ES2625813T3

ES2625813T3 - Método para operar convertidores auxiliares paralelos en un vehículo ferroviario

Info

Publication number: ES2625813T3
Application number: ES14162768.7T
Authority: ES
Inventors: Nikolaj Echkilev; Andreas Wellner; Xiao Qiang Wu
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: PL2927044T3; CN106664008B; WO2015150137A2; RU2648494C1; US10000122B2; WO2015150137A3; EP2927044B1; PT2927044T; EP2927044A1; CN106664008A; DK2927044T3; US20170207717A1

Abstract

Método para el suministro de consumidores eléctricos (3, 31, 32) de un vehículo con energía eléctrica mediante convertidores auxiliares (1, 11, 12) conectados paralelamente del lado de tensión alterna, donde en el caso de un cortocircuito a tierra se interrumpe el flujo de corriente entre los convertidores auxiliares (1,11, 12) y un conductor- N (N) conectado a tierra de una red de suministro de energía (2, 22), donde los convertidores auxiliares conectados paralelamente del lado de tensión alterna son operados con onda fundamental y sincronicidad del pulso.

Description

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DESCRIPCION

Metodo para operar convertidores auxiliares paralelos en un vehlcuio ferroviario

La presente invencion hace referencia a un metodo para el suministro de consumidores electricos de un vehlcuio con energla electrica. La invencion hace referencia ademas a un sistema de suministro de energla de un vehlculo, en particular de un vehlculo ferroviario, para ejecutar ese metodo.

Un convertidor auxiliar se utiliza para suministrar energla electrica a una red de a bordo de un vehlculo y a los consumidores conectados a la misma. Los consumidores tlpicos de un vehlculo, en particular de un vehlculo ferroviario, son el sistema electronico de a bordo para el control/regulacion del vehlculo, compresores, acondicionador de aire, iluminacion, conectores, etc. Los consumidores se dividen en un grupo de consumidores trifasicos y un grupo de consumidores monofasicos.

Los consumidores trifasicos son alimentados mediante una red de suministro de energla trifasica, como por ejemplo una red de corriente trifasica. Esa red de suministro de energla comprende tres fases, las cuales con frecuencia se denominan como L1, L2 y L3. Usualmente, esa red de suministro de energla trifasica no dispone de conductores neutrales (conductores-N). No obstante, se conocen tambien aplicaciones en las cuales la red de suministro de energla trifasica esta realizada con un conductor-N. El conductor- N representa la puesta a tierra de servicio. Particularmente en los vehlculos ferroviarios la red de suministro de energla trifasica se realiza con frecuencia como un carril colector 3AC.

La situacion es distinta en los consumidores monofasicos. Estos son abastecidos de energla mediante una fase y un conductor neutral. De este modo, la red de energla monofasica presenta un conductor-N. Por razones de seguridad el mismo se encuentra conectado con baja impedancia al potencial a tierra.

La funcion del convertidor auxiliar es la alimentacion de esas redes de suministro de energla. Tambien la alimentacion a traves de varios convertidores auxiliares conectados de forma paralela se emplea para aumentar la redundancia y, con ello, para aumentar la seguridad con respecto a fallos del suministro de energla.

Los componentes que se requieren obligatoriamente para el funcionamiento del vehlculo son abastecidos mediante la red de suministro de energla trifasica. Aun cuando para esos componentes existe parcialmente un suministro adicional mediante baterlas para un fallo del suministro de energla, la construccion del vehlculo apunta a conformar dicha red de suministro de energla trifasica del modo mas seguro posible en cuanto a fallos. Una as! llamada red IT representa una red especialmente segura en cuanto a fallos. La red IT, denominada tambien como sistema IT, consiste en un tipo de realizacion de una red, en particular de una red de baja tension, para el suministro de energla electrica con una seguridad aumentada con respecto a fallos en el caso de fallas en la falta a tierra. En la red IT, la puesta protectora a tierra y la puesta a tierra de servicio estan realizadas de forma diferente. La puesta protectora a tierra sirve para la seguridad de contacto de componentes a traves de las personas. La puesta a tierra de servicio esta realizada a traves de un conductor-N. En tanto la puesta a tierra de servicio se encuentre presente en la red de suministro de energla trifasica, esta se encuentra realizada aislada, es decir, abierta. Es admisible una conexion a tierra de alta impedancia del conductor-N. Debido a ello, en el funcionamiento normal no se produce una conexion de baja impedancia entre las fases L1, L2 y L3 de la red y las partes conectadas a tierra. Con ello, la red IT no posee un potencial de tension definido con respecto al potencial a tierra, denominandose como libre de potencial. Debido a ello, la red de suministro de energla puede operarse tambien cuando en una de las fases se produce un cortocircuito a tierra. Una alarma de aviso, en el caso de un cortocircuito a tierra detectado, generalmente exige realizar rapidamente un mantenimiento para eliminar el cortocircuito a tierra. Solo otro cortocircuito a tierra en la red de suministro de energla puede conducir a una falla de la red de suministro de energla. De este modo, una red IT es adecuada en gran medida para la realizacion de una red de suministro de energla, segura en cuanto a fallos, de un vehlculo.

