CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con el campo de la electrónica, específicamente con el campo de los aparatos para la conversión de una entrada AC o DC en una salida AC o DC y en particular proporciona una celda de conmutación para un dispositivo convertidor de potencia y un dispositivo convertidor de potencia que comprende dicha celda de conmutación.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Parte importante de la configuración de los convertidores de potencia son las celdas de conmutación interna.

En el estado de la técnica se conocen algunas configuraciones de celdas de conmutación, pero a medida que la tecnología madura, surgen nuevos requerimientos de celdas de conmutación.

Dentro de las soluciones descritas en el estado de la técnica, se encuentran, por ejemplo, lo propuesto en el documento W02020035527, el cual describe un convertidor de potencia que recibe una entrada AC trifásica y entrega una salida DC. Cada fase de entrada presenta un condensador que funciona como filtro de entrada, de forma que se disponen en configuración estrella. El punto central de la estrella es, a su vez, conectado al neutro de la entrada y al punto central de una etapa de salida de potencia que presenta dos conmutadores en serie. Además, cada fase se conecta con una correspondiente rama de un puente rectificador, la cual está formada por dos conmutadores en serie. Al seguir el conjunto formado por dos de los condensadores, sus correspondientes ramas del puente rectificador y la etapa de salida de potencia se observa una configuración similar a la de la celda de conmutación de la presente invención, pero que se distingue porque, al hacer la relación 1 a 1 , la entrada de voltaje estaría cortocircuitada a la salida y, además, el sexto conmutador se encontraría conectado a la salida de voltaje y no al punto de referencia. Parte importante de la configuración de los convertidores de potencia son las celdas de conmutación interna. En general, se reconoce que los diferentes estados de conmutación de dichas celdas de conmutación, así como la secuencia de conmutación, determina la señal de salida del convertidor de potencia.

En el estado de la técnica se conocen algunas configuraciones de celdas de conmutación, pero a medida que la tecnología madura, surgen nuevos requerimientos de celdas de conmutación, por ejemplo, para proporcionar mayores frecuencias de conmutación o trabajar con potencias mayores.

En consecuencia, existe la necesidad de una topología para una celda de conmutación que permita satisfacer dichos requerimientos.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona una celda de conmutación para un dispositivo convertidor de potencia que se caracteriza porque comprende: un primer conmutador, segundo conmutador, tercer conmutador y cuarto conmutador conectados en serie uno a continuación del otro; un quinto conmutador conectado al punto entre el segundo conmutador y el tercer conmutador; un sexto conmutador conectado en señe con dicho quinto conmutador y con un punto de referencia; un primer enlace AC conectado al punto entre el primer conmutador y el segundo conmutador y al punto entre el quinto conmutador y el sexto conmutador; y un segundo enlace AC conectado al punto entre el tercer conmutador y el cuarto conmutador y al punto entre el quinto conmutador y el sexto conmutador.

En una realización preferida, la celda de conmutación se caracteriza porque comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC conectado al punto entre el primer conmutador el segundo conmutador y al punto entre el tercer conmutador y el cuarto conmutador. En una realización más preferida, la celda de conmutación se caracteriza porque dicho primer enlace AC, dicho segundo enlace AC y dicho tercer enlace AC presentan correspondientes puntos medios y porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un cuarto enlace AC trifásico, en donde cada fase de dicho cuarto enlace AC se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios de dichos primer enlace AC, segundo enlace AC y tercer enlace AC.

En otra realización preferida, la celda de conmutación se caracteriza porque dicho primer enlace AC y dicho segundo enlace AC presentan correspondientes puntos medios y porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC que se conecta a dichos puntos medios de dicho primer enlace AC y de dicho segundo enlace AC.

En una realización preferida adicional, la celda de conmutación se caracteriza porque dicho primer enlace AC y dicho segundo enlace AC son enlaces polifásicos y porque, por cada fase, dicha celda de conmutación presenta correspondientes primer conmutador, segundo conmutador, tercer conmutador, cuarto conmutador, quinto conmutador y sexto conmutador, en donde: cada correspondiente primer conmutador se conecta en serie con su correspondiente segundo conmutador; cada correspondiente tercer conmutador se conecta en serie con su correspondiente cuarto conmutador; cada correspondiente quinto conmutador se conecta en serie con su correspondiente sexto conmutador; todos los conjuntos formados por los correspondientes primer conmutador y segundo conmutador se conectan en paralelo entre sí; todos los conjuntos formados por los correspondientes tercer conmutador y cuarto conmutador se conectan en paralelo entre sí; y todos los conjuntos formados por los correspondientes quinto conmutador y sexto conmutador se conectan en paralelo entre sí; en donde la correspondiente fase del primer enlace AC se conecta al punto entre el correspondiente primer conmutador y el correspondiente segundo conmutador y al punto entre el correspondiente quinto conmutador y el correspondiente sexto conmutador; y en donde la correspondiente fase del segundo enlace AC se conecta al punto entre el correspondiente tercer conmutador y el correspondiente cuarto conmutador y al punto entre el correspondiente quinto conmutador y el correspondiente sexto conmutador.

