ES2585840T3 - Dispositivo para conmutar una corriente continua en un polo de una red de tensión continua - Google Patents

Abstract

Dispositivo (1) para conmutar una corriente continua en un polo de una red de tensión continua, con - dos bornes de conexión (2, 3) para la conexión en serie al polo, - un ramal de corriente principal (4) que se extiende entre los bornes de conexión (2, 3), en el que están dispuestos dos interruptores mecánicos (6, 7), - un ramal de corriente secundario (5) que se extiende en conexión en paralelo respecto al ramal de corriente principal (4) entre los bornes de conexión (2, 3), en el que están dispuestos también dos interruptores mecánicos (8, 9) y/o dos semiconductores de potencia (20, 21), - un ramal central (11) que conecta un punto de potencial de ramal central (10) de la ruta de corriente principal (4), dispuesto entre los interruptores mecánicos (6, 7), a un punto de potencial de ramal central (12) del ramal de corriente secundario (5), dispuesto entre los interruptores mecánicos (8, 9) o los semiconductores de potencia (20, 21), en donde el dispositivo (1) está caracterizado porque el ramal central (11) presenta una unidad de conmutación de potencia (13), la cual presenta un circuito serie formado por submódulos bipolares (14) respectivamente con al menos un interruptor semiconductor de potencia (22) y unos medios para reducir una energía (24) que se libera al conmutar, y en donde el dispositivo (1) presenta - unos medios de conmutación (34) para conmutar la corriente continua en el ramal central (11), de tal manera que toda la corriente continua es conducida a través del ramal central (11), en donde los medios de conmutación (34) presentan al menos un semiconductor de potencia activable (22, 36).

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo para conmutar una corriente continua en un polo de una red de tension continua

La presente invencion hace referencia a un dispositivo para conmutar una corriente continua en un polo de un ramal de red de tension continua

La creciente demanda de energla en todo el mundo y la al mismo tiempo deseada reduccion de las emisiones de CO2 hacen cada vez mas atractivas las llamadas energlas renovables. Las fuentes de las energlas renovables son por ejemplo las instalaciones eolicas situadas en el mar o tambien las instalaciones de energla fotovoltaica en zonas deserticas muy soleadas. Para poder aprovechar economicamente la energla as! generada tiene cada vez mas importancia la conexion entre las fuentes de energla renovables y una red de suministro terrestre. Ante estos antecedentes se debate cada vez mas sobre el establecimiento y el funcionamiento de una red de tension continua en malla. Sin embargo, una premisa para ello es que puedan desconectarse de forma rapida y fiable las corrientes de cortocircuito, que pueden producirse en una red de tension continua en malla de este tipo. Para esto se requieren sin embargo unos interruptores de tension continua, que hasta ahora no estaban disponibles en el mercado. Del estado de la tecnica se conocen diferentes conceptos para un interruptor de tension continua de este tipo.

En el documento WO 2011/057675 A1 se describe un interruptor de tension continua, que presenta una ruta de corriente de funcionamiento con un interruptor mecanico as! como un ramal de desconexion, que esta conectado en paralelo a la ruta de corriente de funcionamiento. En el ramal de desconexion esta dispuesto un circuito serie de interruptores semiconductores de potencia, a los que esta conectado en paralelo respectivamente en contrasentido un diodo de rueda libre. Las unidades de conmutacion compuestas por los interruptores semiconductores de potencia y los diodos de pinon libre estan conectadas en antiserie, en donde los interruptores semiconductores de potencia que pueden desconectarse estan dispuestos en serie y para cada interruptor semiconductor de potencia esta previsto un interruptor semiconductor de potencia correspondiente con sentido de paso contrapuesto. De este modo y manera la corriente puede interrumpirse en ambos sentidos en el ramal de desconexion. En la ruta de corriente de funcionamiento esta dispuesto, aparte del interruptor mecanico, tambien un interruptor auxiliar electronico en serie con el interruptor mecanico. En funcionamiento normal la corriente fluye a traves de la ruta de corriente de funcionamiento y, de este modo, a traves del interruptor auxiliar electronico as! como a traves de los interruptores mecanicos cerrados, ya que los interruptores semiconductores de potencia del ramal de desconexion representan una mayor resistencia para la corriente continua. Para interrumpir por ejemplo una corriente de cortocircuito se traslada el interruptor auxiliar electronico a su posicion de seccionamiento. De este modo aumenta la resistencia en la ruta de corriente de funcionamiento, de tal manera que la corriente continua se conmuta en el ramal de desconexion. El interruptor seccionador mecanico rapido puede abrirse por ello sin corriente. La corriente de cortocircuito conducida a traves del ramal de desconexion puede interrumpirse mediante los interruptores semiconductores de potencia. Para absorber la energla acumulada en la red de tension continua y que debe reducirse para la conmutacion estan previstos unos descargadores, que estan conectados respectivamente en paralelo a los interruptores semiconductores de potencia del ramal de desconexion.

En el documento DE 694 08 811 T2 se describe un interruptor de tension continua, en el que estan conectados en serie dos interruptores mecanicos. El circuito serie formado por los dos interruptores mecanicos esta protegido contra sobretensiones elevadas mediante un descargador y un condensador. Solamente a uno de los interruptores mecanicos esta conectado en paralelo un interruptor semiconductor de potencia que puede conectarse y desconectarse. Al abrirse el interruptor mecanico se produce un arco electrico. La tension que cae en el arco electrico enciende el interruptor semiconductor de potencia, con lo que se cortocircuita el interruptor mecanico abierto paralelo. El arco electrico se apaga. La corriente conducida a traves del interruptor semiconductor de potencia puede interrumpirse a continuacion mediante una activacion correspondiente del semiconductor de potencia.

En el documento US 5,999, 388 se describe un interruptor de potencia de tension continua, que puede integrarse en serie en una llnea de tension continua. Se compone de un circuito serie de interruptores semiconductores de potencia que pueden conectarse y desconectarse, a los que esta conectado en paralelo un diodo de rueda libre respectivamente en contrasentido. Asimismo esta conectado en paralelo a cada interruptor semiconductor de potencia un descargador, por ejemplo un varistor, para limitar la tension. El interruptor de tension continua ya conocido esta realizado de forma puramente electronica y se conmuta por ello bastante mas rapidamente en comparacion con los interruptores mecanicos habituales del mercado. En un plazo de unos pocos microsegundos puede interrumpirse una corriente de cortocircuito que fluya a traves del interruptor de tension continua. Sin embargo, existe el inconveniente de que tambien la corriente de funcionamiento tiene que conducirse a traves del interruptor semiconductor de potencia. De este modo se producen unas elevadas perdidas de transmision.

El documento WO 2011/141055 revela un interruptor de tension continua, que puede conectarse en serie en un polo de una red de corriente continua de alta tension. El interruptor de tension continua se compone de un interruptor mecanico en serie con un interruptor semiconductor de potencia, al que a su vez esta conectado en paralelo un diodo de rueda libre en contrasentido. En paralelo al circuito serie formado por un interruptor semiconductor de

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potencia y un interruptor mecanico esta conectado un circuito serie formado por una bobina y un condensador, es decir un ramal LC, as! como un descargador que limita la tension que cae a traves del ramal LC. Tambien al interruptor semiconductor de potencia esta conectado en paralelo un descargador. Despues de abrirse el interruptor mecanico se conecta y desconecta el interruptor semiconductor de potencia con la frecuencia natural del ramal LC. De este modo se genera una oscilacion y finalmente un paso por cero de corriente en el interruptor mecanico, de tal manera que puede apagarse el arco electrico producido.

El documento DE 10 2010 008 972 A1 revela un interruptor escalonado para un transformador escalonado con dos ramales de carga, en donde cada uno de los dos ramales de carga presenta un contacto principal mecanico, que conduce una corriente constante. En paralelo a cada uno de los ramales de carga esta previsto ademas un circuito serie formado por un contacto secundario mecanico y una unidad conmutadora de semiconductor, mediante la cual se lleva a cabo la verdadera conmutacion de carga.

El objeto de la invencion consiste en proporcionar un dispositivo de la clase citada al comienzo, con el que puedan desconectarse de forma fiable y economica corrientes de defecto en una red de tension continua, en donde en funcionamiento normal se producen al mismo tiempos unas perdidas reducidas.

La invencion resuelve este objeto mediante un dispositivo para conmutar una corriente continua en un polo de una red de tension continua con dos bornes de conexion para la conexion en serie a un polo, un ramal de corriente principal que se extiende entre los bornes de conexion, en el que estan dispuestos dos interruptores mecanicos, un ramal de corriente secundario que se extiende en conexion en paralelo respecto al ramal de corriente principal entre los bornes de conexion, en el que estan dispuestos tambien dos interruptores mecanicos y/o dos semiconductores de potencia, un ramal central que conecta un punto de potencial de ramal central de la ruta de corriente principal, dispuesto entre los interruptores mecanicos, a un punto de potencial de ramal central del ramal de corriente secundario, dispuesto entre los interruptores mecanicos o los semiconductores de potencia y que presenta una unidad de conmutacion de potencia, la cual presenta un circuito serie formado por submodulos bipolares respectivamente con al menos un interruptor semiconductor de potencia y unos medios para reducir una energla que se libera al conmutar, y unos medios de conmutacion para conmutar la corriente continua en el ramal central, de tal manera que toda la corriente continua es conducida a traves del ramal central, en donde los medios de conmutacion presentan al menos un semiconductor de potencia activable.

