ES2927604T3 - Convertidor de energía - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un convertidor de energía (20) para convertir energía eléctrica, que comprende - al menos un elemento de conmutación controlable (28) que proporciona al menos un período de tiempo de conmutación específico del elemento de conmutación (40) requerido por el elemento de conmutación (28) para cambiar el estado de conmutación de una ruta de conmutación (64) del elemento de conmutación (28) entre un estado de conmutación desconectado y un estado de conmutación conectado sobre la base de una señal de conmutación (38) proporcionada a una conexión de control (30) del elemento de conmutación (28), y - una unidad de control (36) que está diseñada para proporcionar la señal de conmutación (38) de tal manera que el elemento de conmutación (28) se opera en una operación de conmutación sobre la base de la señal de conmutación (38)) para convertir la energía eléctrica, donde - la unidad de control (36) está diseñada adicionalmente para proporcionar la señal de conmutación (38) dependiendo del al menos un período de tiempo de conmutación específico del elemento de conmutación (40) con respecto a un punto en tiempo tal que cuando el convertidor de energía (20) funciona como previsto, al menos un período de tiempo de conmutación especificable (42) se alcanza en el momento utilizando el elemento de conmutación controlable (28). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Convertidor de energía
La presente invención hace referencia a un convertidor de energía para la conversión de energía eléctrica, con al menos un elemento de conmutación controlable que proporciona al menos un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación, que requiere el elemento de conmutación para cambiar un estado de conmutación de una sección de conmutación del elemento de conmutación, entre un estado de conmutación desactivado y un estado de conmutación activado, en función de una señal de conmutación proporcionada en una conexión de control del elemento de conmutación, así como una unidad de control que está diseñada para proporcionar la señal de conmutación de manera que el elemento de conmutación, para la conversión de la energía eléctrica, en función de la señal de conmutación, opera en un funcionamiento de conmutación. Además, la invención hace referencia a un elemento de conmutación para un convertidor de energía con al menos una conexión de control para la aplicación la de una señal de conmutación, y con una sección de conmutación que está diseñada para proporcionar un estado de conmutación en función de la señal de conmutación, en la conexión de control, donde la sección de conmutación proporciona al menos un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación, que requiere el elemento de conmutación para cambiar el estado de conmutación de la sección de conmutación entre un estado de conmutación desactivado y un estado de conmutación activado. Además, la invención hace referencia a un vehículo que puede accionarse eléctricamente, en particular un vehículo que puede accionarse eléctricamente guiado sobre raíles, con una máquina eléctrica para accionar el vehículo, y con al menos un convertidor de energía acoplado eléctricamente a la máquina eléctrica. Por último, la invención también hace referencia a un procedimiento para operar un convertidor de energía que convierte energía eléctrica, al operarse un elemento de conmutación controlable en un funcionamiento de conmutación, en el cual el elemento de conmutación controlable proporciona al menos un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación, que requiere el elemento de conmutación para cambiar un estado de conmutación de una sección de conmutación del elemento de conmutación, entre un estado de conmutación desactivado y un estado de conmutación activado, en función de una señal de conmutación, y la señal de conmutación se proporciona de manera que el elemento de conmutación es operado en el funcionamiento de conmutación.
Los convertidores de energía, los elementos de conmutación controlables, los vehículos que pueden accionarse eléctricamente, en particular los vehículos que pueden accionarse eléctricamente guiados sobre raíles, así como los procedimientos para operar convertidores de energía, en principio son ampliamente conocidos en el estado del arte, de manera que no se requiere para esto una prueba separada de un documento impreso. Los convertidores de energía de la clase conforme a esta clase se utilizan para la conversión de energía eléctrica, de forma predeterminable. Los convertidores de energía se utilizan en la ingeniería eléctrica para una pluralidad de funciones de conversión de energía. Los convertidores de energía de esa clase, por ejemplo, en los vehículos que pueden accionarse eléctricamente, guiados sobre raíles, así como también en los vehículos a motor que pueden accionarse eléctricamente, que no son guiados sobre raíles, se utilizan para proporcionar energía eléctrica para las más diversas funciones de accionamiento y de suministro. La energía eléctrica, en los vehículos guiados sobre raíles, a menudo es suministrada mediante una catenaria dispuesta por encima de dos raíles de una vía, dispuestos esencialmente de forma paralela. Una vía es una ruta para un vehículo guiado sobre raíles. Pero la aplicación de los convertidores de energía no está limitada a lo mencionado. Además, los convertidores de energía se utilizan de forma variada en vehículos que pueden accionarse eléctricamente, en trenes de potencia eléctricos, en particular en instalaciones de fabricación, procesos de producción de mercancías y/o similares.
En particular en los vehículos que pueden ser accionados eléctricamente, guiados sobre raíles, es habitual garantizar que los vehículos no colisionen, entre otras cosas, mediante las así llamadas instalaciones de aviso de vía libre. La función de las instalaciones de aviso de vía libre de esa clase, entre otras cosas, se basa en determinar una resistencia eléctrica entre los dos raíles que forman la vía, en una sección de vía predeterminada. Si un vehículo se encuentra en la sección predeterminada, entonces mediante la determinación de una resistencia eléctrica entre los dos raíles puede determinarse si el vehículo se encuentra en la sección predeterminada. La resistencia eléctrica es influenciada por las ruedas del vehículo, con las cuales el mismo está dispuesto sobre los raíles. Las ruedas opuestas de un eje del vehículo en general están conectadas entre sí eléctricamente. De este modo, si se detecta una resistencia eléctrica que es más reducida que un valor de comparación de resistencia predeterminado, esto se utiliza como un indicio de que el vehículo se encuentra en esa sección de vía. En cambio, si la resistencia eléctrica es mayor que el valor de comparación de resistencia predeterminado, esto se utiliza como un indicio de que ningún vehículo se encuentra en la sección de vía predeterminada. La sección de vía predeterminada, de este modo, se encuentra disponible para ser utilizada por otros vehículos.
Para poder alcanzar una funcionalidad fiable de la instalación de aviso de vía libre, en general se prevé utilizar una corriente continua y/o una corriente alterna para detectar la resistencia, donde en caso de utilizar una corriente alterna, la misma utiliza una o varias frecuencias predeterminadas que pueden encontrarse en el rango de hasta aproximadamente algunos kHz.
Si un vehículo accionado eléctricamente se encuentra en la sección de vía predeterminada, en una operación de marcha predeterminada, entonces debe prestarse atención a que la corriente eléctrica requerida para el funcionamiento del vehículo conforme al uso previsto, entre otros, es conducida mediante los raíles. Cuando esa corriente, también llamada corriente de tracción, contiene componentes de frecuencia que también son utilizados por instalaciones de aviso de vía libre, existe el problema de que esa sección de vía puede anunciarse erróneamente como libre.
Para evitar ese funcionamiento incorrecto relevante, en los vehículos que pueden accionarse eléctricamente, guiados sobre raíles, es necesario que se respeten valores límite predeterminados en el rango de una distribución espectral de la corriente de tracción, y en particular en rangos espectrales que son utilizados por la instalación de aviso de vía libre.