En una realización más preferida, la celda de conmutación se caracteriza porque comprende un tercer enlace AC polifásico, en donde cada fase correspondiente de dicho tercer enlace AC se conecta al punto entre el correspondiente primer conmutador y el correspondiente segundo conmutador y al punto entre el correspondiente tercer conmutador y el correspondiente cuarto conmutador. En una realización aún más preferida, la celda de conmutación se caracteriza porque cada fase de dicho primer enlace AC, cada fase de dicho segundo enlace AC y cada fase de dicho tercer enlace AC presentan correspondientes puntos medios y porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un cuarto enlace AC polifásico, en donde dicho cuarto enlace AC polifásico presenta tres fases en cada uno de dichos primer enlace AC, segundo enlace AC y tercer enlace AC y porque cada fase de dicho cuarto enlace AC polifásico se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios de dichos primer enlace AC, segundo enlace AC y tercer enlace AC.

En otra realización más preferida, la celda de conmutación se caracteriza porque cada fase de dicho primer enlace AC y cada fase de dicho segundo enlace AC presentan correspondientes puntos medios y porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC polifásico, en donde cada fase de dicho tercer enlace AC se conecta con un correspondiente punto medio de dicho primer enlace AC y de dicho segundo enlace AC.

En una realización preferida, la celda de conmutación se caracteriza porque dichos conmutadores se escogen del grupo formado por diodos, transistores IGBT, transistores MOSFET, así como una combinación entre ellos.

En otra realización preferida, la celda de conmutación se caracteriza porque dichos primer enlace AC y segundo enlace AC se seleccionan del grupo formado por condensadores, bobinas, transformadores, así como una combinación entre ellos.

La presente invención proporciona, además, un dispositivo para la conversión de potencia que se caracteriza porque incluye una celda de conmutación que comprende: un primer conmutador, segundo conmutador, tercer conmutador y cuarto conmutador conectados en serie uno a continuación del otro; un quinto conmutador conectado al punto entre el segundo conmutador y el tercer conmutador; un sexto conmutador conectado en serie con dicho quinto conmutador y con un punto de referencia; un primer enlace AC conectado al punto entre el primer conmutador y el segundo conmutador y al punto entre el quinto conmutador y el sexto conmutador; y un segundo enlace AC conectado al punto entre el tercer conmutador y el cuarto conmutador y al punto entre el quinto conmutador y el sexto conmutador.

En una realización preferida, el dispositivo se caracteriza porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC conectado al punto entre el primer conmutador el segundo conmutador y al punto entre el tercer conmutador y el cuarto conmutador. En una realización más preferida, el dispositivo se caracteriza porque dicho primer enlace AC, dicho segundo enlace AC y dicho tercer enlace AC presentan correspondientes puntos medios y porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un cuarto enlace AC trifásico, en donde cada fase de dicho cuarto enlace AC se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios de dichos primer enlace AC, segundo enlace AC y tercer enlace AC.

En otra realización preferida, el dispositivo se caracteriza porque dicho primer enlace AC y dicho segundo enlace AC presentan correspondientes puntos medios y porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC que se conecta a dichos puntos medios de dicho primer enlace AC y de dicho segundo enlace AC.

En una realización preferida adicional, el dispositivo se caracteriza porque dicho primer enlace AC y dicho segundo enlace AC son enlaces polifásicos y porque, por cada fase, dicha celda de conmutación presenta correspondientes primer conmutador, segundo conmutador, tercer conmutador, cuarto conmutador, quinto conmutador y sexto conmutador, en donde: cada correspondiente primer conmutador se conecta en serie con su correspondiente segundo conmutador; cada correspondiente tercer conmutador se conecta en serie con su correspondiente cuarto conmutador; cada correspondiente quinto conmutador se conecta en serie con su correspondiente sexto conmutador; todos los conjuntos formados por los correspondientes primer conmutador y segundo conmutador se conectan en paralelo entre sí; todos los conjuntos formados por los correspondientes tercer conmutador y cuarto conmutador se conectan en paralelo entre sí; y todos los conjuntos formados por los correspondientes quinto conmutador y sexto conmutador se conectan en paralelo entre sí; en donde la correspondiente fase del primer enlace AC se conecta al punto entre el correspondiente primer conmutador y el correspondiente segundo conmutador y al punto entre el correspondiente quinto conmutador y el correspondiente sexto conmutador; y en donde la correspondiente fase del segundo enlace AC se conecta al punto entre el correspondiente tercer conmutador y el correspondiente cuarto conmutador y al punto entre el correspondiente quinto conmutador y el correspondiente sexto conmutador.