Junto con la red de suministro de energla trifasica, segura en cuanto a fallos, en particular en Europa, existe ademas con frecuencia la necesidad de operar solo de forma monofasica (por ejemplo con 230V, 50Hz) consumidores de baja potencia, los cuales no exigen una seguridad tan elevada con respecto al suministro, como conectores o lamparas. Para esos consumidores se necesitan uno o varios transformadores adicionales o formadores de conectores N que, a partir de la red de suministro de energla trifasica existente, generan un sistema de tension monofasico. De este modo, la red de suministro de energla trifasica puede estar realizada como red IT, es decir libre de potencial, y la red de suministro de energla monofasica, se realiza con conductor-N conectado a tierra. Principalmente los clientes de las areas asiaticas y americanas desean con frecuencia adicionalmente un conductor- N robusto en los vehlculos ferroviarios, para poder conectar de forma mas sencilla y tambien directa, consumidores monofasicos a una fase de la red de suministro de energla trifasica. Por razones de seguridad, por ejemplo en Alemania, entre otros palses, determinado por la norma DIN VDE 0100, el conductor-N esta conectado a tierra de forma permanente en el lado del vehlculo. Esta clase de realizacion se denomina tambien como red TT o sistema TT.

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A traves del transformador o de los transformadores adicionales, un convertidor auxiliar puede alimentar una red de suministro de energla de un vehlculo, la cual comprende tanto una red de suministro de energla trifasica libre de potencial, como tambien una red de suministro de energla monofasica con conductor-N conectado a tierra. Un cortocircuito a tierra en la red de suministro de energla trifasica, debido a la separacion galvanica entre la red de suministro de energla trifasica y monofasica, no conduce a un fallo de esas dos redes de suministro de energla.

La conexion a tierra del conductor-N presenta la desventaja de que cada cortocircuito a tierra en la fase de la red de suministro de energla monofasica conduce a corrientes de cortocircuito en el convertidor auxiliar. Las corrientes de cortocircuito mencionadas pueden ser reducidas a traves de un diseno adecuado del transformador, por ejemplo de una tension de cortocircuito elevada uk. De modo adicional, para la proteccion del convertidor auxiliar, en ese caso puede tener lugar una desconexion rapida de la red de suministro de energla monofasica, para evitar que resulten danados los semiconductores del convertidor auxiliar.

Por ese motivo, los componentes requeridos obligatoriamente para el funcionamiento del vehlculo no son abastecidos de energla electrica desde la red de suministro de energla monofasica, sino desde la red de suministro de energla trifasica, para posibilitar el funcionamiento posterior del vehlculo.

El objeto de la presente invencion consiste en proporcionar un metodo para el suministro de consumidores de un vehlculo con energla electrica, con el cual, el caso de falla de un cortocircuito a tierra, en particular durante la alimentacion de los consumidores con convertidores auxiliares conectados de forma paralela del lado de tension alterna, pueda dominarse de forma segura y ademas de forma sencilla y conveniente en cuanto a los costes.

Dicho objeto se alcanzara a traves de un metodo para el suministro de consumidores electricos de un vehlculo con energla electrica mediante convertidores auxiliares conectados paralelamente del lado de tension alterna, donde en el caso de un cortocircuito a tierra se interrumpe el flujo de corriente entre los convertidores auxiliares y un conductor conectado a tierra de una red de suministro de energla, donde los convertidores auxiliares conectados paralelamente del lado de tension alterna son operados con onda fundamental y sincronicidad del pulso.