Teniendo en cuenta este hecho, para los vehículos que pueden ser accionados eléctricamente, guiados sobre raíles, en general están construidos convertidores de energía temporizados que consideran especialmente la funcionalidad de las instalaciones de aviso de vía libre. Gracias a esto puede lograrse que el funcionamiento de las instalaciones de aviso de vía libre esencialmente no resulte afectado por el funcionamiento del convertidor de energía.
Con ese objetivo, en general están proporcionados patrones de pulsos predeterminados, con los cuales puede asegurarse que no resulten afectadas las instalaciones de aviso de vía libre. Esto requiere que los elementos de conmutación del convertidor de energía, en el funcionamiento conforme al uso previsto, funcionen del modo más invariable posible con esos patrones de pulsos.
Si ahora, en el marco de un mantenimiento de un vehículo que puede accionarse eléctricamente, guiado sobre raíles, se realiza un mantenimiento también del convertidor de energía, por ejemplo cambiando uno o varios elementos de conmutación, entonces sólo puede asegurarse que se mantenga la distribución espectral a través de la corriente de tracción, cuando el elemento de conmutación presenta tiempos de retardo, así como periodos de conmutación, esencialmente idénticos. El criterio para un cambio del elemento de conmutación, en este caso, por tanto, es que se mantengan tiempos de retardo de conmutación predeterminados, que por lo demás también se basan en el control o la certificación del vehículo que puede accionarse eléctricamente, guiado sobre raíles.
Precisamente los vehículos que pueden accionarse eléctricamente, guiados sobre raíles, sin embargo, se utilizan durante periodos de funcionamiento prolongados. Esto conduce a que como elementos de conmutación para el cambio se utilicen elementos de conmutación que a menudo ya no presentan las propiedades de conmutación esencialmente idénticas. En particular se observa que los periodos de conmutación para los elementos de conmutación de esa clase se vuelven más cortos a medida que avanzan los desarrollos técnicos de los mismos. Por ese motivo, actualmente, en el estado del arte, al cambiar un elemento de conmutación es habitual comprobar nuevamente una habilitación del vehículo, mediante mediciones complejas de la corriente parásita.
Debido a ello resulta que en particular los elementos de conmutación más antiguos no pueden cambiarse fácilmente por nuevos elementos de conmutación que en general proporcionan periodos de conmutación marcadamente más reducidos.
En el documento de patente US 2008/094121 A1 se describe un convertidor de energía para la conversión de energía eléctrica, con un elemento de conmutación controlable con periodo de conmutación, así como con una unidad de control correspondiente que proporciona la señal de conmutación, con respecto a un instante, en función de al menos un periodo de conmutación, de manera que en el funcionamiento del convertidor de energía, conforme al uso previsto, con el elemento de conmutación controlable se alcanza en el instante al menos un periodo de conmutación predeterminable.
Sin embargo, el problema antes mencionado no está limitado a los vehículos guiados sobre raíles, sino que también puede presentarse en otros dispositivos eléctricos que utilicen convertidores de energía. De este modo, debido a un nuevo elemento de conmutación se puede presentar otro comportamiento en cuanto a una compatibilidad electromagnética, en particular en cuanto a una perturbación radioeléctrica, efectos de perturbaciones de la red y/o similares.
El objeto de la presente invención consiste en reducir problemas que pueden presentarse debido a periodos de conmutación variables de los elementos de conmutación.
Como solución, con la invención se proponen un convertidor de energía, un elemento de conmutación, un vehículo que puede accionarse eléctricamente, así como un procedimiento según las reivindicaciones independientes.
Debido a las características de las reivindicaciones dependientes resultan perfeccionamientos ventajosos.
Con respecto a un convertidor de energía conforme a esta clase, en particular se propone que la unidad de control esté diseñada para proporcionar la señal de conmutación con respecto a un instante, en función de al menos un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación, de manera que en el funcionamiento del convertidor de energía, conforme al uso previsto, con el elemento de conmutación controlable, se alcance en el instante al menos un periodo de conmutación predeterminable.
Con respecto a un elemento de conmutación conforme a esta clase, en particular se propone que el elemento de conmutación esté diseñado para influenciar en el tiempo la señal de conmutación con respecto a un instante, en función de al menos un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación, de manera que en el funcionamiento del convertidor de energía, conforme al uso previsto, con el elemento de conmutación controlable, al menos un periodo de conmutación predeterminable se alcance a partir de un instante.
Con respecto a un vehículo que puede accionarse eléctricamente, conforme a esta clase, en particular se propone que el convertidor de energía esté diseñado según la invención, o que el convertidor de energía presente un elemento de conmutación controlable que esté diseñado según la invención.
Con respecto a un procedimiento conforme a esta clase, en particular se propone que la señal de conmutación, con respecto a un instante, en función de al menos un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación, se proporcione de manera que en el funcionamiento del convertidor de energía, conforme al uso previsto, con el elemento de conmutación controlable, al menos un periodo de conmutación predeterminable se alcance a partir de un instante.
La invención se basa en la idea de que del lado del convertidor de energía, así como eventualmente también del lado del elemento de conmutación, puede efectuarse una adaptación con respecto a las propiedades de conmutación del elemento de conmutación, con la cual pueda lograrse que al menos un periodo de conmutación predeterminable también pueda cumplirse de modo fiable. De este modo, mediante la invención puede influenciarse la señal de conmutación, de manera que mediante una adaptación en el tiempo, considerando el periodo de conmutación específico del elemento de conmutación, el periodo de conmutación predeterminado puede alcanzarse de forma fiable. Debido a esto, independientemente de los periodos de conmutación específicos del elemento de conmutación, del elemento de conmutación respectivamente proporcionado en el convertidor de energía, es posible ejecutar el periodo de conmutación predeterminado, de manera que los efectos de perturbación que se presentan en el funcionamiento del convertidor de energía, conforme al uso previsto, pueden mantenerse lo más posible, cuando se reemplace el elemento de conmutación del convertidor de energía. En particular puede lograrse que los efectos de perturbaciones de la red, de una influencia en las instalaciones de aviso de vía libre y/o de perjuicios en el sentido de compatibilidad electromagnética puedan encontrarse presentes en gran medida independientemente de un elemento de conmutación actualmente proporcionado en el convertidor de energía.
Por tanto, la señal de conmutación se proporciona de manera que un final del periodo de conmutación predeterminable coincida con un final del periodo de conmutación específico del elemento de conmutación. Ciertamente, cabe señalar que el final del periodo de conmutación, en el funcionamiento práctico, naturalmente se proporciona mediante el elemento de conmutación. Por ese motivo, el final del periodo de conmutación predeterminable está determinado mediante el final del periodo de conmutación específico del elemento de conmutación. Para que el periodo de conmutación predeterminable pueda alcanzar un valor deseado, por tanto, la señal de conmutación puede adaptarse de modo correspondiente, de manera que el final del periodo de conmutación predeterminable coincida con el final del periodo de conmutación específico del elemento de conmutación. El final, por tanto, puede estar determinado por un instante concreto.