Conforme a la invencion se proporciona un llamado circuito en H que presenta dos ramales que discurren mutuamente en paralelo, precisamente un ramal de corriente principal y un ramal de corriente secundario. Los dos ramales paralelos se extienden respectivamente entre los dos bornes de conexion, en donde cada uno de los ramales citados presenta dos interruptores mecanicos. El punto de potencial entre los interruptores mecanicos del ramal de corriente principal esta conectado, a traves de un ramal central, al punto de potencial entre los dos interruptores mecanicos o entre los interruptores semiconductores de potencia del ramal de corriente secundario. En el ramal central esta dispuesta una unidad de conmutacion de potencia, que por su lado comprende un circuito serie formado por submodulos bipolares. Cada submodulo posee al menos un interruptor semiconductor de potencia que puede conectarse y desconectarse, es decir IGBT, IGCT, GTO, etc., en caso necesario con unos diodos de pinon libre paralelos respectivamente en contrasentido. En lugar de ello, sin embargo, tambien pueden emplearse interruptores semiconductores de potencia capaces de conducir a la inversa. El numero de submodulos se basa en los respectivos requisitos. En cualquier caso los submodulos de la unidad de conmutacion de potencia deben ser capaces de absorber las tensiones aplicadas y desconectar de forma segura y suficientemente rapida incluso corrientes de cortocircuito elevadas. La energla acumulada en la red de tension continua y liberada al conmutar se reduce mediante unos medios convenientes para reducir la energla de conmutacion. A este respecto se trata por ejemplo de unas resistencias no lineales, por ejemplo de descargadores, varistores, etc. Si la tension que cae en las mismas supera una tension umbral, estas piezas constructivas se comportan como resistencias ohmicas, en donde transforman la energla libera al conmutar en energla termica y la entregan a la atmosfera exterior. Los medios para reducir la energla de conmutacion estan integrados convenientemente en los submodulos. A diferencia de esto las resistencias no lineales estan conectadas en paralelo a uno o mas submodulos. Ademas de esto los submodulos pueden presentar en el marco de la invencion tambien unos acumuladores de energla. La corriente continua a conmutar puede ser conducida en el marco de la invencion, en funcionamiento normal. Solamente a traves del ramal de corriente principal. Alternativamente la corriente continua es conducida, en funcionamiento normal, tanto a traves del ramal de corriente principal como del ramal de corriente secundario. En cualquier caso el circuito en H hace posible conmutar la corriente continua de tal manera en el ramal central que, con independencia del sentido de la corriente continua, sea conducida siempre solamente en un sentido a traves del ramal central. Los semiconductores de potencia de la unidad de conmutacion de potencia solo tienen por ello que estar disenados para conmutar corrientes en un sentido. Sin embargo, en ciertas circunstancias es necesario tener en cuenta contracorrientes en el ramal central, en el caso de posibles oscilaciones de red.

Conforme a la invencion estan previstos ademas unos medios de conmutacion que poseen al menos un semiconductor de potencia activable. Mediante los medios de conmutacion se ha hecho posible, en el marco de la invencion, poner en marcha la conmutacion de la corriente continua a conmutar al menos de un tramo del ramal de corriente principal en el ramal central. Para ello se activa(n) el o los semiconductores de los medios de conmutacion

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mediante una senal de control, de tal manera que o bien se aumenta la resistencia en el tramo citado del ramal de corriente principal y dado el caso del ramal de corriente secundario o se genera una corriente circular conducida a traves del tramo citado o de los tramos citados, la cual se superpone aproximadamente en cero con la corriente continua a conmutar. Los medios de conmutacion apoyan los interruptores mecanicos a la hora de conmutar la corriente continua en el ramal central.

De forma preferida esta previsto un ramal de carga que, por un lado, esta conectado a un contrapolo de la red de tension continua polarizado inversamente respecto al polo y, por otro lado, esta conectado o puede conectarse al ramal central, en donde el ramal de carga posee una resistencia ohmica. El ramal de carga se usa tanto para la puesta en marcha como para hacer funcionar el dispositivo en funcionamiento normal. Si el ramal de carga esta conectado por ejemplo al punto de potencial de ramal central del ramal de corriente secundario, el ramal de corriente principal esta conectado a traves del ramal central y del ramal de carga al potencial de tierra o al contrapolo de la red de tension continua. A la unidad de conmutacion de potencia esta aplicada de este modo una tension, que puede emplearse por ejemplo para el funcionamiento de la electronica del interruptor semiconductor de potencia de la unidad de conmutacion de potencia. Si los submodulos en el ramal central presentan unos acumuladores de energla, estos pueden cargarse a traves del ramal de carga, en donde el valor de la corriente de carga esta determinado por el diseno de la resistencia ohmica del ramal de carga. El ramal de carga esta conectado, en el marco de la invencion, ya sea continuamente al ramal central o bien presenta un interruptor mecanico, con el que puede establecerse la conexion entre el ramal de carga y el ramal central e interrumpirse de nuevo. Solo mediante la resistencia ohmica es posible proporcionar continuamente la conexion entre el ramal de carga y el ramal central en el caso de un funcionamiento de red sin fallos. En el marco de la invencion tampoco es necesario seccionar el ramal de carga respecto al ramal central antes de la desconexion de una corriente de cortocircuito. El flujo de corriente esta limitado en todo momento, en el marco de la invencion, por la resistencia ohmica del ramal de carga.

Si la unidad de conmutacion de potencia esta lista para funcionar puede interrumpirse por ejemplo una corriente de cortocircuito mediante el dispositivo conforme a la invencion. En funcionamiento normal fluye una corriente continua a traves del ramal de corriente principal, con sus dos interruptores mecanicos, casi sin perdidas. Esto es valido tambien para el ramal de corriente secundario en el caso de unas conformaciones simetricas del dispositivo conforme a la invencion. En caso de fallo se abren el interruptor del ramal de corriente principal, dispuesto detras del punto de potencial de ramal central en el sentido de flujo de corriente, y el interruptor mecanico del ramal de corriente secundario, montado dado el caso delante del punto de potencial de ramal central. Mediante el seccionado de los contactos de los interruptores, si no se hubiesen previsto medidas adicionales, se establecerla un arco electrico. Los medios de conmutacion suprimen la aparicion de un arco electrico, en caso ideal por completo. Mediante la apertura de los interruptores se conmuta la corriente del ramal de corriente principal en el ramal central y en la parte inferior del ramal de corriente secundario. A continuacion los interruptores semiconductores de potencia de la unidad de conmutacion de potencia pueden interrumpir la corriente de cortocircuito. La energla que con ello se libera se reduce mediante los medios para reducir la energla liberada al conmutar. Por ultimo se abren tambien los restantes interruptores mecanicos del dispositivo conforme a la invencion. La corriente de cortocircuito esta interrumpida, y el ramal central esta seccionado galvanicamente respecto a las llneas.

La resistencia del ramal de carga debe disenarse con un valor ohmico tan alto, que al menos temporalmente pueda hacerse funcionar a la tension continua completa que se presente y al mismo con un valor ohmico tan bajo, que pueda fluir la corriente de carga necesaria para precargar y obtener de forma permanente la carga de los acumuladores de energla. Para cargar los acumuladores de energla de la unidad de conmutacion de potencia es suficiente con una calda de tension de unos pocos kilovoltios. La resistencia del ramal de carga puede disenarse por ello con un alto valor ohmico. La potencia disipada maxima y el tamano constructivo de la resistencia ohmica son por ello relativamente reducidos.

El ramal de carga esta conectado o puede conectarse convenientemente a un punto de potencial de ramal central del ramal de corriente secundario. Conforme a esta conformation ventajosa de la invencion la corriente de carga fluye desde el ramal de corriente principal a traves de todo el ramal central. Todos los acumuladores de energla dispuestos en el ramal central puede cargarse de este modo, si el primer interruptor mecanico del ramal de corriente principal en el sentido de flujo de corriente se encuentra en su position de cierre.

El ramal de carga presenta convenientemente un interruptor mecanico conectado en serie a la resistencia ohmica, el cual esta disenado para conectar el ramal de carga al ramal central. En el caso de interruptor mecanico puede tratarse de un interruptor mecanico relativamente lento a causa de la resistencia ohmica, como ya se ha explicado. El interruptor es por ejemplo un sencillo seccionador, que se abre casi sin corriente. Mediante el interruptor se descarga termicamente la resistencia del ramal de carga, que tambien puede llamarse resistencia de precarga.

Los submodulos de la unidad de conmutacion de potencia presentan ventajosamente, al menos parcialmente, respectivamente un interruptor semiconductor de potencia que puede conectarse y desconectarse y un diodo de rueda libre conectado para ello en paralelo en contrasentido. Alternativamente a ello cada submodulo puede presentar tambien un unico interruptor semiconductor de potencia que puede conducir a la inversa. Como interruptor semiconductor de potencias se contemplan por ejemplo IGBTs, IGCTs, GTOs, etc. Normalmente un interruptor

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semiconductor de potencia presenta varios chips de interruptor semiconductor de potencia dispuestos en una carcasa. Para conectar las conexiones de carga de los chips de interruptor semiconductor de potencia se usan por ejemplo cables de conexion electrica. Sin embargo, a diferencia de esto pueden emplearse tambien interruptores semiconductores de potencia que contactan por presion en el marco de la invencion, en los que los chips de interruptor semiconductor de potencia en el lado de la conexion de carga estan conectados entre ellos a traves de un contacto de presion. Estos interruptores semiconductores de potencias son conocidos sin embargo por el tecnico, de tal manera que no es necesario analizar aqul con mas detalle su conformacion.

Los interruptores semiconductores de potencia, que pueden conectarse y desconectarse de los submodulos, estan disenados de forma preferida para desconectar corrientes en un sentido.

Conforme a un perfeccionamiento que difiere de esto los submodulos de la unidad de conmutacion de potencia forman sin embargo dos grupos, respectivamente con unos sentidos de paso con la misma orientacion de sus interruptores semiconductores de potencia, en donde los interruptores semiconductores de potencia de un grupo estan orientados en contrasentido respecto a los interruptores semiconductores de potencia del otro grupo. Conforme a este perfeccionamiento ventajoso la corriente no solo puede fluir en ambos sentidos de corriente a traves del ramal de desconexion, sino que tambien pueden desconectarse con seguridad corrientes en ambos sentidos. Si la corriente fluye por ejemplo a causa de oscilaciones de red en el primer sentido, se activan los interruptores semiconductores de potencia del primer grupo para interrumpir la corriente en el citado primer sentido. Si la corriente fluye en el sentido opuesto, se emplean los interruptores semiconductores de potencia del segundo grupo.