Dicho objeto se alcanzara ademas a traves de un sistema de suministro de energla de un vehlculo, en particular de un vehlculo ferroviario, determinado para ejecutar dicho metodo, con al menos dos convertidores auxiliares dispuestos de forma paralela, una red de suministro de energla para el suministro de consumidores electricos y al menos un interruptor para interrumpir un flujo de corriente entre los convertidores auxiliares y la red de suministro de energla.

La invencion se basa en el conocimiento de que un fallo, provocado por un cortocircuito a tierra, no conduce a un fallo de la red de suministro de energla trifasica cuando el flujo de corriente es interrumpido entre los convertidores auxiliares y los conductores N. A traves de la interrupcion de ese flujo de corriente, el convertidor auxiliar puede operarse libre de potencial. El potencial a tierra es determinado entonces a traves del cortocircuito a tierra. Esto corresponde a un funcionamiento como red IT. El metodo de acuerdo con la invencion posibilita un cambio dinamico entre la red de suministro de energla como red TT con conector N conectado a tierra hacia una red de suministro de energla como red IT en caso de producirse un cortocircuito, para garantizar la seguridad de suministro de la red de suministro de energla trifasica y de los consumidores conectados a la misma. Una red de suministro de energla monofasica existente ya no se utiliza entonces para la transmision de energla, ya que a traves de la interrupcion del flujo de corriente del conductor-N nada de energla puede ser transmitida. De este modo, con este metodo se garantiza un funcionamiento seguro frente a fallos de la red de suministro de energla trifasica. Este metodo ofrece la ventaja de que, en comparacion con los metodos conocidos hasta el momento, no requiere un transformador. Esto vuelve marcadamente mas economico y sencillo el convertidor auxiliar en donde usualmente esta dispuesto el transformador, y tambien la red de suministro de energla del vehlculo.

Al suprimir el transformador se presenta el problema de que los convertidores auxiliares estan acoplados unos a otros mediante la conexion a tierra. Generalmente se producen corrientes de compensacion entre los convertidores auxiliares conectados de forma paralela, lo cual torna imposible un suministro fiable de los consumidores del vehlculo. Sin embargo, se ha comprobado que un funcionamiento paralelo de los convertidores auxiliares conectados de forma paralela es posible cuando esos convertidores auxiliares son operados con onda fundamental y sincronicidad del pulso. La ventaja del funcionamiento con onda fundamental y sincronicidad del pulso reside en el hecho de que se evitan corrientes de compensacion entre los convertidores auxiliares o las mismas se reducen al menos de manera que es posible un funcionamiento paralelo de los convertidores auxiliares. Debido a ello, el circuito paralelo de los convertidores auxiliares se vuelve posible de forma conveniente.

A traves de la disposicion paralela, aun en el caso de un fallo de un convertidor auxiliar, puede asegurarse ademas el suministro de los consumidores electricos de la red de suministro de energla mediante los convertidores auxiliares que permanecen en funcionamiento. A traves de un ciclado probablemente con sincronicidad del pulso de los convertidores auxiliares conectados de forma paralela se realiza tambien una reparticion regular de la potencia en los convertidores auxiliares individuales que se encuentran en funcionamiento. La ventaja del circuito paralelo reside en el hecho de que para la alimentacion de los consumidores electricos pueden proporcionarse varios convertidores

auxiliares que presentan un tamano de construccion mas reducido y que pueden integrarse facilmente en el espacio de construccion existente. Otra ventaja reside en el hecho de que a traves de los convertidores auxiliares conectados de forma paralela se crea una redundancia, de manera que tambien en el caso de un fallo de uno o de varios de los convertidores auxiliares, los consumidores electricos o al menos una parte de los consumidores 5 electricos, en particular aquellos consumidores necesarios obligatoriamente para el funcionamiento del vehlculo, pueden ser abastecidos de energla electrica aun de modo fiable.