En una realización más preferida, el dispositivo se caracteriza porque la celda de conmutación comprende un tercer enlace AC polifásico, en donde cada fase correspondiente de dicho tercer enlace AC se conecta al punto entre el correspondiente primer conmutador y el correspondiente segundo conmutador y al punto entre el correspondiente tercer conmutador y el correspondiente cuarto conmutador. En una realización aún más preferida, el dispositivo se caracteriza porque cada fase de dicho primer enlace AC, cada fase de dicho segundo enlace AC y cada fase de dicho tercer enlace AC presentan correspondientes puntos medios y porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un cuarto enlace AC polifásico, en donde dicho cuarto enlace AC polifásico presenta tres fases en cada uno de dichos primer enlace AC, segundo enlace AC y tercer enlace AC y porque cada fase de dicho cuarto enlace AC polifásico se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios de dichos primer enlace AC, segundo enlace AC y tercer enlace AC. En otra realización más preferida, el dispositivo se caracteriza porque cada fase de dicho primer enlace AC y cada fase de dicho segundo enlace AC presentan correspondientes puntos medios y porque la celda de conmutación comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC polifásico, en donde cada fase de dicho tercer enlace AC se conecta con un correspondiente punto medio de dicho primer enlace AC y de dicho segundo enlace AC.

En una realización preferida, el dispositivo se caracteriza porque dichos conmutadores se escogen del grupo formado por diodos, transistores IGBT, transistores MOSFET, así como una combinación entre ellos.

En otra realización preferida, el dispositivo se caracteriza porque dichos primer enlace AC y segundo enlace AC se seleccionan del grupo formado por condensadores, bobinas, transformadores, así como una combinación entre ellos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La FIG. 1 ¡lustra un diagrama esquemático de una primera realización de la celda de conmutación que es objeto de la presente invención.

La FIG. 2 ¡lustra un diagrama esquemático de una segunda realización de la celda de conmutación que es objeto de la presente invención.

La FIG. 3 ¡lustra un diagrama esquemático de una tercera realización de la celda de conmutación que es objeto de la presente invención.

La FIG. 4 ¡lustra un diagrama esquemático de una cuarta realización de la celda de conmutación que es objeto de la presente invención.

La FIG. 5 ¡lustra un diagrama esquemático de una quinta realización de la celda de conmutación que es objeto de la presente invención.

La FIG. 6 ¡lustra un diagrama esquemático de una sexta realización de la celda de conmutación que es objeto de la presente invención.

La FIG. 7 ¡lustra un diagrama esquemático de una séptima realización de la celda de conmutación que es objeto de la presente invención. La FIG. 8 ¡lustra un diagrama esquemático de una octava realización de la celda de conmutación que es objeto de la presente invención.

La FIG. 9 ¡lustra un diagrama esquemático de una aplicación de una primera realización del dispositivo para la conversión de potencia que es objeto de la presente invención.

La FIG. 10 ¡lustra un diagrama esquemático de una aplicación de una segunda realización del dispositivo para la conversión de potencia que es objeto de la presente invención.

La FIG. 1 1 ¡lustra un diagrama esquemático de una aplicación de una tercera realización del dispositivo para la conversión de potencia que es objeto de la presente invención.

La FIG. 12 ¡lustra un diagrama esquemático de una aplicación de una cuarta realización dispositivo para la conversión de potencia que es objeto de la presente invención.

La FIG. 13 ¡lustra un diagrama esquemático de una aplicación de una quinta realización del dispositivo para la conversión de potencia que es objeto de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

A continuación, se describirá de manera detallada la presente invención, haciendo referencia para esto a las figuras que acompañan la presente solicitud.

En un primer objeto de la presente invención, tal como se ¡lustra esquemáticamente en las FIGs. 1 a 8, se proporciona una celda de conmutación (1 ) para un dispositivo convertidor de potencia que comprende, de manera esencial: un primer conmutador (2), segundo conmutador (3), tercer conmutador (4) y cuarto conmutador (5) conectados en serie uno a continuación del otro; un quinto conmutador (6) conectado al punto entre el segundo conmutador (3) y el tercer conmutador (4); un sexto conmutador (7) conectado en serie con dicho quinto conmutador (6) y con un punto de referencia (8); un primer enlace AC (9) conectado al punto entre el primer conmutador (2) y el segundo conmutador (3) y al punto entre el quinto conmutador (6) y el sexto conmutador (7); y un segundo enlace AC (10) conectado al punto entre el tercer conmutador (4) y el cuarto conmutador (5) y al punto entre el quinto conmutador (6) y el sexto conmutador (7).

En el contexto de la presente invención, sin que esto limite el alcance de la misma, se entenderá como conmutador a uno o más elementos que pueden conectar de manera selectiva dos o más terminales. La topología particular con la que se fabrique dicho conmutador no limita el alcance de la presente invención. Una persona normalmente versada en la materia entenderá que, en una realización preferida, dicho conmutador puede fabricarse a partir de componentes electrónicos que se pueden seleccionar del grupo formado por diodos, transistores IGBT, transistores MOSFET, así como una combinación entre ellos.