En una conformacion preferida de la invencion los submodulos de la unidad de conmutacion de potencia presentan al menos parcialmente respectivamente un acumulador de energla electrica y un circuito serie, conectado en paralelo al acumulador de energla electrica, formado por dos interruptores semiconductores de potencia que pueden conectarse y desconectarse respectivamente con un diodo de rueda libre dispuesto en contrasentido en paralelo a los mismos, en donde un borne de conexion de submodulo esta conectado a un punto de potencial entre los interruptores semiconductores de potencias que pueden conectarse y desconectarse y el otro borne de conexion esta conectado a un polo del acumulador de energla electrica. Una topologla de submodulo de este tipo recibe tambien el nombre de medio puente.

Como es natural en un submodulo puede emplearse, en lugar de un solo interruptor semiconductor de potencia, tambien un circuito serie activado sincronicamente formado por interruptores semiconductores de potencia. Los interruptores semiconductores de potencia activados sincronicamente del circuito serie se comportan despues exactamente como un unico interruptor semiconductor de potencia. Esto es valido por lo demas tambien para los submodulos que se describen mas adelante, es decir, tambien para el circuito en puente completo o el circuito controlador de corte.

Para reducir una energla que se libera al conmutar, que esta acumulada en la red de tension continua, esta prevista para cada submodulo de la unidad de conmutacion de potencia al menos una resistencia no lineal por ejemplo en forma de un descargador y/o un varistor. La resistencia no lineal esta conectada en paralelo por ejemplo a todo el submodulo.

Los submodulos de la unidad de conmutacion de potencia, que estan configurados como medios puentes, pueden interrumpir la corriente en solo un sentido. Si se quiere interrumpir el flujo de corriente en dos sentidos, tambien aqul es necesaria la configuracion de dos grupos de submodulos, en donde los submodulos de un grupo se usan para interrumpir la corriente en un primer sentido y los submodulos del otro grupo para la interrupcion de la corriente en un segundo sentido, contrapuesto al primer sentido.

Conforme a una conformacion preferida de la invencion, sin embargo, los submodulos de la unidad de conmutacion de potencia estan configurados al menos parcialmente como circuito en puente completo y presentan por ello un acumulador de energla electrica y dos circuitos serie, conectados en paralelo al acumulador de energla electrica, respectivamente con dos interruptores semiconductores de potencia que pueden conectarse y desconectarse con diodos de pinon libre paralelos respectivamente en contrasentido, en donde un primer borne de conexion esta conectado al punto de potencial entre los dos interruptores semiconductores de potencia del primer circuito serie y un segundo borne de conexion de submodulo al punto de potencial entre los dos interruptores semiconductores de potencia del segundo circuito serie. Un circuito en puente completo de este tipo es capaz de interrumpir corrientes en ambos sentidos, es decir en otras palabras desconectarlas.

Como ya se ha explicado, cada submodulo de la unidad de conmutacion de potencia presenta convenientemente un descargador y/o un varistor, ya sea conectado en paralelo a un unico interruptor semiconductor de potencia que puede conectarse y desconectarse o conectado en paralelo al acumulador de energla electrica del submodulo.

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Los submodulos de la unidad de conmutacion de potencia presentan ventajosamente un circuito serie formado por un interruptor semiconductor de potencia que puede conectarse y desconectarse con diodos de pinon libre en contrasentido y un diodo, que presenta el mismo sentido de paso que el diodo de rueda libre, en donde el circuito serie esta conectado en paralelo a un acumulador de energla electrica y un primer borne de conexion de submodulo esta conectado al punto de potencial entre el interruptor semiconductor de potencia que puede conectarse y desconectarse, y el diodo y el otro borne de conexion de submodulo estan conectados a un polo del acumulador de energla electrica, y el interruptor semiconductor de potencia que puede conectarse y desconectarse esta dispuesto entre los bornes de conexion de submodulo. Un submodulo de este tipo puede llamarse semipuente con un solo semiconductor de potencia controlable. Tambien puede ser ventajosa una conformacion correspondiente del circuito en puente completo en el marco de la invencion. Un circuito en puente completo presentarla entonces dos interruptores semiconductores de potencia controlables.

A diferencia de esto los submodulos de la unidad de conmutacion de potencia estan configurados al menos parcialmente como modulos controladores de corte. Estos modulos controladores de corte presentan un acumulador de energla electrica, al que esta conectado en paralelo un primer circuito serie. El primer circuito serie se compone de un interruptor semiconductor de potencia que puede conectarse y desconectarse con diodo de rueda libre paralelo en contrasentido y un diodo orientado en el mismo sentido que el diodo de rueda libre. Ademas de esto esta previsto un segundo circuito serie, que tambien esta conectado en paralelo al acumulador de energla electrica. El segundo circuito serie se compone de un interruptor semiconductor de potencia que puede conectarse y desconectarse con diodo de rueda libre paralelo en contrasentido y otro diodo orientado en el mismo sentido que el diodo de rueda libre. El diodo del segundo circuito serie puentea una resistencia ohmica. El primer borne de conexion de submodulo esta conectado a un polo del acumulador de energla electrica y el segundo borne de conexion de submodulo al punto de potencial entre el interruptor semiconductor de potencia desconectable y el diodo del primer circuito serie. Estos modulos controladores de corte pueden transformar particularmente bien la energla acumulada en la red y que debe reducirse al conmutar en energla termica y evacuarla a la atmosfera exterior.

Conforme a una conformacion preferida los medios de conmutacion estan dispuestos en el ramal central en serie respecto a la unidad de conmutacion de potencia y disenados para generar una corriente circular, que fluye a traves de al menos uno de los interruptores mecanicos del ramal de corriente principal y esta contrapuesta a la corriente continua a conmutar. Una corriente circular de este tipo puede generarse en ambas mallas a la izquierda y a la derecha del ramal central, en donde cada malla esta configurada mediante el ramal central, un tramo de la ruta de corriente principal y un tramo de la ruta de corriente secundaria. En una malla esta dirigida en contra de la corriente principal a conmutar en el ramal de corriente principal. Ambas corrientes suman cero en un caso ideal, de tal manera que a continuacion el interruptor mecanico puede abrirse sin corriente en el citado tramo del ramal de corriente principal. En la otra malla, sin embargo, la corriente circular y la corriente continua a conmutar fluyen en el ramal de corriente principal en el mismo sentido y por ello se refuerzan. En el caso de una configuracion simetrica del dispositivo conforme a la invencion se aplica lo correspondiente al ramal de corriente secundario, de tal manera que tambien en el ramal de corriente secundario se abre sin corriente un interruptor mecanico. A este respecto los dos interruptores que se abren sin corriente estan dispuestos en el sentido de la corriente continua, en el ramal de corriente secundario y en el ramal de corriente principal, despues del respectivo punto de potencial de ramal central. Solo puede influirse en una corriente exterior, es decir, una corriente que fluya por fuera del interruptor de tension continua conforme a la invencion, si al menos un interruptor mecanico del ramal de corriente principal esta abierto y se impide un flujo de la corriente continua a conmutar a traves del ramal de corriente secundario, ya sea mediante un interruptor mecanico tambien abierto o un diodo. A este respecto los medios de conmutacion estan conformados de tal manera, que generan una contratension tan elevada en la ventana de tiempo necesaria en la citada malla, que puede suprimirse el flujo de corriente en el ramal de corriente principal y abrirse sin corriente el interruptor mecanico, dispuesto detras del punto de potencial de ramal central del ramal de corriente principal en el sentido de flujo de la corriente continua.

Los medios de conmutacion presentan convenientemente un sensor de corriente, que esta dispuesto en el ramal de corriente principal. El sensor de corriente esta conectado a una unidad de control y regulacion del dispositivo conforme a la invencion. El sensor de corriente detecta la corriente que fluye a traves del ramal de corriente principal y proporciona unos valores de medicion de corriente para la unidad de regulacion. La unidad de regulacion comprueba si los valores de medicion de corriente recibidos poseen un criterio de intervencion. Un criterio de intervencion de este tipo es por ejemplo un aumento de corriente excesivo, di/dt, o se presenta cuando los valores de corriente medidos superan un valor umbral de corriente mas alla de una ventana de tiempo prefijada. Sin embargo, basicamente es posible cualquier combinacion con otros valores de medicion de aparatos de proteccion, etc. o bien otro criterio en el marco de la invencion. Si se presenta un criterio de intervencion de este tipo, se conmuta la corriente en el ramal central y se abre(n) el o los interruptores mecanicos. En cuanto los interruptores mecanicos pueden absorber tension, se limita o desconecta la corriente que fluye ahora a traves del ramal central. Si solo se quiere limitar la corriente en el ramal central, pero no desconectarla, solo se desconectan algunos submodulos de la unidad de conmutacion de potencia. Si en paralelo a los submodulos desconectados esta conectada una resistencia no lineal como por ejemplo un descargador, este desarrollo su accion con la finalidad de que aumente la resistencia electrica del ramal central. Por ello se limita la corriente que fluye a traves del ramal

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central. Si la limitacion se ha hecho innecesaria, por ejemplo despues de la rapida reparacion de una averla, pueden cerrarse de nuevo los interruptores mecanicos del ramal de corriente principal, de tal manera que la corriente fluya de nuevo casi sin perdidas a traves del ramal de corriente principal y, dado el caso, del ramal de corriente secundario.

En un perfeccionamiento conveniente con relacion a esto el ramal de carga esta conectado al punto de potencial entre la unidad de conmutacion de potencia y los medios de conmutacion. Una conexion de este tipo del ramal de carga entre los medios de conmutacion y la unidad de conmutacion de potencia hace posible, para cargar los acumuladores de energla de los medios de conmutacion, aprovechar tambien partes del ramal de corriente secundario para la corriente de carga. Esto es en particular ventajoso si los medios de conmutacion presentan unos submodulos que estan conformados como unos llamados medios puentes.

Conforme a una conformacion preferida de la invention los medios de conmutacion forman un circuito serie de submodulos bipolares, en donde cada submodulo posee un acumulador de energla electrica y un interruptor semiconductor de potencia conectado en paralelo al acumulador de energla electrica. Con ayuda del circuito semiconducor de potencia puede ajustarse la tension del submodulo bipolar que cae en los bornes de conexion de submodulo. A los bornes de conexion de submodulo se aplica o bien la tension que cae en el acumulador de energla electrica o una tension cero, es decir, ninguna tension. A causa del circuito serie puede ajustarse escalonadamente por ello la tension que cae en todo el circuito serie de los submodulos de los medios de comunicacion, en donde la altura de los escalones se corresponde con la tension que cae en el acumulador de energla electrica de un submodulo. Cuanto mayor sea la tension generada en la citada malla mediante los medios de conmutacion, mayor sera la corriente circular impulsada por esta tension.