La invención resulta especialmente ventajosa cuando el convertidor de energía presenta más de un elemento de conmutación, por ejemplo dos elementos de conmutación, cuatro elementos de conmutación o aún más elementos de conmutación que, de manera adecuada, interactúan con inductancias y/o capacitancias correspondientes, para poder proporcionar la funcionalidad de conversión de energía deseada.
Se prevé que la unidad de control, para al menos un elemento de conmutación, proporcione una señal de conmutación correspondiente, mediante la cual, con el objetivo de la conversión de energía mediante el convertidor de energía, el mismo pueda operar con el funcionamiento de conmutación previsto. En el caso de una pluralidad de elementos de conmutación puede preverse que, de modo correspondiente, estén proporcionadas varias señales de conmutación individuales para los elementos de conmutación individuales. Naturalmente, también puede preverse que la señal de conmutación se utilice para dos o varios elementos de conmutación juntos. Entre otras cosas, esto depende de una estructura de los circuitos de un convertidor de energía.
Un elemento de conmutación, en el sentido de esta descripción, preferentemente es un elemento de conmutación electrónico controlable, por ejemplo un interruptor de semiconductor electrónico controlable, como un transistor que es operado en un funcionamiento de conmutación, un tiristor, circuitos de combinación de los mismos, preferentemente con diodos invertidos conectados de forma paralela, un tiristor bloqueable por puerta (GTO), un
transistor bipolar de puerta aislada (IGBT), combinaciones de los mismos, o similares. En principio, sin embargo, el elemento de conmutación también puede estar formado por un transistor de efecto de campo, en particular un transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor (MOSFET).
Para proporcionar la funcionalidad de conversión de energía deseada del convertidor de energía, al menos un elemento de conmutación es operado en el funcionamiento de conmutación. Con respecto a un interruptor de semiconductor a modo de un transistor, esto significa que en un estado de conmutación activado, entre conexiones del transistor que forman una sección de conmutación, se proporciona una resistencia eléctrica muy reducida, de manera que es posible un flujo de energía elevado, con una tensión residual muy reducida. En un estado de conmutación desactivado, en cambio, la sección de conmutación del transistor es de alta resistencia óhmica, es decir que la misma proporciona una resistencia eléctrica elevada, de modo que también en el caso de una tensión eléctrica elevada que se aplica en la sección de conmutación, esencialmente no se encuentra presente un flujo de energía, o sólo se encuentra presente uno reducido, en particular que puede no tenerse en cuenta. Se diferencia de ello un funcionamiento lineal en los transistores, que sin embargo generalmente no se utiliza en los convertidores de energía temporizados.
El elemento de conmutación, para realizar la funcionalidad de control, presenta al menos una conexión de control en la cual puede aplicarse la señal de conmutación proporcionada por la unidad de control, de manera que puede realizarse la función de conmutación deseada del elemento de conmutación. La señal de conmutación puede ser una señal de conmutación binaria que puede adoptar dos valores de estado para poder proporcionar las funciones de conmutación deseadas del elemento de conmutación. Por ejemplo, la señal de conmutación puede estar formada por una secuencia de pulsos, mediante la cual se aplica a la conexión de control. Esto es conveniente ante todo en el caso de tiristores y GTO. Además, en los transistores puede preverse que la señal de conmutación sea una señal de onda cuadrada, donde un respectivo estado de conmutación del elemento de conmutación puede asociarse a uno de los potenciales de la señal de onda cuadrada. Una señal de esa clase, por ejemplo, es conveniente para transistores, en particular para transistores bipolares, transistores de efecto de campo o similares.
La unidad de control proporciona una funcionalidad para generar la señal de conmutación. La unidad de control también puede realizar otras funciones del convertidor de energía, por ejemplo funciones de monitorización, funciones de seguridad y/o similares. Con ese objetivo, la unidad de control puede comprender un circuito de hardware y/o una unidad de ordenador controlada por programas, o similares.
En este caso, el periodo de conmutación es un periodo dentro del cual tiene lugar un cambio entre los estados de conmutación del elemento de conmutación. En este caso, por el periodo de conmutación, por tanto, no se entiende un periodo durante el cual se extiende el estado de conmutación activado, o tampoco el estado de conmutación desactivado. El periodo de conmutación específico del elemento de conmutación, de este modo, denomina un periodo dentro del cual el elemento de conmutación cambia entre los dos estados de conmutación cuando en la conexión de control se proporciona una señal de conmutación correspondiente. El periodo de conmutación específico del elemento de conmutación, de este modo, es un periodo que es requerido específicamente por el respectivo elemento de conmutación, para cambiar el estado de conmutación del modo conforme al uso previsto, debido a la señal de conmutación.
En principio, el periodo de conmutación específico del elemento de conmutación para un respectivo elemento de conmutación puede ser un periodo de conmutación esencialmente constante. Sin embargo, el periodo de conmutación específico del elemento de conmutación también puede depender de otros parámetros que afectan el funcionamiento del elemento de conmutación conforme al uso previsto, por ejemplo su temperatura, su corriente de servicio en el estado de conmutación activado, su tensión de servicio en el estado de conmutación desactivado y/o similares.
El periodo de conmutación predeterminable, en cambio, es un periodo que está predeterminado para el funcionamiento del convertidor de energía conforme al uso previsto, y que debe alcanzarse mediante el elemento de conmutación con el funcionamiento conforme al uso previsto del convertidor de energía. Influenciando de forma adecuada la señal de conmutación, mediante una unidad de control y/o también mediante el propio elemento de conmutación, el periodo de conmutación predeterminable puede regularse al conocer el periodo de conmutación específico del elemento de conmutación. Con ese objetivo pueden estar proporcionados circuitos de adaptación y/o controladores correspondientes, mediante los cuales la señal de conmutación puede adaptarse de forma adecuada en cuanto a su ubicación en el tiempo, de manera que el periodo de conmutación predeterminado puede alcanzarse a pesar de un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación diferente. En conjunto, de este modo, en los convertidores de energía la invención posibilita poder cambiar los elementos de conmutación prácticamente de cualquier modo deseado, sin tener que modificar esencialmente su funcionalidad específica, que es requerida para el periodo de conmutación predeterminado. Debido a esto en particular es posible utilizar elementos de conmutación que presentan un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación muy corto, para reemplazar elementos de conmutación que presenten un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación largo. Esto tiene en cuenta el hecho de que a mayor avance en el desarrollo técnico de los
elementos de conmutación se presentan periodos de conmutación específicos del elemento de conmutación más cortos. Debido a esto, en conjunto puede simplificarse el mantenimiento del convertidor de energía.
Además, mediante la invención puede lograrse que esencialmente no puedan verse afectadas las exigencias técnicas que deban cumplirse para el funcionamiento del convertidor de energía conforme al uso previsto, por ejemplo por causas de la presencia de efectos de perturbaciones de la red, exigencias en cuanto a la compatibilidad electromagnética y/o similares, también cuando se produzca un cambio de al menos un elemento de conmutación. Debido a esto, tampoco es necesario controlar o certificar el convertidor de energía nuevamente en cuanto a sus propiedades después de un mantenimiento, en particular después de un cambio de al menos un elemento de conmutación.
