ITRM990324A1

ITRM990324A1 - Procedimento e sistema di esercizio di un alimentatore variabile multifase, ad esempio per motori elettrici a velocita' variabile.

Info

Publication number: ITRM990324A1
Application number: IT1999RM000324A
Authority: IT
Inventors: Peter W Hammond; Marc R Aiello
Original assignee: Robicon Corp
Priority date: 1998-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2000-11-21
Also published as: CA2272202A1; ZA993444B; CA2272202C; JP4553167B2; IT1309120B1; NL1012112C2; CN1237693C; ITRM990324A0; FI991148L; US5986909A; FI118144B; JP2000060142A; FI991148A0; BR9903174A; AU753416B2; US6222284B1; AU3016199A; CN1244745A; PE20000901A1; NL1012112A1

Description

PRECEDENTI DELL'INVENZIONE

I. Campo dell'Invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un complesso di pilotaggio e specificamente ad un complesso di pilotaggio e ad un procedimento per il funzionamento di un complesso di pilotaggio variabile, per esempio un sistema di pilotaggio per motore a velocità variabile.

II. Descrizione della Tecnica Precedente

I complessi di pilotaggio ad uscita variabile tradizionalmente sono usati nell'industria per fornire una alimentazione elettrica variabile ai motori in corrente alternata. Questi stessi complessi di pilotaggio possono essere usati in altre applicazioni non specificamente relative ai motori, ma in cui si desidera una frequenza oppure una tensione di uscita variabile. I tipici complessi di pilotaggio presentano una sorgente di alimentazione elettrica di ingresso in corrente alternata e qualche tipo di apparecchio convertitore, usualmente basato sull'impiego di dispositivi a stato solido, per convertire la tensione di ingresso fissa in corrente alternata in una uscita a tensione variabile e/o a frequenza variabile. Un tale tipo di complesso di pilotaggio è descritto nel brevetto statunitense 5.625.545, citato nella presente a titolo di riferimento. Tale brevetto descrive un alimentatore di energia elettrica impiegato come complesso di pilotaggio che utilizza un certo numero di celle di alimentazione di energia elettrica disposte in modo da produrre una uscita in corrente alternata a tre fasi. Tali molteplici celle di alimentazione di energia elettrica o di potenza in serie possono essere utilizzate per fornire delle uscite di tensione più elevate di quelle che sarebbero disponibili impiegando soltanto una unica cella. Tuttavia, qualora una data cella in una disposizione in serie dovesse andare in avaria durante il funzionamento, tale percorso di corrente può costituire un circuito aperto, rendendo inutilizzabile l'intero complesso dì pilotaggio o di alimentazione. In molte applicazioni, specialmente le applicazioni industriali che utilizzano complessi di pilotaggio a velocità variabile, è desiderabile continuare ad operare in un modo ridotto quando una singola cella entra in avaria. Un metodo per effettuare un tale funzionamento ridotto è quello di cortocircuitare la cella danneggiata o difettosa. Ciò può comportare uno sbilanciamento di uscita, per il fatto che il ramo che presenta la cella in corto circuito deve operare ad una tensione inferiore alla piena tensione. Tale funzionamento può creare delle condizioni di sbilanciamento delle linee e può comportare dei danneggiamenti per gli elementi di carico. Pertanto, quando una cella si rompe in una disposizione in serie, è usualmente desiderabile permettere il funzionamento a tensione oppure a velocità ridotta cortocircuitando un uguale numero di celle in ciascuno degli altri rami. Mentre l'uscita da un tale complesso di pilotaggio che presenta delle celle in corto circuito in ciascun ramo è ridotta, essa permette comunque al complesso di pilotaggio di operare con una tensione oppure con una velocità ridotta. Spesse volte, tale funzionamento ridotto è altamente desiderabile, per cui il procedimento che viene controllato dal complesso di pilotaggio può continuare fino a che è conveniente interromperne il funzionamento per riparazione. In aggiunta, può essere desiderabile far funzionare il complesso di pilotaggio in una condizione di ridotta tensione, così da mantenere un desiderato livello minimo di produzione. Tipicamente, quando un complesso di pilotaggio che presenta una molteplicità di convertitori disposti in serie presenta una avaria, la tensione di uscita e la potenza disponibile vengono ridotte proporzionalmente al rapporto fra il numero delle celle non difettose in un dato ramo ed il numero delle celle totali in tale ramo. Come esempio, se una delle celle del summenzionato brevetto, per esempio la cella di potenza Αχ dovesse andare in avaria, tipicamente le celle di potenza A:, Bi e Ci verrebbero cortocircuitate per mezzo di appropriate circuiteria di scavalcamento. Una tale circuiteria è rappresentata nella Figura 9 del summenzionato brevetto statunitense 5.625.545. Quando si opera in tale condizione di scavalcamento o di esclusione, l'uscita del complesso di pilotaggio trifase sui riferimenti 22, 25 e 24 è proporzional-mente ridotta di un terzo. In una tale condizione di funzionamento, la tensione di uscita disponibile per il motore sarebbe soltanto il 66% della tensione piena. In tale condizione, il motore sarebbe soltanto in grado di raggiungere approssimativamente i due terzi della sua velocità nominale. In molte applicazioni il fatto di poter raggiungere anche il 66% della velocità nominale in un modo di funzionamento con la presenza di celle in avaria è desiderabile. Tuttavia, tale condizione rappresenta ancora una sostanziale riduzione della velocità di uscita e della potenza disponibile dal complesso di pilotaggio. Quando una molteplicità di celle di alimentazione o di converti-<■ >tori vengono usati in serie, la potenza totale erogata al carico viene usualmente alimentata in misura generalmente uguale da tutte le celle di alimentazione elettrica o di potenza. Perciò, nell'esempio di cui sopra, quando una di nove celle entra in avaria, dovrebbe ancora essere disponibile l'89% della potenza nominale. Cortocircuitando o escludendo due celle di alimentazione elettrica operative, per esempio B-. e Ci nell'esempio, queste celle di alimentazione elettrica non possono più contribuire alla potenza di uscita disponibile per il carico. Sarebbe molto desiderabile, quindi, ottimizzare la tensione di uscita e la potenza disponibile per il carico durante una condizione di funzionamento che prevede la presenza di celle in avaria. L'invenzione fornisce un apparecchio ed un procedimento che permettono il funzionamento durante un modo di "avaria" sull'uscita di alimentazione elettrica che utilizza tutte le celle o i convertitori che sono operativi.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

L'invenzione concerne un procedimento per il funzionamento di un alimentatore di energia elettrica multifase che comprende una pluralità di celle o convertitori collegati in serie in ciascuno di una pluralità di rami. Ciò comporta il fatto che ciascun ramo presenti una tensione di ramo uguale alla somma delle celle collegate in tale ramo. In aggiunta, l'alimentatore di energia elettrica presenta una uscita di tensione linea-linea fra le estremità terminali di ciascuna coppia di rami. La presente invenzione si applica a carichi che non sono collegati alla giunzione comune dei rami, ma soltanto ai punti di estremità dei rami, per cui soltanto la tensione di uscita linea-linea appare sul carico. Durante una condizione di avaria in cui una qualsiasi oppure un certo numero di celle presenta una avaria in uno qualsiasi dei rami, la tensione linea-linea di uscita viene massimizzata. Ciò viene effettuato rivelando le celle in avaria in uno qualsiasi dei rami e formando un percorso di corrente intorno a tale cella in avaria per mezzo di una derivazione o bypass elettrico. Come risultato, nessuna componente di tensione dalla cella in avaria viene inclusa nel ramo in cui essa era precedentemente collegata. Le uscite delle celle che non sono in avaria sono controllate in modo da massimizzare la tensione linea-linea nell'uscita dell'alimentatore di energia elettrica, in modo tale che le loro grandezze siano generalmente uguali. Regolando in questo modo le loro uscite, le tensioni di fase da linea a linea dell'uscita dell'alimentatore di energia elettrica possono essere bilanciate. In un alimentatore di energia elettrica di uscita trifase che non comprende celle in avaria, la tensione bilanciata o di equilibrio viene mantenuta inserendo una relazióne di fase a 120° fra le tensioni di uscita dei rami. Il bilanciamento delle fasi linea-linea può essere ripristinato regolando la relazione di fase ramo-ramo fra i rispettivi rami quando vengono rivelate celle in avaria. Viene fornita una circuiteria per implementare un procedimento per ridurre le richieste di tensione di picco fra i rami. I segnali di comando di tensione possono essere generati per fornire una riduzione della tensione di picco e tali segnali possono essere modificati in modo da compensare la rivelazione delle celle difettose o in avaria. La modificazione può essere costituita da un controllo di guadagno che utilizza un guadagno proporzionale al rapporto fra il numero totale delle celle inserite in un ramo (incluse le celle difettose) ed il numero delle celle attive (non escluse) nel ramo. La invenzione è particolarmente adatta ai convertitori seriali modulati in larghezza di impulso inseriti in ciascun ramo. Il risultato è una uscita linea-linea bilanciata dall'alimentatore di energia elettrica ed una piena utilizzazione di ciascuna cella non difettosa nel sistema.

DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La Figura la rappresenta uno schema che mostra la circuiteria di potenza o di alimentazione in una forma di realizzazione che comprende cinque celle di potenza o di alimentazione in ciascun ramo di un complesso di pilotaggio a tre fasi,

la Figura lb è una rappresentazione schematica che mostra la circuiteria del convertitore di una forma di realizzazione di una cella come quelle rappresentate nella Figura la,

la Figura le è una rappresentazione schematica di una forma di realizzazione di uno schema dei segnali di controllo che potrebbero essere usati per controllare un complesso di pilotaggio a cinquecelle-per-ramo, come rappresentato nella Figura la, la Figura ld rappresenta quattro alternative forma di realizzazione di una derivazione di cella, la Figura 2 rappresenta un diagramma delle tensìonì dì una tipica matrice di cinque celle collegate in serie in ciascun ramo di una uscita trifase,

la Figura 3 è una rappresentazione schematica della tensione in una matrice simile a quella rappresentata nella Figura 2, ma avente due celle difettose dal ramo A,

la Figura 4 (Tecnica Anteriore) rappresenta un diagramma delle tensioni che mostrano un procedimento secondo la tecnica precedente per il funzionamento con due celle difettose nel ramo A e due celle rimosse da ciascuno dei rami B e C,

la Figura 5a rappresenta un diagramma delle tensioni di una matrice di celle operante con due celle difettose nel ramo A, ma in cui si utilizzano tutte le cinque celle dei rami B e C,

la Figura 5b rappresenta un diagramma delle tensioni di una matrice che opera dopo la perdita di una cella nella fase B e di due celle nella fase C, la Figura 5c rappresenta un diagramma delle tensioni di una matrice che opera dopo la perdita di due celle nella fase B e di tre celle nella fase C, la Figura 6 rappresenta un diagramma di una funzione di controllo secondo la tecnica precedente per ridurre i comandi relativi alla tensione di picco ad un alimentatore trifase,

la Figura 7 rappresenta uno schema a blocchi di una funzione di controllo per ridurre la tensione di picco e per ottimizzare la tensione di uscita durante il funzionamento con celle convertitrici difettose, le Figure 8a, 8b, 8c e 8d rappresentano diagrammi che mostrano le forme d'onda dei segnali di controllo sotto varie condizioni di funzionamento, le Figure 9a, 9b, 9c e 9d rappresentano forme d'onda dei segnali di alcune forme di realizzazione.

le Figure 10a, 10b, 10c e lOd rappresentano forme d'onda di controllo di alcune forme di realizzazione,

la Figura 11 rappresenta uno schema circuitale di una forma di realizzazione secondo la Figura 7, la Figura 12 rappresenta uno schema a blocchi di una seconda perfezionata funzione di controllo per ridurre la tensione di picco e per ottimizzare la tensione di uscita durante il funzionamento con celle convertitrici difettose,

la Figura 13 rappresenta uno schema di un interruttore di trasferimento con azionamento pneumatico,

la Figura 14 rappresenta un interruttore di trasferimento che utilizza un contatto sollecitato da una molla,

la Figura 15 rappresenta uno schema di una di-sposizione a tre celle che utilizza interruttori di trasferimento.

DESCRIZIONE DI ALCUNE FORME DI REALIZZAZIONE

La Figura la rappresenta lo schema di un circuito di alimentazione di energia elettrica per un complesso di pilotaggio in corrente alternata (CA). Questa è una disposizione tipica in cui l'invenzione può essere utilizzata, tuttavia altri complessi di pilotaggio ed altri alimentatori di energia elettrica possono anche utilizzare l'apparecchio ed il procedimento della presente invenzione. Una linea di ingresso trifase 1 alimenta un trasformatore di potenza 2. Come rappresentato, il trasformatore di potenza 2 può avere una qualsiasi configurazione e, in certe preferite forme di realizzazione, sarà un trasformatore di isolamento trifase ad avvolgimenti multipli, come rappresentato nel brevetto statunitense 5.625.545. Un tale trasformatore può avere un avvolgimento primario che è collegato a stella oppure a rete, eccitato da una linea di ingresso trifase 1. Il trasformatore può quindi eccitare un numero di avvolgimenti secondari monofase o multifase. Nelle forme di realizzazione attualmente preferite, vi saranno un numero di avvolgimenti secondari, ciascuno corrispondente ad un rispettivo convertitore o cella di alimentazione elet-trica nel complesso di pilotaggio. Si preferisce an-che che gli avvolgimenti siano prescelti in modo da avere certi gradi di fase elettrica, come specificato nel brevetto summenzionato. In alcune applicazioni, si utilizzeranno altre configurazioni di trasformatori e, in certe particolari applicazioni, non è per niente necessario utilizzare un trasformatore di isolamento di ingresso. Come rappresentato nella Figura la, il trasformatore di ingresso oppure altro alimentatore di energia elettrica in CA alimenta i singoli convertitori di potenza. Nella Figura la, si utilizzano 15 celle di alimentazione di energia elettrica o convertitori. In questa disposizione circuitale, vi sono tre rami nella linea di uscita, ciascuno avente cinque convertitori di potenza o di alimentazione elettrica. Il ramo A presenta i convertitori da Ai a As. Il ramo B contiene i convertitori di alimentazione elettrica da B-L a B< ed il ramo C contiene i convertitori di alimentazione elettrica da C-. a C5. La tensione disponibile in un qualsiasi ramo è il risultato della somma delle singole celle di alimentazione elettrica incorporate in quel ramo, in modo tale che il ramo A presenta una tensione di uscita che è data dalla somma delle tensioni di uscita dei convertitori di alimentazione elettrica da Ai a A5. Similmente, il ramo B presenta una tensione di uscita che è data dalla somma delle tensioni di uscita dei suoi convertitori da Bi a B5 ed il ramo C ha una tensione di uscita che è data dalla somma delle tensioni di uscita dei cinque convertitori disposti in serie da Ci a C5. Il complesso di pilotaggio alimenta l'energia elettrica trifase ad un motore 20 che può essere un qualsiasi carico ma, nello schema rappresentato, sarebbe comunemente un motore ad induzione. E' sottinteso che questa applicazione produce un complesso di pilotaggio in corrente alternata a velocità variabile. Come tale, esso può controllare dei motori di processo, delle ventole, delle pompe oppure altre apparecchiature. E' usualmente desiderabile mantenere un funzionamento a velocità variabile, durante una fase iniziale di avviamento oppure durante la esecuzione di un procedimento. Come tale, la tensione disponibile al motore sui terminali A, B e C viene fatta variare mediante il controllo del complesso di pilotaggio. Il motore 20 vede una tensione fra i terminali A-B come somma delle tensioni di uscita dei singoli convertitori di alimentazione elettrica inseriti nel ramo A e nel ramo B. Come risultato, la tensione del motore disponibile sui terminali A-B è uguale alla somma delle tensioni delle celle di alimentazione elettrica Rispettive altre tensioni ai terminali del motore sono date anche dalla somma delle tensioni disponibili sui collegamenti fra i loro rispettivi terminali. Come tale, la tensione fra i terminali B e C comprende la somma delle tensioni delle celle di alimentazione elettrica

In maniera simile, la

tensione dal terminale C al terminale A comprende la somma delle tensioni dei convertitori

Ciascun ramo del complesso di pilotag¬

gio come rappresentato viene collegato a stella con un punto comune o neutro N che non è collegato al carico, in questo caso al motore 20. La componente della tensione di uscita da ciascun ramo comprende la somma delle tensioni di uscita delle celle di alimentazione elettrica inserite nel rispettivo ramo dal neutro al terminale del motore. La tensione di uscita nel ramo A viene misurata fra i terminali A e N, il punto neutro della disposizione dei convertitori. Essa comprende la somma delle tensioni sui convertitori da Come si può vedere, se la cella Ai del convertitore dovesse andare in avaria, la tensione disponibile per i,l carico, in questo caso il motore 20, sarebbe diminuita della tensione misurata da A a N, dato che una cella è stata rimossa da quel ramo. Se il complesso di pilotaggio deve essere fatto funzionare in questo modo, in cui una delle celle è entrata in avaria, per esempio la cella Ai, tale cella può essere cortocircuitata o scavalcata, cioè esclusa. Per bilanciare l'uscita, tipicamente un'altra cella in ciascuno degli altri rispettivi rami verrebbe anche esclusa. Come esempio, qualora la cella Ai dovesse andare in avaria, è pratica comune quella di escludere le celle Ai, Bi e C-.. Come risultato, le tensioni di uscita disponibili sui terminali A, B e C del motore rimarrebbero bilanciate. Tuttavia, la tensione di uscita e la potenza di uscita disponibili sarebbero ridotte, dato che il numero delle celle attive alimentatrici di energia elettrica che vengono utilizzate nella circuiteria è stato ridotto. Tuttavia, nella esecuzione pratica della presente invenzione, qualora la cella Ai dovesse andare in avaria, essa può essere esclusa o rimossa e le celle Bi e Ci possono rimanere operative, in modo tale che la uscita, tensione e potenza, possa essere mantenuta ad un più elevato livello massimo.

