negativa al componente de devanado 44. En otras palabras, puede suministrarse potencia instantánea positiva desde el componente de devanado 44.
Tal como se describió anteriormente, en algunas realizaciones, un tiempo de superposición en el que tanto el dispositivo de conmutación negativo 47 como el dispositivo de conmutación positivo 47 están cerrados puede usarse para facilitar la conducción de manera continua de corriente a través de la celda de conmutación 36. Por ejemplo, cuando la tensión de devanado pasa de positiva a negativa, el dispositivo de conmutación positivo 47 puede cerrarse mientras la tensión de devanado todavía es positiva y el dispositivo de conmutación negativo 47 puede abrirse después de que la tensión de devanado se vuelva negativa. Por otro lado, cuando la tensión de devanado pasa de negativa a positiva, el dispositivo de conmutación negativo 47 puede cerrarse mientras la tensión de devanado todavía es negativa y el dispositivo de conmutación positivo 47 puede abrirse después de que la tensión de devanado se vuelva positiva.
En tales realizaciones, el controlador 18 puede usar varias tensiones umbral del generador para facilitar la producción del tiempo de superposición. Por ejemplo, una primera tensión umbral del generador puede ser una tensión positiva de baja magnitud y una segunda tensión umbral del generador puede ser una tensión negativa de baja magnitud. En este ejemplo, cuando la tensión de devanado pasa de positiva a negativa, el controlador 18 puede ordenar al dispositivo de conmutación positivo 47 que se cierre después de que la tensión de devanado se vuelva menor que la primera tensión umbral y a la unidad de conmutación negativa que se abra después de que la tensión se vuelva menor que la segunda tensión umbral. Por otro lado, cuando la tensión de devanado pasa de negativa a positiva, el controlador 18 puede ordenar al dispositivo de conmutación negativo 47 que se cierre después de que la tensión de devanado se vuelva mayor que la segunda tensión umbral del generador y al dispositivo de conmutación positivo 47 que se abra después de que la tensión se vuelva mayor que la primera tensión umbral del generador.
Para ayudar a la ilustración, las figuras 12A a 12G representan gráficos que describen los parámetros de funcionamiento de una máquina eléctrica de CC 14 cuando funciona en el modo generador entre t0 y t5. De manera específica, la figura 12A incluye una primera curva de tensión de devanado 132 que indica la tensión a través del componente de devanado 44 de la primera celda de conmutación 36A. De manera adicional, la figura 12B incluye una curva de conmutación negativa 134 que indica una señal de conmutación negativa suministrada a un dispositivo de conmutación negativo 47 (por ejemplo, en la primera unidad de conmutación 42A) y una curva de conmutación positiva 136 que indica una señal de conmutación positiva suministrada a un dispositivo de conmutación positivo 47 (por ejemplo, en la segunda de conmutación 42B) de la primera celda de conmutación 36A. De manera adicional, la figura 12C incluye una primera curva de corriente 138 que indica la corriente que fluye en la primera parte (por ejemplo, la primera mitad 60A o la primera bobina 62A) y una segunda curva de corriente 140 que indica la corriente que fluye en una segunda parte (por ejemplo, la segunda mitad 60A o la segunda bobina 62B) del componente de devanado 44. De manera adicional, la figura 12D incluye una primera curva de tensión de celda de conmutación 142 que indica la tensión a través de la primera celda de conmutación 36A.
Tal como se observa en la figura 12A, la tensión a través del componente de devanado 44 en la primera celda de conmutación 36A es negativa en t0, pasa de negativa a positiva en t1, pasa de positiva a negativa en t2, pasa de negativa a positiva en t3, pasa de positiva a negativa en t4 y permanece negativa hasta t5. Tal como se describió anteriormente, cuando la tensión de devanado es negativa (por ejemplo, menor que la tensión umbral del generador), el dispositivo de conmutación positivo 47 puede cerrarse y el dispositivo de conmutación negativo 47 puede abrirse. Por consiguiente, tal como se representa en la figura 12B, la señal de conmutación positiva es alta, cerrando de ese modo el dispositivo de conmutación positivo 47, y la señal de conmutación negativa es baja, abriendo de ese modo el dispositivo de conmutación negativo 47 entre t0 hasta aproximadamente t1, aproximadamente t2 hasta y aproximadamente t3 y aproximadamente t4 hasta t5. Por
tanto, tal como se representa en la figura 12C, la corriente fluye a través de la primera parte (por ejemplo, la primera mitad 60A o la primera bobina 62A) del componente de devanado 44 entre t0 hasta aproximadamente t1, aproximadamente t2 hasta aproximadamente t3 y aproximadamente t4 hasta t5.
