ES2978933T3 - Procedimiento de iniciación de un convertidor regenerativo y convertidor regenerativo - Google Patents

Procedimiento de iniciación de un convertidor regenerativo y convertidor regenerativo Download PDF

Info

Publication number
ES2978933T3
ES2978933T3 ES14166319T ES14166319T ES2978933T3 ES 2978933 T3 ES2978933 T3 ES 2978933T3 ES 14166319 T ES14166319 T ES 14166319T ES 14166319 T ES14166319 T ES 14166319T ES 2978933 T3 ES2978933 T3 ES 2978933T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
voltage
converter
bridge
switches
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES14166319T
Other languages
English (en)
Inventor
Juhamatti Nikander
Lauri Stolt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kone Corp
Original Assignee
Kone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kone Corp filed Critical Kone Corp
Application granted granted Critical
Publication of ES2978933T3 publication Critical patent/ES2978933T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC
    • H02M5/42—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters
    • H02M5/44—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC
    • H02M5/453—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC
    • H02M5/42—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters
    • H02M5/44—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC
    • H02M5/453—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M5/4585—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/125—Avoiding or suppressing excessive transient voltages or currents
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)
  • Elevator Control (AREA)

Abstract

La invención se refiere a un método de iniciación de un convertidor regenerativo (1) y un convertidor correspondiente (1) que comprende un puente de línea (2) y un puente de máquina (3), que están interconectados a través de un circuito intermedio de corriente continua (8A, 8B). El método comprende cargar, a través del puente de línea (2) y mientras el puente de máquina (3) permanece inactivo, el circuito intermedio de corriente continua (8A, 8B) a una tensión objetivo (14) superior al valor de pico de la tensión de red (13). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de iniciación de un convertidor regenerativo y convertidor regenerativo
Campo de la invención
La invención se refiere a convertidores eléctricos regenerativos, que pueden ser utilizados, por ejemplo, para suministrar energía eléctrica en sistemas de ascensor.
Antecedentes de la invención
El accionamiento eléctrico de un ascensor puede incluir una máquina elevadora para accionar una cabina del ascensor y un convertidor eléctrico para controlar la máquina elevadora. La máquina elevadora puede incluir un motor de cc o un motor eléctrico de ca, como por ejemplo un motor de inducción, un motor síncrono de imán permanente, un motor de reluctancia, o motores similares. Un convertidor, como por ejemplo un convertidor de ca / cc o un convertidor de frecuencia suministra corriente al motor eléctrico para producir el movimiento deseado de la cabina del ascensor.
Dependiendo de la dirección de avance y de la carga de la cabina del ascensor, el motor eléctrico de la máquina elevadora puede o bien convertir la energía eléctrica en energía mecánica para desplazar la cabina del ascensor o regenerar la energía mecánica nuevamente en electricidad mediante el frenando del movimiento de la cabina del ascensor.
En el pasado, la electricidad regenerada normalmente se convertía en calor en una resistencia de potencia separada, lo que provocaba el efecto de que la eficiencia energética quedaba en cierto modo comprometida. Hoy en día, sin embargo, se utilizan los convertidores regenerativos. Por convertidor regenerativo se entiende un convertidor de energía capaz de alimentar energía eléctrica entre la máquina eléctrica y la red en dos direcciones opuestas, es decir alimentar energía eléctrica a partir de la regeneración de la máquina elevadora del ascensor nuevamente también hasta la red.
En algunas formas de realización, el convertidor regenerativo incluye un puente de línea y un puente de máquina, que están conectados entre sí mediante unas barras colectoras de circuito intermedio de cc. Los terminales de salida del puente de línea de ca están conectados a la red, y los terminales de salida de puente de máquina están conectados a los devanados de una máquina eléctrica. El convertidor de frecuencia presenta un inversor con los terminales de salida de ca acoplador a los devanados del motor de ca o generador, mientras que el convertidor de ca / cc presenta un puente en H con terminales de salida de cc acoplados a los devanados de un motor o generador de cc.
Tanto el puente de línea como el puente de máquina comprenden unos conmutadores en estado sólido dispuestos como ramales. Los conmutadores de estado sólido pueden ser transistores igbt, transistores mosfet, o equivalentes. Cada ramal está asociado con uno de los terminales de salida del correspondiente puente de línea / puente de máquina. Cada ramal comprende un conmutador de estado sólido de lado alto y de lado bajo conectados en serie entre las barras colectoras del circuito intermedio de cc de alta tensión y baja tensión y el terminal de salida está conectado al punto de conexión de los conmutadores de lado alto y lado bajo. Cuando el conmutador de lado alto y el de lado bajo de los ramales se conmutan alternativamente a una frecuencia de modulación seleccionada, por ejemplo, entre 3 kHz y 20 kHz, se forma una tensión de salida ajustable en el correspondiente terminal de salida. El procedimiento de modulación utilizado puede ser mediante la PWM (modulación por anchura de pulsos) o modulación del vector espacial, por ejemplo.