La Figura lb rappresenta una tipica cella di alimentazione elettrica o cella convertitrice, per esempio Αι-Α5, Βχ-Βδ e C1-C5, come rappresentato nella Figura la. Tuttavia, dovrebbe essere compreso che altre celle alimentatrici di energia elettrica o convertitori di potenza possono essere utilizzati nella esecuzione pratica della presente invenzione. La cella di alimentazione elettrica ed il controllo rappresentati nella Figura lb sono simili a quelli rappresentati nel brevetto statunitense 5.625.545. Tuttavia, il dispositivo o modulo di controllo principale realizza il controllo,della singola cella di alimentazione elettrica in maniera tale da permettere una elevata uscita funzionale durante un modo di funzionamento in cui si è verificata una avaria. La cella di alimentazione elettrica 50, come rappresentato, è costituita da un convertitore di potenza che converte l'energia elettrica di ingresso trifase in una componente in corrente continua (CC) attraverso la utilizzazione di un raddrizzatore costituito dai diodi 51a-51c e 52a-52c. L'uscita di questo raddrizzatore viene quindi diretta attraverso i condensatori 53a e 53b, che possono fornire l'accumulo delle cariche ed il livellamento dell'uscita in corrente continua. I condensatori 53a e 53b sono rappresentativi di un banco di condensatori e l'ammontare preciso della capacità necessaria dipende dalla specifica applicazione. L'energia elettrica in corrente continua nel convertitore può essere selettivamente applicata alle usci-te 54 e 55 utilizzando una procedura modulata in larghezza di impulso (PWM). La modulazione in larghezza di impulso può essere implementata utilizzando un convertitore a ponte che è costituito da interruttori a semiconduttore, per esempio QI~Q4. Un qualsiasi tipo di elemento di commutazione accettabile può essere usato e, in dipendenza dal livello di potenza, si possono scegliere vari componenti a stato solido. Come rappresentato, l'uscita del convertitore utilizza quattro transistori 56, 57, 58 e 59. In un tale funzionamento con modulazione in larghezza di impulso, gli interruttori possono essere considerati compietamente conduttori o chiusi (on) oppure completamente interdetti o aperti (off), così come essi funzionano. Il circuito rappresentato nella Figura lb inoltre utilizza quattro diodi 60-63 attraverso ciascuna delle unità interruttrici a stato solido. Come sarà compreso in molte applicazioni, è desiderabile che le celle di alimentazione elettrica o i convertitori utilizzati in una disposizione a convertitori multipli siano simili e costruiti in una forma tale da limitare il numero dei sottocomplessi e da permettere che i convertitori siano intercambiabili nell'ambito dello stesso complesso di pilotaggio. Il convertitore 50 rappresentato nella Figura lb potrebbe essere utilizzato per tutti i 15 convertitori della Figura la. Anche rappresentato come parte del convertitore di alimentazione elettrica nella Figura lb si osserva la derivazione o bypass 69. La derivazione può anche essere costruita come parte integrante di un sottocomplesso convertitore in una unità di pilotaggio. In altre applicazioni, la derivazione 69 può essere montata separatamente. La derivazione 69 può essere meccanica, elettrica oppure a stato solido. Come attualmente si preferisce, l'unità di derivazione utilizzata sarebbe a stato solido e simile a quella rappresentata nella Figura 9 del brevetto statunitense 5.625.545. Quando la derivazione 69 viene messa in funzione, essa crea in effetti un percorso di derivazione fra le rispettive linee di uscita 54 e 55 del convertitore. Come tale, la corrente può quindi essere portata attraverso la derivazione 69 invece del convertitore. Se un convertitore in avaria che è entrato in avaria portandosi in una condizione di circuito aperto non viene derivato o escluso, la corrente attraverso tale ramo diventa zero. Pertanto, è desiderabile avere un circuito di derivazione, per esempio il circuito 69, su ciascuna delle uscite dei rispettivi convertitori. Molti modi sono noti per il monitoraggio e la rivelazione di una cella in avaria e questi modi possono tutti essere utilizzati. Una semplice procedura consiste nel confrontare la tensione di uscita di una cella con l'uscita comandata. Altre procedure possono includere il controllo o la verifica dei componenti delle celle oppure l'impiego di routine diagnostiche. Mentre la discussione dell'invenzione può certe volte, per motivi di semplicità, implicare che soltanto una singola cella vada in avaria, deve essere compreso che l'invenzione copre anche gli apparecchi ed i procedimenti utilizzati per permettere di continuare il funzionamento con una o più celle in avaria in un dato ramo oppure in diversi rami. Come tale, l'invenzione può operare non soltanto quando una singola cella, per esempio la cella Ai nella Figura la, entra in avaria, ma fornirebbe anche un migliore funzionamento effettivo qualora una molteplicità di celle andassero in avaria, per esempio le celle

Come rappresentato nella Figura lb, il convertitore viene controllato attraverso la utilizzazione di un controllore locale, per esempio come mostrato con il numero di riferimento 65. Può essere desiderabile che il controllore locale sia anche associato alla singola cella o convertitore e sia contenuto in esso. Come tale, esso controllerà il convertitore specifico, per esempio la utilizzazione della modulazione in larghezza di impulso oppure altre tecniche di controllo. Il funzionamento del convertitore può essere utilizzato per controllare non soltanto la tensione di uscita, ma anche controllarla in maniera tale da comportare delle specifiche desiderate forme d'onda. Il funzionamento del controllore locale può essere operato come descritto nel brevetto statunitense a cui è stato fatto precedentemente riferimento. Quando il controllore locale è collocato sul singolo convertitore, può essere desiderabile che i segnali di controllo ricevuti provenienti dal controllore principale 67 vengano trasmessi al controllore locale attraverso la utilizzazione di un sistema a fibre ottiche, per esempio un allacciamento di controllo 66 a fibra ottica. Deve essere compreso che, nella esecuzione pratica dell'invenzione, certe funzioni di controllo possono essere aggruppate insieme in un controllo principale, per cui un controllore locale non sia necessario, e che il trasferimento dei segnali possa essere utilizzato in altri mezzi oltre alla utilizzazione delle fibre ottiche, per esempio i convenzionali cablaggi.

Nei casi in cui un controllore locale sia contenuto nel singolo sottocomplesso di cella di alimentazione elettrica, i segnali per tale complesso pos-sono essere generati da un controllore principale o centrale. La Figura le mostra un controllore centrale 70 che viene utilizzato per generare diversi segnali

Questi segnali sono co¬

mandi o repliche della desiderata tensione di uscita dai rispettivi convertitori sul ramo A, sul ramo B e sul ramo C. Il controllore centrale 70 alimenta il segnale di controllo VA* ai convertitori da

del ramo A, rispettivamente. Similmente, il controllore centrale può controllare un segnale νΞ* applicandolo ai controllori da Bi a B5. Il controllore centrale può anche dirigere un segnale al terzo ramo C attraverso il segnale Vc* applicato ai convertitori da Ci a C5. Un modulatore PWM può essere utilizzato per convertire ciascun comando di tensione in configurazioni di commutazione a ciclo di lavoro variabile per i transistori 56, 57, 58 e 59 nella Figura lb. Deve essere sottinteso che lo schema di controllo rappresentato nella Figura le è soltanto uno dei molti schemi di controllo che possono essere utilizzati nella realizzazione pratica dell'invenzione.

Mentre la pratica precedente in risposta ad una cella difettosa è stata quella di cortocircuitare un uguale numero di celle in tutte le tre fasi, anche se alcune di queste celle sono ancora funzionali, la presente invenzione utilizza una procedura in cui tutte le celle funzionali possono contribuire a fornire una tensione di uscita bilanciata.

La Figura ld rappresenta alcune forme di realizzazione che possono alternativamente essere usate per la esclusione di una cella difettosa. La alternativa i nella Figura ld rappresenta una cella convertitrice di alimentazione elettrica che viene scavalcata per mezzo dei contatti di un relè o di un contattore. Quando il contatto rappresentato nella sua posizione aperta viene eccitato da un solenoide, un percorso di derivazione viene creato fra i terminali di uscita della cella. Una alternativa derivazione può essere utilizzata nel modo rappresentato con ri. In questa alternativa, un dispositivo di rilascio a scatto provoca il fatto che un contatto caricato da una molla fornisca un percorso di derivazione fra i terminali di uscita della cella. Il dispositivo di rilascio a scatto può essere azionato elettricamente o meccanicamente e, in certe forme di realizzazione, può funzionare come un dispositivo di rivelazione di un circuito aperto. Con iii si rappresenta un convertitore di alimentazione elettrica o di potenza che presenta attraverso i suoi terminali di uscita un circuito di derivazione che utilizza due raddrizzatori controllati al silicio aventi polarità invertite. Facendo diventare conduttori ambedue i raddrizzatori controllati al silicio (SCR), si stabilisce un percorso di derivazione fra i terminali di uscita della cella. In dipendenza dal costo e dalla specifica applicazione, una simile derivazione può essere costruita utilizzando dei transistori in. serie, come dimostrato nella alternativa iv.

La Figura 2 rappresenta una tipica disposizione ordinata o matrice di celle collegate in serie, disegnate per illustrare la tensione da ciascun ramo e lo spostamento di fase fra i rami. Ciascuna cella è capace di generare una tensione di uscita in corrente alternata, per esempio, di 480 volt. Ciascuna cella è rappresentata da un circolo, con 5 celle collegate in ciascun ramo fra il punto neutro N ed i rispettivi punti A, B e C. Come rappresentato, una tale matrice può tipicamente generare fino ad approssimativamente 2.400 volt dal punto N a ciascuno dei punti A, B e C. Se il controllo rende queste tre tensioni uguali in grandezza e mutuamente spostate in fase di 120°, allora tale matrice produrrà una tensione di uscita in corrente alternata trifase bilanciata. In questo caso, la massima tensione di uscita linea-linea disponibile dalla matrice rappresenta nella Figura 2 può essere di 4.160 volt. Se una o più celle vanno in avaria, è possibile cortocircuitare i terminali di uscita delle celle e continuare ad operare con una tensione ridotta. La cella o le celle inattive possono essere-escluse o scavalcate, come è stato descritto nella Figura Ib.