Por otro lado, cuando la tensión a través del componente de devanado 44 es positiva (por ejemplo, no es menor que la tensión umbral del motor), el dispositivo de conmutación negativo 47 puede cerrarse y el dispositivo de conmutación positivo 47 puede abrirse. Por consiguiente, tal como se representa en la figura 12B, la señal de conmutación negativa es alta, cerrando de ese modo el dispositivo de conmutación negativo 47, y la señal de conmutación positiva es baja, abriendo de ese modo el dispositivo de conmutación positivo 47, entre aproximadamente t1 hasta aproximadamente t2 y aproximadamente t3 hasta aproximadamente t4. Por tanto, tal como se representa en la figura 12C, la corriente fluye a través de la segunda parte (por ejemplo, la segunda mitad 60B o la segunda bobina 62B) del componente de devanado 44 entre aproximadamente t1 hasta aproximadamente t2 y aproximadamente t3 hasta aproximadamente t4.
Al funcionar de esta manera, tal como se representa en la figura 12D, la tensión a través de la primera celda de conmutación 36A oscila, pero permanece negativa, indicando de ese modo que la potencia eléctrica de CC sale de la primera celda de conmutación 36A. Como tal, al controlar el funcionamiento de las unidades de conmutación 42 (por ejemplo, al ordenar a los dispositivos de conmutación 47 que se abran o cierren) basándose al menos en parte en la tensión de devanado, el controlador 18 facilita el funcionamiento de la máquina eléctrica de CC 14 en el modo generador.
De manera adicional, la figura 12D incluye la primera curva de tensión de celda de conmutación 142 que indica tensión a través de la primera celda de conmutación 36A, una segunda curva de tensión de celda de conmutación 144 que indica tensión a través de la segunda celda de conmutación 36B, una tercera curva de tensión de celda de conmutación 146 que indica tensión a través de la tercera celda de conmutación 36C, una cuarta curva de tensión de celda de conmutación 148 que indica tensión a través de la cuarta celda de conmutación 36D y una quinta curva de tensión de celda de conmutación 150 que indica tensión a través de una quinta celda de conmutación 36E. Además, la figura 12F incluye una curva de tensión de máquina 152 que indica tensión entre el primer terminal 31 y el segundo terminal 32 de la máquina eléctrica de CC 14. Además, la figura 12G incluye una curva de corriente de máquina 154 que indica que fluye corriente desde el primer terminal 31 hasta el segundo terminal 32 de la máquina eléctrica de CC 14.
Tal como se observa en la figura 12E, con respecto al perfil de tensión de la primera celda de conmutación 36A, el perfil de tensión de la segunda celda de conmutación 36B se desvía una quinta parte de la duración entre t1 y t2, el perfil de tensión de la tercera celda de conmutación 36C se desvía dos quintas partes de la duración entre t1 y t2, el perfil de tensión de la cuarta celda de conmutación 36D se desvía tres quintas partes de la duración entre t1 y t2 y el perfil de tensión de la quinta celda de conmutación 36E se desvía cuatro quintas partes de la duración entre t1 y t2. Por consiguiente, en algunas realizaciones, el controlador 18 puede determinar el perfil de tensión de las otras celdas de conmutación 36 al medir de manera explícita el perfil de tensión de la primera celda de conmutación 36A y cambiar temporalmente. De manera adicional o alternativa, el controlador 18 puede medir de manera explícita el perfil de tensión de cada una de las celdas de conmutación 36, por ejemplo, usando sensores de tensión 25.