En otra forma de realizacion ventajosa el metodo esta determinado para asegurar el funcionamiento del convertidor auxiliar tambien en el caso de un cortocircuito a tierra en una red de suministro de energla proporcionada para el suministro de los consumidores electricos. Un cortocircuito a tierra en la red de suministro de energla es un motivo 10 frecuente para un fallo de la red de suministro de energla correspondiente. Precisamente para el caso del cortocircuito a tierra en la red de suministro de energla el metodo representa ademas una posibilidad particularmente sencilla para mantener el funcionamiento de los consumidores conectados, sin transformador.

En otra forma de ejecucion ventajosa, el vehlculo se trata de un vehlculo ferroviario, donde los convertidores auxiliares conectados paralelamente del lado de tension alterna alimentan una red de a bordo del vehlculo 15 ferroviario. Precisamente en los vehlculos ferroviarios se presentan exigencias elevadas en cuanto a la disponibilidad del vehlculo. El fallo de un vehlculo debe evitarse lo mas posible debido a la situation de peligro a traves de una averla entre estaciones, donde dicha situacion es particularmente peligrosa en tuneles, y en cuanto a las actividades necesarias en esos casos, como un salvataje complicado. De modo adicional, en el caso de vehlculos ferroviarios averiados deben considerarse fallas de gran magnitud, en parte considerables, en amplias 20 partes de la red ferroviaria. Tambien la insatisfaccion del cliente debido a los retrasos condicionados por esto conduce a perdidas economicas, y debe ser evitada. En el vehlculo ferroviario, a diferencia por ejemplo de los vehlculos con ruedas de goma, una conexion a tierra puede producirse de forma sencilla. Por lo general, esto tiene lugar mediante un contacto a traves de los ejes montados hacia el riel, el cual se encuentra sobre el potencial a tierra. De este modo, un conductor-N, en particular en redes de suministro de energla monofasicas, puede realizarse 25 de forma sencilla y conveniente en cuanto a los costes. El metodo de acuerdo con la invention se emplea para asegurar un funcionamiento seguro de los convertidores auxiliares 3AC conectados de forma paralela del lado de la tension alterna, tambien en el caso de un cortocircuito a tierra. Este metodo permite un suministro electrico seguro de consumidores que son requeridos de forma obligatoria para el funcionamiento del vehlculo ferroviario.

En otra forma de realizacion ventajosa, el flujo de corriente se interrumpe a traves de la apertura de un interruptor. 30 La apertura de un interruptor representa una posibilidad sencilla para interrumpir el flujo de corriente entre convertidores auxiliares 3Ac y la red de suministro de energla. El interruptor puede estar conectado en el convertidor auxiliar, en la red de suministro de energla o en una llnea de entrada entre los convertidores auxiliares 3AC y la red de suministro de energla. Ha resultado especialmente conveniente disponer el interruptor en el deposito del convertidor auxiliar. Puesto que es conocida la information sobre un cortocircuito a tierra es conocida por el 35 regulador/controlador del convertidor auxiliar, este puede reaccionar rapidamente a ese estado cuando el interruptor esta dispuesto dentro del deposito del convertidor auxiliar, y es activado por el regulador/controlador del convertidor auxiliar. De este modo puede realizarse de forma especialmente sencilla una protection del convertidor auxiliar 3AC.

En otra forma de realizacion ventajosa, en el metodo con al menos dos convertidores auxiliares, en caso de detectarse un cortocircuito a tierra, se realizan los siguientes pasos:

40 - desconexion de los convertidores auxiliares

- apertura del interruptor para interrumpir el flujo de corriente entre los convertidores auxiliares y la red de suministro de energla

- conexion de un primer convertidor auxiliar

- conexion de al menos otro convertidor auxiliar, donde el otro convertidor auxiliar, durante el proceso de

45 conexion, se sincroniza en particular en cuanto a la frecuencia y a la amplitud de la tension en el primer

convertidor auxiliar y,

- una vez constatada la liberation del cortocircuito a tierra el interruptor se cierra nuevamente para interrumpir el flujo de corriente entre los convertidores auxiliares y la red de suministro de energla.