La Figura 3 rappresenta la tensione disponibile dopo che le celle A4 e A5 sono state scavalcate. Poiché esse sono state escluse, esse non sono evidenziate nel diagramma delle,tensioni della Figura 3, dato che esse non contribuiscono alla tensione totale nella matrice, le celle escluse A4 e A5 si trovavano nel ramo A che si estende dal punto N al punto A. Come rappresentato nella Figura 3, soltanto tre celle Al, A2 e A3 rimangono ora nel ramo che si estende dal punto N al punto A. Ciò si verifica perchè non vi è alcuna componente di tensione residua dalle celle escluse. Come risultato, la massima tensione disponibile dal ramo A (fra il punto N ed il punto A) è stata ridotta del 40% fino ad approssimativamente 1.440 volt. Come rappresentato, la tensione piena è ancora disponibile negli altri rami che si estendono dal punto N al punto C e dal punto N al punto B. Se il controllo continuasse a mantenere il mutuo angolo di spostamento di fase al valore di 120°, per esempio, allora la tensione di uscita sarebbe sbilanciata, dato che la tensione VCB sarebbe molto maggiore delle tensioni VAC e VBA. Una tale tensione di uscita sbilanciata non sarebbe conveniente per il pilotaggio di un carico, per esempio un normale motore ad induzione in corrente alternata. Per evitare questa indesiderabile condizione e mantenere ancora un certo funzionamento del carico, è stata pratica seguita nella tecnica anteriore, dopo che una o più celle erano andate in avaria, escludere lo stesso numero di celle in tutte le tre fasi. Anche se molte di queste celle sono ancora perfettamente funzionali, il desiderio di bilanciare la tensione di uscita alimentata al carico ha superato il desiderio di utilizzare tutte le celle disponibili. In questa condizione, la tensione massima di uscita dall'intera disposizione è quindi limitata alla capacità della fase che presenta il massimo numero di celle in avaria in un ramo. La capacità di alimentazione elettrica supplementare disponibile nelle celle funzionali che sono state escluse per mantenere la condizione di bilanciamento di uscita non viene utilizzata. La Figura 4 rappresenta la matrice della Figura 3 dopo che le celle A4 e A5 sono state escluse e, in aggiunta, sono anche state escluse le celle funzionali B4, B5, C4 e C5. La massima tensione linea-linea bilanciata in questa figura è il 60% della tensione nominale ovvero, nell'esempio, 2.494 volt. E' importante comprendere che la connessione dalla matrice dei convertitori o delle celle ai terminali del motore normalmente consiste soltanto di tre fili. Il punto neutro N della matrice usualmente non viene collegato al punto neutro del motore. Pertanto, non ha alcuna importanza per il motore se le tensioni di rami dal punto N ai punti A, B e C abbiano la stessa grandezza oppure anche che esse siano mutuamente spostate in fase di 120°. Il motore richiede soltanto che le tensioni linea-linea VAC, VBA e VCB abbiano uguali grandezze e siano mutuamente spostate in fase di 120°. Mentre la circuiteria della Figura 4 fornisce delle tensioni di uscita bilanciate ed uno spostamento di fase di 120°, essa non sfrutta la piena capacità di tutte le celle funzionali del complesso di pilotaggio.

La Figura 5a mostra il modo in cui una matrice come quella della Figura 1 potrebbe essere configurata dopo la avaria delle celle Ai e As. La figura suppone che le celle A e Aj, a causa della avaria, siano state escluse e, pertanto, non vi sia alcun contributo da queste celle alla tensione complessiva nel ramo A, la tensione dal punto N al punto A. Il funzionamento del complesso di pilotaggio per realizzare il diagramma delle tensioni della Figura 5 utilizza un angolo di fase fra le fasi B e C che è stato ridotto da 120° a 95°. Gli angoli restanti fra le fasi A e C e fra le fasi B e A sono stati-aumentati da 120° a 132,5°. Questi angoli comportano ora le tensioni linea-linea VAC, VBA e VCB che hanno uguali grandezze. In aggiunta, il mutuo spostamento di fase nella Figura 5a è di 120° fra le tensioni VAC, VCB e VBA. La massima tensione linea-linea bilanciata ora disponibile, come rappresentato nella Figura 5, è lo 85% della tensione nominale, ovvero 3.542 volt. Dato che il motore subisce ancora una condizione di bilanciamento delle tensioni trifase, esso continuerà ad assorbire correnti trifase bilanciate, aventi un mutuo spostamento di fase di 120°. Tuttavia, poiché le tensioni delle celle non hanno più un mutuo spostamento di fase di 120°, l'angolo fra la tensione della cella e la corrente della cella può ora variare fra le fasi. Per piccoli carichi, quando la corrente del motore è in ritardo sulla tensione del motore nella misura approssimativa di 90°, alcune delle celle possono sperimentare una corrente di cella che è in ritardo sulla tensione della cella in una misura superiore a 90°. Ciò può provocare il fatto che le celle assordano energia, che esse possono non essere in grado di dissipare o di rigenerare. Pertanto, può essere desiderabile evitare il funzionamento in questa maniera sotto carichi leggeri. Una appropriata rivelazione della corrente e del carico può essere implementata quando si desidera un funzionamento con carico leggero per un complesso di pilotaggio che utilizzi la presente invenzione.

La Figura 5b rappresenta un altro esempio in cui una cella è andata in avaria nel ramo B (35) e due celle sono andate in avaria nel ramo C (C4 e C5). In questo caso, l'angolo fra le fasi A e B è stato ridotto a 96,9°, mentre l'angolo fra le fasi A e C è stato ridotto a 113,1°. Ciò fornisce ancora delle tensioni linea-linea bilanciate di valore 3.249 volt, ovvero il 78% del valore nominale.

La Figura 5c rappresenta altri esempi in cui le celle B4, B5, C3, C4 e C5 sono tutte state escluse. Questa regolazione permette ancora di ottenere il 51% della tensione, ovvero 2.121 volt.

Gli angoli di controllo richiesti dipenderanno dal numero delle celle funzionali che rimangono in ciascuna fase. I valori specifici per la relazione fase-fase possono essere calcolati nel controllo quando viene rivelata una condizione di avaria. In altre circostanze, può essere desiderabile avere predeterminati angoli di fase che rappresentino date condizioni di avaria. Le Figure 3, 5a, 5b e 5c mostrano specifiche condizioni di avaria. Tutti questi esempi utilizzano cinque celle per fase. E' ovvio che altre condizioni di avaria possono esistere nella struttura di cinque celle per fase. In aggiunta, l'invenzione può essere eseguita in pratica utilizzando un qualsiasi numero di celle per fase. Una volta che il numero di celle utilizzate per ogni fase in una data applicazione sia noto, per esempio cinque celle per ramo, le specifiche del difetto di funzionamento o di avaria possono essere determinate e si può calcolare l'angolo di fase appropriato da ramo a ramo. Al posto di calcolare l'angolo di fase specifico da ramo a ramo, può essere desiderabile avere certe condizioni di avaria programmate nel sistema. Esse possono consistere di valori predeterminati per date situazioni di avaria. Una o più tabelle di consultazione o di lettura possono essere utilizzate nella esecuzione pratica dell'invenzione. Le Tabelle 1-7 che seguono forniscono i valori generali per la relazione di fase da ramo a ramo per alimentatori di energia elettrica che utilizzano un qualsiasi valore fra due e otto celle per ogni ramo. In queste tabelle, si suppone che i rami si trovino in una disposizione a Y trifase comprendente i rami A, B e C. La tabella è stata abbreviata per il fatto che essa fornisce gli stessi valori senza tener conto di quale cella in un dato ramo vada in avaria.·In aggiunta, poiché una condizione di avaria in un alimentatore di energia elettrica comporta identiche relazioni di fase senza tener conto di quali rami abbiano il numero di avarie, un alimentatore di energia elettrica con A=5, B=3 e C=% è identico ad un alimentatore di energia elettrica avente le celle attive A=5, B=5 e C=3. La tabella, pertanto, fornisce una semplice forma ridotta con cui coprire tutte queste combinazioni. Nella tabella, il ramo A è sempre riportato come avente il massimo numero di celle attive, il ramo B è riportato come quello avente il secondo numero massimo di celle attive ed il ramo C come quello avente il minimo numero di celle attive. Le Tabelle 1-7 potrebbero essere usate in uno schema a microprocessore come tabelle di consultazione per determinare la appropriata relazione di fase in un alimentatore di energia elettrica comprendente delle celle difettose. Nella tabella, il termine Vmax% viene usato per indicare la tensione massima che sarebbe disponibile sotto una condizione di avaria come una percentuale della ten-sione normale linea-linea. Tutti gli angoli di fase sono in relazione al vettore A normale in un alimen-tatore di energia elettrica non avente celle difetto-se. Come esempio, A0 è l'angolo fra il ramo A in un modo dì avaria in confronto con il ramo A nel modo privo di avaria. Tutti gli angoli riportati sono in relazione al vettore per il ramo A nel. modo privo di avaria. Poiché gli esempi precedentemente riportati si riferivano a cinque celle per ogni ramo, questi esempi possono essere osservati nella Tabella 4.

TABELLA 1

Numero originale di celle = 2

TABELLA 3

Numero originale di celle = 4

Nota: A cells= celle del ramo A

B cells= celle del ramo B

C cells= celle del ramo C.

Gli angoli riportati nelle Tabelle 1-7 forniscono i risultati ottimali, ma gli angoli possono essere abbastanza difficili da calcolare, specialmente quando il numero delle celle funzionali è diverso in tutte le tre fasi. Tuttavia, utilizzando altri insegnamenti della presente invenzione, non è necessario calcolare questi angoli. Una struttura di controllo già esistente può essere modificata per implementare un controllo di esclusione bilanciata, con risultati quasi altrettanto buoni come quelli delle Tabelle 1-7. Le tensioni di uscita delle singole celle in ciascun ramo sono controllate mediante modulazione in larghezza di impulso. Questa modulazione viene implementata nel modo rappresentato nella Figura le attraverso il confronto delle forme d'onda di comando per ciascuna fase o per ciascun ramo con un gruppo di forme d'onda portanti triangolari. Le forme d'onda portanti oscillano sulla desiderata frequenza di commutazione per le celle. Queste forme d'onda portanti presentano vari angoli di fase per ottenere una cancellazione delle armoniche fra le celle. Le forme d'onda di comando sono semplicemente delle repliche delle desiderate tensioni di uscita dal punto N ai punti A, B e C, precisamente i singoli rami A, B e C. Quando la matrice delle celle viene usata per pilotare un carico, per esempio un motore, le desiderate tensioni di uscita linea-linea sono tipicamente di natura sinusoidale. Tuttavia, se vengono impiegate forme d'onda di comando sinusoidali, allora la massima tensione di uscita disponibile sarà limitata al valore al quale l'ampiezza delle onde sinusoidali diventa uguale all'ampiezza della portante. Con le onde sinusoidali trifase, nel momento in cui una fase raggiunge la tensione massima, le altre due fasi si trovano soltanto ad una metà della tensione massima con polarità opposta. Ciò si traduce in una capacità inutilizzata. Per migliorare il limite della tensione massima, viene spesso utilizzato un procedimento di controllo come quello mostrato nella Figura 6. I comandi sinusoidali originali, .VA*, VB*, VC* vengono elaborati come rappresentato nello schema a blocchi della Figura 6. L'uscita di questo procedimento viene quindi inviata al modulatore in larghezza di impulso.