Un filtro de corriente de línea adicional está además conectado entre la línea de potencia de la red y los terminales del puente de línea de ca para eliminar el rizador de corriente, que es un resultado de la conmutación de los conmutadores de lado alto y bajo del puente de línea.
En el bucle de control del puente de línea, la tensión de cc entre las barras colectoras de circuito intermedio de cc de alta y baja tensión es regulado hasta un valor diana de cc mediante el control de la corriente en las líneas eléctricas procedentes de la red. Por lo tanto, las corrientes y tensiones de las líneas eléctricas se miden con un canal de retroalimentación de alta precisión.
El documento WO 2006/093647 A1 divulga un ejemplo de una solución mediante la cual un enlace de cc puede precargarse en un variador de velocidad. Esto se consigue con un módulo convertidor controlable que comprende una pluralidad de pares de conmutadores de potencia que incluyen un conmutador de potencia de bloqueo inverso conectado en antiparalelo a un rectificador controlador de carburo de silicio.
Sumario de la invención
Un convertidor regenerativo puede generar corrientes de arranque muy altas desde la red en una situación de arranque, especialmente cuando la impedancia de la línea de alimentación de la red es menor. Una razón de esto es que la tensión modulada en los terminales de la del puente de línea no siempre es la correcta. Algunas veces la tensión incorrecta de los terminales de ca da como resultado pérdidas de tensión en los componentes del puente de línea. Algunas veces la razón pueden ser los tiempos de eliminación necesarios para evitar la conducción cruzada entre los Conmutadores de lado alto y de lado bajo. Por otro lado, los errores de medición en el canal de retroalimentación de puente de línea pueden también provocar picos no deseados en la corriente de arranque.
El objetivo de la invención es solventar al menos parte de los problemas anteriormente identificados. Este objetivo se consigue con un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 y con un convertidor regenerativo de acuerdo con la reivindicación 3.
Algunas de las formas de realización preferentes de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes.
Un aspecto de la invención es un procedimiento de iniciación de un convertidor regenerativo que incluye un puente de línea conectado a la red y un puente de máquina conectado a los devanados de una máquina eléctrica, estando el puente de línea y el puente de máquina interconectados por medio de un circuito intermedio de cc. El convertidor incluye unos inductores de filtrado de corriente de línea dispuestos en serie entre los terminales de salida de ca de puente de línea y la red. El puente de línea comprende unos conmutadores de estado sólido controlables dispuestos como ramales, en los que cada uno de los ramales comprende un conmutador de estado sólido de lado alto y un conmutador de estado sólido de lado bajo conectados en serie entre unas barras colectoras de alta y baja tensión del circuito intermedio de cc y los ramales comprenden unos diodos conectados en antiparalelo con cada uno de los conmutadores de estado sólido controlables.
El procedimiento comprende la carga, por medio de los inductores de filtrado de corriente de línea y de puente de línea y, mientras el puente de máquina permanece inactivo en un modo de iniciación del convertidor, el circuito intermedio de cc en una tensión diana más elevada que el valor de pico de la tensión de red, situándose la tensión de red entre dos fases de la red, mediante la conmutación de uno o, simultáneamente, más de un conmutador de estado sólido de lado bajo con un patrón de pulsos preseleccionado o con un patrón de conmutación definido mediante la utilización de un bucle de control para un subconjunto de conmutadores que funcionen durante la iniciación del convertidor, mientras que cada uno de los conmutadores de estado sólido de lado alto permanece inactivo, o uno, o simultáneamente, más de los conmutadores de lado alto del puente de línea con un patrón de pulsos preseleccionado o con un patrón de conmutación definido mediante la utilización de un bucle de control para un subconjunto de conmutadores que operan durante la iniciación del convertidor, cada uno de los conmutadores de estado sólido de lado bajo permanece inactivo.
En la divulgación, el término “puente de máquina inactivo” se refiere a una situación en la que el puente de máquina no está funcionando, esto es, los conmutadores de lado alto y de lado bajo del puente de máquina no están conmutando. Así mismo, en algunas formas de realización, el término “puente de máquina inactivo” puede también referirse a una situación en la que solo los conmutadores de lado alto o, como alternativa, solo conmutadores de lado bajo del puente de máquina son conductores. En dicha situación, designada como funcionamiento de frenado dinámico, la potencia no es transferida desde el circuito intermedio de cc hasta la máquina eléctrica. El término “tensión de red” se refiere en la divulgación a la tensión presente en las líneas de potencia que conectan el convertidor regenerativo a la red; si la red está separada del convertidor con un transformador, entonces “tensión de red” significa la tensión en un transformador secundario que está conectado a los cables de suministro del convertidor.