Tal como se describió anteriormente, al medir la tensión de devanado en una celda de conmutación 36, el controlador 18 puede determinar de manera explícita una secuencia de conmutación para la celda de conmutación 36. Por ejemplo, cuando se mide la tensión de devanado en la primera celda de conmutación 36A, el controlador 18 puede determinar de manera explícita una secuencia de conmutación para poner en funcionamiento la primera celda de conmutación 36A. Tal como se describió anteriormente, en algunas realizaciones, puede medirse la tensión de devanado de no todas las celdas de conmutación 37. En tales realizaciones, el controlador 18 puede determinar secuencias de conmutación para las otras celdas de conmutación 36 cambiando temporalmente la secuencia de conmutación explícita. Por ejemplo, el controlador 18 puede determinar una secuencia de conmutación para la segunda celda de conmutación 36B al cambiar temporalmente la secuencia de conmutación para la primera celda de conmutación 36A una quinta parte de la duración entre t1 y t2, la tercera celda de conmutación 36C al cambiar temporalmente la secuencia de conmutación para la primera celda de conmutación 36A dos quintas partes de la duración entre t1 y t2, la cuarta celda de conmutación 36D al cambiar temporalmente la secuencia de conmutación para la primera celda de conmutación 36A tres quintas partes de la duración entre t1 y t2 y la quinta celda de conmutación 36E al cambiar temporalmente la secuencia de conmutación para la primera celda de conmutación 36A cuatro cuartas partes de la duración entre t1 y t2.
Al funcionar de esta manera, tal como se representa en la figura 12F, la tensión entre el primer terminal 31 y el segundo terminal 32 de la máquina eléctrica de CC 14 se mantiene negativa. De manera adicional, tal como se representa en la figura 12G, la corriente que fluye a través desde el primer terminal 31 al segundo terminal 32 de la máquina eléctrica de CC 14 se mantiene positiva. Como tal, se suministra (por ejemplo, sale) potencia eléctrica de Cc de la máquina eléctrica de CC 14, funcionando de ese modo la máquina eléctrica de CC 14 en el modo generador.
Por tanto, al usar la unidad de conmutación 42 descrita en la figura 5, la máquina eléctrica de CC 14 puede funcionar tanto en el modo motor como en el modo generador. De manera específica, suministrar potencia eléctrica de CC a la máquina eléctrica de CC 14 puede permitir que la máquina eléctrica de CC 14 accione el rotor 34 en una primera dirección. De manera adicional, usar energía mecánica para accionar el rotor 34 en una segunda dirección (por ejemplo, opuesta) permite que la máquina eléctrica de CC 14 genere potencia eléctrica de CC de salida. En otras palabras, la unidad de conmutación 42 puede permitir que la máquina eléctrica de CC 14 proporcione capacidades de funcionamiento en los dos cuadrantes. Para proporcionar capacidades de funcionamiento en los cuadrantes adicionales, puede usarse otra configuración de las unidades de conmutación 42.
Por ejemplo, en la figura 13 se describe una realización de una unidad de conmutación 42 que puede permitir capacidades de funcionamiento en los cuatro cuadrantes. En la realización representada, la unidad de conmutación 42 incluye un primer dispositivo de conmutación 156 y un segundo dispositivo de conmutación 158 acoplado en antiparalelo entre el primer terminal 46 y el segundo terminal 48. Por tanto, cuando se cierra el primer dispositivo de conmutación 156 y se abre el segundo dispositivo de conmutación, la unidad de conmutación 42 puede conducir corriente desde el primer terminal 46 hasta el segundo terminal 48 (por ejemplo, en una primera dirección). Por otro lado, cuando se abre el primer dispositivo de conmutación 156 y se cierra el segundo dispositivo de conmutación 158, la unidad de conmutación 42 puede conducir corriente desde el segundo terminal 48 hasta el primer terminal 46. De manera adicional, cuando tanto el primer dispositivo de conmutación 156 como el segundo dispositivo de conmutación 158 se abren, la unidad de conmutación puede desconectar el primer terminal 46 y el segundo terminal 48, bloqueando de ese modo la tensión y la corriente.
Por consiguiente, al mantener el segundo dispositivo de conmutación 158 abierto, el primer dispositivo de conmutación 156 puede ponerse en funcionamiento de manera parecida al dispositivo de conmutación 47 descrito anteriormente para permitir que la máquina eléctrica de CC 14 proporcione capacidades de funcionamiento en los dos cuadrantes. Por ejemplo, esto puede permitir que la máquina eléctrica de CC 14, en el modo motor, accione el rotor 34 en la primera dirección y, en el modo generador, genere potencia eléctrica de CC cuando se accione el rotor en la segunda dirección (por ejemplo, opuesta).