La production de un cortocircuito a tierra en la red de suministro de energla no provoca que uno de los convertidores 50 auxiliares resulte danado; donde los mismos preferentemente estan realizados como convertidores auxiliares 3AC y para abastecer de energla a por lo menos una red de suministro de energla 3AC. Se asegura ademas que, al producirse un cortocircuito a tierra, se eviten corrientes que pueden ocasionar danos del convertidor auxiliar 3AC. A traves de los otros pasos del metodo se asegura que, en caso de producirse un cortocircuito a tierra, pueda continuar suministrandose energla a una red de suministro de energla, preferentemente a la red de suministro de

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energla trifasica. Para ello, un primer convertidor auxiliar 3AC, en un primer paso, se conecta nuevamente a la red de suministro de energla. Los otros convertidores auxiliares 3AC conectados de forma paralela se sincronizan, en cuanto a la tension que se aplica en la salida, con el primer convertidor auxiliar 3AC. El proceso de sincronizacion finaliza cuando el otro convertidor auxiliar 3AC en la salida, en particular en cuanto a la amplitud de la tension, a la frecuencia y a la relacion de fase, proporciona la misma tension inicial que el primer convertidor auxiliar 3AC. Despues, tambien el otro convertidor auxiliar 3AC puede conectarse nuevamente para alimentar los consumidores electricos hacia la red de suministro de energla. Esto aplica para todos los otros convertidores auxiliares 3AC. Esa conexion de los otros convertidores auxiliares puede tener lugar de forma paralela y/o secuencial. Si a traves de medios adecuados se determina que ya no se encuentra presente ningun cortocircuito a tierra, es decir que hay una ausencia de cortocircuito a tierra, entonces tambien puede restablecerse el flujo de corriente entre los convertidores auxiliares 3AC y la red de suministro de energla. Lo mencionado puede alcanzarse por ejemplo llevando a un circuito la conexion electrica entre convertidores auxiliares 3AC y el conductor-N.

En otra forma de realizacion ventajosa, el sistema de suministro de energla presenta al menos un monitoreo del cortocircuito a tierra. La red de suministro de energla comprende una red de suministro de energla trifasica (3AC) y un conector N. Este dispositivo es adecuado para detectar un cortocircuito a tierra de forma sencilla y fiable. A traves de ese dispositivo, la informacion sobre un cortocircuito a tierra puede transmitirse a un controlador o regulador del convertidor auxiliar, con la ayuda del cual puede ejecutarse el metodo de acuerdo con la invencion para operar los convertidores auxiliares 3AC dispuestos de forma paralela. La ventaja consiste en que para ese metodo pueden utilizarse los dispositivos de monitoreo de cortocircuito a tierra que se encuentran en el mercado. No se requiere el desarrollo de un aparato especial para ejecutar el metodo antes descrito. De este modo se garantiza una realizacion de un monitoreo del cortocircuito a tierra de un sistema de suministro de energla.

En otra forma de realizacion ventajosa, los convertidores auxiliares de un sistema de suministro de energla estan dispuestos de forma electricamente paralela. Tambien en esa forma de realizacion, de manera preferente, los convertidores auxiliares estan realizados como convertidores auxiliares 3AC. A traves de la disposicion paralela, aun en el caso de un fallo de un convertidor auxiliar, puede asegurarse ademas el suministro de los consumidores electricos de la red de suministro de energla mediante los convertidores auxiliares que permanecen en funcionamiento. A traves de un ciclado probablemente con sincronicidad del pulso de los convertidores auxiliares 3AC conectados de forma paralela se realiza tambien una reparticion regular de la potencia en los convertidores auxiliares 3AC individuales que se encuentran en funcionamiento. La ventaja del circuito paralelo reside en el hecho de que para la alimentacion de los consumidores electricos se proporcionan varios convertidores auxiliares 3AC que presentan un tamano de construccion mas reducido y que pueden integrarse facilmente en el espacio de construccion existente. Otra ventaja reside en el hecho de que a traves de los convertidores auxiliares conectados de forma paralela se crea una redundancia, de manera que tambien en el caso de un fallo de uno o de varios de los convertidores auxiliares 3AC, los consumidores electricos o al menos una parte de los consumidores electricos, en particular aquellos consumidores necesarios obligatoriamente para el funcionamiento del vehlculo, pueden ser abastecidos de energla electrica aun de modo fiable.