Con respecto al funcionamiento de alerta de las instalaciones de aviso de vía libre, con ello, también puede lograrse que los vehículos que pueden accionarse eléctricamente, guiados sobre raíles, ya no necesiten ser controlados o certificados nuevamente después de un mantenimiento, así como después de un cambio de un elemento de conmutación de un convertidor de energía del vehículo. Más bien, mediante la invención puede lograrse que puedan reducirse, incluso cuando no se puedan evitar, propiedades no deseadas que se pueden presentar en el estado del arte, por ejemplo con respecto a las instalaciones de aviso de vía libre.
En principio, naturalmente, esto no está limitado al funcionamiento de alerta, sino que también puede aprovecharse de modo correspondiente para otras situaciones de accionamiento, por ejemplo vehículos a motor que pueden accionarse eléctricamente, trenes de potencia eléctricos y/o similares.
En particular, naturalmente, puede preverse que el convertidor de energía presente una pluralidad de elementos de conmutación, donde los elementos de conmutación pueden proporcionar diferentes propiedades de conmutación, específicas del elemento de conmutación. También en ese caso puede realizarse una adaptación correspondiente. Con ese objetivo, preferentemente, se prevé que para cada uno de los elementos de conmutación esté realizada una adaptación propia correspondiente, según la invención.
Además, se propone que el convertidor de energía presente una conexión de comunicaciones entre la unidad de control y el elemento de conmutación, que esté diseñada para transmitir datos relativos a por lo menos un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación y/o a por lo menos un periodo de conmutación predeterminable, entre la unidad de control y el elemento de conmutación. Debido a esto puede lograrse que del lado de la unidad de control estén disponibles los datos funcionales específicos del elemento de conmutación, en particular con respecto al periodo de conmutación específico del elemento de conmutación. La unidad de control, de este modo, puede proporcionar la señal de conmutación de modo correspondiente.
En cambio, si se prevé una funcionalidad de adaptación del lado del elemento de conmutación, la unidad de control puede transmitir el periodo de conmutación predeterminable al elemento de conmutación, de manera que éste, debido a una señal de conmutación, puede adaptar su funcionalidad de conmutación de modo correspondiente. Naturalmente, también pueden preverse combinaciones de lo mencionado. Los datos pueden proporcionarse a intervalos regulares o también solamente una vez, para que la unidad de control, o bien el elemento de conmutación, pueda efectuar una regulación correspondiente. Por ejemplo, puede preverse que del lado de la unidad de control y/o del lado del elemento de conmutación se almacenen los datos correspondientes para la utilización.
Con ese objetivo, por ejemplo puede preverse que la unidad de control comprenda una unidad de almacenamiento con los valores relativos a por lo menos un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación y/o a por lo menos un periodo de conmutación predeterminable. Naturalmente, lo correspondiente también puede preverse para el elemento de conmutación. Debido a esto, del lado de la unidad de control puede lograrse que la señal de conmutación se proporcione considerando los tiempos de conmutación antes mencionados.
Del lado del elemento de conmutación, en cambio, puede preverse que la señal de conmutación se evalúe en la conexión de control, de modo correspondiente, de manera que pueda alcanzarse el periodo de conmutación predeterminable. En este caso, por tanto, no es necesario obligatoriamente efectuar una adaptación mediante la unidad de control. Más bien, en esta configuración puede lograrse que el elemento de conmutación, en el caso del mantenimiento del convertidor de energía, solamente necesite cambiarse de forma directa.
Además, se propone que la unidad de control esté diseñada para acceder a datos que correspondan a por lo menos un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación y/o a por lo menos un periodo de conmutación predeterminable, desde una base de datos que tiene una conexión de comunicaciones, al menos durante unos tramos de tiempo, con la unidad de control. Debido a esto, los datos correspondientes no necesitan almacenarse de forma directa en la unidad de control o en el elemento de conmutación. En caso necesario puede accederse a los mismos desde la base de datos. Con ese objetivo, la conexión de comunicaciones puede utilizar una red de comunicaciones, como Internet, o similares.
En principio, sin embargo, también existe la posibilidad de regular específicamente la unidad de control, así como el elemento de conmutación, por ejemplo proporcionando una programación o también un ajuste de la unidad de control, así como del elemento de conmutación, de modo correspondiente. Esto puede tener lugar por ejemplo de forma manual o también mediante máquinas automáticas de regulación o similares. En ese caso, naturalmente, una conexión de comunicaciones no se necesita de forma obligatoria. A pesar de ello, naturalmente, esto también puede estar combinado con las opciones antes mencionadas.
Según un perfeccionamiento se propone que la unidad de control esté diseñada para determinar la señal de control en función de al menos un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación y/o de al menos un periodo de conmutación predeterminable. En esta configuración, la señal de conmutación, por tanto, no se adapta necesariamente sólo en cuanto a su localización en el tiempo, sino que se genera una señal de control completamente nueva, que ya presenta la localización en el tiempo correspondiente. Esto puede tener lugar mediante un cálculo correspondiente, considerando el periodo de conmutación específico del elemento de conmutación y/o el periodo de conmutación predeterminable. El cálculo puede repetirse en instantes predeterminables para el funcionamiento, conforme al uso previsto del convertidor de energía. Naturalmente, en particular también puede preverse que en cada cambio del estado de conmutación del elemento de conmutación tengan lugar un cálculo o una adaptación correspondientes.
Al menos un periodo de conmutación, preferentemente, es un periodo de conmutación de activación y/o un periodo de conmutación de desactivación. Para al menos un periodo de conmutación de activación y/o para al menos un periodo de conmutación de desactivación, pueden estar proporcionados o asociados periodos de conmutación predeterminables diferentes, de modo correspondiente. De manera correspondiente puede tener lugar una adaptación de la señal de conmutación para el periodo de conmutación de activación y/o para el periodo de conmutación de desactivación. En particular puede preverse que el periodo de conmutación de activación y el periodo de conmutación de desactivación se generen de forma separada uno de otro. Esto puede considerar propiedades específicas del elemento de conmutación, mediante las cuales un comportamiento de activación y un comportamiento de desactivación pueden resultar diferentes uno de otro. Debido a esto, en conjunto puede mejorarse la adaptación.