De manera similar, al mantener el primer dispositivo de conmutación 156 abierto, el segundo dispositivo de conmutación 158 puede ponerse en funcionamiento para permitir que la máquina eléctrica de CC 14 proporcione capacidades de funcionamiento en los dos cuadrantes. Sin embargo, dado que el segundo dispositivo de conmutación 158 permite que la corriente fluya en una dirección opuesta desde el primer dispositivo de conmutación 156, las capacidades de funcionamiento en los dos cuadrantes proporcionadas al poner en funcionamiento el segundo dispositivo de conmutación 158 pueden ser opuestas a las capacidades de funcionamiento en los dos cuadrantes proporcionadas al poner en funcionamiento el primer dispositivo de conmutación 156. Por ejemplo, esto puede permitir que la máquina eléctrica de CC, en el modo motor, accione el rotor 34 en la segunda dirección y, en el modo generador, genere potencia eléctrica de CC cuando se accione el rotor en la primera dirección (por ejemplo, opuesta). Como tal, usar la unidad de conmutación 42 descrita en la figura 13 puede permitir que la máquina eléctrica de CC 14 proporcione capacidades de funcionamiento en los cuatro cuadrantes.
Tal como se describió anteriormente, las celdas de conmutación 36 se conectan en serie entre el primer terminal 31 y el segundo terminal 32 de la máquina eléctrica de CC 14. Dado que se conecta en serie, el flujo de corriente puede bloquearse si alguna de las celdas de conmutación 36 desconecta su primer terminal 38 y segundo terminal 40, por ejemplo, cuando se produce un fallo en la primera unidad de conmutación 42A o la segunda unidad de conmutación 42B. En algunos casos, los fallos pueden afectar a no que todas las celdas de conmutación 36. En tales casos, en lugar de desactivar por completo la máquina eléctrica de CC 14, puede ser posible continuar el funcionamiento sobrepasando las celdas de conmutación defectuosas 36, por ejemplo, usando un dispositivo de conmutación de sobrepaso.
Para ayudar a la ilustración, se describe en la figura 14 una realización de una celda de conmutación 36 con un dispositivo de conmutación de sobrepaso 160. Tal como se representa, el dispositivo de conmutación 160 se conecta de manera eléctrica entre el primer terminal 38 y el segundo terminal 40 de la celda de conmutación 36. Por tanto, cuando se abre el dispositivo de conmutación de sobrepaso 160, la celda de conmutación 36 puede funcionar de manera normal al usar la primera unidad de conmutación 42A y la segunda unidad de conmutación 42B. Por otro lado, cuando se cierra el dispositivo de conmutación de sobrepaso 160, puede fluir corriente a través del dispositivo de conmutación de sobrepaso 160, sobrepasando de ese modo la primera unidad de conmutación 42A, la segunda unidad de conmutación 42B y el componente de devanado 44. Por consiguiente, en algunas realizaciones, el controlador 18 puede ordenar al dispositivo de conmutación de sobrepaso 160 que permanezca abierto de manera normal y cerrado cuando se detecte un fallo en la celda de conmutación 36. De esta manera, la máquina eléctrica de CC 14 puede continuar en funcionamiento incluso cuando haya un fallo en una o más de las celdas de conmutación 36.
Los efectos técnicos de la invención incluyen proporcionar técnicas para mejorar la eficiencia operacional y/o la flexibilidad de diseño de una máquina eléctrica de CC, particularmente cuando la máquina eléctrica de Cc funciona usando potencia eléctrica de alta tensión (por ejemplo, HVDC) y/o acciona una conexión mecánica (por ejemplo, un árbol motor) a altas velocidades. Para facilitarlo, en algunas realizaciones, la máquina eléctrica de CC puede usar múltiples celdas de conmutación conectadas en serie. De manera adicional, cada celda de conmutación puede reducir o incluso eliminar el uso de condensadores de almacenamiento de energía, que pueden de otra manera limitar la eficiencia operacional y/o la flexibilidad de diseño (particularmente en aplicaciones de alta potencia). En su lugar, cada celda de conmutación puede incluir un componente de devanado (por ejemplo, un devanado de toma central) dividido entre una primera parte y una segunda parte por un nudo central enrollado de tal manera que la polaridad de la tensión inducida en la primera parte y la segunda parte tenga polaridad opuesta. De esta manera, el funcionamiento de las celdas de conmutación puede controlarse basándose al menos en parte en la tensión inducida en el devanado para revertir de manera periódica el campo magnético generado por los componentes de devanado, facilitando de ese modo el funcionamiento de la máquina eléctrica de CC en un modo motor y/o para rectificar la potencia eléctrica que sale de los componentes de devanado, facilitando de ese modo el funcionamiento de la máquina eléctrica de CC en un modo generador.