Come rappresentato nella Figura 6 (tecnica precedente), un blocco contrassegnato con la dicitura SELECT MAXIMUM (SELEZIONE DI MASSIMO) produce un segnale uguale al massimo positivo dei tre comandi di tensione in qualsiasi istante. Un analogo blocco contrassegnato con la dicitura SELECT MINIMUM (SELEZIONE DI MINIMO) produce un segnale uguale al massimo negativo dei tre comandi di tensione in qualsiasi istante. Questi due segnali vengono sommati e la somma viene divisa a metà. Il segnale risultante viene quindi sottratto da ciascuno dei comandi di tensione originali, in modo da produrre una nuova serie di comandi di tensione che vengono quindi inviati al modulatore in larghezza di impulso. I comandi di tensione modificati EA*, EB* e EC* sono comandi a picco ridotto i quali vengono inviati al controllo di modulazione in larghezza di impulso. Per esempio, se la grandezza del massimo comando di tensione positivo è uguale al massimo negativo, l'uscita della somma sarà zero. Tuttavia, se la grandezza del massimo comando di tensione positivo è superiore al massimo negativo, l'uscita della somma sarà positiva. Quando la metà di questa differenza viene sottratta da tutti i tre comandi, la risultante nuova serie di comandi, EA*, EB*, EC* avrà i massimi valori positivi ed i massimi valori negativi di uguale grandezza. Come rappresentato nella Figura 6, il procedimento di riduzione della tensione di picco sottrae lo stesso segnale da tutti i tre comandi. Un tale segnale è denominato "segnale di modo comune". La polarità della sottrazione è sempre tale che il comando con la massima grandezza viene ridotto, mentre la grandezza di uno o di ambedue gli altri comandi viene aumentata. In effetti, le fasi che presentano una capacità extra sono usate per "aiutare" la fase avente il massimo carico. Questa metodologia aumenta la tensione linea-linea disponibile nella misura del 20% nei confronti del caso sinusoidale. Essa può anche essere utilizzata con l'invenzione basata sulla esclusione delle celle difettose, con una semplice modificazione.

La procedura di riduzione della tensione di picco della Figura 6 può essere modificata in modo da implementare anche la nuova metodologia inventiva basata sulla esclusione. La Figura 7 rappresenta una semplicissima modificazione. L'unica variazione necessaria nello schema della Figura 6 consiste nell'introdurre i guadagni regolabili KA, KB e KC nei comandi di ingresso sinusoidali VA*, VB* e VC*. Questi nuovi guadagni sono normalmente unitari se nessuna cella viene esclusa. In tal modo, essi non hanno alcun effetto sui valori di uscita EA*, EB* e EC*. Tuttavia, se una o più celle vengono escluse, allora i valori di questi guadagni per una qualsiasi fase, in cui il numero delle celle funzionali è stato ridotto, vengono aumentati fino al rapporto fra il conteggio delle celle normali ed il conteggio delle celle effettive non difettose. Il risultato è quello di tendere ad aumentare il comando applicato alle celle restanti nella misura necessaria per mantenere la tensione di uscita originale. I blocchi che svolgono funzioni di guadagno KA, KB e KC forniscono questa funzione. Poiché questo nuovo comando è maggiore dei comandi applicati alle altre fasi, che hanno perduto un minor numero di celle oppure non ne hanno perdute affatto, viene generato un segnale di modo comune che quindi riduce il carico sulle celle restanti e provoca il fatto che le celle dell'altra fase "aiutino" la tensione di alimentazione alla fase oppure alle fasi che presentano rami contenenti celle difettose.

Le Figure 8, 9 e 10 rappresentano forme d'onda ricavate dalla Figura 7 con zero, due e quattro celle escluse, rispettivamente. Come rappresentato nella Figura 8, i guadagni per i rispettivi rami KA, KB e KC sono uguali all'unità, dato che non sono contenute celle difettose. Nella Figura 7, i segnali marcati con VA*, VB* e VC* sono comandi di tensione sinusoidali bilanciati aventi origine in altre parti del controllo. Questi segnali vengono moltiplicati per i guadagni KA, KB e KC rispettivamente per generare i segnali UA*, UB* e UC*. La Figura 8 rappresenta il caso in cui non vi sono celle escluse, come nella Figura 2 (per cui KA = 1, KB = 1 e KC = 1); pertanto, nella Figura 8a, le tensioni UA*, UB* e UC* sono anche tensioni sinusoidali bilanciate. Bisogna notare che, nell'istante in cui la tensione UB* raggiunge il suo valore positivo di picco, ambedue le tensioni UA* e UC* sono negative, ma presentano soltanto una metà della grandezza della tensione UB*. La Figura 8b rappresenta il segnale UMAX dal blocco di SELEZIONE DI

MASSIMO ed anche il segnale UMIN dal blocco di SELEZIONE DI MINIMO. Nella Figura 8b, soltanto la <' >tensione UB* è stata rappresentata per motivi di chiarezza; ambedue le tensioni UA* e UC* sono state omesse. E' chiaro che il segnale UMAX segue quello fra i segnali UA*, UB* o UC* che presenta il massimo valore positivo, mentre il segnale UMIN segue quello fra i segnali UA*, UB* o UC* che presenta il massimo valore negativo. La Figura 8c è identica alla Figura 8b, con l'aggiunta del segnale UCOM. Il segnale UCOM è il risultato della somma dei due segnali UMAX e UMIN e della successiva divisione per due. Il segnale UCOM è il segnale di modo comune che sarà sottratto dai tre segnali UA*, UB* e UC*. La Figura 8d mostra il risultato di tale sottrazione, in cui EA* = UA* -UCOM, EB* = UB* - UCOM e EC* = UC* - UCOM. Bisogna notare che questi tre segnali presentano valori di picco inferiori al valore UB* (oppure UA* o UC*, che non sono rappresentati). Nell'istante in cui il segnale UB* raggiunge il suo valore di picco positivo, il segnale EB* presenta un valore positivo più piccolo ed ambedue i segnali EA* e EC* sono negativi, con la stessa grandezza del segnale EB*. Quando i segnali EA*, EB* e EC* vengono utilizzati per controllare la modulazione in larghezza di impulso delle celle, l'effetto in quell'istante sarà quello di ridurre la grandezza della tensione di picco richiesta dalle celle della fase B attraverso l'incremento della grandezza richiesta dalle celle della fase A e della fase C.

Tuttavia, nella Figura 9, le celle Ba e B5 sono state escluse. Le forme d'onda della Figura 9 corrispondono alle uscite dalla Figura 7, con le celle B4 e B5 escluse. La Figura 9 rappresenta gli stessi segnali della Figura 8 per il caso di due celle escluse nella fase B (come nella Figura 3). I segnali VA*, VB* e VC* sono ancora bilanciati, però il guadagno KB è stato aumentato in modo da uguagliare il rapporto del conteggio delle celle normali divise per il restante conteggio delle celle non escluse, che è 5/3 = 1,67. Gli altri guadagni non sono influenzati, per cui KA = 1, KB =1,67 e KC = 1. Pertanto, nella Figura 9a, i segnali UA* e UC* sono tensioni sinusoidali bilanciate, però la tensione UB* è molto maggiore. La Figura 9b rappresenta il segnale UMAX dal blocco di SELEZIONE DI MASSIMO ed anche il segnale UMIN dal blocco di SELEZIONE DI MINIMO in queste condizioni (le tensioni UA* e UC* sono state omesse per chiarezza). La Figura 9c è identica alla Figura 9b, con l'aggiunta del segnale UCOM. Il segnale UCOM contiene ora una significativa componente del segnale UB*, a causa dello sbilanciamento. La Figura 9d rappresenta il risultato della sottrazione del segnale UCOM dalle tensioni UA*, UB* e UC* per ottenere EA*, EB* e EC*. Bisogna notare che questi tre segnali hanno valori di picco inferiori alla tensione UB* e che essi hanno tutti gli stessi valori di picco in diversi momenti nell'ambito di ciascun ciclo. Nell'istante in cui la tensione UB* raggiunge il suo valore positivo di picco, la tensione EB* presenta un valore positivo significativamente più piccolo ed ambedue le tensioni EA* e EC* sono negative con la stessa grandezza della tensione EB*. Quando i segnali EA*, EB* e EC* vengono usati per controllare la modulazione in larghezza di impulso delle celle, l'effetto è che tutte le.restanti celle dovranno produrre la stessa tensione di picco, anche se la fase B manca di due celle su cinque. Se la tensione di uscita del complesso di pilotaggio viene gradualmente aumentata, tutte le restanti 13 celle raggiungeranno simultaneamente il loro limite di tensione. Ciò si verificherà circa in corrispondenza dell'85% della tensione disponibile quando tutte le 15 celle erano funzionanti. Tuttavia, se due celle sono state escluse in ciascuna fase (come rappresentato nella Figura 4), la massima tensione disponibile sarà soltanto il 60%.

