Campo de la invención

La presente invención se refiere al campo de los conversores de corriente eléctrica, y más concretamente a los sistemas de conversión de tensión alterna monofásica / bifásica de entrada en tensión alterna trifásica de salida. Antecedentes de la invención

En la técnica se conocen y comercializan diversos sistemas inversores para convertir tensión alterna monofásica / bifásica de entrada en tensión alterna trifásica de salida. La mayoría de estos sistemas requieren de un generador externo, ya sea un motor de combustión o eléctrico, para poder generar tres fases de salida. Estos sistemas con motor presentan inconvenientes, como por ejemplo contaminación acústica y medioambiental, desequilibrio de fases limitado, etc. Además, generalmente requieren una gran alimentación de arranque y proporcionan un rendimiento muy bajo.

El documento US5969957 para un conversor bifásico a trifásico da a conocer un conversor que proporciona alimentación trifásica en su salida a una carga trifásica a partir de un suministro monofásico. Dicho conversor incluye un inversor conectado a líneas de alimentación de entrada bifásica y un conmutador bidireccional conectado en serie con una de las líneas de alimentación de entrada. El conversor tiene tres líneas de salida, una conectada a la salida del inversor, otra conectada a una línea de alimentación de entrada entre el conmutador bidireccional y el inversor, y la tercera conectada directamente a la otra línea de alimentación de entrada. Aunque este conversor soluciona algunos de los problemas de la técnica anterior, sigue presentando otros inconvenientes. Principalmente, la tercera fase generada mediante este conversor tiene una amplitud inferior a la de las dos fases iniciales debido a pérdidas del circuito. Además, este sistema conversor no se aplica en casos en los que la carga trifásica que se desea alimentar requiere neutro.

Por consiguiente, sigue existiendo en la técnica la necesidad de un conversor de tensión alterna monofásica / bifásica en trifásica con buen rendimiento proporcionando tres fases de salida estables de igual amplitud a la vez que proporciona una línea de neutro.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a un conversor de tensión alterna monofásica / bifásica en trifásica que comprende como mínimo una línea de entrada de tensión alterna monofásica y neutro, un rectificador de entrada que convierte una tensión alterna monofásica de entrada en tensión continua, un inversor modulado que transforma la tensión continua en tensión alterna trifásica, un filtro de tensión alterna para reducir los armónicos de alta frecuencia generados en el inversor, una línea de salida de neutro conectada a la línea de entrada de neutro y una línea de salida trifásica conectada al filtro de tensión alterna.

Por tanto, mediante el conversor de la presente invención se obtiene una tensión alterna trifásica con neutro en su salida a partir de una entrada de tensión alterna monofásica / bifásica y neutro.

Según un aspecto adicional de la invención, se utilizan como entrada dos líneas de tensión alterna monofásica. En este caso, la segunda línea de entrada de tensión alterna monofásica comprenderá todos los componentes específicos necesarios equivalentes a los de la primera entrada de tensión alterna monofásica.

Según otro aspecto adicional de la presente invención, el conversor comprenderá componentes adicionales adecuados para proporcionar seguridad de funcionamiento y/o estabilidad de la tensión alterna de salida del conversor, tales como, pero sin limitarse a, un primer/segundo seccionador de entrada y puesta a tierra para la protección del equipo, un primer/segundo contactor de entrada y un primer/segundo circuito de precarga para evitar sobrecargas durante el encendido, en cada una de las líneas de entrada de tensión alterna monofásica primera y segunda (cuando esté presente esta última), respectivamente, así como un filtro de entrada para reducir el rizado de tensión en su entrada y limitar la amplitud de los armónicos que se inyectan en la entrada y un seccionador diferencial de salida después del filtro de tensión alterna para proteger el sistema contra derivaciones provocadas por faltas de aislamiento entre los conductores activos y el neutro o cortocircuitos en la carga.

Breve descripción de los dibujos La presente invención se entenderá mejor con referencia a los siguientes dibujos que ilustran realizaciones preferidas de la invención, proporcionadas a modo de ejemplo, y que no deben interpretarse como limitativas de la invención de ninguna manera.

La figura 1 ilustra un diagrama eléctrico de una realización preferente según la presente invención.

La figuras 2A y 2B ilustran respectivamente un diagrama en bloques y un diagrama eléctrico de la realización adicional según la presente invención.

La figura 3 es una vista en perspectiva de una carcasa del conversor según la realización preferida de la presente invención.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

La figura 1 muestra en forma de diagrama eléctrico una realización según la presente invención, en la que se obtiene una tensión trifásica de salida más una línea de neutro a partir de tan sólo una única tensión alterna monofásica de entrada más una línea de neutro. Este circuito comprende un rectificador de entrada. Posteriormente se encuentra el inversor modulado propiamente dicho, seguido por un filtro de tensión alterna cuyas funciones se describirán a continuación en el presente documento. Esta figura ilustra la realización más sencilla según la presente invención.