Del lado del elemento de conmutación en particular puede estar proporcionada una conexión de comunicaciones para la transmisión de los datos con respecto al periodo de conmutación predeterminable y/o del periodo de conmutación específico del elemento de conmutación. De ese modo, para la unidad de control o una fuente de datos externa, como la base de datos, es posible poner a disposición datos correspondientes para el elemento de conmutación. En particular puede preverse que el periodo de conmutación específico del elemento de conmutación se transmita al elemento de conmutación, para que los datos se encuentren a disposición del mismo, de forma específica en cuanto al elemento de conmutación. Esto tiene en cuenta el hecho de que el elemento de conmutación eventualmente no está diseñado para poder determinar automáticamente el periodo de conmutación específico del elemento de conmutación. Para ello puede ser conveniente que los datos correspondientes ya puedan transmitirse al elemento de conmutación durante la fabricación del elemento de conmutación, y puedan almacenarse allí. Fundamentalmente, esto aplica también para el periodo de conmutación predeterminable, que en particular es proporcionado por la unidad de control, en cuyo convertidor de energía está dispuesto el elemento de conmutación. Debido a esto es posible adaptar el elemento de conmutación a casi cualquier utilización en un convertidor de energía, de modo correspondiente, también después de su fabricación. El elemento de conmutación, por tanto, en esta configuración no necesita ser un elemento de conmutación específico para un respectivo convertidor de energía, sino que puede utilizarse un elemento de conmutación estándar que, utilizando los datos antes mencionados correspondientes, puede adaptarse específicamente a la utilización en el respectivo convertidor de energía. Gracias a esto, en conjunto puede aumentarse la flexibilidad.
Además, puede preverse que la señal de conmutación, de forma complementaria, se determine en función de una corriente eléctrica y/o de una tensión eléctrica y/o de una temperatura del convertidor de energía, en particular a partir del elemento de conmutación. Este perfeccionamiento considera que el periodo de conmutación específico del elemento de conmutación también puede depender del funcionamiento conforme al uso previsto del convertidor de energía, así como del elemento de conmutación, dentro del convertidor de energía. Por ejemplo, el periodo de conmutación específico del elemento de conmutación puede depender de una corriente de servicio, durante el estado de conmutación activado. Además, sin embargo, el periodo de conmutación específico del elemento de conmutación puede depender también de una tensión, que por ejemplo se aplica en un estado de conmutación desactivado del elemento de conmutación, en su sección de conmutación. También pueden preverse combinaciones de lo mencionado. Gracias a esto puede mejorarse aún más la funcionalidad del elemento de conmutación dentro del convertidor de energía.
Preferentemente, al menos un periodo de conmutación predeterminable es más largo que al menos un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación. Gracias a esto puede lograrse que una adaptación sencilla pueda alcanzarse mediante por ejemplo un retardo en el tiempo, mediante una unidad de retardo o similares. De ese modo puede alcanzarse una adaptación especialmente sencilla. Además, este perfeccionamiento considera el hecho de que un mayor avance en el desarrollo técnico de los elementos de conmutación en general conlleva unos
periodos de conmutación específicos del elemento de conmutación más rápidos, de manera que un cambio del elemento de conmutación mediante un convertidor de energía en general, que conduce a que el periodo de conmutación específico del elemento de conmutación del nuevo elemento de conmutación sea más rápido, pueda compensarse de modo correspondiente. En principio, naturalmente, también es posible un caso inverso, donde entonces, sin embargo, de manera preferente, mediante la utilización de la unidad de control, la señal de conmutación se retarda en el tiempo de modo correspondiente, de manera que también aquí puede alcanzarse aún el periodo de conmutación predeterminable. Naturalmente, también pueden preverse las más diversas combinaciones de lo mencionado.
Además, puede preverse que al menos un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación se determine en un funcionamiento del convertidor de energía conforme al uso previsto. El funcionamiento conforme al uso previsto, por ejemplo, puede tener lugar en una operación de prueba, durante una fase de prueba y/o similares. Los datos correspondientes del periodo de conmutación específico del elemento de conmutación pueden ponerse a disposición de la unidad de control y/o del elemento de conmutación. Además, naturalmente también puede preverse que el elemento de conmutación y/o la unidad de control se adapten de modo correspondiente, de manera que pueda alcanzarse el periodo de conmutación predeterminable.
Las ventajas y los efectos indicados para el convertidor de energía según la invención naturalmente aplican del mismo modo para el elemento de conmutación según la invención, así como para el procedimiento según la invención, y de forma inversa. En particular, características del dispositivo también pueden formularse como características del procedimiento, y de forma inversa.
Otras ventajas y características resultan de la siguiente descripción de un ejemplo de ejecución, mediante los dibujos que se adjuntan. En las figuras, los símbolos de referencia idénticos identifican las mismas características y funciones. Muestran:
Figura 1 una representación en bloques esquemática de un vehículo ferroviario que puede accionarse eléctricamente, sobre una vía que presenta dos raíles dispuestos paralelamente en dirección longitudinal, Figura 2 una representación esquemática en forma de un diagrama, de una señal de conmutación para un elemento de conmutación de un convertidor de energía del vehículo ferroviario según la figura 1,
Figura 3 una representación esquemática en forma de un diagrama, de señales de conmutación del elemento de conmutación, como la figura 2,
Figura 4 una representación ampliada en forma de un diagrama de la figura 3, para un proceso de activación, Figura 5 una representación esquemática en forma de un diagrama, de una distribución espectral de una corriente del elemento de conmutación según la figura 3, con un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación, de un primer elemento de conmutación que corresponde a un periodo de conmutación predeterminable,
Figura 6 una representación esquemática en forma de un diagrama, como la figura 5, pero para un segundo elemento de conmutación con un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación más reducido que el primer elemento de conmutación que se toma como base en el diagrama según la figura 5, Figura 7 una representación esquemática en forma de un diagrama, de un diagrama de tensión-tiempo para una señal de conmutación predeterminable,
Figura 8 una representación esquemática, como la figura 7, para un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación,
Figura 9 una representación esquemática en forma de un diagrama, como las figuras 8, 9 para determinar un tiempo de retardo para la señal de conmutación de una unidad de control para controlar el elemento de conmutación, y
Figura 10 una representación en bloques esquemática para una realización de la invención mediante una unidad de retardo.
La figura 1, en una representación esquemática, muestra un vehículo ferroviario 10 accionado eléctricamente, que está dispuesto sobre una vía 14 y que es guiado sobre raíles mediante ruedas 70, de las cuales solamente está representada una de forma esquemática. El vehículo ferroviario 10 comprende una estructura de techo con un
pantógrafo 16 que, conectado mediante bucles, se encuentra en contacto con una catenaria 12 que está dispuesta por encima de la vía 14, paralelamente con respecto al curso de la vía 14.
Entre el pantógrafo 16 y la rueda 70, el vehículo ferroviario 10 presenta un transformador 18 con un bobinado primario 32 que, con una primera conexión está conectado al pantógrafo 16 y, con una segunda conexión, está conectado a la rueda 70. El transformador 18, en este caso, está diseñado como un transformador de separación. Al bobinado primario 32, en este caso, se le aplica una tensión alterna de aproximadamente 15 kV, en el caso de una frecuencia de aproximadamente 16,7 Hz. En configuraciones alternativas, la tensión alterna también puede presentar otro valor, por ejemplo aproximadamente 25 kV, o similares. Del mismo modo, en configuraciones alternativas, la frecuencia también puede ser de aproximadamente 50 Hz, o similares. En un bobinado secundario 34 del transformador 18 se proporciona una tensión alterna transformada de modo correspondiente, que es marcadamente más reducida que la tensión alterna entre la catenaria 12 y la vía 14.