La conformacion del circuito semiconductor de potencia de los medios de conmutacion puede ser un circuito en medio puente o en puente completo, como ya se ha descrito con relacion a los submodulos de la unidad de conmutacion de potencia. Si el circuito semiconductor de potencia es un circuito en medio puente, esta previsto solamente un circuito serie de dos interruptores semiconductores de potencia desconectables con unos diodos de pinon libre paralelos respectivamente en contrasentido, en donde un primer borne de conexion de submodulo esta conectado al punto de potencial entre los interruptores semiconductores de potencia que pueden conectarse y desconectarse y otro borne de conexion de submodulo a un polo del acumulador de energla electrica. Los submodulos configurados como circuito en medio puente de los medios de conmutacion deben estar orientados de tal manera, que pueda generarse una contratension con la polaridad deseada en la ruta de corriente de funcionamiento. Esto es normalmente el caso si los circuitos en medio puente de los medios de conmutacion estan orientados en contrasentido respecto a los circuitos de medio puente de los submodulos de la unidad de conmutacion de potencia.

A diferencia de esto el circuito semiconductor de potencia de los submodulos de los medios de conmutacion esta configurado junto con el acumulador de energla electrica como circuito en puente completo, en donde estan previstos dos circuitos serie como ya se ha descrito anteriormente. Los dos circuitos serie estan conmutados en paralelo al acumulador de energla electrica y presentan respectivamente dos interruptores semiconductores de potencias que pueden conectarse y desconectarse, con unos diodos de pinon libre paralelos respectivamente en contrasentido. En lugar de interruptores semiconductores de potencia con diodos de pinon libre pueden emplearse tambien unos interruptores semiconductores de potencia con capacidad de conduction inversa. El punto de potencial entre los dos interruptores semiconductores de potencia esta conectado respectivamente a un borne de conexion de submodulo, de tal manera que en los bornes de conexion de submodulo puede generarse la tension que cae en el acumulador de energla electrica, una tension cero o incluso la tension inversa del acumulador de energla electrica. El circuito en puente completo puede generar de este modo unas tensiones que presenten diferentes polaridades. Estas son particularmente ventajosas si se pretende generar contratensiones para corrientes en ambos sentidos.

Como acumulador de energla electrica de los submodulos, tanto de los medios de conmutacion como de la unidad de conmutacion de potencia, esta previsto por ejemplo un condensador.

Conforme a una conformacion de la invencion que difiere de esto los medios de conmutacion estan configurados como interruptores semiconductores de conmutacion, que estan dispuestos en el ramal de corriente principal. Los interruptores semiconductores de conmutacion pueden conectarse y desconectarse como los otros interruptores semiconductores de potencia y presentan en caso necesario un diodo de rueda libre paralelo en contrasentido. En lugar de la conexion en paralelo entre el circuito semiconductor de potencia y el diodo de rueda libre pueden emplearse interruptores semiconductores de potencia con capacidad de conduccion inversa. Para reducir una energla que se libera al conmutar puede conectarse en paralelo a los interruptores semiconductores de potencia un descargador, un varistor u otra resistencia no lineal. Tambien pueden emplearse acumuladores de energla como condensadores, etc. para reducir la energla. A este respecto los interruptores semiconductores de conmutacion estan dispuestos entre el punto de potencial del ramal central, es decir el punto de potencial de ramal central del ramal de corriente principal y uno de los interruptores mecanicos del ramal de corriente principal. De este modo estan previstos dos interruptores semiconductores de conmutacion con diodo de rueda libre paralelo en

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contrasentido y, en caso necesario, unos descargadores como medios para reducir una energla que se libera al conmutar. Sin embargo, una resistencia no lineal no es siempre imprescindible y puede prescindirse de ella en el marco de la invention segun se solicite. Para conmutar una corriente que fluya a traves del ramal de corriente principal en el ramal central se traslada el interruptor de conmutacion, dispuesto detras del punto de potencial de ramal central en el sentido del flujo de corriente continua, a su position de interruption en la que se interrumpe un flujo de corriente a traves del interruptor de conmutacion. Si la resistencia a traves del ramal de corriente principal se hace demasiado grande, se conmuta la corriente continua en el ramal central y puede interrumpirse all! especlficamente despues de la apertura de los interruptores mecanicos. Al mismo tiempo que la activation del interruptor semiconductor de conmutacion se abre tambien el interruptor mecanico, dispuesto detras del interruptor semiconductor de conmutacion en el sentido de flujo de corriente. El sentido de paso del interruptor semiconductor de conmutacion se ha elegido de tal manera, que mediante el interruptor semiconductor de conmutacion puede interrumpirse una corriente que fluye desde el punto de potencial de ramal central hasta el interruptor mecanico asociado respectivo. Para poder interrumpir ambos sentidos de corriente los dos interruptores semiconductores de conmutacion estan orientados mutuamente en contrasentido, conforme a este ejemplo de realization.

Si el ramal de corriente secundario no presenta ningun interruptor semiconductor de conmutacion, los interruptores mecanicos estan abiertos en funcionamiento normal, ya que en caso contrario el flujo de corriente fluirla a traves del ramal de corriente secundario a causa de la elevada resistencia en el ramal de corriente principal. El ramal de corriente secundario debe presentar por ello unos interruptores mecanicos de cierre rapido, para garantizar una conmutacion en el ramal central.

Conforme a una conformation preferida de la invencion el ramal de corriente secundario presenta tambien dos interruptores semiconductores de conmutacion, que estan dispuestos y orientados como los interruptores de conmutacion del ramal de corriente principal. En funcionamiento normal la corriente puede fluir de este modo tanto a traves del ramal de corriente principal como a traves del ramal de corriente secundario. Para conmutar la corriente en el ramal central se trasladan por ello una vez el interruptor de conmutacion, dispuesto detras del punto de potencial de ramal central del ramal de corriente principal en el ramal de corriente principal, as! como el interruptor de conmutacion, montado delante del punto de potencial de ramal central del ramal de corriente secundario en el sentido de la corriente, a su respectiva posicion de seccionado.

El ramal de corriente secundario puede presentar en lugar de dos interruptores mecanicos tambien unos semiconductores de potencia, en donde el punto de potencial de ramal central esta dispuesto entre los semiconductores de potencia citados. Los semiconductores de potencia citados presentan un sentido de paso orientado en contrasentido y estan conformados por ejemplo como diodos o tiristores. Impiden un flujo de corriente a traves del ramal de corriente secundario en funcionamiento normal.

Los interruptores mecanicos del ramal de corriente principal estan configurados como interruptores rapidos y disenados para abrirse dentro de un margen de entre 1 ms y 10 ms. Los interruptores mecanicos del ramal de corriente secundario, sin embargo, son por ejemplo unos interruptores mecanicos relativamente lentos, que se abren dentro de un margen de 10 ms a 60 ms. Estos interruptores tan rapidos presentan una masa de conmutacion reducida, que debe moverse al conmutar. Ademas de esto se necesitan unos accionamientos que respondan rapidamente, por ejemplo unos accionamientos electrodinamicos. Los interruptores semiconductores de potencias actualmente disponibles en el comercio conmutan normalmente en un orden de magnitud de entre 10 ms y 50 ms. Estos interruptores comerciales estan dispuestos por ejemplo en el ramal de corriente secundario. Se abren antes de la aparicion de un caso de fallo, en donde es conocido el sentido de la corriente continua a conmutar. Evidentemente se conocen tambien interruptores mecanicos que se abren dentro de un margen de milisegundos.

Conforme a otra variante de la invencion es conveniente que el dispositivo conforme a la invencion se emplee tambien modularmente y, de este modo, se utilice como pieza constructiva bipolar o con dos polos en un circuito serie.

Por ultimo se quiere destacar que es cierto que los interruptores semiconductores de potencias que pueden conectarse y desconectarse se revelan aqul siempre con relation a unos diodos de pinon libre paralelos en contrasentido o como unos semiconductores de potencia con capacidad de conduction inversa. Sin embargo, esto se debe principalmente al hecho de que los semiconductores de potencia desconectables como IGBTs. IGCTs, GTOs, etc. normalmente se distribuyen en el mercado siempre con un diodo de rueda libre paralelo en contrasentido. Un diodo de rueda libre en contrasentido de este tipo se usa para proteger el interruptor semiconductor de potencia que, con relacion a una tension contrapuesta a su sentido de paso, es extremadamente sensible. El citado diodo de rueda libre, sin embargo, no es imprescindible en todos los casos aqul mostrados. Estos casos son claramente visibles para el tecnico, de tal manera que a esto no se hace aqul referencia expllcita en un caso aislado. Sin embargo, dentro del ambito de protection deben estar incluidos los modos de realizacion de la invencion, en los que puede prescindirse del diodo de rueda libre dispuesto en paralelo en contrasentido respecto al interruptor semiconductor de potencia.

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Unas conformaciones y ventajas convenientes de la invencion son objeto de la siguiente descripcion de ejemplos de realizacion, haciendo referencia a las figuras del dibujo, en donde los mismos simbolos de referencia hacen referencia a pieza constructivas con el mismo efecto, y en donde muestran

la figura 1 un primer ejemplo de realizacion del dispositivo conforme a la invencion,

las figuras 2 y 3 el ejemplo de realizacion conforme a la figura 1 en diferentes posiciones, para mostrar claramente paso a paso la carga del dispositivo con forme a la figura 1,

la figura 4 otro ejemplo de realizacion del dispositivo conforme a la invencion,

las figuras 5 a 8 unos ejemplos de realizacion de los submodulos para su empleo en el dispositivo conforme a la invencion, y

las figuras 9 a 14 otros ejemplos de realizacion del dispositivo conforme a la invencion.