Dicho conmutador puede ser un conmutador unidireccional o bidireccional sin que esto limite el alcance de la presente invención. Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, en las FIGs. 9 a 13 se ¡lustran conmutadores formados por un transistor MOSFET y un diodo rectificador conectado a la fuente y al sumidero de dicho transistor MOSFET. Sin embargo, en otros ejemplos de realización, sin que esto limite el alcance de la presente invención, es posible obtener un conmutador conectando un diodo rectificador al emisor y al colector de un transistor IGBT. Un tercer ejemplo de realización de un conmutador unidireccional puede proporcionarse mediante un diodo rectificador conectado en serie con el conmutador del ejemplo anterior. Por otra parte, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho conmutador puede ser un conmutador bidireccional. Dicha configuración puede obtenerse, por ejemplo y sin que esto limite el alcance de la presente invención, conectando en serie dos conmutadores unidireccionales, en donde dichos conmutadores unidireccionales presentan direcciones de conmutación opuestas entre sí. Por ejemplo, pueden tenerse conmutadores en base a transistores IGBT en donde el emisor es común, así como conmutadores en base a transistores IGBT en donde el colector es común. Otro ejemplo de realización, sin que esto limite el alcance de la presente invención, se obtiene conectando cuatro diodos en configuración de puente rectificador y conectando el emisor y colector de un transistor IGBT a los terminales DC de dicho puente rectificador. Un tercer ejemplo de realización, sin que esto limite el alcance de la presente invención, puede obtenerse cuando dicho conmutador es un conmutador RB-IGBT (a partir del inglés Reverse Blocking IGBT).

Cada uno de dichos primer conmutador (2), segundo conmutador (3), tercer conmutador (4), cuarto conmutador (5), quinto conmutador (6) o sexto conmutador (7) puede fabricarse de acuerdo con cualquiera de las opciones previamente descritas, o con otras conocidas para una persona normalmente versada en la materia, sin que esto limite el alcance de la presente invención.

Adicionalmente, dichos primer conmutador (2), segundo conmutador (3), tercer conmutador (4), cuarto conmutador (5), quinto conmutador (6) y sexto conmutador (7) pueden o no presentar la misma configuración sin que esto limite el alcance de la presente invención. En una realización preferida, sin que esto limite el alcance de la presente invención y como se ¡lustra de manera esquemática en la FIG. 13, dichos primer conmutador (2), segundo conmutador (3), tercer conmutador (4), cuarto conmutador (5), quinto conmutador (6) y sexto conmutador (7) son conmutadores unidireccionales que se obtienen mediante la conexión de un diodo rectificador a la fuente y al sumidero de un transistor MOSFET.

En el contexto de la presente invención, sin que esto limite el alcance de la misma, se entenderá como enlace AC a uno o más elementos que permiten la conexión de un bus AC con la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. Dicho enlace AC puede ser de naturaleza inductiva o capacitiva, así como una combinación entre las mismas, sin que esto limite el alcance de la presente invención. Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho enlace AC seleccionarse del grupo formado por condensadores, bobinas y transformadores, así como una combinación entre ellos. Dicho enlace AC puede ser monofásico o polifásico sin que esto limite el alcance de la presente invención. Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, la FIG. 13 ¡lustra enlaces AC (9, 10) monofásicos formados por sendos condensadores. A su vez, sin que esto limite el alcance de la presente invención, la FIG. 1 1 ¡lustra enlaces AC (9, 10) polifásicos en donde cada fase está formada por un correspondiente condensador, mientras que la FIG. 9 ¡lustra enlaces AC (9, 10) formados por sendos transformadores y las FIGs. 10 y 12 ¡lustran enlaces AC (9, 10, 1 1 ) formado por cuatro condensadores y una bobina dispuestos en configuración de puente H. A su vez, en otro ejemplo que no se ¡lustra en las figuras y sin que esto limite el alcance de la presente invención, es posible obtener enlaces AC trifásicos mediante la disposición en configuración delta o configuración estrella de tres condensadores o tres bobinas, así como una combinación entre ambas configuraciones.

Cada uno de dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10) pueden fabricarse de acuerdo con cualquiera de las configuraciones previamente descritas, así como con otras conocidas para una persona normalmente versada en la materia, sin que esto limite el alcance de la presente invención. Adicionalmente, dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10) pueden o no poseer la misma configuración sin que esto limite el alcance de la presente invención.

La FIG. 1 ¡lustra una primera realización de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. En dicha primera realización, sin que esto limite el alcance de la presente invención, el primer enlace AC (9) y el segundo enlace AC (10) son enlaces AC monofásicos. Además, en dicha figura, el primer conmutador (2), segundo conmutador (3), tercer conmutador (4), cuarto conmutador (5), quinto conmutador (6) y sexto conmutador (7) se describen de manera genérica.