Al bobinado secundario 34 está conectado un convertidor de energía que presenta dos circuitos de medio puente 20, que comprenden respectivos transistores IGBT 28 como elementos de conmutación. Cada uno de los transistores IGBT 28 comprende además un diodo invertido, que en este caso sin embargo no está ilustrado. Respectivas conexiones centrales 72 de los circuitos de medio puente 20 están conectadas a una respectiva conexión del bobinado secundario 34. Los circuitos de medio puente 20 están conectados juntos a un condensador del circuito intermedio 22. Al condensador del circuito intermedio 22 está conectado además un inversor 24 que proporciona una red de tensión alterna trifásica para una máquina eléctrica 26 correspondiente, que se utiliza para accionar al menos algunas de las ruedas 70.
Los transistores IGBT 28 presentan conexiones de control 30 que están conectadas a una unidad de control 36. Debido a esto, los transistores IGBT 28 pueden controlarse individualmente mediante la unidad de control 36, de manera que los mismos pueden funcionar en un funcionamiento de conmutación. En el funcionamiento de conmutación, los transistores IGBT 28 presentan solamente el estado de conmutación activado y el estado de conmutación desactivado, que adoptan o cambian en correspondencia con una señal de conmutación 38 de la unidad de control 36, cuando esto es requerido mediante la señal de conmutación de la unidad de control 36. Mediante los circuitos de medio puente 20 del convertidor de energía puede alcanzarse un funcionamiento en cuatro cuadrantes con respecto al suministro de energía del circuito intermedio de tensión continua.
El número de los circuitos de medio puente 20 también puede variar en función de la necesidad.
Las consideraciones antes mencionadas naturalmente en principio también se aplican al inversor 24. El mismo, en este caso, puede presentar por ejemplo tres circuitos de medio puente 20, donde una respectiva fase puede proporcionarse mediante respectivamente uno de los circuitos de medio puente 20.
Preferentemente, el convertidor de energía con los circuitos de medio puente 20, así como también el inversor 24, están diseñados para ser operados en un funcionamiento en cuatro cuadrantes.
Las consideraciones antes mencionadas, además, se aplican no solamente a inversores de dos puntos, sino también para inversores de tres puntos o de más puntos, así como a inversores del circuito intermedio de corriente y de tensión, es decir, por tanto, también para inversores de matriz.
Para en lo posible no afectar el funcionamiento de una instalación de aviso de vía libre mediante el funcionamiento del convertidor de energía, los transistores IGBT 28 deben proporcionar periodos de conmutación 42 predeterminables. En la fabricación de los convertidores de energía, con ese objetivo, han sido proporcionados transistores IGBT 28 específicos, de manera que el periodo de conmutación predeterminable 42 puede implementarse de modo que el mismo corresponda a un periodo de conmutación específico del elemento de conmutación, de los transistores IGBT 28. Los periodos de conmutación, por tanto, son aquí aproximadamente iguales.
Además, los patrones de pulsos para señales de conmutación 38 de la unidad de control 36 están seleccionados de modo correspondiente, de manera que puede alcanzarse una distribución espectral con respecto a la corriente captada, como está representado a modo de ejemplo mediante la figura 5. Puede apreciarse que allí, para algunas frecuencias, están proporcionados valores de amplitud 46 que presentan los valores de amplitud máximos predeterminados de la corriente, en el caso de una frecuencia específica. Debido a esto puede lograrse que esencialmente no resulte afectado un rango de frecuencia importante para el funcionamiento de la instalación de aviso de vía libre. Ese rango se identifica con la referencia 44 en la figura 5.
La figura 2, en una representación de diagrama esquemática, muestra un diagrama de tensión-tiempo para una de las señales de conmutación 38 de la unidad de control 36. En la figura 2 puede apreciarse que en los instantes t1 y t2 se cambian los estados de conmutación del transistor IGBT activados con esa señal de conmutación.
Ahora, si uno de los transistores IGBT 28, o varios, o también todos, se cambian en el marco de un mantenimiento, entonces debe prestarse atención a que las versiones más nuevas de los transistores IGBT 28 en general, debido al avance en desarrollos técnicos posteriores, presentan periodos de conmutación específicos del elemento de conmutación más cortos, tal como está representado esquemáticamente mediante el sector ampliado de la figura 3, en la figura 4.
La figura 3, en una representación esquemática en forma de diagrama, muestra un diagrama de tensión-tiempo para procesos de conmutación 40, 42; como se alcanza mediante el transistor IGBT 28. En el caso de la resolución temporal según la figura 3 no puede apreciarse una diferencia significativa entre el transistor IGBT 28 anterior, que debe cambiarse por un transistor IGBT 28 nuevo. En cambio, esto muestra la figura 4, que representa un rango 60 en una resolución temporal ampliada.
En la representación esquemática en forma de un diagrama según la figura 4 puede apreciarse que el periodo de conmutación predeterminable 42, que está representado mediante los transistores IGBT 28 proporcionados originalmente en los circuitos de medio puente 20 del convertidor de energía, con la forma gráfica 42, se ubica marcadamente por debajo debido al nuevo transistor IGBT 28, como puede apreciarse mediante la forma gráfica 40 de la figura 4. Debido a esto resultan variaciones con respecto a los tiempos de conmutación, que pueden conducir a que las instalaciones de aviso de vía libre ya no puedan funcionar de modo fiable, conforme al uso previsto. Esto se encuentra representado mediante la representación esquemática en forma de diagrama según la figura 6, que muestra una representación esquemática en forma de diagrama como la figura 5, donde ahora el transistor IGBT 28 está reemplazado por un nuevo transistor IGBT 28 que proporciona un tiempo de conmutación específico del elemento de conmutación, según la forma gráfica 40, como está representada mediante la figura 4.
En la figura 6 puede apreciarse que un valor de amplitud 48 se proyecta hacia el rango 44, por lo cual el funcionamiento de la instalación de aviso de vía libre conforme al uso previsto ya no puede garantizarse de modo fiable.
Para remediar ese problema se aprovecha el conocimiento de que no es crítico un desplazamiento idéntico en el tiempo de procesos de activación y desactivación de todos los transistores IGBT 28, así como circuitos de medio puente 20 del convertidor de energía, mientras que un desplazamiento en el tiempo del proceso de activación y desactivación, específico del elemento de conmutación o específico de la fase, puede influenciar en alto grado el espectro de frecuencia y puede conducir a la aparición de componentes espectrales no deseados o al aumento inadmisible de valores de amplitud de componentes espectrales.
Para evitar esto, entre la generación del patrón de pulsos 56 de la unidad de control 36 y el transistor IGBT 28 se implementa una unidad de tiempo de retardo 58, del siguiente modo:
tretardo,activado — tretardo,activado1 — tretardo,activado2
tretardo,desactivado — tretardo,desactivado1 — tretardo,desactivado2
tretardo,activado1 y tretardo,desactivado1 corresponden a los periodos de conmutación específicos del elemento de conmutación, del transistor IGBT 28 original. tretardo,activado2 y t retardo,desactivado2 corresponden a los periodos de conmutación específicos del elemento de conmutación del nuevo transistor IGBT 28, que debe reemplazar el transistor IGBT 28 original.