El circuito intermedio de cc incluye, de modo preferente, uno o más condensadores conectados en paralelo con las barras colectoras de circuito intermedio de cc. Esto puede significar que se puede utilizar la energía suplementaria provocada por la alta tensión del condensador en el funcionamiento del condensador de arranque normal. Otro aspecto de la invención es un convertidor regenerativo, que comprende un puente de línea para conectar con la red, unos inductores de filtrado de corriente de línea dispuestos en serie entre los terminales de salida de ca de puente de línea y la red, un puente de máquina para conectar unos devanados de una máquina eléctrica, un circuito intermedio de cc de conexión entre sí con el puente de línea y el puente de máquina. El convertidor comprende además el puente de línea que comprende unos conmutadores de estado sólido controlables dispuestos como ramales, en los que cada uno de los ramales comprende un conmutador de estado sólido de lado alto y un conmutador de estado sólido de lado bajo conectados en serie entre unas barras colectoras de alta y baja tensión del circuito intermedio de cc, en el que los ramales comprenden unos diodos conectados en antiparalelo con cada uno de los conmutadores de estado sólido controlables, y un control acoplado tanto al puente de línea como al puente de máquina, estando el control configurado para provocar, mientras el puente de máquina permanece inactivo en un modo de iniciación del convertidor, que el puente de línea cargue el circuito intermedio de cc con una tensión diana superior al valor de pico de la tensión de red, siendo la tensión de red una tensión entre dos fases de la red, mediante la conmutación de uno o simultáneamente más de los conmutadores de estado solido de lado bajo con un patrón de pulsos preseleccionado o con un patrón de conmutación predefinido mediante la utilización de un bucle de control para un subconjunto de conmutadores que funcionen durante la iniciación del convertidor, mientras que cada uno de los conmutadores de estado sólido de lado alto permanece inactivo, o uno o simultáneamente más de los conmutadores de lado alto del patrón de línea con un patrón de pulsos preseleccionado o con un patrón de conmutación definido mediante la utilización de un bucle de control para un subconjunto de conmutadores que funcionen durante la iniciación del conmutador, mientras que cada uno de los convertidores de estado sólido de lado bajo permanece inactivo. Por tanto, es posible iniciar el convertidor mediante la recarga del circuito intermedio de cc con una corriente sustancialmente pequeña hasta una tensión diana más alta que la tensión de pico de la red, sin necesidad de unas mediciones de tensión de línea y de corriente de línea de gran precisión. Después de la iniciación, el funcionamiento normal del convertidor se puede poner en marcha sin unas corrientes de arranque elevadas, debido a que la saturación del bucle de control de puente de línea ha sido eliminada mediante el incremento de la tensión de circuito intermedio de cc. Una corriente de arranque reducida incrementa la vida útil del convertidor y asegura que no se produzcan averías como por ejemplo averías de fusible, al poner en marcha el funcionamiento del convertidor. Así mismo, se puede utilizar un aparato de medición menos preciso y por tanto más sencillo y menos costoso para medir las corrientes y tensiones del convertidor.
Esto significa que se puede establecer un circuito de amplificación de tensión desde la red a través de los inductores de filtrado y el puente de línea hacia el circuito intermedio de cc, y el circuito intermedio de cc puede cargarse con una corriente conmutando el(los) conmutador(es) del puente de línea del circuito de amplificación con el patrón de pulsos preseleccionado. En otras formas de realización, en lugar de un patrón de pulsos preseleccionado se utiliza un bucle de control para definir e patrón de conmutación para el subconjunto de conmutadores que operan durante la iniciación del convertidor.
De acuerdo con una o más formas de realización, el procedimiento comprende la observación de la tensión del circuito intermedio de cc y el arranque del funcionamiento normal del convertidor cuando la tensión del circuito intermedio de cc alcanza un valor umbral. Esto puede significar que el funcionamiento normal del convertidor puede iniciarse lo antes posible en la situación de arranque. El término “funcionamiento normal del convertidor” significa que en la situación de funcionamiento en la que tanto el puente de línea y como el puente de máquina están en funcionamiento se produce, por tanto, el suministro de energía entre la red y la máquina eléctrica.
De acuerdo con una o más formas de realización, el control comprende una memoria para almacenar el patrón de pulsos preseleccionado de los pulsos de control para uno o más de los conmutadores de lado bajo o conmutadores de lado alto del puente de línea, y el control está configurado para provocar la conmutación con el patrón de pulsos preseleccionado de uno o más de los conmutadores de lado bajo o de lado alto del puente de línea.