La figura 1 muestra un ejemplo de realizacion del dispositivo 1 conforme a la invencion, que presenta dos bornes de conexion 2 y 3 con los que el dispositivo 1 puede conmutarse en serie en un polo, es decir una linea de una red de tension continua. El dispositivo 1 se usa para interrumpir un flujo de corriente en el polo de la red de tension continua y, de este modo, puede llamarse interruptor de tension continua.

El dispositivo 1 presenta un ramal de corriente 4 asi como un ramal de corriente secundario 5. En el ejemplo de realizacion mostrado en la figura 1 ambas rutas de corriente tienen la misma validez y presentan, en otras palabras, aproximadamente la misma resistencia electrica. Una corriente continua que fluye entre los bornes de conexion 2 y 3 fluye de este modo tanto a traves del ramal de corriente principal 4 como a traves del ramal de corriente secundario 5. Tanto el ramal de corriente principal 4 como el ramal de corrientes secundario 5 presentan respectivamente dos interruptores mecanicos 6, 7, 8 y 9. Entre los interruptores mecanicos 6 y 7 del ramal de corriente principal 4 esta configurado un punto de potencial de ramal central 10. El punto de potencial de ramal central 10 esta conectado a traves de un ramal central 11 a un punto de potencial de ramal central 12 del ramal de corriente secundario 5. El ramal central 11 presenta una unidad de conmutacion de potencia 13, que posee un circuito serie formado por submodulos 14, cuya conformacion se tratara con mas detalle posteriormente. Aqui sea ya dicho que cada uno de los submodulos 14 presenta al menos un interruptor semiconductor de potencia que puede conectarse y desconectarse, cuyo sentido de paso esta orientado desde el punto de potencial de ramal central 10 del ramal de corriente principal 4 hasta el punto de potencial de ramal central 12 del ramal de corriente secundario 5. De este modo pueden interrumpirse especificamente, mediante los interruptores semiconductores de potencias que pueden conectarse y desconectarse, las corrientes que fluyen en este sentido a traves de la unidad de conmutacion de potencia 13. Para absorber la energia que aqui se libera se usan unos medios de absorcion de la energia que se libera al conmutar, es decir, por ejemplo unas resistencias no lineales como descargadores o varistores. Estos descargadores o bien forman parte de los submodulos, como se muestra, o estan conectados en paralelo a uno o varios submodulos.

En la figura 1 pueden reconocerse ademas unos medios de conmutacion 34, cuta conformacion se trata posteriormente tambien con mas detalle. Los medios de conmutacion 34 presentan en cualquier caso al menos un interruptor semiconductor de potencia que puede conectarse y desconectarse, que no se ha representado en la figura 1. Los medios de conmutacion 34 producen, en el caso de una activacion correspondiente del o de los interruptores semiconductores de potencias, una conmutacion de la corriente continua a desconectar en el ramal central 11.

Para iniciar la electronica, dado el caso para cargar el acumulador de energia electrica de la unidad de conmutacion de potencia 13 y dado el caso los medios de conmutacion, esta previsto un ramal de carga 15 que presenta una resistencia ohmica 16 como resistencia de precarga asi como un interruptor mecanico 17, que esta configurado aqui como seccionador. El ramal de carga 15 esta conectado al potencial de tierra en el ejemplo de realizacion mostrado en la figura 1. A diferencia de esto el ramal de carga 15 esta conectado sin embargo al contrapolo, es decir por ejemplo a un polo negativo de una red de tension continua, mientras que los bornes de conexion 2 y 3 estan conectados al polo positivo de la red de tension continua. En ambas variantes existiria la posibilidad, despues de aplicar al borne de conexion 2 la tension de polo y del cierre del interruptor 17 con el interruptor mecanico 6 cerrado, de tomar una tension que cae en los interruptores semiconductores de potencia que se conectan y desconectan para suministrar energia a la electronica de los interruptores semiconductores de potencia y, de este modo, preparar para su funcionamiento la unidad de conmutacion de potencia 13. Ademas de esto existe la posibilidad de cargar de manera controlada los acumuladores de energia dispuestos en los submodulos 14, en donde se fija el valor de la corriente de carga mediante el valor de la resistencia ohmica 16. La resistencia ohmica esta disenada de tal manera que puede hacerse funcionar al menos temporalmente con toda la tension que cae entre el polo y el potencial de tierra, respectivamente el contrapolo. El interruptor 17 puede permanecer cerrado basicamente de forma

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permanente con un diseno suficientemente alto de la resistencia 16. A diferencia de esto puede usarse para descargar la resistencia ohmica 16, que se produce al abrirse el interruptor 17.

En las figuras 2 y 3 se muestra claramente la carga de acumuladores de energia de los submodulos 14 de la unidad de conmutacion de potencia 13 y, dado el caso, de los submodulos no mostrados de los medios de conmutacion 34. Para ello en primer lugar solo se cierran los interruptores mecanicos 6 y 17. La carga de corriente I fluye a continuacion desde el borne de conexion 2 a traves del interruptor 6, pasando por el ramal central 11 y el ramal de carga 15, hasta tierra. Primero se cargan unos controladores de energia de la electronica de los interruptores semiconductores de potencia, a continuacion los acumuladores de energia de alta tension de los submodulos 14. Si la unidad de conmutacion de potencia 13 esta lista para funcionar se cierra el interruptor 7. La corriente principal fluye ahora a traves de los interruptores mecanicos 6 y 7 hasta el borne de conexion 3. La corriente de carga que fluye a traves del ramal central 11 se mantiene, sin embargo, mientras esten abiertos los interruptores 8 y 9 del ramal de corriente secundario 5.

La figura 4 muestra otro ejemplo de realizacion del dispositivo 1 conforme a la invencion, que se corresponde en muy gran medida con el ejemplo de realizacion conforme a la figura 1, en donde sin embargo los interruptores 8 y 9 se han movido entre el borne de conexion 2 y un punto de ramificacion 18 entre el ramal de corriente principal 4 y el ramal de corriente secundario 5, respectivamente entre el punto de ramificacion 19 y el borne de conexion. En lugar de ellos estan previstos en el ramal de corriente secundario unos semiconductores de potencia 20 y 21 en forma de diodos, que impiden que fluya una corriente desde el borne de conexion 2 o 3 a traves del ramal de corriente secundario 5 directamente hasta el ramal de carga 15, sin ser conducido a traves del ramal central 11. Basicamente puede prescindirse de los interruptores 8 y 9 entre los bornes de conexion 2 y 3 y los puntos de ramificacion 18 o 19. Sin embargo, hacen posible la conexion controlada de un tramo de red de tension continua y el seccionado galvanico de la unidad respecto a la red de tension continua.

En las figuras 5, 6 7 y 8 se han representado ejemplos de posibles submodulos 14 para el dispositivo 1 conforme a la invencion. El submodulo 14 representado en la figura 5 presenta solamente un unico interruptor semiconductor de potencia 22 que puede conectarse y desconectarse con un diodo de rueda libre 23 conectado en paralelo en contrasentido. Un submodulo 14 de este tipo solo puede usarse, en los modos de realziacion de la invencion conforme a las figuras 1 a 4, formando parte de la unidad de conmutacion de potencia 13, pero no formando parte de los medios de conmutacion 34, ya que estos en el caso de una disposicion en el ramal central 11 tienen que presentar un acumulador de energia electrica para generar una corriente circular. Al circuito paralelo formado por el interruptor semiconductor de potencia 23 y el diodo de rueda libre esta conectado en paralelo un descargador 24, que absorbe la energia que se libera al conmutar. En el caso del descargador 24 se trata de este modo de un medio para absorber la energia que se libera al conmutar. En lugar de un unico interruptor semiconductor de potencia que puede conectarse y desconectarse es tambien posible, en el marco de la invencion emplear un interruptor semiconductor de potencia que puede conectarse y desconectarse y puede activar al mismo tiempo un circuito serie, en donde un unico descargador esta conectado en paralelo a todo el circuito serie.

El numero de submodulos 14 en la unidad de conmutacion de potencia 13 depende de la capacidad de bloqueo de los interruptores semiconductores de potencias 22, en este caso IGBTs. La misma esta actualmente dentro de un margen de hasta 6,5 kV. La tension en las redes de corriente continua de alta tension, que actualmente estan conformadas casi exclusivamente como conexiones punto a punto, es normalmente de entre 300 y 500 kV. Tambien se conocen lineas de transmision de 800 kV. Los descargadores 24 estan dimensionados de tal manera, que los mismos conjuntamente bloquean con una tension de funcionamiento aplicada, es decir, son no conductores. Sin embargo, si la tension que cae en los mismos supera una tension maxima, estos se hacen conductores, de tal manera que se hace posible un flujo de corriente controlado, en donde los descargadores 24 se calientan y entregan la energia electrica como energia termica a la atmosfera exterior. El numero de descargadores 24 conectados en serie se corresponde con el numero de submodulos no conductores, es decir, interrumpidos. Si por lo tanto no se trasladan los submodulos 14 a su posicion de interruption, puede fijarse un flujo de corriente de magnitud controlada a traves de los descargadores. Esto se usa por ejemplo para la conexion controlada de un tramo de red.