Las realizaciones específicas descritas anteriormente se han mostrado a modo de ejemplo y debe entenderse que estas realizaciones pueden ser susceptibles a diversas modificaciones y formas alternativas que entran dentro del alcance de las reivindicaciones.
Claims (1)
- REIVINDICACIONESMáquina eléctrica de corriente continua (14) configurada para funcionar en un modo motor, un modo generador, o ambos, que comprende:un terminal de máquina (31) configurado para conectar de manera eléctrica la máquina eléctrica de corriente continua (14) a una fuente de alimentación de corriente continua (30) o una carga eléctrica de corriente continua (28);un rotor (34) configurado para generar un campo magnético del rotor; yuna pluralidad de celdas de conmutación (36A, 36B), estando las celdas de conmutación (36A, 36B) acopladas de manera eléctrica en serie entre sí, comprendiendo cada una de las celdas de conmutación (36A, 36B):un componente de devanado (44), que comprende:una primera parte (60A, 62A) acoplada de manera eléctrica entre un primer terminal (50) y un segundo terminal (54) del componente de devanado (44); yuna segunda parte (60B, 62B) acoplada de manera eléctrica entre un tercer terminal (52) y el segundo terminal (54) del componente de devanado (44);un primer dispositivo de conmutación (42A) acoplado de manera eléctrica al primer terminal (50) del componente de devanado (44) y configurado para cerrarse cuando una primera tensión inducida a través de la primera parte (60A, 62A) del componente de devanado (44) por rotación del campo magnético del rotor es positiva; yun segundo dispositivo de conmutación (42B) se acopla de manera eléctrica al tercer terminal (52) del componente de devanado (44) y se configura para cerrarse cuando una segunda tensión inducida a través de la segunda parte (60B, 62B) del componente de devanado (44) por la rotación del campo magnético del rotor es negativa, en el que la polaridad de la primera tensión y de la segunda tensión son opuestas;en el que cada una de las celdas de conmutación (36A, 36B) comprende además:un primer terminal de celda (38) acoplado de manera eléctrica al primer dispositivo de conmutación (42A) y el segundo dispositivo de conmutación (42B); yun segundo terminal de celda (40) acoplado de manera eléctrica al segundo terminal (54) del componente de devanado (44);en el que el primer terminal de celda (38) de una primera de las celdas de conmutación (36A, 36B) en la serie se acopla de manera eléctrica al terminal de máquina (31) de la máquina eléctrica de corriente continua (14); yen el que el segundo terminal de celda (40) de la primera de las celdas de conmutación (36A, 36B) en la serie se acopla de manera eléctrica al primer terminal de celda (38) de una segunda de las celdas de conmutación (36A, 36B) en la serie.Máquina eléctrica de corriente continua según la reivindicación 1, en la que:la primera celda de conmutación (36A) no comprende un condensador de almacenamiento de energía o un condensador de resonancia; yla primera parte (60A, 62A) del primer componente de devanado (44) y la segunda parte (60B, 62B) del componente de devanado (44) se acoplan de manera electromagnética.Máquina eléctrica de corriente continua según cualquier reivindicación anterior, en la que:el componente de devanado (44) comprende una bobina de toma central (56), la primera parte (60A) comprende una primera mitad de la bobina de toma central y la segunda parte (60B) comprende una segunda mitad de la bobina de toma central; ola primera parte (62A) comprende una primera bobina (62A) y la segunda parte (62B) comprende una segunda bobina (62B).4. Máquina eléctrica de corriente continua según cualquier reivindicación anterior, en la que cada celda de conmutación (36A, 36B) comprende:un tercer dispositivo de conmutación acoplado en antiparalelo con el primer dispositivo de conmutación, en el que el primer dispositivo de conmutación se configura para conducir corriente solo en una primera dirección cuando se cierra y el tercer dispositivo de conmutación se configura para conducir corriente solo en una segunda dirección opuesta a la primera dirección cuando se cierra; yun cuarto dispositivo de conmutación acoplado en antiparalelo con el segundo dispositivo de conmutación, en el que el segundo dispositivo de conmutación se configura para conducir corriente solo en la primera dirección cuando se cierra y el cuarto