Las figuras 2A y 2B ilustran diagramas de bloques y eléctrico según una realización adicional de la presente invención, en la que el conversor se alimenta de dos tensiones monofásicas y una línea de neutro para generar en la salida una tensión alterna trifásica más una línea de neutro. Tal como se observa en estas figuras, el conversor comprende una línea de entrada de neutro y dos líneas (primera y segunda) de entrada de tensión alterna monofásica.

En la realización preferente o en las adicionales cada una de estas líneas de entrada de tensión alterna monofásica comprende:

- un seccionador de entrada y puesta a tierra para la protección del equipo según normas mediante un disyuntor principal (magnetotérmico), que permite además la desconexión total del equipo,

- un contactor de entrada de dos polos, dispuesto entre los polos activos de la entrada,

- un circuito de precarga que está basado en una resistencia en paralelo con el contactor, y que sirve para limitar la corriente de conexión del equipo y así evitar sobrecargas durante el encendido, - un rectificador de entrada que convierte una tensión alterna monofásica / bifásica de entrada en una tensión continua. A continuación, el conversor comprende además:

- un filtro de entrada para reducir el rizado de tensión en su entrada y limitar la amplitud de los armónicos de alta frecuencia inyectados a la entrada, que consta de dos ramas con una inductancia en serie, un diodo en serie y un condensador en paralelo,

- un inversor modulado con semiconductores IGBT con modulación de ancho de pulso senoidal, que transforma la tensión continua de su entrada en una tensión alterna trifásica, y mediante el control y modulación del mismo, se eliminan los armónicos de bajas frecuencias y se regula la tensión de salida trifásica,

- un filtro de tensión alterna de salida para reducir los armónicos de alta frecuencia producidos en el inversor y así obtener la distorsión armónica especificada, que consta de bobina y de condensadores conectados en estrella a cada una de las fases,

- un seccionador diferencial de salida (magnetotérmico) que permite desconectar la salida del inversor de la carga de modo que se protege el sistema contra derivaciones provocadas por faltas de aislamiento entre los conductores activos y neutro y sobrecargas, - una línea de salida de neutro conectada a la línea de entrada de neutro, y

- una línea de salida trifásica conectada al seccionador diferencial de salida.

Tal como también puede observarse en estas figuras, el conversor según esta realización preferida de la invención comprende, además, un circuito de control basado en un dispositivo programable. Este circuito mide las tensiones y corrientes de entrada y salida, así como una serie de variables internas del conversor, y genera las órdenes de mando necesarias para compensar pérdidas dentro de un rango, garantizando así que las fases generadas tienen la amplitud que cumpla con las normas.

Asimismo el control dispone de una comunicación para la conexión del equipo a un ordenador (o dispositivo similar) que facilita el mantenimiento y la detección de errores ya que el dispositivo programable detecta posibles averías o comportamientos anómalos que son registrados en una memoria, la cual se puede descargar por comunicaciones para su posterior análisis.

Pasando ahora a la figura 3, se muestra una vista en perspectiva de una carcasa para el inversor según la realización preferida de la presente invención. Las conexiones de entrada monofásica y de salida trifásica se encuentran en el lateral. En el lateral opuesto de esta carcasa se encuentra el módulo inversor propiamente dicho para convertir la tensión continua obtenida a partir de rectificar la tensión alterna monofásica / bifásica de entrada en tensión alterna trifásica de salida.

El experto en la técnica podrá realizar modificaciones a las realizaciones preferidas descritas anteriormente en la presente invención sin por ello salirse del alcance de la invención, por ejemplo añadiendo o eliminando componentes del circuito (como el seccionador de entrada, circuito de precarga, filtro de entrada,...), siempre que el circuito resultante pueda proporcionar en la salida una tensión alterna trifásica más una línea de neutro a partir de una o dos líneas de entrada de tensión alterna monofásica más una línea de neutro. Particularmente, las tres fases de la tensión alterna trifásica de salida presentarán sustancialmente la misma amplitud que la(s) de entrada.

Por ejemplo, el circuito del conversor según la presente invención comprende además, según una realización preferida adicional, una bobina en el circuito de neutro con la finalidad de filtrar los armónicos existentes en esta línea.

Según la realización preferida de la presente invención, cuando se dispone de una tensión de entrada de 230 Vea +-10% (según la norma UNE EN 501 60) el conversor proporciona una tensión de salida regulada 230 Vea +-5%.