De acuerdo con una o más formas de realización, el control está configurado para hacer que el puente de línea cargue el circuito intermedio de cc conmutando sólo uno o más de los conmutadores de lado bajo o, alternativamente, sólo uno o más de los conmutadores de lado alto del puente de línea.
De acuerdo con una o más formas de realización, el control comprende un canal de retroalimentación para observar la tensión de circuito intermedio de cc y el control está configurado para la puesta en marcha del funcionamiento normal del convertidor cuando el circuito intermedio de cc alcance un valor de umbral.
De cuerdo con una o más formas de realización, el convertidor regenerativo es un convertidor de frecuencia.
Las formas de realización descritas en la presente memoria en las líneas anteriores pueden ser utilizadas en cualquier combinación unas con otras, si no se indica lo contrario. Varias de las al menos dos de las formas de realización se pueden combinar de manera conjunta para constituir otra forma de realización. Cualesquiera aspectos de la invención pueden comprender al menos una de las formas de realización descritas en las líneas anteriores.
El sumario precedente, así como las características y ventajas adicionales de la invención que se ofrecen seguidamente, se comprenderán mejor con la ayuda de la descripción subsecuente de algunas formas de realización, sin que dicha descripción limite el alcance de aplicación de la invención.
Breve análisis de las figuras
Figura 1 representa una vista esquemática de un convertidor de frecuencia regenerativo de acuerdo con una forma de realización de la divulgación.
Figura 2a representa la conmutación de un patrón de pulsos de los igbts de lado alto de puente de línea de la figura 1.
Figura 2b representa un gráfico de la tensión de enlace de cc cuando el convertidor de frecuencia de la figura 1 es iniciado.
Descripción más detallada de formas de realización preferentes de la invención
En aras de la inteligibilidad, en las figs. 1, 2a y 2b solo se muestran aquellas características que se consideran necesarias para la comprensión de la invención. Por tanto, por ejemplo, determinados componentes / funciones que son ampliamente conocidas como existentes en la técnica correspondiente pueden no estar representadas.
En la descripción las mismas referencias son siempre utilizadas para los mismos elementos.
La figura 1 representa un convertidor de frecuencia regenerativo 1 de una máquina de elevación de ascensor. La máquina elevadora incluye un motor eléctrico síncrono de imán permanente 10. En algunas otras formas de realización, la máquina elevadora puede incluir un motor de inducción, un motor de reluctancia o incluso un motor de cc, en cuyo caso, en lugar de un convertidor de frecuencia 1, se utiliza un convertidor de ca / cc para suministrar potencia motora. En la forma de realización de la figura 1, el convertidor de frecuencia 1 suministra energía eléctrica a los devanados del estátor del motor eléctrico de imán permanente 10 para producir el movimiento de la cabina del ascensor, como es conocido en la técnica.
El convertidor de frecuencia 1, es un convertidor regenerativo, lo que significa que puede suministrar potencia entre la red 12 y el motor 10 en dos direcciones opuestas, dependiendo del modo de funcionamiento. Cuando se aplica el par motor en la dirección de rotación del motor 10 (modo de accionamiento), el convertidor de frecuencia suministra energía eléctrica procedente de la red 12 al motor 10. En otro caso, cuando el par motor es aplicado en la dirección opuesta (modo de generador) el convertidor de frecuencia suministra energía eléctrica desde el motor 10 nuevamente a la red 12.
El convertidor de frecuencia 1 incluye un puente de línea 2 y un inversor 3, los cuales están conectados entre sí por medio de unas barras colectoras de circuito intermedio de cc de alta 8A y baja 8B tensión. El circuito intermedio de cc 8A, 8B comprende además un condensador 9 o un conjunto de condensadores conectados en paralelo con las barras colectoras de circuito intermedio de cc 8A, 8B para equilibrar la tensión de circuito intermedio de cc.
El puente de línea 2 presenta una tipología similar con el inversor 3, por ejemplo, ambos presentan una tipología de inversor de 2 niveles. En algunas otras formas de realización, el puente de línea 2 y / o el inversor 3 pueden presentar una tipología multinivel, por ejemplo, una tipología de inversor de 3 niveles.
El puente de línea 2 (y también el inversor 3) presenta unos conmutadores de estado sólido 5A, 5B dispuestos como unos ramales 4. Los conmutadores de estado sólido 5A, 5B pueden ser transistores igbt, transistores mosfet o similares. En el convertidor de frecuencia 1 de la figura 1 utilizan transistores igbt. Un diodo de rectificación 18 está conectado en antiparalelo con cada transistor igbt 5A, 5B. Cada ramal 4 está asociado con uno de los terminales de salida 2A, 2B, 2C del puente de línea 2 (y de modo similar el inversor 3 está asociado con los terminales del motor 10). Cada ramal 4 comprende un transistor igbt de lado alto 5A y de lado bajo 5B conectados en serie entre las barras colectoras de circuito intermedio de cc de alta 8A y baja tensión 8B. El terminal de salida 2A, 2B, 2C está conectado al punto de conexión de los transistores igbt de lado alto 5A y de lado bajo 5B. En funcionamiento normal, los transistores igbt de lado alto 5A y de lado bajo 5B son conmutadores de modo alternativo a una frecuencia de modulación seleccionada, la cual es en este caso de 5 kHz. De esta manera, se forma una tensión de salida ajustable en cada terminal de salida 2A, 2B, 2C. La PWM (modulación por anchura de pulso) es utilizada como procedimiento de modulación.