dispositivo de conmutación se configura para conducir corriente solo en la segunda dirección cuando se cierra.5. Máquina eléctrica de corriente continua según cualquier reivindicación anterior, que comprende:un sensor (25) acoplado a través del componente de devanado (44) para medir una tercera tensión que comprende la primera tensión y la segunda tensión; yun controlador (18) acoplado de manera comunicativa al segundo dispositivo de conmutación (42B) y se configura para:transmitir una primera señal de conmutación al primer dispositivo de conmutación (42A), en el que la primera señal de conmutación se configura para ordenar al primer dispositivo de conmutación (42A) cuando abrirse y cuando cerrarse basándose al menos en parte en la tercera tensión; ytransmitir una segunda señal de conmutación al segundo dispositivo de conmutación (42A), en el que la segunda señal de conmutación se configura para ordenar al segundo dispositivo de conmutación (42B) cuando abrirse y cuando cerrarse basándose al menos en parte en la tercera tensión.6. Máquina eléctrica de corriente continua según cualquier reivindicación anterior, en la que:cuando la máquina eléctrica de corriente continua (14) funciona en el modo motor para transformar potencia eléctrica de corriente continua en energía mecánica de salida:el primer dispositivo de conmutación (42A) se configura para cerrarse cuando la primera tensión es positiva; yel segundo dispositivo de conmutación (42B) se configura para cerrarse cuando la segunda tensión es negativa; ycuando la máquina eléctrica de corriente continua (14) funciona en el modo generador para transformar energía mecánica de entrada en potencia eléctrica de corriente continua de salida:el primer dispositivo de conmutación (42A) se configura para cerrarse cuando la primera tensión es negativa; yel segundo dispositivo de conmutación (42A) se configura para cerrarse cuando la segunda tensión es positiva.7. Máquina eléctrica de corriente continua según cualquier reivindicación anterior, en la que:el primer dispositivo de conmutación (42A) comprende un primer dispositivo de conmutación de bloqueo de la tensión bidireccional que conduce corriente unidireccional (47) configurado para conducir corriente en una única dirección cuando está cerrado; yel segundo dispositivo de conmutación (42B) comprende un segundo dispositivo de conmutación de bloqueo de la tensión bidireccional que conduce corriente unidireccional (47) configurado para conducir corriente en la única dirección cuando está cerrado.8. Máquina eléctrica de corriente continua según cualquier reivindicación anterior, en la que el primer dispositivo de conmutación (42A) y el segundo dispositivo de conmutación (42B) comprenden, cada uno, un tiristor, un transistor bipolar de puerta aislada de bloqueo inverso (RB-IGBt ), un tiristor conmutado por puerta integrada de RB (RB-IGCT), un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT), un tiristor conmutado por puerta integrada (IGCT), un transistor de efecto de campo metal-óxido (MOFSET) o un diodo, o cualquier combinación de los mismos.Máquina eléctrica de corriente continua según cualquier reivindicación anterior, en la que cada celda de conmutación (36A) comprende un dispositivo de conmutación de sobrepaso acoplado de manera eléctrica entre el primer terminal (38) y el segundo terminal (40) de la celda de conmutación (36A), en la que el dispositivo de conmutación de sobrepaso se configura para:cerrarse cuando se detecta un fallo en la primera celda de conmutación (36A) para sobrepasar el primer dispositivo de conmutación (42A), el segundo dispositivo de conmutación (42B) y el componente de devanado (44) para permitir que fluya corriente entre la primera celda de conmutación (36A) y una segunda celda de conmutación (36B) conectada en serie con la primera celda de conmutación (36A); yabrirse de otra manera para permitir que la primera celda de conmutación (36A) controle el flujo de la corriente al usar el primer dispositivo de conmutación (42A) y el segundo dispositivo de conmutación (42B).Método de funcionamiento de una máquina eléctrica de corriente continua (14) según cualquier reivindicación anterior, que comprende:recibir, usando un controlador (18) acoplado de manera comunicativa a la máquina eléctrica de corriente continua (14), primeros datos de sensor de un primer sensor (25) que indican una primera tensión inducida en