La FIG. 2 ¡lustra una segunda realización de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. En esta realización preferida, en adición al primer enlace AC (9) y al segundo enlace AC (10) se proporciona un tercer enlace AC (1 1 ) que se conecta al punto entre el primer conmutador (2) y el segundo conmutador (3) y al punto entre el tercer conmutado (4) y el cuarto conmutador (5). Dicho tercer enlace AC (1 1 ) puede fabricarse de acuerdo con cualquiera de las alternativas previamente descritas para el primer enlace AC (9) o para el segundo enlace AC (10), así como con otras conocidas para una persona normalmente versada en la materia, sin que esto limite el alcance de la presente invención. En esta realización preferida, además, dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (1 1 ) pueden o no poseer la misma configuración sin que esto limite el alcance de la presente invención.

En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (1 1 ) son enlaces AC monofásicos.

La FIG. 3 ¡lustra una tercera realización preferida de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. En esta realización preferida, la celda de conmutación (1 ) comprende un primer enlace AC (9) y un segundo enlace AC (10) y comprende, además, un tercer enlace AC (11 ) que se conecta al punto entre el primer conmutador (2) y el segundo conmutador (3) y al punto entre el tercer conmutado (4) y el cuarto conmutador (5). Dicho tercer enlace AC (1 1 ) puede fabricarse de acuerdo con cualquiera de las alternativas previamente descritas para el primer enlace AC (9) o para el segundo enlace AC (10), así como con otras conocidas para una persona normalmente versada en la materia, sin que esto limite el alcance de la presente invención. En esta realización preferida, además, dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (1 1 ) pueden o no poseer la misma configuración sin que esto limite el alcance de la presente invención.

En esta realización preferida, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho primer enlace AC (9), dicho segundo enlace AC (10) y dicho tercer enlace AC (11 ) presentan correspondientes puntos medios (92, 102, 1 12). Además, en esta realización preferida y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicha celda de conmutación (1 ) presenta un cuarto enlace AC trifásico (12). Cada fase (121 a, 121 b, 121 c) de dicho cuarto enlace AC trifásico (12) se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios (92, 102, 112) de dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (11 ).

Cualquier alternativa conocida para una persona normalmente versada en la materia puede ser utilizada para fabricar dichos enlaces AC con punto medio. Adicionalmente, dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (1 1 ) pueden o no poseer la misma configuración sin que esto limite el alcance de la presente invención. Por otra parte, dicho cuarto enlace AC trifásico (12) puede fabricarse de acuerdo con cualquiera de las alternativas previamente descritas para enlaces AC trifásicos, así como de acuerdo con otras alternativas conocidas para una persona normalmente versada en la materia, sin que esto limite el alcance de la presente invención.

La FIG. 4 ¡lustra una cuarta realización preferida de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. En esta realización preferida, la celda de conmutación (1 ) comprende un primer enlace AC (9) y un segundo enlace AC (10), en donde dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10) presentan correspondientes puntos medios (92, 102). En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, la celda de conmutación (1 ) comprende un tercer enlace AC (11 ) que se conecta a dichos puntos medios (92, 102) del primer enlace AC (9) y del segundo enlace AC (10).

Cualquier alternativa conocida para una persona normalmente versada en la materia puede ser utilizada para fabricar dichos enlaces AC con punto medio. Adicionalmente, dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10) pueden o no poseer la misma configuración sin que esto limite el alcance de la presente invención. Por otra parte, dicho tercer enlace AC (1 1 ) puede fabricarse de acuerdo con cualquiera de las alternativas previamente descritas para el primer enlace AC (9) o para el segundo enlace AC (10), así como con otras conocidas para una persona normalmente versada en la materia, sin que esto limite el alcance de la presente invención.

La FIG. 5 ¡lustra una quinta realización preferida de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. En esta realización preferida, dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10) son enlaces polifásicos. Aun cuando en dicha figura se ¡lustra una celda de conmutación (1 ) en la cual dicho primer enlace AC (9) y dicho segundo enlace AC (10) presentan, cada una, dos fases, el número de fases que presente dicho primer enlace AC (9) o dicho segundo enlace AC (10) no limita el alcance de la presente invención. En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, por cada fase (91 a, 91 b, 101 a, 101 b), la celda de conmutación (1 ) presenta correspondientes primer conmutador (2a, 2b), segundo conmutador (3a, 3b), tercer conmutador (4a, 4b), cuarto conmutador (5a, 5b), quinto conmutador (6a, 6b) y sexto conmutador (7a, 7b).

En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente primer conmutador (2a; 2b) se conecta en serie con su correspondiente segundo conmutador (3a; 3b) y luego, todos los conjuntos formados por los correspondientes primer conmutador y segundo conmutador (2a- 3a; 2b-3b) se conectan en paralelo entre sí. De manera análoga, sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente tercer conmutador (4a; 4b) se conecta en serie con su correspondiente cuarto conmutador (5a; 5b) y luego, todos los conjuntos formados por los correspondientes tercer conmutador y cuarto conmutador (4a-5a; 4b-5b) se conectan en paralelo entre sí. Además, sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente quinto conmutador (6a; 6b) se conecta en serie con su correspondiente sexto conmutador (7a; 7b) y luego, todos los conjuntos formados por los correspondientes quinto conmutador y sexto conmutador (6a-7a; 6b-7b) se conectan en paralelo entre sí. De esta manera, se obtiene una celda de conmutación (1 ) en donde cada fase tiene su correspondiente conjunto de conmutadores.