Un filtro de corriente de línea 2' que comprende unas bobinas, está conectado entre las fases L1, L2, L3 de la red 12 y de los terminales de salida 2A, 2B, 2C. La finalidad del filtro de corriente de línea 2' es suprimir las perturbaciones procedentes de la corriente de línea.
Así mismo, un circuito de control 11 está acoplado a las puertas de control de los transistores igbt 5A, 5B. El circuito de control se puede materializar en cualquiera de los elementos de procesamiento y comunicación apropiados, como por ejemplo, microprocesadores, microcontroladores, procesadores DSP, circuitos FPGA (matriz de puertas programable en campo), circuitos de memoria, líneas de señal analógicas y digitales, buses de datos y convertidores de datos, etc., como es conocido en la técnica.
Esto significa que el circuito de control 11 genera unos pulsos de control de PWM durante el funcionamiento normal hacia tanto el puente de línea 2 como hacia los transistores igbt del inversor 2, provocando un continuo, controlado suministro de potencia por medio del convertidor de frecuencia 1.
El circuito de control 11 presenta un bucle de control para controlar el funcionamiento del puente de línea 2. En funcionamiento normal, el puente de línea 2 regula la tensión de circuito intermedia de cc U<dc>hasta un valor diana preseleccionado de aproximadamente 650 V. El término “tensión de circuito intermedio de cc U<dc>” significa la tensión entre las barras colectoras de circuito intermedio de cc de alta 8A y baja tensión 8B. La regulación de tensión U<dc>se realiza mediante el control de la corriente de los cables de suministro 19 ajustando las tensiones de los terminales de salida de puente de línea 2A, 2B, 2C según se indicó anteriormente. El circuito de control 11 comprende también unos amplificadores de medición, los cuales miden las corrientes de los cables de suministro 19 así como la tensión de circuito intermedio de cc U<dc>.
En soluciones tradicionales, en una situación de arranque, el convertidor de frecuencia 1 genera unas corrientes de arranque muy elevadas I12 desde la red 12, debido a que el bucle de control está saturado antes de poner en marcha el funcionamiento. La razón de la saturación es que la tensión de circuito intermedio de cc U<dc>es menor que la tensión de red 12 antes de que el puente de línea 2 comience a funcionar. Antes del funcionamiento, la tensión U<dc>se define mediante la rectificación procedente de la red 12 por medio de los diodos 18 y, por tanto, la tensión pierde los diodos 18 debido a la caída de tensión U<dc>. Otra razón más para la corriente de arranque elevada l-i2 es que la tensión modulada de ca 2A, 2B, 2C del puente de línea 2 no siempre es la correcta. Algunas veces la errónea tensión del terminal de ca 2A, 2B, 2C es un resultado de las pérdidas de tensión a través de los componentes del puente de línea. Algunas veces la razón puede ser la supresión de los tiempos requeridos para evitar cortocircuitos entre los conmutadores de puente de línea de lado alto y de lado bajo. La adopción de tiempos de supresión de manera no intencionada disminuye las tensiones del terminal de ca 2A, 2B, 2C, especialmente en altas frecuencias de conmutación. Por otro lado, los errores de medición en el canal de retroalimentación del puente de línea pueden también provocar picos no deseados en la corriente de arranque. Es el bucle de control el que normalmente corrige estos errores, pero solo después de que el funcionamiento se ha iniciado. Unas corrientes de arranque elevadas l-i2 están especialmente presentes en instalaciones que ofrecen una impedancia de línea de potencia baja procedente de la red.
Para resolver el problema anteriormente identificado de la corriente de arranque, el control 11 incorpora un modo de iniciación especial, que carga la tensión de circuito intermedio de cc, U<dc>, en un valor diana superior al valor de pico de tensión de red antes de comenzar el funcionamiento normal del convertidor de frecuencia. El término “valor de pico de la tensión de red 12” significa la amplitud de la tensión entre fases en los cables de línea de potencia procedentes de la red 12 hacia el convertidor de frecuencia 1, esto es, la amplitud de la tensión entre cualquiera de las fases L1, L2, L3. En el modo de iniciación, solo un subconjunto de los transistores igbt de puente de línea 5A, 5B es conmutado y con un patrón de pulsos dedicado que provoca una corriente de carga sustancialmente pequeña que fluya desde la red a través del puente de línea hasta el condensador de circuito intermedio de cc 9. Básicamente la conmutación únicamente de uno de los transistores 5A, 5B es suficiente para cargar el condensador 9; sin embargo, en esta forma de realización, todos los transistores de lado alto 5A son conmutados mientras permanecen inactivos los transistores de lado bajo 5B.