una primera bobina de toma central (56) en una primera celda de conmutación (36A) de la máquina eléctrica de corriente continua (14) mediante el giro de un rotor (34);comparar, usando el controlador (18), la primera tensión con una primera tensión umbral;ordenar, usando el controlador (18), a una primera unidad de conmutación (42A) en la primera celda de conmutación (36A) que conduzca corriente a través de una primera mitad (60A) de la primera bobina de toma central (56) cuando la primera tensión es mayor que la primera tensión umbral;ordenar, usando el controlador (18), a una segunda unidad de conmutación (42B) en la primera celda de conmutación (36A) que conduzca corriente a través de una segunda mitad (60B) de la primera bobina de toma central (56) cuando la primera tensión no es mayor que la primera tensión umbral, en la que la segunda unidad de conmutación (42B) y la segunda mitad (60B) de la primera bobina de toma central (56) se acoplan en paralelo con la primera unidad de conmutación (46A) y la primera mitad (60A);ordenar, después de ordenar a la primera unidad de conmutación (42A) que conduzca corriente a través de la primera mitad (60A) y usando el controlador (18), a una primera unidad de conmutación (42A) en una segunda celda de conmutación (36B) acoplada en serie con la primera celda de conmutación (36A) que conduzca corriente a través de una tercera mitad de una segunda bobina de toma central en la segunda celda de conmutación (36B); yordenar, después de ordenar a la segunda unidad de conmutación que conduzca corriente a través de la segunda mitad y usando el controlador (18), a una segunda unidad de conmutación en la segunda celda de conmutación que conduzca corriente a través de una cuarta mitad de la segunda bobina de toma central.Método según la reivindicación 10, en el que:ordenar a la primera unidad de conmutación (42A) que conduzca corriente a través de la primera mitad (60A) de la primera bobina de toma central (56) comprende ordenar a la primera celda de conmutación (36A) que produzca un primer campo magnético en la primera mitad (60A) de la primera bobina de toma central (56) sin usar un condensador de almacenamiento de energía o un condensador de resonancia;ordenar a la primera unidad de conmutación (42A) que conduzca corriente a través de la segunda mitad (60B) de la primera bobina de toma central (56) comprende ordenar a la primera celda de comunicación (36A) que produzca un segundo campo magnético en la segunda mitad (60B) de la primera bobina de toma central (56) sin usar el condensador de almacenamiento de energía o el condensador de resonancia; yla primera mitad (60A) de la primera bobina de toma central (56) y la segunda mitad (60B) de la primera bobina de toma central (56) se acoplan de manera electromecánica.Método según la reivindicación 10, en el que:ordenar a la primera unidad de conmutación (42A) que conduzca corriente a través de la primera mitad (60A) de la primera bobina de toma central (56) comprende:ordenar a un primer dispositivo de conmutación (47) en la primera unidad de conmutación (42A) que se cierre cuando la primera tensión pase de menor que a mayor que una segunda tensión umbral, en el que la segunda tensión umbral comprende una tensión negativa menor que la primera tensión umbral; yordenar al primer dispositivo de conmutación (47) que se abra cuando la primera tensión pasa de mayor que a menor que la segunda tensión umbral; yordenar a la primera unidad de conmutación (42A) que conduzca corriente a través de la segunda mitad (60B) de la primera bobina de toma central (56) comprende:ordenar a un segundo dispositivo de conmutación (47) en la segunda unidad de conmutación (42B) que se cierre cuando la primera tensión pase de mayor que a menor que una tercera tensión umbral, en el que la tercera tensión umbral comprende una tensión positiva mayor que la primera tensión umbral; yordenar al segundo dispositivo de conmutación (47) que se abra cuando la primera tensión pase de menor que a mayor que la tercera tensión umbral.Programa informático que comprende medios de código de programa informático adaptados para realizar el método según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12 cuando se ejecuta por un procesador informático.Programa informático según la reivindicación 13 almacenado en un medio legible por ordenador.
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