En otra forma de realizacion ventajosa, el sistema de suministro de energla presenta una red de suministro de energla trifasica y una red de suministro de energla monofasica, las cuales estan conectadas galvanicamente una con otra. A traves de la aplicacion del metodo de acuerdo con la invencion puede prescindirse de la separacion galvanica de la red de suministro de energla monofasica y de la red de suministro de energla trifasica. Usualmente, a traves de un transformador se asegura un desacoplamiento galvanico de esa clase, denominado tambien como separacion galvanica. Puesto que este ya no es necesario para el sistema de suministro de energla de acuerdo con la invencion, el mismo se vuelve marcadamente mas economico y sencillo.

En otra forma de realizacion ventajosa, la conexion galvanica entre la red de suministro de energla monofasica y la red de suministro de energla trifasica esta realizada mediante el convertidor auxiliar. La ventaja de esa disposicion es que los flujos de corriente, en el caso de un cortocircuito a tierra, circulan sobre el convertidor auxiliar y, desde este, pueden ser detectados mediante su controlador/regulador. A traves de esa deteccion es posible una aplicacion segura del metodo de acuerdo con la invencion. Esta propiedad asegura que el funcionamiento del convertidor auxiliar pueda mantenerse tambien de forma segura en caso de presentarse un cortocircuito a tierra.

A continuation, la invencion se describe y explica en detalle mediante los ejemplos de ejecucion representados en las figuras. Las figuras muestran:

Figura 1: un primer diagrama de flujo basico de una red de a bordo de acuerdo con la invencion, de un

vehlculo;

Figura 2: otro diagrama de flujo basico de una red de a bordo de acuerdo con la invencion con una red de

suministro de energla monofasica separada;

Figura 3: otro diagrama de flujo basico de una red de a bordo de acuerdo con la invencion, con un interruptor;

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Figura 4: otro diagrama de flujo basico de una red de a bordo de acuerdo con la invencion, con un interruptor bipolar;

Figuras 5 a 8: ejemplos de ejecucion de un sistema de suministro de energia con convertidores auxiliares dispuestos de forma paralela y con un carril colector AC trifasico.

En la figura 1 se representa un convertidor auxiliar 1 que suministra energia electrica a un consumidor electrico 3. Para simplificar, en esta figura solo se representa un convertidor auxiliar 1 de los convertidores auxiliares 1 conectados de forma paralela, del vehiculo. De este modo, un consumidor electrico trifasico 31 esta conectado a la red de suministro de energia trifasica 21. El consumidor monofasico 32 esta conectado a la red de suministro de energia monofasica 22. El conductor-N N de la red de suministro de energia monofasica 22 esta conectado al potencial a tierra. En el ejemplo de ejecucion representado aqui, el convertidor auxiliar 1, en sus salidas, pone a disposicion las tres fases L1, L2, L3 para alimentar la red de suministro de energia trifasica 21. El conductor-N N de la red de suministro de energia monofasica 22 forma otra salida. La fase L de la red de suministro de energia monofasica esta formada por una conexion electricamente conductora con la fase L1 de la red de suministro de energia trifasica 21. De manera alternativa tambien es posible formar la fase L de la red de suministro de energia monofasica 22 a partir de la fase L2 o de la fase L3 de la red de suministro de energia trifasica 21. La totalidad de la red de suministro de energia 2 comprende la red de suministro de energia trifasica 21 y la red de suministro de energia monofasica 22. Un vehiculo, en particular un vehiculo ferroviario, presenta una pluralidad de consumidores electricos 3, tanto consumidores electricos trifasicos 31 como tambien consumidores electricos monofasicos 32, donde en la representacion de la figura 1, para una simplificacion, solo se representa respectivamente un consumidor trifasico 31 y un consumidor monofasico 32.

La figura 2 muestra una ejecucion alternativa en donde la fase L de la red de suministro de energia monofasica 22 se proporciona tambien directamente en la salida del convertidor auxiliar 1. Tambien en este ejemplo de ejecucion, con el fin de una simplificacion, se representa solo un convertidor auxiliar 1 de los convertidores auxiliares 3AC 1 conectados de forma paralela del lado de la tension alterna, del vehiculo. De este modo, el potencial de la fase L puede ser identico a un potencial de las fases L1, L2, L3 de la red de suministro de energia trifasica 21 o puede ser independiente del mismo. La ventaja de esa disposicion reside en el hecho de que el potencial de la fase L de la red de suministro de energia monofasica 22 se genera directamente en el convertidor auxiliar 1 y, debido a ello, puede ser controlado o regulado. A modo de ejemplo, el convertidor auxiliar 1 puede generar la fase L de la red de suministro de energia monofasica 22 a traves de la conexion con una salida que se proporciona para alimentar las tres fases L1, L2, L3 de la red de suministro de energia trifasica 21. Tambien ha resultado conveniente una conmutacion de la fase L entre las fases L1, L2, L3. Ademas, el flujo de corriente entre la red de suministro de energia monofasica 22 y el convertidor auxiliar 1 puede interrumpirse de forma sencilla, por ejemplo mediante un interruptor que no se encuentra representado en este caso. Para evitar repeticiones con respecto a componentes coincidentes del sistema se remite a la descripcion relativa a la figura 1, asi como a los simbolos de referencia alli utilizados.