Los efectos se explican mediante las representaciones esquemáticas en forma de diagramas, en las figuras 7 a 9, que respectivamente muestran diagramas de tensión-tiempo.
A continuación, la invención se explica de manera que se efectúa una corrección de los periodos de conmutación, de manera que considerando el periodo de conmutación 40 específico del elemento de conmutación puede alcanzarse el periodo de conmutación predeterminable, mediante la forma gráfica 54 en la figura 9. La misma corresponde al periodo de conmutación 42 específico del elemento de conmutación del transistor IGBT 28 dispuesto originalmente en el convertidor de energía.
Por ejemplo, esto puede implementarse en la generación del patrón de pulsos 56 de la unidad de control 36. En este caso, sin embargo, se prevé que esté proporcionada una unidad de tiempo de retardo 58 separada, a través de la cual es conducida la señal de conmutación 38, y la cual implementa un retardo en el tiempo tretardo,activado correspondiente, así como tretardo,desactivado, según la fórmula precedente. Esa unidad de tiempo de retardo 58 puede estar integrada en la unidad de control 36. Además, naturalmente, la misma también puede estar integrada en el transistor IGBT 28. Por lo demás, existe la posibilidad de equipar también un circuito de excitación, no representado,
para el transistor IGBT 28, con la unidad de tiempo de retardo 58, y de implementar allí la adaptación correspondiente.
Una implementación de la invención especialmente conveniente para el usuario y, con ello, ventajosa, resulta cuando la corrección tiene lugar de forma independiente en el elemento de conmutación o IGBT 28, porque entonces un cambio del elemento de conmutación o del IGBT 28 puede tener lugar sin otra intervención o adaptación con respecto a la unidad de control 36.
Puede resultar otra posibilidad ventajosa cuando los tiempos de retardo tretardo,activado, así como tretardo,desactivado, o los tiempos de corrección correspondientes, están almacenados en el elemento de conmutación o IGBT 28, y esos datos, del modo antes descritos, se utilizan para la corrección de la señal de conmutación 38.
De manera alternativa pueden ponerse a disposición tiempos de retardo t retardo ,activado/desactivado2 o también los tiempos de corrección tretardo,activado, así como tretardo,desactivado también en una unidad de almacenamiento de la unidad de control 36, en una memoria extraída de forma ordenada, así como también en una base de datos externa que se encuentra en una conexión de comunicaciones 62 con la unidad de control 36. La base de datos, por ejemplo, puede estar formada por un sistema denominado MindSphere y/o similares. Para poder garantizar la seguridad requerida, para la transmisión de datos pueden utilizarse protocolos protegidos frente a fallos.
La figura 10 muestra una representación esquemática para la realización de la invención, mediante una disposición adicional de la unidad de tiempo de retardo 58.
En la representación esquemática según la figura 7 puede apreciarse que el periodo de conmutación 42 predeterminable resulta debido a que el IGBT 28 dispuesto originalmente no realiza el proceso de activación, como está predeterminado mediante la señal de conmutación 38, directamente en el instante t-i , sino sólo en el instante t3. De manera correspondiente, se retrasa el cambio desde el estado de conmutación activado al estado de conmutación desactivado, desde el instante t2 según la señal de conmutación 38, hacia el instante t4. Con las referencias 50 y 52 están representados con flechas retardos en el tiempo correspondientes tretardo,activadoi, así como tretardo,desactivado1.
La figura 8, en una representación esquemática, como la figura 7, muestra las relaciones para un nuevo transistor IGBT 28 que proporciona periodos de conmutación específicos del elemento de conmutación más cortos. Esto puede apreciarse en la figura 8, mediante la forma gráfica 40. Puede apreciarse que el transistor IGBT 28, debido a la señal de conmutación 38, realiza el cambio desde el estado de conmutación desactivado hacia el estado de conmutación activado ya en el instante ts , que se encuentra antes del instante t3 según la figura 7. De modo correspondiente, se encuentra antes el instante para el cambio desde el estado de conmutación activado al estado de conmutación desactivado, que se realiza en el instante de conmutación te , que igualmente se encuentra antes del instante t4 según la figura 7. De manera correspondiente resultan periodos de conmutación específicos del elemento de conmutación acortados, tretardo,activado2, así como tretardo ,desactivado2, que están representados mediante flechas 50, 52 en el diagrama según la figura 8.
La figura 9 muestra ahora una representación para la determinación de tiempos de corrección, para alcanzar el periodo de conmutación predeterminable según la forma gráfica 54. Con ese objetivo está representada la forma gráfica 54 en la figura 9, que igualmente, como la figura 7, está representada con una forma gráfica 42 en un diagrama de tensión-tiempo, en un curso para el periodo de conmutación predeterminable, que corresponde al periodo de conmutación 42 específico del elemento de conmutación, según la figura 7. Con flechas 68 están identificados los tiempos de diferencia correspondientes que se implementan mediante la unidad de tiempo de retardo 58. De este modo, el transistor IGBT 28 puede reemplazarse por un transistor IGBT 28 nuevo con periodos de conmutación específicos del elemento de conmutación, según la figura 8, sin que tenga efectos en el funcionamiento del convertidor de energía y, con ello, no afecte las instalaciones de aviso de vía libre.
En conjunto, el ejemplo de ejecución de la invención muestra cómo puede efectuarse una realización de una propiedad predeterminada del convertidor de energía, independientemente de periodos de conmutación específicos del elemento de conmutación, de elementos de conmutación del convertidor de energía. De manera especialmente ventajosa, esto es adecuado para la utilización en vehículos 10 guiados sobre raíles, que son accionados eléctricamente. No obstante, la invención no está limitada a esto y también puede aplicarse en otras situaciones de accionamiento, por ejemplo en vehículos que pueden accionarse eléctricamente, o también en trenes de potencia, por ejemplo para instalaciones de producción o similares.
El convertidor de energía puede estar formado por dos o tres circuitos de medio puente 20 o eventualmente también por más. En casos especiales, en particular en el rango de potencias reducidas, un medio puente puede estar reemplazado por un divisor de tensión capacitivo.
El término convertidor de energía, en este caso, en particular puede comprender tanto un elemento de ajuste en cuatro cuadrantes, como también un inversor de pulsos del lado de la máquina. El convertidor de energía, sin embargo, fundamentalmente puede comprender también un convertidor de tensión continua, por ejemplo un convertidor CC/CC, o similares.
El ejemplo de ejecución se utiliza solamente para explicar la invención y no debe limitar la misma. El alcance de protección resulta de las reivindicaciones que se adjuntan.