En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente fase (91 a, 91 b) del primer enlace AC (9) se conecta al punto entre su correspondiente primer conmutador (2a, 2b) y su correspondiente segundo conmutador (3a, 3b) y al punto entre su correspondiente quinto conmutador (6a, 6b) y su correspondiente sexto conmutador (7a, 7b). De manera análoga y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente fase (101 a, 101 b) del segundo enlace AC (10) se conecta al punto entre su correspondiente tercer conmutador (4a, 4b) y su correspondiente cuarto conmutador (5a, 5b) y al punto entre su correspondiente quinto conmutador (6a, 6b) y su correspondiente sexto conmutador (7a, 7b).

La FIG. 6 ¡lustra una sexta realización preferida de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. En esta realización preferida, dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10) son enlaces polifásicos. Aun cuando en dicha figura se ¡lustra una celda de conmutación (1 ) en la cual dicho primer enlace AC (9) y dicho segundo enlace AC (10) presentan, cada una, dos fases, el número de fases que presente dicho primer enlace AC (9) o dicho segundo enlace AC (10) no limita el alcance de la presente invención. En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, por cada fase (91 a, 91 b, 101 a, 101 b), la celda de conmutación (1 ) presenta correspondientes primer conmutador (2a, 2b), segundo conmutador (3a, 3b), tercer conmutador (4a, 4b), cuarto conmutador (5a, 5b), quinto conmutador (6a, 6b) y sexto conmutador (7a, 7b).

En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente primer conmutador (2a; 2b) se conecta en serie con su correspondiente segundo conmutador (3a; 3b) y luego, todos los conjuntos formados por los correspondientes primer conmutador y segundo conmutador (2a- 3a; 2b-3b) se conectan en paralelo entre sí. De manera análoga, sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente tercer conmutador (4a; 4b) se conecta en serie con su correspondiente cuarto conmutador (5a; 5b) y luego, todos los conjuntos formados por los correspondientes tercer conmutador y cuarto conmutador (4a-5a; 4b-5b) se conectan en paralelo entre sí. Además, sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente quinto conmutador (6a; 6b) se conecta en serie con su correspondiente sexto conmutador (7a; 7b) y luego, todos los conjuntos formados por los correspondientes quinto conmutador y sexto conmutador (6a-7a; 6b-7b) se conectan en paralelo entre sí. De esta manera, se obtiene una celda de conmutación (1 ) en donde cada fase tiene su correspondiente conjunto de conmutadores.

En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente fase (91 a, 91 b) del primer enlace AC (9) se conecta al punto entre su correspondiente primer conmutador (2a, 2b) y su correspondiente segundo conmutador (3a, 3b) y al punto entre su correspondiente quinto conmutador (6a, 6b) y su correspondiente sexto conmutador (7a, 7b). De manera análoga y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada correspondiente fase (101 a, 101 b) del segundo enlace AC (10) se conecta al punto entre su correspondiente tercer conmutador (4a, 4b) y su correspondiente cuarto conmutador (5a, 5b) y al punto entre su correspondiente quinto conmutador (6a, 6b) y su correspondiente sexto conmutador (7a, 7b).

En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, la celda de conmutación (1 ) comprende, adicionalmente, un tercer enlace AC polifásico (11 ). El número de fases que presente dicho tercer enlace AC (11 ) no limita el alcance de la presente invención y dependerá, por ejemplo y sin que esto limite el alcance de la presente invención, del número de fases que presente dicho primer enlace AC (9) o dicho segundo enlace AC (10).

Cada fase (11 1 a, 1 1 1 b) de dicho tercer enlace AC (1 1 ) polifásico se conecta con el punto entre su correspondiente primer conmutador (2a, 2b) y su correspondiente segundo conmutador (3a, 3b) y al punto entre su correspondiente tercer conmutador (4a, 4b) y su correspondiente cuarto conmutador (5a, 5b).

La FIG. 7 ¡lustra una séptima realización preferida de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. En esta realización preferida, la celda de conmutación (1 ) comprende un primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (11 ) que se conectan de manera similar a la realización preferida que se ¡lustra en la FIG. 6. En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada fase (91 a, 91 b) de dicho primer enlace AC (9), cada fase (101 a, 101 b) de dicho segundo enlace AC (10) y cada fase (11 1 a, 1 1 1 b) de dicho tercer enlace AC (1 1 ) presentan correspondientes puntos medios (92, 102, 112). Aun cuando en la FIG. 7 se ¡lustra un único punto medio por cada uno de dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (1 1 ), debe entenderse que dicha representación se hace con fines de simplificar la presencia de un punto medio por cada fase de dichos enlaces AC (9, 10, 1 1 ).