La figura 6 muestra un submodulo 14, que configura un llamado medio puente. El medio puente se compone de un acumulador de energia electrica 25, aqui un condensador de alta tension, asi como un circuito serie 26 que esta conectado en paralelo al acumulador de energia electrica 25. El circuito serie 26 presenta dos interruptores semiconductores de potencia que pueden conectarse y desconectarse conectados mutuamente en paralelo en forma de IGBTs 22, a los que esta conectado respectivamente en paralelo un diodo de rueda libre 23 en contrasentido. Un primer borne de conexion 27 esta conectado al punto de potencial entre los dos interruptores semiconductores de potencia 22 del circuito serie 26. El segundo borne de conexion 28 se encuentra al potencial de uno de los polos del acumulador de energia electrica 25. Entre los bornes de conexion 27 y 28 esta previsto un interruptor de puenteo 29, con el que puede puentearse el submodulo 14 en caso de fallo. Si se averia un unico submodulo toda la unidad de conmutacion de potencia 13 sigue teniendo capacidad de funcionamiento. Para la absorcion de corrientes de cortocircuito elevadas esta dispuesto un diodo 30 entre los bornes de conexion de submodulo 27 y 28. Este apoya el diodo de rueda libre 23, tambien dispuesto entre los bornes de conexion de submodulo 27 y 28, en el caso de unas corrientes elevadas que fluyan a traves del submodulo 14. En lugar de un

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diodo 30 puede emplearse tambien un tiristor. Un interruptor de puenteo 29 y un diodo 30 o un tiristor 30 entre los bornes no son sin embargo siempre imprescindibles. Si el submodulo 14 se emplea por ejemplo en una unidad de conmutacion de potencia 13 para desconectar la corriente que fluye a traves del ramal central 11, puede prescindirse sin sustitucion de un diodo 30 o de un tiristor utilizado en lugar del diodo. Ademas de esto pueden emplearse en el marco de la invencion tambien unos interruptores semiconductores de potencia de contacto por presion con una caracterlstica llamada de “conduccion en caso de fallo” (del ingles “conducto on fail”), que tambien se hacen conductores en caso de fallo. Esto harla que normalmente pudiese prescindirse del diodo 30. Por ultimo quiere destacarse que, en lugar de dos interruptores semiconductores de potencia aislados, pueden emplearse respectivamente en total dos circuitos serie de interruptores semiconductores de potencia. El medio puente presenta ademas de nuevo un descargador 24, que esta conectado en paralelo al acumulador de energla electrica 25. Tambien este descargador 24 se usa de nuevo para absorber la energla que se libera al conmutar. El descargador 24 esta dispuesto, en el caso de un ejemplo de realizacion que difiere de la figura 6, entre los bornes de submodulo 27 y 28. Evidentemente el circuito en medio puente conforme a la figura 6 solo puede interrumpir el flujo de corriente desde el primer borne de conexion de submodulo 27 en direccion al segundo borne de conexion de submodulo 28. En el sentido opuesto la corriente fluye sin impedimentos y sin control a traves del diodo de rueda libre 23 y dado el caso a traves del diodo de cortocircuito 30. Mediante el circuito en H, elegido en el marco de la invencion, la corriente a desconectar fluye sin embargo basicamente solo en un sentido a traves del ramal central 11, de tal manera que se prefiere en particular como submodulo 14 en el ramal central 11 un medio puente que conmute la corriente. En este punto se quiere destacar que para conmutar o limitar la corriente tambien puede prescindirse del interruptor semiconductor de potencia 22 superior en la figura 6, que por lo tanto no esta dispuesto entre los bornes de conexion de submodulo 28, 29. El circuito serie 26 conforme a la figura 6 se corresponderla entonces con el circuito serie 26 conforme a la figura 8. Un submodulo de medio puente 14 de este tipo no es sin embargo adecuado para genera corrientes circulares y, de este modo, tampoco formando parte de los medios de conmutacion 34 en el ramal central 11, que se trataran posteriormente con mas detalle.

La figura 7 deja ver claramente un submodulo 14, que se ha realizado como circuito en puente completo. Tambien el circuito en puente completo conforme a la figura 7 posee un acumulador de energla electrica 25 y un primer circuito serie 26, formado por dos IGBTs 22 con diodo de rueda libre 23 paralelo en contrasentido. Ademas de esto esta previsto sin embargo un segundo circuito serie 31, que tambien esta conectado en paralelo al acumulador de energla electrica 25 y que presenta tambien dos IGBTs 22, en serie uno con respecto al otro, con un diodo de rueda libre 23 paralelo respectivamente en contrasentido. El primer borne de conexion de submodulo 27 esta conectado al punto de potencial entre los IGBTS 22 del primer circuito serie, mientras que el segundo borne de conexion de submodulo 28 esta conectado al punto de potencial entre los IGBTs 22 del segundo circuito serie 31. El circuito en medio puente conforme a la figura 6 es capaz, segun la activacion de los IGBTs 22, de generar en los bornes de conexion de submodulo 27 y 28 o bien la tension de condensador Uc que cae en el condensador 25 o una tension cero, es decir una tension nula. En los bornes de conexion de submodulo 27 y 28 no puede generarse ademas la tension de condensador Uc que cae en el acumulador de energla electrica 25 ni una tension cero, sino tambien la tension de condensador inversa -Uc. De este modo los bornes de conexion de submodulo 27, 28 del circuito en puente completo pueden polarizarse de forma diferente. Aqul se quiere destacar de nuevo que en cada circuito serie 26 y/ 31 puede prescindirse sin sustituirse de uno de los IGBTs 22, por ejemplo del IGBT 22 representado respectivamente arriba en la figura 7. Un submodulo en puente completo 14 de este tipo con en total dos o tres semiconductores de potencia 22 que pueden conectarase y desconectarse es ciertamente adecuado para conmutar o limitar la corriente en el ramal central 11, formando parte de la unidad de conmutacion de potencia 13. Sin embargo, con un submodulo 14 de este tipo no es posible la generacion de una corriente circular. Un submodulo 14 en puente completo con dos o tres interruptores semiconductores de potencia 22 que pueden conectarse y desconectarse no es por ello adecuado para formar parte de los medios de conmutacion 34 en el ramal central 11, cuya configuracion se tratara posteriormente con mas detalle.

La figura 8 muestra un submodulo 14, que aqul recibe el nombre de modulo controlador de corte. Tambien el modulo controlador de corte 14 presenta un acumulador de energla electrica 25 as! como un primer circuito serie 26, que esta conectado en paralelo al acumulador de energla electrica 25. El circuito serie 26 presenta sin embargo solo un interruptor semiconductor de potencia 22 con diodo de rueda libre 23 paralelo en contrasentido. En serie con el interruptor semiconductor de potencia 22, aqul un IGBT, esta conectado otro diodo 32 que esta orientado en el mismo sentido que el diodo de rueda libre 23 del primer circuito serie 26. Ademas de esto esta previsto de nuevo un segundo circuito serie 31, que tambien esta conectado en paralelo al acumulador de energla electrica 25 y tambien presenta solamente un IGBT 22 con diodo de rueda libre 23 en contrasentido y, en serie con el mismo, otro diodo 32. En paralelo a diodo 32 del segundo circuito serie 31 esta prevista una resistencia ohmica 33. El segundo circuito serie 31 se usa para limitar la tension que cae en el acumulador de energla electrica 25. Si esta se hace excesivamente grande se conecta el IGBT 22, de tal manera que se produce un flujo de corriente a traves de la resistencia ohmica 33 as! como una descarga del acumulador de energla electrica 25. El primer borne de conexion de submodulo 27 esta conectado al punto de potencial entre el diodo 32 y el IGBT 22 del primer circuito serie 26, mientras que el segundo borne de conexion de submodulo 28 esta situado al potencial del polo del acumulador de energla electrica 25. A causa de este conexionado no es posible aplicar la tension del acumulador de energla electrica entre los bornes de conexion de submodulo 27 y 28. Solo puede conmutarse un flujo de corriente desde el borne de conexion de submodulo 27 al borne de conexion de submodulo 28. El acumulador de energla electrica 25

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se usa fundamentalmente para suministrar energla a la electronica del o de los IGBTs. El condensador es tambien responsable de que al conmutar no se produzca ningun pico de tension, a causa de lo cual podrlan resultar destruidos los semiconductores. Con relacion a esto se quiere destacar que, en lugar de un segundo circuito serie 31, puede emplearse tambien un descargador que esta conectado en paralelo al acumulador de energla electrica 25. En otras palabras el modulo controlador de corte se corresponderla entonces con el circuito en medio puente mostrado en la figura 6, en donde puede prescindirse del IGBT 22 no dispuesto entre los dos bornes de conexion de submodulo 27 y 28.

En el marco de la invencion puede ser ventajoso, en el caso del submodulo 14 tanto conforme a la figura 7 como conforme a la figura 8, que entre los bornes de conexion de submodulo 27 y 28 este dispuesto un interruptor semiconductor de potencia, por ejemplo un tiristor, o un interruptor mecanico 29, como se muestra en la figura 6 con relacion al medio puente. El interruptor mecanico 29 se usa para puentear el submodulo 14 en caso necesario.

La figura 9 muestra otro ejemplo de realizacion del dispositivo 1 conforme a la invencion, que se corresponde en muy gran medida con el ejemplo de realizacion mostrado en la figura 1, en donde sin embargo se han representado con mas detalle los medios de conmutacion 34 dispuestos en serie respecto a la unidad de conmutacion de potencia 13. Los medios de conmutacion 34 se componen tambien de un circuito serie de formado por submodulos 14, de los que en la figura 9 solo se muestra uno, en donde sin embargo mediante las llneas a trazos y puntos del ramal central 11 se ha indicado en la figura el circuito serie de estos submodulos 14 identicos. Conforme al ejemplo de realizacion mostrado en la figura 9, los submodulos 14 de los medios de conmutacion 34 estan configurados como circuito en puente completo con el descargador 24 conforme a la figura 7. Los submodulos 14 de los medios de conmutacion 34 estan previstos para accionar dos corrientes circulares mutuamente contrapuestas en las mallas formadas por el ramal de corriente principal, el ramal de corriente secundario y el ramal central. El dispositivo mostrado en la figura 9 esta conformado simetricamente. En otras palabras, la corriente continua a desconectar fluye en funcionamiento normal por ejemplo desde el borne de conexion 2 hasta el borne de conexion 3, tanto a traves del ramal de corriente principal 4 como a traves del ramal de corriente secundario 5. Cada una de las dos corrientes circulares generadas por los medios de conmutacion 34 esta en contrasentido respecto a la corriente continua a conmutar en uno de los interruptores mecanicos, aqul 7 y 8, de tal manera que se obtiene una corriente resultante de aproximadamente cero en los respectivos interruptores mecanicos 7 y 8. Los interruptores mecanicos 7 y 8 se abren por ello sin corriente. La corriente total se conmuta al ramal central 11 y fluye a traves de la unidad de conmutacion de potencia 13 y de los interruptores mecanicos 6 y 9 hasta el borne de conexion 3. Los submodulos 14 de la unidad de conmutacion de potencia 13 pueden desconectar o limitar ahora la corriente continua. A continuacion pueden abrirse los restantes interruptores mecanicos 6 y 9.