Il diagramma delle tensioni del circuito di alimentazione di energia elettrica per una tale disposizione di esclusione è rappresentato nella Figura 5. Quindi, in questo esempio, due celle sono state escluse nel ramo B, la costante KA è stata aumentata, rispetto al valore precedente di 1 fino al valore corrente di 1,67. Questo valore può essere calcolato dalla seguente equazione:

Il numero totale delle celle nel ramo comprende quelle celle che sono state escluse e quelle celle che non sono state escluse. Come rappresentato nell'esempio, kA = 5/3 ovvero 1,67.

La Figura 10 rappresenta le forme d'onda delle Figura 7, con le uscite dei comandi applicate al controllo di modulazione di larghezza degli impulsi, EA*, EB* e EC*. In questo esempio, le celle A2, A3, Ai e A5 sono state escluse. La Figura 10 rappresenta gli stessi segnali della Figura 8 per il caso di quattro celle escluse nella fase A. I segnali VA*, VB* e VC* sono ancora bilanciati, però il guadagno KB è stato aumentato in modo da risultare uguale al rapporto fra il conteggio delle celle normali ed il conteggio delle restanti celle non escluse, che è 5/1 = 5. Gli al-tri guadagni non sono stati influenzati, per cui KA = 5, KB = 1 e KC = 1. Pertanto, nella Figura 10a, le tensioni UB* e UC* sono tensioni sinusoidali bilanciate, però la tensione UA* è molto maggiore. La Figura 10b mostra il segnale UMAX dal blocco di SELEZIONE DI MASSIMO ed anche il segnale UMIN dal blocco di SELEZIONE DI MINIMO in queste condizioni (le tensioni UB* e UC* .sono state omesse per chiarezza) . La Figura 10c è identica alla Figura 10b, con l'aggiunta del segnale UCOM. Il segnale UCOM contiene ora una componente dominante del segnale UA*, a causa dello sbilanciamento. La Figura lOd mostra il risultato della sottrazione della tensione UCOM dalle tensioni UA*, UB* e UC* per ottenere le tensioni EA*, EB* e EC*. Bisogna notare che questi tre segnali presentano valori di picco inferiori a UAB* e che essi hanno tutti gli stessi valori di picco in diversi momenti nell'ambito di ciascun ciclo. Nell'istante in cui la tensione UA* raggiunge il suo valore di picco positivo, la tensione EA* presenta un valore positivo significativamente più piccolo ed ambedue le tensioni EB* e EC* sono negative con la stessa grandezza della tensione EA*. Quando le tensioni EA*, EB* e EC* sono usate per controllare la modulazione in larghezza di impulso delle celle, l'effetto è che tutte le restanti celle dovranno produrre la stessa tensione di pic-co, anche se la fase A manca di quattro su cinque celle. Se la tensione di uscita di pilotaggio viene gradualmente aumentata, tutte le 11 restanti celle raggiungeranno simultaneamente il loro limite di tensione. Ciò si verificherà in corrispondenza circa del 67% della tensione disponibile quando tutte le 15 celle erano funzionanti. Tuttavia, se quattro celle sono state scavalcate in ciascun ramo, la massima tensione disponibile sarebbe soltanto il 20%.

Ciò comporta nuove costanti di guadagno allo ingresso della Figura 7. Queste nuove costanti sono KA = 5, KB = 1 e KC = 1. Come precedentemente discusso, poiché non vi sono avarie nel ramo B o nel ramo C, la costante è unitaria. Ciò è derivato dal numero totale di celle in ciascun ramo diviso per il numero delle celle che sono operative e che non sono state escluse. In ciascuna circostanza con riferimento ai rami B e C, i valori sono 5/5. Tuttavia, poiché il ramo A presenta le celle escluse A2, A3, A4 e A5, il valore di kA è uguale a cinque; il numero totale delle celle nel ramo, diviso per il numero delle celle che sono operative, precisamente 1. Il risultato è quello per cui la costante kA = 5. Rivedendo questi valori di kA, kB e kC, il circuito della Figura la può essere fatto funzionare con quattro celle di alimentazione elettrica in avaria in un singolo ramo e può ancora mantenere una tensione di uscita bilancia-ta ai terminali A, B e C del motore. Il settantatré percento delle celle alimentatrici di energia elettrica operative o dei convertitori, precisamente Ai, B1-B5 e C1-C5 forniscono energia elettrica al motore. Durante un tale funzionamento, se la pratica della derivazione o della esclusione di un uguale numero di celle funzionali fosse ancora utilizzata, la massima tensione di uscita sarebbe il 20% fra i terminali del motore. Tuttavia, utilizzando la presente invenzione, la tensione di uscita fra i terminali del motore in un sistema comprendente quattro celle difettose in un singolo ramo è uguale al 67%.

la Figura 11 rappresenta un diagramma circuitale che può essere utilizzato per fornire i segnali di modulazione in larghezza di impulso modificati EA*, EB* e EC*. Gli ingressi VA", VB" e Vc" sono alimentati attraverso i controlli di guadagno 81-83 che rappresentano le costanti di avaria delle celle kA, kB e kC. La circuiteria di selezione di minimo e di selezione di massimo utilizza un ponte di diodi, comprendente i diodi 84, 86 e 88 che alimentano il segnale di selezione di massimo. Similmente, i diodi 85, 87 e 89 forniscono le alimentazioni di tensione per la funzione di selezione di minimo. Dei circuiti partitori di tensione basati sulla utilizzazione dei resistor! 94 e 95 forniscono la funzione di divisioneper-due. La funzione di divisione-per-due della tensione viene quindi alimentata ai sommatori 90,·91 e 92, insieme con i rispettivi valori dei segnali di controllo a guadagno modificato.

Il procedimento delle Figure 7 oppure 11 realizza quasi le stesse tensioni di uscita che si realizzano con l'impiego degli angoli calcolati dalle Tabelle 1-7, però introduce una distorsione di piccola entità che spesso risulterà accettabile. Poiché il procedimento della Figura 7 è semplice, senza alcun anello circuitale di retroazione, esso può essere preferito in certi casi.

La Figura 12 rappresenta uno schema a blocchi di un'altra funzione di controllo per ridurre il comando di tensione di picco ed anche per implementare la nuova strategia, che è più complessa di quella della Figura 7, ma fornisce migliori risultati. Questa procedura richiede un anello di circuito di retroazione interno con integrazione, però evita la distorsione della Figura 7 e si avvicina ancora di più all'ottenimento delle stesse tensioni di uscita che si ottengono utilizzando gli angoli calcolati della Tabella 7.

La differenza di principio fra la Figura 7 e la Figura 12 è che il segnale di modo comune UCOM viene sottratto dai comandi sinusoidali VA*, VB* e VC* prima che vengano applicati i guadagni regolabili KA, KB e KC. La sottrazione si verifica nelle funzioni di somma 201, 202 e 203, mentre i guadagni sono applicati nei blocchi 204, 205 e 206. Come nella Figura 7, il blocco 207 di SELEZIONE DI MASSIMO produce il segnale UMAX uguale al massimo segnale di ingresso positivo, però questi segnali di ingresso sono ora i segnali di uscita UA*, UB* e UC*. Similmente, il blocco 208 di SELEZIONE DI MINIMO produce il segnale UMIN uguale al massimo segnale di ingresso negativo, però questi segnali di ingresso sono ancora costituiti dai segnali di uscita UA*, UB* e UC*.

I segnali UMAX e UMIN sono sommati nella funzione sommatrice 209 e divisi per due nel blocco 210. Nel blocco 210, il segnale viene anche diviso per Kmax, che è uguale al massimo dei tre guadagni KA, KB o KC. La divisione per Kmax è necessaria per motivi di stabilità nelle implementazioni digitali con campionamento, però non è necessaria nelle implementazioni analogiche. L'uscita del blocco 210 viene integrata rispetto al tempo nella funzione 211 per produrre il segnale UCOM.

Durante la esecuzione della procedura della Figura 12, si supponga che il massimo segnale positivo UMAX superi la grandezza del massimo segnale negativo UMIN, per cui un piccolo residuo positivo emerge dal blocco 209 per pilotare l'integratore 211 attraverso il blocco di guadagno 210. Ciò provocherà il fatto che l'uscita UCOM dell'integratore diventi maggiormente positiva nel corso del tempo. Quando questo segnale più positivo UCOM viene sottratto dalle tensioni VA*, VB* e VC* nei blocchi 201, 202 e 203, esso provocherà il fatto che i segnali UA*, UB* e UC* diventino maggiormente negativi. Questo procedimento continuerà fino a che i segnali UMAX e UMIN risultino uguali ma opposti, per cui l'uscita di somma 209 diventa zero. A questo punto, i segnali di massimo valore positivo e di massimo valore negativo sono uguali ma opposti, come si desidera.

Il procedimento della Figura 12 è leggermente superiore a quello della Figura 7, poiché esso non introduce alcuna distorsione e consente una tensione dì uscita leggermente superiore. Tuttavia, esso è più complesso, a causa del percorso di retroazione con integrazione. La retroazione è necessaria poiché il segnale di modo comune UCOM è derivato a valle del punto dove esso viene usato. Pertanto, in molti casi si preferirà il procedimento della Figura 7.