Observando la figura 1, se establece un circuito de amplificación de tensión desde la red 12 a través de los inductores 2' y de los transistores de lado alto 5A del puente de línea 2 hacia el condensador de circuito intermedio de cc 9. Cuando los transistores 5A son conmutados, la tensión en la barra colectora de circuito intermedio de cc 8A puede elevarse en mayor medida que el valor de pico de la tensión de la red 12 debido a la tensión inducida en las bobinas 2'. Paralelamente, la tensión en la barra colectora de circuito intermedio de cc 8B se reduce en ese valor mínimo de la tensión de la red 12. Los transistores de lado alto 5A son conmutados simultáneamente con un patrón de pulsos preseleccionado 15, que es memorizado en el circuito de control 11. Esto significa que solo los transistores de lado alto 5A son conmutadores, mientras que los transistores de lado bajo 5B permanece inactivos. En el patrón de pulsos 15, solo se utilizan los pulsos de control muy estrechos 15 para reducir la corriente de arranque l-i2, como se representa en la figura 2a. La conmutación de los transistores 5A provoca que la tensión de circuito intermedio de cc U<dc>se eleve gradualmente, como se representa en la figura 2b.
El circuito de control 11 mide la tensión de enlace de cc U<dc>y compara la tensión medida U<dc>con un valor de umbral 16. El valor de umbral puede ser sustancialmente el mismo que la tensión de enlace de cc durante el funcionamiento normal. En el momento t-i , el circuito de control 11 reconoce que la tensión de circuito intermedio de cc medida, U<dc>, ha alcanzado el valor de umbral 16, y comienza el funcionamiento normal poniendo en marcha la operación del bucle de control de puente de línea 2 y el inversor de arranque 3. En este punto, todos los transistores de lado alto 5A y de lado bajo 5B del puente de línea 2 comienzan conmutando con un patrón de pulsos 20 continuamente redefinido por el bucle de control del puente de línea 2. Debido a que la tensión intermedia de cc medida, U<dc>, es ahora sustancialmente la misma que la tensión de funcionamiento normal (por ejemplo, el valor diana del bucle de control de puente de línea 2), el bucle de control de puente de línea 2 puede ser arrancado sin corrientes de arranque elevadas l<12>.
En las formas de realización expuestas, el convertidor de frecuencia 1 se ha representado como una parte de una instalación de ascensor. Un experto en la materia comprenderá, sin embargo, que el convertidor de frecuencia divulgado puede también tener otras aplicaciones, por ejemplo, en accionadores eléctricos de escaleras mecánicas, pasillos rodantes, coches eléctricos, plantas de energía eólica, suministros de energía fotovoltaica, etc.
Aunque las presentes invenciones han sido descritas en conexión con una pluralidad de formas de realización ejemplares, y de aplicaciones, las presentes invenciones no están limitadas, sino que, antes bien, amparan diversas modificaciones y disposiciones equivalentes, las cuales se incluyen en el ámbito de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento de iniciación de un convertidor regenerativo (1) que incluye un puente de línea (2) y un puente de máquina (3), los cuales están interconectados mediante un circuito intermedio de cc (8A, 8B), y en el que el convertidor (1) incluye unos inductores de corriente de línea (2') dispuestos en serie entre los terminales de salida de puente de línea de ca (2A, 2B, 2C) y la red (12), y en el que el puente de línea (2) comprende unos conmutadores de estado sólido controlables (5A, 5B) dispuestos como ramales (4) comprende un conmutador de estado sólido de lado alto (5A) y un conmutador de estado sólido de lado bajo (5B) conectados en serie entre unas barras colectoras de alta (8A) y baja tensión (8B) del circuito intermedio de cc,
caracterizado porquelos ramales (4) comprenden unos diodos conectados en antiparalelo con cada uno de los conmutadores de estado sólido controlables (5A, 5B), y el procedimiento comprende:
- la carga, por medio de los inductores de filtrado de corriente de línea (2') y del puente de línea (2), mientras el puente de máquina (3) permanece inactivo en un modo de iniciación del convertidor (1), el circuito intermedio de cc (8A, 8B) en una tensión diana (14) superior al valor de pico de la tensión de red (13), situándose la tensión de red (13) entre dos fases de la red, conmutando: uno o simultáneamente más de los conmutadores de estado sólido de lado bajo (5B9 con un patrón de pulsos preseleccionado (15) o con un patrón de conmutación definido mediante la utilización de un bucle de control para un subconjunto de conmutadores que operan durante la iniciación del convertidor, mientras cada uno de los conmutadores de estado sólido de lado alto (5A) permanecen inactivos, o uno o simultáneamente más de los conmutadores de lado alto (5A) con un patrón de pulsos preseleccionado (15) o con un patrón de conmutación definido mediante la utilización de un bucle de control para un subconjunto de conmutadores que operan durante la iniciación del convertidor, mientras cada uno de los conmutadores de estado sólido de lado bajo (5B) permanecen inactivos.