Mediante los submodulos 14 de los medios de conmutacion 34 se accionan, como se ha descrito anteriormente, dos corrientes circulares a traves de las dos mallas formadas por los ramales central, secundario y principal. Una de las corrientes circulares fluye en sentido horario, mientras que la otra corriente circular fluye en sentido antihorario a traves de la malla respectiva. De esta forma se garantiza que, con independencia del sentido de la corriente continua a desconectar, la corriente continua a conmutar y una de las corrientes circulare se superpongan siempre en uno de los interruptores mecanicos 6, 7 del ramal de corriente principal y en un interruptor mecanico del ramal de corriente secundario 8 o 9 hasta formar cero. A este respecto los interruptores, en los que se ajusta una corriente resultante de aproximadamente cero, estan dispuestos en lados diferentes del ramal central, es decir en el sentido de la corriente continua a conmutar delante o detras del punto de potencial de ramal central de su respectivo ramal. Los citados interruptores mecanicos , p.ej. 7 y 8, pueden abrirse a continuacion, de tal manera que la corriente fluye a traves de la unidad de conmutacion de potencia 13, cuyos submodulos 14 pueden despues interrumpir o limitar el flujo de corriente. Los submodulos 14 de los medios de conmutacion 34 mostrados en la figura 9 presentan tambien un descargador 24, de tal manera que los mismos pueden actuar tambien como submodulos de la unidad de conmutacion de potencia 13. Si los submodulos 14 de la unidad de conmutacion de potencia 13 estan configurados tambien como circuitos en puente completo conforme a la figura 7, puede hablarse tambien de solamente un circuito serie, en donde solamente la activacion de los submodulos mediante una unidad de control y regulacion no mostrada hace una distincion, de si los submodulos 14 actuan formando parte de los medios de conmutacion 34 o de la unidad de conmutacion de potencia 13. Como es natural un submodulo en puente completo 14 puede desarrollar tambien ambas acciones desplazadas en el tiempo. Como es natural los submodulos 14 de los medios de conmutacion 34, que estan configurados conforme a la figura 7 como circuito en puente completo con descargador 24, pueden emplearse tambien para desconectar o limitar la corriente.

En este punto se quiere destacar que en el marco de la invencion los submodulos 14 de la unidad de conmutacion de potencia 13 no tienen que estar conformados siempre identicamente. De esta forma una parte de los submodulos 14 puede estar conformado por ejemplo conforme a la figura 5, otra parte conforme a la figura 6, otra parte conforme a la figura 7 y una ultima parte conforme a la figura 8. Los submodulos 14 de los medios de conmutacion 34, sin embargo, deben presentar un acumulador de energla electrica 25 con el que primero se haga posible la generacion de una corriente circular en la malla. Ademas de esto el submodulo 14 debe ser capaz de generar en los bornes de conexion de submodulo 27, 28 la tension que cae en el acumulador de energla electrica 25.

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20

25

30

35

40

45

50

55

60

La figura 10 muestra una conformacion conforme a la figura 9, en donde sin embargo los medios de conmutacion 34 estan conformados como circuitos en medio puente conforme a la figura 6, en donde no esta previsto sin embargo ningun diodo 30 y ningun interruptor de puenteo. Tambien en la figura 10 estan conectados en serie varios submodulos 14 de los medios de conmutacion 34, en donde tambien aqul esta conexion en serie se aclara mediante las llnea a trazos y puntos. Al contrario que el circuito en puente completo conforme a la figura 9, el circuito en medio puente conforme a la figura 19 solo puede generar una polaridad de tension en los bornes de conexion de submodulo 27 y 28. Sin embargo, debido a que la corriente a traves del ramal central 11 fluye siempre solo en un sentido, esta unica polaridad de tension es totalmente suficiente para conmutar o limitar una corriente continua en ambos sentidos. Ademas de esto los submodulos 14 de los medios de conmutacion 34 no pueden interrumpir una corriente que fluye desde el ramal de corriente principal 4 hasta el ramal de corriente secundario 5 a traves del ramal central 11, ya que esta fluye a traves de los diodos de pinon libre 23 entre los bornes de conexion de submodulo 27 y 28. Despues de la conmutacion de la corriente en el ramal central 11 puede ser por ello conveniente cerrar el interruptor 29 que puentea los submodulos 14 de los medios de conmutacion 34, que no se muestra en las figuras 9 y 10. Si los submodulos 14 de la unidad de conmutacion de potencia 13 presentaran tambien un circuito en medio puente, los IGBTs o con relacion a los IGBTs de los submodulos 14 de los medios de conmutacion 34 presentan una orientacion contrapuesta. En la conformacion del dispositivo 1 mostrada en la figura 10 los medios de conmutacion 34 generan unas corrientes circulares que fluyen una en sentido contrario a la otra , es decir en sentido horario o en contra del sentido horario, de tal manera que dos de los interruptores mecanicos pueden abrirse sin corriente y la corriente se conmuta en el ramal central 11. A causa de la diferente polarizacion de los interruptores semiconductores de potencias 22 de los submodulos 14 de los medios de conmutacion 34, en comparacion con los submodulos 14 de la unidad de conmutacion de potencia 13, el ramal de carga 15 ya no esta conectado al punto de potencial de ramal central del ramal de corriente secundario 5, sino conectado al punto de potencial entre la unidad de conmutacion de potencia 13 y los medios de conmutacion 34. La corriente de carga para cargar el acumulador de energla electrica 25 de los submodulos 14 de los medios de conmutacion 34 fluye despues desde el borne de conexion 3 a traves del interruptor 9, a traves de los medios de conmutacion 34 y finalmente a traves del ramal de carga 15, hasta tierra o hasta el contrapolo.

La figura 11 muestra otra conformacion de la invencion, en donde estan conectados mutuamente en serie no un dispositivo aislado, sino varios dispositivos 1 bipolares. El modo de funcionamiento de los dispositivos aislados se corresponde con el modo de funcionamiento que se ha explicado con relacion a las figuras citadas hasta ahora. El dispositivo 1 tambien puede estar estructurado conforme a las otras conformaciones de la invencion representadas o realizadas anteriormente. El numero de dispositivos 1 conectados en serie es totalmente voluntario. El circuito serie tiene la ventaja de que el interruptor de tension continua completo formado por el mismo puede escalarse mejor, para interrumpir la corriente, y puede disenarse mejor para diferentes niveles de tension. Los dispositivo comparativamente menores pueden producirse y manipularse de forma mas economica. La tension que cae en los interruptores aislados es menor, de tal manera que se acelera la velocidad de conmutacion de los interruptores mecanicos. Sin embargo, existe el inconveniente de la necesaria sincronizacion de los dispositivos aislados. Ademas de esto es posible, como ya se ha senalado en la figura 1, equipar el dispositivo 1 con una inductividad en forma de una bobina o de un estrangulador. Una bobina o un estrangulador de este tipo es tambien en la conformacion conforme a la figura 11, en donde el estrangulador esta dispuesto distribuido por los dispositivos aislados. De este modo tambien el estrangulador puede escalarse mas facilmente.

La figura 12 muestra otro ejemplo de realizacion del dispositivo 1 conforme a la invencion, en donde los medios de conmutacion 34 ya no estan dispuestos en el ramal central 11. Mas bien esta dispuesto entre el punto de potencial de ramal central del ramal de corriente principal 4 y cada interruptor mecanico 6 y 7 del remal de corriente principal 4 un interruptor semiconductor de conmutacion 36 y 37, con un diodo de rueda libre 23 paralelo respectivamente en contrasentido. En paralelo al interruptor semiconductor de conmutacion 36 y con ello tambien a cada diodo de rueda libre 23 esta conectado un descargador 24, que se usa como medio para reducir una energla que se libera al conmutar. Los medios de conmutacion 34 comprenden por ello los interruptores semiconductores de conmutacion 36, 37, el respectivo diodo de rueda libre 23 as! como la respectiva resistencia no lineal 24. Los interruptores semiconductores de conmutacion 36 y 37 estan orientados mutuamente en contrasentido, de tal manera que puede interrumpirse o limitarse un flujo de corriente en ambos sentidos. En comparacion con la figura 1 apoyan los interruptores semiconductores de conmutacion 36 o 37 los interruptores mecanicos 6 y 7, para conmutar la corriente en el ramal central 11. Si por ejemplo la corriente fluye desde el borne de conexion 2 hasta el borne de conexion 3 a traves del ramal de corriente principal 4, con el interruptor mecanico 8 abierto, para desconectar al corriente se acciona el interruptor semiconductor de conmutacion 37 y al mismo tiempo el interruptor mecanico 7. a causa de la resistencia que aumenta tan rapidamente se conmuta el flujo de corriente en el ramal central 11, de tal manera que la unidad de conmutacion de potencia 13 puede interrumpir el mismo. A continuacion se abren todos los interruptores mecanicos.

La figura 13 muestra otro ejemplo de realizacion del dispositivo 1 conforme a la invencion, que se corresponde en muy gran medida con el ejemplo de realizacion mostrado en la figura 12, en donde sin embargo estan dispuestos tambien dos interruptores semiconductores de conmutacion 38 y 39 en forma de IGBTs en el ramal de corrientes secundario 5. Conforme a este perfeccionamiento ventajoso en funcionamiento normal estan cerrados todos los interruptores mecanicos 6, 7, 8 y 9. Los interruptores semiconductores de conmutacion 36, 37, 38 y 39 se han

trasladado a su posicion de paso, de tal manera que una corriente puede fluir desde el borne de conexion 2 hasta el borne de conexion 3, tanto a traves del ramal de corriente principal 4 como a traves del ramal de corriente secundario 5. Para desconectar la corriente se trasladan simultaneamente a su posicion de seccionado o se abren los interruptores semiconductores de conmutacion 37 y 38 as! como los interruptores mecanicos 7 y 8. Despues la 5 corriente fluye desde el borne de conexion 2 al ramal central 11 ya solo a traves del ramal de corriente principal4, del interruptor mecanico 6, del diodo de rueda libre 23 y, a continuacion, a traves del diodo de rueda libre 23 y del interruptor mecanico 9 cerrado, hasta el borne de conexion 3. La unidad de conmutacion de potencia 13 pueden interrumpir seguidamente la corriente.