Donde cada una de dichas fases se conecta con un correspondiente punto medio de dicho primer enlace AC (9), de dicho segundo enlace AC (10) o de dicho tercer enlace AC (11 ). La realización preferida de la celda de conmutación (1 ) que se ¡lustra en la FIG. 7 comprende, además, un cuarto enlace AC polifásico (13), que presenta tres fases en cada uno de dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (11 ). Es decir, por ejemplo y sin que esto limite el alcance de la presente invención, que si dicho primer enlace AC (9), dicho segundo enlace AC (10) y dicho tercer enlace AC (1 1 ) presentan, cada uno, 3 fases, entonces dicho cuarto enlace AC polifásico (13) presentará 9 fases. En este sentido, puede entenderse que dicho cuarto enlace AC polifásico (13) corresponde a un enlace AC “poli-trifásico”. Aun cuando en la FIG. 7 se ¡lustra un cuarto enlace AC polifásico (13) del cual emergen tres líneas (131 a, 131 b, 131 c), debe entenderse que cada una de dichas líneas representa tantas fases como las que existan en dicho primer enlace AC (9), en dicho segundo enlace AC (10) o en dicho tercer enlace AC (1 1 ), respectivamente.

En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada fase (131 a, 131 b, 131 c) de dicho cuarto enlace AC polifásico (13) se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios (92, 102, 1 12) de dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10) y tercer enlace AC (1 1 ).

La FIG. 8 ¡lustra una octava realización preferida de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención. En esta realización preferida, la celda de conmutación (1 ) comprende un primer enlace AC (9) polifásico y un segundo enlace AC (10) polifásico que se conectan de manera similar a la realización preferida que se ¡lustra en la FIG. 5.

Donde cada una de dichas fases se conecta con un correspondiente punto medio de dicho primer enlace AC (9), o de dicho segundo enlace AC (10). En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada fase (91 a, 91 b) de dicho primer enlace AC (9) y cada fase (101 a, 101 b) de dicho segundo enlace AC (10) presentan correspondientes puntos medios (92, 102). Aun cuando en la FIG. 8 se ¡lustra un único punto medio por cada uno de dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10), debe entenderse que dicha representación se hace con fines de simplificar la presencia de un punto medio por cada fase de dichos enlaces AC (9, 10).

La realización preferida de la celda de conmutación (1 ) que se ¡lustra en la FIG. 8 comprende, además, un tercer enlace AC (1 1 ) polifásico, que presenta tantas fases como cada uno de dichos primer enlace AC (9), segundo enlace AC (10). Es decir, por ejemplo y sin que esto limite el alcance de la presente invención, que si dicho primer enlace AC (9) y dicho segundo enlace AC (10) presentan, cada uno, 3 fases, entonces dicho tercer enlace AC (1 1 ) presentará, también, 3 fases. Aun cuando en la FIG. 8 se ¡lustra un tercer enlace AC (1 1 ) del cual emergen dos líneas (1 1 1 a, 1 1 1 b), debe entenderse que cada una de dichas líneas representa tantas fases como las que existan en dicho primer enlace AC (9) o en dicho segundo enlace AC (10).

En esta realización preferida, además y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cada fase (1 1 1 a, 1 1 1 b) de dicho tercer enlace AC (1 1 ) se conecta con uno de dichos correspondientes puntos medios (92, 102) de dichos primer enlace AC (9) y segundo enlace AC (10).

La presente invención proporciona, además, un dispositivo (20) para la conversión de potencia, que incluye una celda de conmutación (1 ) que comprende: un primer conmutador (2), segundo conmutador (3), tercer conmutador (4) y cuarto conmutador (5) conectados en serie uno a continuación del otro; un quinto conmutador (6) conectado al punto entre el segundo conmutador (3) y el tercer conmutador (4); un sexto conmutador (7) conectado en serie con dicho quinto conmutador (6) y con un punto de referencia (8); un primer enlace AC (9) conectado al punto entre el primer conmutador (2) y el segundo conmutador (3) y al punto entre el quinto conmutador (6) y el sexto conmutador (7); y un segundo enlace AC (10) conectado al punto entre el tercer conmutador (4) y el cuarto conmutador (5) y al punto entre el quinto conmutador (6) y el sexto conmutador (7).

Todas las opciones previamente descritas para la celda de conmutación (1 ) como objeto de invención independiente son aplicables a la celda de conmutación (1 ) formando parte del dispositivo (20) para la conversión de potencia.

De acuerdo con la descripción previamente detallada, es posible obtener una celda de conmutación (1 ) y un dispositivo (20) para la conversión de potencia que permiten satisfacer los requerimientos del estado de la técnica.

Debe entenderse que las diferentes opciones descritas para características técnicas diferentes pueden combinarse entre sí, o con otras opciones conocidas para una persona normalmente versada en la materia, de cualquier manera, prevista sin que esto limite el alcance de la presente invención. En lo sucesivo se describirán ejemplos de realización de la presente invención. Debe entenderse que dichos ejemplos buscan proporcionar un mejor entendimiento de la invención, pero no limitan el alcance de la misma.