2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo el procedimiento:
- la observación de la tensión de circuito intermedio de cc (U<dc>)
- la puesta en marcha del funcionamiento normal del convertidor cuando la tensión de circuito intermedio de cc (U<dc>) alcanza un valor de umbral (16).
3. Un convertidor regenerativo (1), que comprende:
un puente de línea (2) para su conexión a la red (12);
unos inductores de filtrado de corriente de línea (2') dispuestos en serie entre los terminales de salida de ca de puente de línea (2A, 2B, 2C) y la red (12);
un puente de máquina (3) para su conexión con los devanados de una máquina eléctrica (10);
un circuito intermedio de cc (8A, 8B) que conectan conjuntamente el puente de línea (2) y el puente de máquina (3);
en el que el puente de línea (2) comprende unos conmutadores de estado sólido controlables (5A, 5B) dispuestos como ramales (4), en el que cada uno de los ramales (4) comprende unos conmutadores de estado sólido de lado alto (5A) y un conmutador de estado sólido de lado bajo (5B) conectados en serie entre unas barras colectoras de tensión alta (8A) y de tensión baja (8B) del circuito intermedio de cc;
un control (11) acoplado tanto al puente de línea (2) como al puente de máquina (3),caracterizado porquelos ramales (4) comprenden unos diodos conectados en antiparalelo con cada uno de los conmutadores de estado sólido controlables (5A, 5B) yporqueel control (11) está configurado para:
provocar, mientras el puente de máquina (3) permanece inactivo en un modo de iniciación del convertidor (1), que el puente de línea (2) cargue el circuito intermedio de cc (8A, 8B) con una tensión diana (14) superior al valor de tipo de la tensión de red (13), siendo la tensión de red (13) una tensión entre dos fases de la red, mediante la conmutación de uno o simultáneamente más de las máquinas de estado solido de lado bajo (5B) con un patrón de pulsos preseleccionado (15) o con un patrón de conmutación definido mediante la utilización de un bucle de control para un subconjunto de conmutadores que operan durante la iniciación del convertidor, mientras cada uno de los conmutadores de estado sólido de lado alto (5A) permanece inactivo, o uno o simultáneamente más conmutadores de lado alto (5A) con un patrón de pulsos preseleccionado (15) o con un patrón de conmutación definido mediante la utilización de un bucle de control para un subconjunto de conmutadores que operan durante la iniciación del convertidor, mientras cada uno de los conmutadores de estado sólido de lado bajo (5B) permanece inactivo.
4. El convertidor regenerativo de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el control (11) comprende un canal de retroalimentación para observar la tensión de circuito intermedio de cc (U<dc>),
y en el que el control (11) está configurado para poner en marcha el funcionamiento normal del convertidor cuando el circuito intermedio de cc (8A, 8B) alcanza un valor de umbral (16).
5. El convertidor regenerativo de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, en el que el convertidor regenerativo (1) es un convertidor de frecuencia.