La figura 14 muestra claramente otra conformacion del interruptor conforme a la invencion, en el que los 10 interruptores semiconductores de conmutacion 38 y 39 del ramal de corriente secundario 5 son prescindibles respecto al ejemplo de realizacion conforme a la figura 13. En lugar de ello estan dispuestos dos diodos 20 y 21 en el ramal de corriente secundario 5, como en el ejemplo de realizacion conforme a la figura 5. Los diodos 20 y 21 impiden un flujo de corriente a traves del ramal de corriente secundario 5, sin que este sea conducido previamente a traves del ramal central 11. Los interruptores 8 y 9 apoyan los diodos 20 y 21, pero tambien son prescindibles con un 15 diseno correspondiente de los diodos 20 y 21.

Claims (21)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   REIVINDICACIONES

   1. Dispositivo (1) para conmutar una corriente continua en un polo de una red de tension continua, con

   - dos bornes de conexion (2, 3) para la conexion en serie al polo,

   - un ramal de corriente principal (4) que se extiende entre los bornes de conexion (2, 3), en el que estan dispuestos dos interruptores mecanicos (6, 7),

   - un ramal de corriente secundario (5) que se extiende en conexion en paralelo respecto al ramal de corriente principal (4) entre los bornes de conexion (2, 3), en el que estan dispuestos tambien dos interruptores mecanicos (8, 9) y/o dos semiconductores de potencia (20, 21),

   - un ramal central (11) que conecta un punto de potencial de ramal central (10) de la ruta de corriente principal (4), dispuesto entre los interruptores mecanicos (6, 7), a un punto de potencial de ramal central (12) del ramal de corriente secundario (5), dispuesto entre los interruptores mecanicos (8, 9) o los semiconductores de potencia (20, 21), en donde el dispositivo (1) esta caracterizado porque el ramal central (11) presenta una unidad de conmutacion de potencia (13), la cual presenta un circuito serie formado por submodulos bipolares (14) respectivamente con al menos un interruptor semiconductor de potencia (22) y unos medios para reducir una energla (24) que se libera al conmutar, y en donde el dispositivo (1) presenta

   - unos medios de conmutacion (34) para conmutar la corriente continua en el ramal central (11), de tal manera que toda la corriente continua es conducida a traves del ramal central (11), en donde los medios de conmutacion (34) presentan al menos un semiconductor de potencia activable (22, 36).
2. 2. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado porque esta previsto un ramal de carga (15) que, por un lado, esta conectado al potencial de tierra o a un contrapolo de la red de tension continua polarizado inversamente respecto al polo y, por otro lado, esta conectado o puede conectarse al ramal central (11), en donde el ramal de carga (15) presenta una resistencia ohmica (16).
3. 3. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 2, caracterizado porque el ramal de carga (15) esta conectado o puede conectarse al punto de potencial de ramal central (12) del ramal de corriente secundario (5).
4. 4. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 2 o 3, caracterizado porque el ramal de carga (15) presenta un interruptor mecanico (17) conectado en serie a la resistencia ohmica (16), que esta disenada para conectar el ramal de carga (15) al ramal central (11).
5. 5. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los submodulos (14) de la unidad de conmutacion de potencia (13) presentan, al menos parcialmente, respectivamente un interruptor semiconductor de potencia (22) que puede conectarse y desconectarse y un diodo de rueda libre (23) conectado para ello en paralelo en contrasentido.
6. 6. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad de conmutacion de potencia (13) esta disenada para desconectar corrientes en solo un sentido.
7. 7. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los submodulos (14) de la unidad de conmutacion de potencia (13) presentan al menos parcialmente respectivamente un acumulador de energla electrica (25) y un circuito serie (26), conectado en paralelo al acumulador de energla electrica (25), formado por dos interruptores semiconductores de potencias (22) que pueden conectarse y desconectarse respectivamente con un diodo de rueda libre (23) dispuesto en contrasentido en paralelo, en donde un borne de conexion de submodulo (27) esta conectado a un punto de potencial entre los interruptores semiconductores de potencias (22) que pueden conectarse y desconectarse y el otro borne de conexion (28) esta conectado a un polo del acumulador de energla electrica (25).
8. 8. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los submodulos (14) de la unidad de conmutacion de potencia (13) presentan al menos parcialmente un acumulador de energla electrica (25) y dos circuitos serie (26, 31), conectados en paralelo al acumulador de energla electrica (25), respectivamente con dos interruptores semiconductores de potencia que pueden conectarse y desconectarse con diodos de pinon libre paralelos en contrasentido, en donde un primer borne de conexion (27) esta conectado a un punto de potencial entre los dos interruptores semiconductores de potencias (22) del primer circuito serie (26) y un segundo borne de conexion de submodulo (28) al punto de potencial entre los dos interruptores semiconductores de potencias (22) del segundo circuito serie (31).

   5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50
9. 9. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios para reducir la energla que se libera al conmutar son varistores y/o descargadores (24).
10. 10. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 9, caracterizado porque los varistores y/o descargadores estan conectados al menos parcialmente en paralelo a un acumulador de energla electrica (25).
11. 11. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los submodulos (14) de la unidad de conmutacion de potencia (13) estan configurados al menos parcialmente como modulos controladores de corte y presentan un acumulador de energla electrica (25), al que esta conectado en paralelo un primer circuito serie (26) formado por un interruptor semiconductor de potencia (22) que puede conectarse y desconectarse con un diodo de rueda libre (23) paralelo en contrasentido y un diodo (32) orientado en el mismo sentido respecto al diodo de rueda libre (23), y un segundo circuito serie (31) formado por un interruptor semiconductor de potencia (28) que puede conectarse y desconectarse con diodo de rueda libre (23) paralelo en contrasentido y otro diodo (32) orientado en el mismo sentido respecto al diodo de rueda libre (23), en donde el diodo (32) del segundo circuito serie (31) puentea una resistencia ohmica (33), y el primer borne de conexion de submodulo (27) esta conectado a un polo del acumulador de energla electrica (25) y el segundo borne de conexion de submodulo (28) al punto de potencial entre el interruptor semiconductor de potencia (22) desconectable y el diodo (32) del primer circuito serie (26).
12. 12. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de conmutacion (34) estan dispuestos en el ramal central (11) en serie respecto a la unidad de conmutacion de potencia (13) y disenados para generar una corriente circular, que esta contrapuesta a la corriente continua a conmutar.
13. 13. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 12, caracterizado porque el ramal de carga (15) esta unido o puede unirse al punto de potencial entre la unidad de conmutacion de potencia (13) y los medios de conmutacion (34).
14. 14. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 12 o 13, caracterizado porque los medios de conmutacion (34) configuran un circuito serie formado por submodulos bipolares (14), en donde cada submodulo (14) posee un acumulador de energla electrica (25) y un interruptor semiconductor de potencia (26, 31) conectado en paralelo al acumulador de energla electrica (25).
15. 15. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 14, caracterizado porque el circuito semiconducor de potencia configura un circuito serie (26) formado por dos interruptores semiconductores de potencia (22) desconectables con unos diodos de pinon libre (23) paralelos respectivamente en contrasentido, en donde un primer borne de conexion de submodulo (27) esta conectado al punto de potencial entre los interruptores semiconductores de potencias (22) que pueden conectarse y desconectarse y otro borne de conexion de submodulo (28) a un polo del acumulador de energla electrica (25).
16. 16. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 14, caracterizado porque el circuito semiconductor de potencia configura dos circuitos serie (26, 31) formados respectivamente por dos interruptores semiconductores de potencia (22) que pueden conectarse y desconectarse con unos diodos de pinon libre (23) paralelos respectivamente en contrasentido, en donde el punto de potencial entre los interruptores semiconductores de potencia (22) que pueden conectarse y desconectarse del primer circuito serie (26) esta conectado al primer borne de conexion de submodulo (27) y el punto de potencial entre los interruptores semiconductores de potencias (22) que pueden conectarse y desconectarse del segundo circuito serie (31) esta conectado al segundo borne de conexion de submodulo (28).
17. 17. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque los medios de conmutacion (34) estan dispuestos en el ramal de corriente principal (4) y presentan unos interruptores semiconductores de conmutacion (31, 37), a los que estan conectados en paralelo unos medios para reducir una energla (24) que se libera al conmutar, en donde cada interruptor semiconductor de conmutacion (36, 37) esta dispuesto entre el punto potencial de ramal central (10) del ramal de corriente principal (4) y uno de los interruptores mecanicos (6, 7) del ramal de corriente principal (4).
18. 18. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 17, caracterizado porque entre cada interruptor mecanico (6, 7) y el punto de potencial de ramal central (10) del ramal de corriente principal (4) esta dispuesto un interruptor semiconductor de conmutacion, en donde los dos interruptores semiconductores de conmutacion (36, 37) del ramal de corriente principal (4) estan orientados mutuamente en contrasentido.
19. 19. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones 17 o 18, caracterizado porque el ramal de corriente secundario (5) presenta unos interruptores semiconductores de conmutacion (38, 39), y conectados en paralelos al o a los interruptores semiconductores de conmutacion (38, 38) estan previstos unos medios para evacuar una energla (24) que se libera al conmutar.
20. 20. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 19, caracterizado porque entre cada interruptor mecanico (8, 9) o entre cada semiconductor de potencia (20, 21) del ramal de corriente secundario (5) y el punto de potencial de ramal central (12) del ramal de corriente secundario (5) esta dispuesto respectivamente un interruptor semiconductor de conmutacion (38, 39), en donde los dos interruptores semiconductores de conmutacion (38, 39) estan orientados

    5 mutuamente en contrasentido.
21. 21. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los interruptores mecanicos (6, 7) del ramal de corriente principal (4) son interruptores rapidos y estan disenados para abrirse en un margen de 1 ms a 10 ms, en donde los interruptores mecanicos (8, 9) del ramal de corriente secundario (5) son interruptores mecanicos comparativamente lentos, que se abren en un margen de tiempo de 10 a 50 ms.

    10 22. Instalacion para conmutar corrientes continuas en un polo de una red de tension continua, con un circuito serie

    formado por dispositivos (1) conforme a una de las reivindicaciones anteriores.