Mentre molte delle varie forme di realizzazione precedentemente discusse hanno utilizzato le funzione di esclusione o di scavalcamento (bypass) come quella descritta nella Figura ld, deve essere sottinteso che altre forme di realizzazione possono essere utilizzate per trasferire le uscite dalle varie celle operative. la Figura 13 rappresenta un tale commutatore di trasferimento. In questa rappresentazione schematica, un ingresso normale riportato con il numero di riferimento 301 può essere collegato all'uscita 304 attraverso il braccio di commutazione 303. Nella posizione alternativa, il braccio 303 può collegare l'uscita 304 ad un ingresso alternativo 302. Questa disposizione di commutazione SPDT è ben nota a coloro che sono esperti nel settore elettrico. Come rappresentato, il braccio di commutazione 303 viene attivato da un pistone 305 azionato da un fluido che può essere alimentato attraverso un tubo 306. Nelle preferite forme di realizzazione, il fluido sarebbe costituito dall'aria ed il tubo 306 potrebbe essere di materiale plastico non elettricamente conduttore, tali materiali sono prontamente disponibili. Il numero di riferimento 308 rappresenta una sorgente di aria pressurizzata. Essa potrebbe essere un serbatoio oppure un compressore oppure altra sorgente di fluido pressurizzato. Il funzionamento elettrico della valvola a solenoide 307 provoca lo spostamento del braccio di commutazione 303. In questa disposizione, un commutatore di trasferimento viene usato al posto dei contattori di esclusione rappresentati nella Figura ld. Uno dei vantaggi di una tale disposizione è che il contattore meccanico può essere montato in adiacenza alle aree di collegamento ad alta tensione e l'isolamento elettrico viene mantenuto dal tubo non conduttore 306. Come risultato, tutta la tensione elevata sarebbe mantenuta nell'area di alta tensione. La valvola a solenoide 307 con azionamento elettrico potrebbe essere una valvola a due posizioni in cui il fluido proveniente dalla sorgente 308 viene comunicato al pistone 305 in una posizione ed il fluido dal pistone di funzionamento 305 viene scaricato nella atmosfera e la sorgente 308 viene esclusa nella posizione alternativa.

L' impiego di un commutatore di trasferimento a due vie monopolare fornisce continuità nei complessi di pilotaggio aventi una condizione di malfunzionamento delle celle. In aggiunta, l'impiego di detto commutatore di trasferimento a due vie monopolare permette la eliminazione del fusibile di derivazione o di bypass necessario nello schema di derivazione ad una via. Tale fusibile è necessario per la possibilità che la derivazione di una cella debba essere atti-vata anche se il principale IGBT non riesce a bloccare la tensione dal bus. Nella forma di realizzazione SPDT, l'azionamento "rottura prima di chiusura" elimina la possibilità di escludere un ponte difettoso e perciò previene la formazione di un plasma conduttore che potrebbe essere il risultato di una scarica energetica totale nei fusibili o nei dispositivi IG3T difettosi dalla cella difettosa. Questa condizione potrebbe provocare ulteriori avarie nel circuito di alimentazione elettrica.

La Figura 14 mostra un commutatore di trasferimento che utilizza un contatto caricato da una molla. In questo caso, un dispositivo di rilascio a scatto pneumatico 311 viene collegato ad un elemento di barriera 312. una leva di scatto non conduttrice 313 collega il meccanismo di rilascio a scatto alla leva di rilascio 318. Il braccio 318 del commutatore opera nel modo a due vie monopolare fra le sorgenti alternative normali di uscita 316 e 317. La molla 315 sollecita il braccio di controllo in una di due posizioni. Nella forma di realizzazione rappresentata, la molla 315 tira verso il basso il braccio 318 di commutazione. Tuttavia, lo spostamento verso il basso del braccio di commutazione 318 è limitato dalla leva di scatto 314. In questa posizione, il braccio 318 si trova in conduzione elettrica con la sorgente normale nel punto 316. Il dispositivo di rilascio a scatto può essere un dispositivo pneumatico alimentato in maniera simile a quella rappresentata e discussa nella Figura 13. Quando il dispositivo di rilascio a scatto viene attivato, il meccanismo di aggancio del braccio 318 e della leva 314 si disimpegna. Come risultato, il braccio 318 di commutazione viene spostato in modo da entrare in conduzione elettrica con la sorgente alternativa 317. Sul dispositivo rappresentato che utilizza un dispositivo di rilascio a scatto montato in adiacenza al pannello di barriera 312, è anche previsto che il dispositivo di rilascio a scatto 311 possa essere montato in stretta prossimità al meccanismo di commutazione di trasferimento ad alta tensione. In tal caso, allora, sarebbe desiderabile impiegare un tubo di materiale plastico ed una valvola a solenoide con attivazione elettrica e con azionamento a distanza secondo la Figura 13, per il controllo del commutatore di trasferimento. Nella Figura 14 è anche rappresentato un contatto ausiliario 310. Il contatto ausiliario è facoltativo e può essere utilizzato per determinare elettricamente se il commutatore di trasferimento sia o meno stato azionato. Il commutatore di trasferimento della Figura 14 viene rilasciato dal dispositivo di pilotaggio elettrico fornendo un segnale elettrico che direttamente oppure attraverso un allacciamento pneumatico provoca lo azionamento del dispositivo di rilascio a scatto 311. Il dispositivo 311 può essere, per esempio, un pistone con azionamento a fluido. Una volta che il dispositivo sia stato azionato per spostarsi dalla sua sorgente normale alla sua sorgente alternativa, il commutatore di trasferimento rimarrà in quella posizione fino a che il braccio di commutazione 318 viene meccanicamente spostato verso l'indietro, provocando il reimpegno del dispositivo di aggancio e della leva 314, 318. Nelle condizioni normali, sia l'operazione di trasferimento e sia l'operazione di ripristino avrebbero luogo in condizioni di corrente zero. Il commutatore di trasferimento della Figura 14 è stato rappresentato come se fosse un dispositivo di rilascio con azionamento a molla, tale commutatore di trasferimento potrebbe comunque essere anche meccanicamente o pneumaticamente azionato in modo da passare tra l'uno e l'altro polo dell'unità di commutazione SPOT.

La Figura 15 rappresenta tre celle Al, A2 e A3 operanti nel loro modo normale in serie. Il loro ingresso normale 324 sarebbe per esempio il nodo di una configurazione a stella. Durante il funzionamento, qualora una qualsiasi delle celle Al, A2 o A3 dovesse andare in avaria, l'appropriato commutatore di trasferimento 321, 322 o 323 opera per discollegare prima tale cella di alimentazione elettrica dal circuito. Non appena il rispettivo braccio di commutazione dei commutatori di trasferimento 321, 322 e 323 si sposta verso l'altra posizione, viene realizzata una disposizione in serie delle restanti celle operative.

Mentre sono state rappresentate certe applicazioni dell'invenzione che utilizzano la metodologia della riduzione della tensione di picco, deve essere compreso che altre forme di realizzazione possono utilizzare l'invenzione per bilanciare la tensione di uscita fra le fasi senza utilizzare la "procedura di riduzione della tensione di picco", ad esempio sfruttando gli angoli ricavati dalle Tabelle 1-7. In aggiunta, mentre una parte della circuiteria è stata rappresentata in relazione a procedimenti analogici deve essere compreso che l'invenzione può essere eseguita utilizzando una appropriata programmazione software. I procedimenti digitali possono essere facilmente sostituiti alla circuiteria rappresentata. In aggiunta, mentre il procedimento utilizzato come esempio in questa descrizione presenta una modulazione in larghezza di impulso, deve essere compreso che altre tecniche di controllo possono ugualmente essere utilizzate nella pratica effettiva della presente invenzione .