ES14166319T 2014-04-29 2014-04-29 Procedimiento de iniciación de un convertidor regenerativo y convertidor regenerativo Active ES2978933T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14166319.5A EP2940846B1 (en) 2014-04-29 2014-04-29 A method of initiating a regenerative converter and a regenerative converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2978933T3 true ES2978933T3 (es) 2024-09-23

Family

ID=50679858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES14166319T Active ES2978933T3 (es) 2014-04-29 2014-04-29 Procedimiento de iniciación de un convertidor regenerativo y convertidor regenerativo

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10972015B2 (es)
EP (2) EP4366150A3 (es)
CN (1) CN105024537B (es)
DK (1) DK2940846T3 (es)
ES (1) ES2978933T3 (es)
FI (1) FI2940846T3 (es)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9973099B2 (en) 2015-08-26 2018-05-15 Futurewei Technologies, Inc. AC/DC converters with wider voltage regulation range
FI3323761T3 (fi) * 2016-11-16 2024-01-15 Kone Corp Menetelmä, hissinohjausyksikkö ja hissi hissikorin liikuttamiseksi kerrokseen hissin pääteholähteeseen liittyvän tapahtuman tapauksessa
JP7004561B2 (ja) * 2017-12-12 2022-01-21 株式会社日立インダストリアルプロダクツ 電力変換装置
US12068679B2 (en) * 2019-08-08 2024-08-20 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion device preventing overcurrent at the time of starting
US20250392232A1 (en) * 2024-06-25 2025-12-25 Borgwarner Inc. Three phase to single phase power supply equipment

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6329636B1 (en) * 2000-03-31 2001-12-11 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for receiving a universal input voltage in a welding plasma or heating power source
US7684222B2 (en) * 2004-03-24 2010-03-23 Eaton Corporation Power conversion apparatus with DC bus precharge circuits and methods of operation thereof
US7005829B2 (en) 2005-03-01 2006-02-28 York International Corp. System for precharging a DC link in a variable speed drive
US7619906B2 (en) * 2005-03-01 2009-11-17 York International Corporation System for precharging a DC link in a variable speed drive
US7332885B2 (en) * 2005-09-02 2008-02-19 Johnson Controls Technology Company Ride-through method and system for HVAC&R chillers
US8575897B2 (en) * 2008-10-03 2013-11-05 Denso Corporation Battery temperature control system
EP2439839B1 (en) * 2009-06-04 2020-07-29 Daikin Industries, Ltd. Power converter
CN102130616B (zh) 2011-03-28 2013-07-31 株洲南车时代电气股份有限公司 一种变频器预充电控制装置及其方法
JP5473079B2 (ja) * 2011-06-08 2014-04-16 株式会社日本自動車部品総合研究所 電力変換装置
GB201113523D0 (en) * 2011-08-05 2011-09-21 Edwards Ltd A controller for a voltage converter
DE102012104005A1 (de) * 2012-05-07 2013-11-07 Adensis Gmbh Photovoltaikanlage und Verfahren zum Betreiben einer Photovoltaikanlage zur Einspeisung von elektrischer Leistung in ein Mittelspannungsnetz
CN203345869U (zh) * 2013-07-10 2013-12-18 刘建富 基于变频器的无齿轮电梯控制系统

Also Published As

Publication number Publication date
EP2940846A1 (en) 2015-11-04
CN105024537A (zh) 2015-11-04
EP4366150A2 (en) 2024-05-08
US10972015B2 (en) 2021-04-06
US20150311814A1 (en) 2015-10-29
FI2940846T3 (fi) 2024-04-17
CN105024537B (zh) 2019-05-07
HK1216054A1 (zh) 2016-10-07
EP4366150A3 (en) 2024-08-07
DK2940846T3 (da) 2024-06-24
EP2940846B1 (en) 2024-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9318969B2 (en) Frequency converter with DC link capacitor and method for pre-charging the DC link capacitor
US10498258B2 (en) Multi-level medium-voltage power converter device having an AC output
KR102601772B1 (ko) 차량-측면 충전 디바이스
KR20230043884A (ko) 멀티-레벨 양방향 전기 ac/dc 변환기
US9859808B2 (en) Power converter topology for use in an energy storage system
CN115635866A (zh) 利用电机驱动系统对车辆的电池充电的系统
US10972015B2 (en) Method of initiating a regenerative converter and a regenerative converter
JP2016100960A (ja) 電力変換装置、太陽光発電システム、逆流電流防止方法、および逆流電流防止プログラム
CN106464147B (zh) 频率转换器
TW201806278A (zh) 電力轉換系統
CN106655861A (zh) 用于电机的逆变器、用于机动车的电驱动装置以及用于运行逆变器的方法
ES2769404T3 (es) Elevador/inversor de 3 niveles integrado para acoplamiento de red de fuentes CC, planta de generación de energía y procedimiento operativo
EP2677621A1 (en) AC-DC single phase controlled reversible converter with low loss snubber
EP2936672B1 (en) Bridge leg
ES2746054T3 (es) Procedimiento para hacer funcionar un convertidor y un convertidor de 3 niveles
RU2534749C1 (ru) Обратимый преобразователь частоты
JP2018117448A (ja) 回転電機システム
EP2953257A1 (en) 3-level npc converter with inner igbt and outer mosfet switches for voltage balancing
JP6368634B2 (ja) 電力変換装置及びこれを備えた鉄道車両
JP4764986B2 (ja) 三相可変速モータ駆動用モータ駆動装置
US20250379511A1 (en) Power system with a power converter
HK1216054B (en) A method of initiating a regenerative converter and a regenerative converter
JP5572836B2 (ja) 電力変換装置、電力変換方法、及び、プログラム
RU174075U1 (ru) Преобразователь частоты
ES2568756T3 (es) Módulo de regeneración de energía eléctrica para variador de velocidad