Claims (16)
1. Convertidor de energía (20) para la conversión de energía eléctrica, con:
- al menos un elemento de conmutación (28) controlable que proporciona al menos un periodo de conmutación (40) específico del elemento de conmutación, dentro del cual precisamente tiene lugar un cambio entre estados de conmutación del elemento de conmutación (28), y que requiere el elemento de conmutación (28) específicamente para cambiar el estado de conmutación de una sección de conmutación (64) del elemento de conmutación (28), entre un estado de conmutación desactivado y un estado de conmutación activado, en función de una señal de conmutación (38) correspondiente proporcionada en una conexión de control (30) del elemento de conmutación (28), así como
- una unidad de control (36) que está diseñada para proporcionar la señal de conmutación (38) de manera que el elemento de conmutación (28), para la conversión de la energía eléctrica, en función de la señal de conmutación (38), opera en un funcionamiento de conmutación, donde
- la unidad de control (36), además, está diseñada para proporcionar la señal de conmutación (38) con respecto a un instante, en función de al menos un periodo de conmutación (40) específico del elemento de conmutación, de manera que en el funcionamiento conforme al uso previsto del convertidor de energía (20) con el elemento de conmutación (28) controlable, en el instante se alcanza al menos un periodo de conmutación (42) predeterminable que está predeterminado para el funcionamiento conforme al uso previsto del convertidor de energía (20) y que debe alcanzarse mediante el elemento de conmutación (28) con el funcionamiento conforme al uso previsto del convertidor de energía, para que un final del periodo de conmutación (42) predeterminable coincida con un final del periodo de conmutación (40) específico del elemento de conmutación.
2. Convertidor de energía según la reivindicación 1, caracterizado por una conexión de comunicaciones entre la unidad de control (36) y el elemento de conmutación (28), que está diseñada para transmitir datos relativos a por lo menos un periodo de conmutación (40) específico del elemento de conmutación y/o a por lo menos un periodo de conmutación (42) predeterminable, entre la unidad de control (36) y el elemento de conmutación (28).
3. Convertidor de energía según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la unidad de control (36) comprende una unidad de almacenamiento con los datos relativos a por lo menos un periodo de conmutación (40) específico del elemento de conmutación y/o a por lo menos un periodo de conmutación (42) predeterminable.
4. Convertidor de energía según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la unidad de control (36) está diseñada para acceder a datos que corresponden a por lo menos un periodo de conmutación (40) específico del elemento de conmutación y/o a por lo menos un periodo de conmutación (42) predeterminable, desde una base de datos que tiene una conexión de comunicaciones (62), al menos durante unos tramos de tiempo, con la unidad de control (36).
5. Convertidor de energía según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la unidad de control (36) está diseñada para determinar la señal de control (38) en función de al menos un periodo de conmutación (40) específico del elemento de conmutación y/o de al menos un periodo de conmutación (42) predeterminable.
6. Convertidor de energía según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos un periodo de conmutación (40,42) es un periodo de conmutación activación y/o un periodo de conmutación de desactivación.
7. Elemento de conmutación (28) para un convertidor de energía (20), con:
- al menos una conexión de control (30) para la aplicación de una señal de conmutación, y
- una sección de conmutación (64) que está diseñada para proporcionar un estado de conmutación en función de la señal de conmutación en la conexión de control (30), donde la sección de conmutación (64) proporciona al menos un periodo de conmutación (40) específico del elemento de conmutación, dentro del cual precisamente tiene lugar un cambio entre los estados de conmutación del elemento de conmutación (28), y que requiere el elemento de conmutación (28) específicamente para cambiar el estado de conmutación de la sección de conmutación (64) entre un estado de conmutación desactivado y un estado de conmutación activado, donde el elemento de conmutación (28) está diseñado para influenciar en el tiempo la señal de conmutación con respecto a un instante, en función de al menos un periodo de conmutación (40) específico del elemento de conmutación, de manera que en el funcionamiento conforme al uso previsto del convertidor de energía (28) con el elemento de conmutación (28) controlable, a partir de un instante se alcanza al menos un periodo de conmutación (42) predeterminable que está predeterminado para el funcionamiento conforme al uso previsto del convertidor de energía (20) y que debe alcanzarse mediante el
elemento de conmutación (28) con el funcionamiento conforme al uso previsto del convertidor de energía, para que un final del periodo de conmutación (42) predeterminare coincida con un final del periodo de conmutación (40) específico del elemento de conmutación.
8. Elemento de conmutación según la reivindicación 7, caracterizado por un elemento de almacenamiento para almacenar datos relativos a por lo menos un periodo de conmutación (42) predeterminable y/o a por los menos un periodo de conmutación (40) específico del elemento de conmutación.
9. Elemento de conmutación según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el periodo de conmutación (40, 42) es un periodo de conmutación de activación y/o un periodo de conmutación de desactivación.
10. Elemento de conmutación según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por una conexión de interfaz de comunicaciones para la transmisión de datos relativos al periodo de conmutación (42) predeterminable y/o al periodo de conmutación (40) específico del elemento de conmutación.
11. Vehículo (10) que puede accionarse eléctricamente, en particular vehículo que puede accionarse eléctricamente guiado sobre raíles, con:
- una máquina eléctrica (26) para accionar el vehículo (10), y
- al menos un convertidor de energía (20,22,24) acoplado eléctricamente a la máquina eléctrica (26), caracterizado porque
- el convertidor de energía (20) está diseñado según una de las reivindicaciones 1 a 6, o
- el convertidor de energía (20) presenta un elemento de conmutación (28) controlable que está diseñado según una de las reivindicaciones 7 a 10.
12. Procedimiento para operar un convertidor de energía (20) que convierte energía eléctrica al operarse un elemento de conmutación (28) controlable en un funcionamiento de conmutación, en el cual:
- el elemento de conmutación (28) controlable proporciona al menos un periodo de conmutación (40) específico del elemento de conmutación, dentro del cual precisamente tiene lugar un cambio entre estados de conmutación del elemento de conmutación (28), y que requiere el elemento de conmutación (28) específicamente para cambiar el estado de conmutación de una sección de conmutación (64) del elemento de conmutación (28), entre un estado de conmutación desactivado y un estado de conmutación activado, en función de una señal de conmutación, y
- la señal de conmutación se proporciona de manera que el elemento de conmutación (28) es operado en el funcionamiento de conmutación, donde
- la señal de conmutación con respecto a un instante, en función de al menos un periodo de conmutación (40) específico del elemento de conmutación, se proporciona de manera que en el funcionamiento conforme al uso previsto del convertidor de energía (20) con el elemento de conmutación (28) controlable, a partir de un instante se alcanza al menos un periodo de conmutación (42) predeterminable que está predeterminado para el funcionamiento conforme al uso previsto del convertidor de energía (20) y que debe alcanzarse mediante el elemento de conmutación (28) con el funcionamiento conforme al uso previsto del convertidor de energía, para que un final del periodo de conmutación (42) predeterminable coincida con un final del periodo de conmutación (40) específico del elemento de conmutación.
13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque como señal de conmutación (40, 42) se determina una señal de activación y/o una señal de desactivación.
14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12 ó 13, caracterizado porque la señal de conmutación (40, 42), de forma complementaria, se determina en función de una corriente eléctrica y/o de una tensión eléctrica y/o de una temperatura del convertidor de energía, en particular del elemento de conmutación (28).
15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque al menos un periodo de conmutación (42) predeterminable es más largo que al menos un periodo de conmutación (40) específico del elemento de conmutación.
16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque al menos un periodo de conmutación (40) específico del elemento de conmutación se determina en un funcionamiento conforme al uso previsto del convertidor de energía (20).
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