Mentre l'invenzione è stata descritta in relazione a certe forme di realizzazione, deve essere compreso che altre forme di realizzazione create da altri sono anche incluse nell'invenzione e sono coperte dalle rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per il funzionamento di un alimentatore di energia elettrica multifase comprendente una pluralità di celle convertitrici collegate in serie in ciascuno di una pluralità di rami, ciascuno di detti rami essendo collegato tra un nodo ed una rispettiva linea e tale alimentatore avendo tensioni di uscita linea-linea fra le coppie di detti rami, comprendente le seguenti operazioni: (a) rivelare una cella difettosa in uno qualsiasi di detti rami; (b) formare un percorso di corrente in uno qualsiasi di detti rami avente almeno una cella difettosa, fornendo una derivazione intorno a ciascuna di dette celle difettose; e (c) controllare le celle inserite nei rami di detto alimentatore di energia per massimizzare dette tensioni di uscita linea-linea e per mantenere tutte le uscite di tensione linea-linea generalmente con grandezze uguali.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, ulteriormente consistente nel mantenere generalmente bilanciata la fase linea-linea.
3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, ulteriormente consistente nel mantenere la tensione linea-linea generalmente di grandezza uguale attraverso la regolazione della relazione di fase ramoramo.
4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, ulteriormente consistente nel ridurre le richieste tensioni di picco fra i rami.
5. Procedimento secondo la rivendicazione 1, ulteriormente consistente nell'operazione di generare comandi di tensione per fornire una riduzione della tensione di picco e nel modificare tali comandi in risposta alla rivelazione di almeno una cella difettosa.
6. Procedimento secondo la rivendicazione 1, ulteriormente comprendente la modulazione in larghezza di impulso di dette celle convertitrici con un segnale di comando.
7. Procedimento secondo la rivendicazione 1, ulteriormente consistente nell'aumentare il segnale di comando a ciascuna di dette celle convertitrici che non è stata esclusa in un ramo che comprende almeno una cella difettosa.
8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, in cui detto incremento dì detto segnale di comando è di un ammontare generalmente uguale al rapporto fra il numero totale delle celle inserite in detto ramo ed il numero delle celle non escluse in detto ramo.
9. Procedimento secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzato dal fatto che detto controllo comprende ulteriormente l'incremento della grandezza dell'uscita durante una porzione del ciclo di celle non escluse in ciascuno di detti rami aventi almeno una cella in avaria.
10. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detto controllo consiste ulteriormente nello aumentare la grandezza dell'uscita durante una porzione del ciclo delle celle non escluse in ciascuno di detti rami che non presentano celle in avaria.
11. Procedimento secondo la rivendicazione 10, in cui detto controllo comprende ulteriormente lo incremento della grandezza dell'uscita durante una porzione del ciclo delle celle non escluse in ciascuno di detti rami che comprende almeno una cella in avaria .
12. Procedimento secondo la rivendicazione 3, in cui detta regolazione dell'angolo di fase ramoramo è effettuata in accordo con angoli predeterminati basati sul numero delle celle in avaria in ciascuno di detti rami.
13. Procedimento secondo la rivendicazione 12, in cui detti angoli predeterminati sono ottenuti da tabelle di valori.
14. Procedimento secondo la rivendicazione 3, in cui detta regolazione consiste nel calcolare gli angoli di fase da ramo a ramo per produrre tensione da linea a linea generalmente bilanciata.
15. Procedimento secondo la rivendicazione 5, in cui' detta modificazione consiste ulteriormente nell'incrementare detti comandi in una misura generalmente uguale al rapporto fra il numero totale di celle in uno di detti rami ed il numero di celle non escluse in detto ramo.
16. Procedimento per il funzionamento di un alimentatore di energia elettrica multifase comprendente una pluralità di celle convertitrici collegate in serie in ciascuno di una pluralità di rami, ciascuno di detti rami essendo collegato tra un nodo ed una rispettiva linea e tale alimentatore avendo tensioni di uscita da linea a linea fra coppie di detti rami, comprendente le seguenti operazioni: (a) rivelare una cella difettosa o cella in avaria in uno qualsiasi di detti rami; (b) formare un percorso di corrente in uno qualsiasi di detti rami, avente almeno una cella difettosa, fornendo un trasferimento di almeno uno fra l'ingresso e l'uscita di ciascuna di dette celle difettose; e (c) controllare le celle inserite in detti rami di detto alimentatore di energia elettrica per massimizzare dette tensioni di uscita da linea a linea e per mantenere tutte le uscite di tensione generalmente da linea a linea con grandezze generalmente uguali .
17. Procedimento secondo la rivendicazione 16, ulteriormente consistente nel mantenere generalmente bilanciata la fase da linea a linea.
18. Procedimento secondo la rivendicazione 16, ulteriormente consistente nel mantenere le tensioni da linea a linea generalmente uguali in grandezza mediante la regolazione della relazione di fase da ramo a ramo.
19. Procedimento secondo la rivendicazione 16, ulteriormente comprendente la riduzione delle tensioni di picco richieste fra i rami.
20. Procedimento secondo la rivendicazione 16, ulteriormente comprendente l'operazione di generare comandi di tensione per fornire una riduzione delle tensioni di picco e modificare tali comandi in risposta alla rivelazione di almeno una cella in avaria.
21. Procedimento secondo la rivendicazione 16, ulteriormente comprendente la modulazione in larghezza di impulso di dette celle convertitrici con un segnale di comando.
22. Procedimento secondo la rivendicazione 16, <■>ulteriormente comprendente l'incremento di un segnale di comando applicato a ciascuna di dette celle convertitrici non esclusa in un ramo avente almeno una cella in avaria.
23. Procedimento secondo la rivendicazione 22, in cui detto incremento di detto segnale di comando è di un ammontare generalmente uguale al rapporto fra il numero totale delle celle inserite in detto ramo ed il numero delle celle non escluse in detto ramo.
24. Procedimento secondo la rivendicazione 16, ulteriormente in cui detto controllo comprende in aggiunta l'incremento della grandezza dell'uscita durante una porzione del ciclo delle celle non escluse in ciascuno di detti rami aventi almeno una cella difettosa.
25. Procedimento secondo la rivendicazione 16, in cui detto controllo consiste ulteriormente nello aumentare la grandezza dell'uscita durante una porzione del ciclo delle celle non escluse in ciascuno di detti rami che non contengono celle difettose.
26. Procedimento secondo la rivendicazione 25, in cui detto controllo comprende ulteriormente lo aumento della grandezza dell'uscita durante una porzione del ciclo delle celle non escluse in ciascuno di detti rami aventi almeno una cella difettosa.
27. Procedimento secondo la rivendicazione 18, in cui detta regolazione dell'angolo di fase da ramo a ramo ha luogo in accordo con predeterminati angoli basati sul numero delle celle difettose inserite in ciascuno di detti ramo.
28. Procedimento secondo la rivendicazione 27, in cui detti angoli predeterminati sono ottenuti da tabelle di valori.
29. Procedimento secondo la■rivendicazione 18, in cui detta regolazione consiste nel calcolare gli angoli di fase da ramo a ramo per produrre tensioni da linea a linea generalmente bilanciate.
30. Procedimento secondo la rivendicazione 20, in cui detta modificazione consiste ulteriormente nell'aumentare detti comandi in una misura generalmente uguale al rapporto fra il numero totale delle celle inserite in uno di detti rami ed il numero delle celle non escluse in detto ramo.
31. Procedimento secondo la rivendicazione 16, in cui detto trasferimento viene eseguito per via pneumatica.
32. Procedimento secondo la rivendicazione 31, in cui detto trasferimento ha luogo attraverso le operazioni di un commutatore di trasferimento SPDT.
33. Procedimento secondo la rivendicazione 32, in cui detto azionamento di detto commutatore di trasferimento ha luogo attraverso una sorgente di fluido pressurizzato collocata a distanza da detti contatti di commutazione SPDT e pneumaticamente collegati per mezzo di un tubo non elettricamente conduttore.
34. Procedimento secondo la rivendicazione 33, in cui detta sorgente di fluido pressurizzato viene attivata per mezzo di un segnale elettrico.
35. Procedimento secondo la rivendicazione 34, ulteriormente comprendente la generazione di detta sorgente con un compressore ad azionamento elettrico.
36. Alimentatore elettrico multifase avente una tensione di uscita da linea a linea comprendente: (a) una pluralità di celle convertitrici in una disposizione in serie in ciascuno di una pluralità di rami, ciascuno dei rami essendo collegato tra un nodo ed una rispettiva linea; (b) un controllore per controllare la tensione di uscita di ciascuna di dette celle, alimentando così detta tensione di uscita da linea a linea fra coppie di detti rami; (c) detto controllore che rivela una cella difettosa o in avaria in uno qualsiasi di detti rami e, in risposta a ciò, rimuove detta cella difettosa da detta disposizione in serie; (d) detto controllore che controlla dette uscite delle celle per massimizzare detta tensione di uscita da linea a linea e per mantenere tutte le tensioni di uscita da linea a linea generalmente uguali in grandezza.
37. Alimentatore elettrico multifase secondo la rivendicazione 36, in cui detto controllore mantiene la fase da linea a linea generalmente bilanciata mediante il controllo dell'uscita delle celle operative .
38. Alimentatore elettrico multifase secondo la rivendicazione 36, in cui detto controllore mantiene la tensione da linea a linea generalmente uguale in grandezza, mediante la regolazione della relazione di fase da ramo a ramo.
39. Alimentatore elettrico multifase secondo la rivendicazione 36, ulteriormente comprendente detto controllore che aziona dette celle aventi richieste di tensione di picco ridotte.
40. Alimentatore elettrico multifase secondo la rivendicazione 39, ulteriormente comprendente detto controllore che genera comandi di tensione per fornire una riduzione delle tensioni di picco e modifica tali comandi in risposta alla rivelazione di almeno una cella difettosa.
41. Alimentatore elettrico multifase secondo la rivendicazione 36, in cui detto controllore regola l'angolo di fase da ramo a ramo in accordo con una tabella di angoli predeterminati, basata sul numero delle celle difettose in ciascuno di detti rami.
42. Alimentatore elettrico multifase secondo la rivendicazione 36, in cui detto controllore aumenta la grandezza dell'uscita della cella durante una porzione di un ciclo delle celle operative in ciascuno di detti rami che non presentano celle difettose.
43. Alimentatore elettrico multifase secondo la rivendicazione 36, in cui detto controllore aziona una disposizione di derivazione o di bypass per rimuovere detta cella difettosa da detta disposizione in serie.
44. Alimentatore elettrico multifase secondo la rivendicazione 36, in cui detto controllore aziona un commutatore di trasferimento per rimuovere detta cella difettosa da detta disposizione in serie.
45. Alimentatore elettrico multifase secondo la rivendicazione 44, in cui detto commutatore di trasferimento è azionato da un fluido.
46. Alimentatore elettrico multifase secondo la rivendicazione 45, in cui detto commutatore di trasferimento viene azionato pneumaticamente da una sorgente di fluido lontana da detta alta tensione adiacente a detto commutatore di trasferimento.
47. Alimentatore elettrico multifase secondo la rivendicazione 45, in cui detta sorgente di fluido include un compressore e la pressione pneumatica viene applicata a detto commutatore di trasferimento per mezzo di un tubo non elettricamente conduttore.
48. Commutatore di trasferimento per interconnettere una pluralità di celle nell'uscita di un alimentatore di energia elettrica multifase, detto commutatore di trasferimento comprendendo: (a) un complesso di commutazione bipolare ad una via comprendente un braccio di commutazione mobile; (b) un organo generatore di forza che sollecita detto braccio del commutatore in una prima posizione di commutazione; (c) un organo di aggancio che trattiene detto braccio del commutatore in una seconda posizione di commutazione; e (d) un rilascio di agganciamento con azionamento pneumatico, per cui il fluido pneumatico attiva detto commutatore di trasferimento per rilasciare detto agganciamento quando detto braccio di commutazione si trova in detta seconda posizione e permette a detto organo di forza di trasferire detto braccio di commutazione a detta prima posizione.
49. Commutatore di trasferimento secondo la rivendicazione 48, ulteriormente comprendente: (e) una sorgente di fluido pressurizzato collocata a distanza da detto complesso di commutazione; e (f) una sorgente di fluido pressurizzato collegata a detto rilascio di aggancio per mezzo di un tubo di materiale non elettricamente conduttore.
50. Commutatore di trasferimento secondo la rivendicazione 49, ulteriormente comprendente: (g) mezzi per muovere manualmente detto braccio di commutazione da detta prima posizione a detta seconda posizione contro la sollecitazione di detto organo generatore di forza.