Adicionalmente, las diferentes opciones para características técnicas que se describan en ejemplos diferentes pueden combinarse entre sí, con otras opciones previamente descritas, o con otras opciones conocidas para una persona normalmente versada en la materia, de cualquier manera, prevista sin que esto limite el alcance de la presente invención.

Ejemplo 1 : Celda de conmutación para aplicaciones fotovoltaicas

La FIG. 9 ¡lustra un primer ejemplo de aplicación de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención.

En este ejemplo, el primer enlace AC (9) y el segundo enlace AC (10) son enlaces bifásicos formados por sendos transformadores. Además, cada conmutador (2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) es un conmutador unidireccional formado por un transistor MOSFET y un diodo rectificador que se conecta a la fuente y al sumidero de dicho transistor MOSFET.

El convertidor de potencia (20) comprende, además, un condensador de entrada (21 ) que se conecta en paralelo con el módulo solar fotovoltaico (22), una bobina de salida (23) que se conecta en serie con la celda de conmutación (1 ) y un condensador de salida (24), a continuación de dicha bobina de salida (23) que se conecta en paralelo con la salida del convertidor de potencia (20).

Ejemplo 2: Celda de conmutación para carga de una batería.

La FIG. 10 ¡lustra un segundo ejemplo de aplicación de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención.

En este ejemplo, el primer enlace AC (9) y el segundo enlace AC (10) son enlaces bifásicos, cada uno formado por cuatro condensadores y una bobina en configuración de puente H. Además, cada conmutador (2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) es un conmutador unidireccional formado por un transistor MOSFET y un diodo rectificador que se conecta a la fuente y al sumidero de dicho transistor MOSFET.

El convertidor de potencia (20) comprende, además, un condensador de entrada (21 ) que se conecta en paralelo con la entrada del convertidor de potencia (20) y una bobina de salida (23) que se conecta en serie con la celda de conmutación (1 ) y con la batería (25).

Ejemplo 3: Celda de conmutación para un electrolizador.

La FIG. 1 1 ¡lustra un tercer ejemplo de aplicación de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención.

En este ejemplo, el primer enlace AC (9) y el segundo enlace AC (10) son enlaces bifásicos, cada uno formado por dos condensadores. Además, cada conmutador (2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) es un conmutador unidireccional formado por un transistor MOSFET y un diodo rectificador que se conecta a la fuente y al sumidero de dicho transistor MOSFET.

El convertidor de potencia (20) comprende, además, un condensador de entrada (21 ) que se conecta en paralelo con la entrada del convertidor de potencia (20), una bobina de salida (23) que se conecta en serie con la celda de conmutación (1 ) y un condensador de salida (24) que se conecta en paralelo con el electrolizador (26).

En este ejemplo de realización, además, el electrolizador (26) presenta una entrada de agua (261 ), una salida de oxígeno (262) y una salida de hidrógeno (263).

Ejemplo 4: Celda de conmutación para aplicaciones fotovoltaicas

La FIG. 12 ¡lustra un cuarto ejemplo de aplicación de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención.

En este ejemplo, el primer enlace AC (9) y el segundo enlace AC (10) son enlaces bifásicos, cada uno formado por cuatro condensadores y una bobina en configuración de puente H. Además, cada conmutador (2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) es un conmutador unidireccional formado por un transistor MOSFET y un diodo rectificador que se conecta a la fuente y al sumidero de dicho transistor MOSFET. En este ejemplo de realización, además, la celda de conmutación (1 ) comprende un tercer enlace AC (11 ) bifásico formado por cuatro condensadores y una bobina en configuración de puente H, donde cada fase se conecta con el punto entre su correspondiente primer conmutador (2a, 2b) y su correspondiente segundo conmutador (3a, 3b) y al punto entre su correspondiente tercer conmutador (4a, 4b) y su correspondiente cuarto conmutador (5a, 5b).

El convertidor de potencia (20) comprende, además, un condensador de entrada (21 ) que se conecta en paralelo con el módulo fotovoltaico (22), una bobina de salida (23) que se conecta en serie con la celda de conmutación (1 ) y un condensador de salida (24) que se conecta en paralelo con la salida del convertidor de potencia (20).

Ejemplo 5: Celda de conmutación para carga de una batería

La FIG. 13 ¡lustra un quinto ejemplo de aplicación de la celda de conmutación (1 ) que es objeto de la presente invención.

En este ejemplo, el primer enlace AC (9), el segundo enlace AC (10) y el tercer enlace AC (1 1 ) son enlaces monofásicos, cada uno correspondiente a un condensador. Además, cada conmutador (2, 3, 4, 5, 6, 7) es un conmutador unidireccional formado por un transistor MOSFET y un diodo rectificador que se conecta a la fuente y al sumidero de dicho transistor MOSFET.

El convertidor de potencia (20) comprende, además, un condensador de entrada (21 ) que se conecta en paralelo con la entrada del convertidor de potencia (20) y una bobina de salida (23) que se conecta en serie con la celda de conmutación (1 ) y con la batería (25).