La figura 3 muestra otro ejemplo de ejecucion de una red de a bordo de un vehiculo segun la figura 2, donde en la conexion entre los convertidores auxiliares 1 y la red de suministro de energia 2 esta conectado un interruptor 4 para interrumpir el flujo de corriente entre los convertidores auxiliares 1 y la red de suministro de energia 2. Para evitar repeticiones con respecto a componentes coincidentes del sistema se remite a la descripcion relativa a la figura 1 y a la figura 2, asi como a los simbolos de referencia alli utilizados. Tambien en este ejemplo de ejecucion, con el fin de una simplificacion, se representa solo un convertidor auxiliar 1 de los convertidores auxiliares 3AC 1 que pueden conectarse de forma paralela del lado de la tension alterna, del vehiculo. En este ejemplo de ejecucion, la interrupcion tiene lugar al estar conectado a tierra el conductor-N N. El conductor-N aqui representado esta asociado a la red de suministro de energia monofasica 22. Asimismo, ha resultado ventajoso que tambien la red de suministro de energia trifasica 21 presente un conductor-N. De este modo, el mismo puede tratarse de un conductor-N separado o puede utilizarse el conductor-N de la red de suministro de energia monofasica 22. Entre una fase L1, L2, L3 de la red de suministro de energia trifasica 21 y un conductor-N pueden conectarse consumidores monofasicos 32. De este modo, ha resultado particularmente conveniente tambien que esa conexion entre los convertidores auxiliares 1 y el conductor- N conectado a tierra de la red de suministro de energia trifasica 21 este provista de un interruptor 4 que interrumpe el flujo de corriente entre los convertidores auxiliares 1 y el conductor-N N de la red de suministro de energia trifasica 21. De este modo, el interruptor 4 puede estar dispuesto en la linea de entrada entre los convertidores auxiliares 1 y la red de suministro de energia 2. Una alternativa conveniente consiste en disponer en el convertidor auxiliar 1 el interruptor 4 para interrumpir la corriente entre los convertidores auxiliares 1 y la red de suministro de energia 2. En ese caso, el interruptor 4 puede activarse directamente a traves del controlador/regulador del convertidor auxiliar 1.

La figura 4 muestra otro ejemplo de ejecucion de una red de a bordo para un vehiculo, en donde el interruptor esta realizado de forma bipolar. Dicho interruptor 4, en el caso de un cortocircuito a tierra, junto con la interrupcion de la corriente entre los convertidores auxiliares 1 y el conductor-N de la red de suministro de energia 2, cumple tambien la funcion de interrumpir la fase L de la red de suministro de energia monofasica. Con ello, puede asegurarse que, en el caso de un cortocircuito a tierra, la red de suministro de energia monofasica 22 se conecte libre de tension. El

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peligro para las personas, en especial para el personal de mantenimiento, de entrar en contacto con una tension peligrosa, se reduce considerablemente debido a ello. Para evitar repeticiones con respecto a componentes coincidentes del sistema se remite a la descripcion relativa a la figuras 1, 2 y 3, asi como a los simbolos de referencia alli utilizados. Tambien en este ejemplo de ejecucion, con el fin de una simplificacion, se representa solo un convertidor auxiliar 1 de los convertidores auxiliares 3AC 1 que pueden conectarse de forma paralela, del vehiculo.

La figura 5 muestra un ejemplo de ejecucion de un sistema de suministro de energia 5 con varios convertidores auxiliares 11 y 12 dispuestos de forma paralela. De este modo, los convertidores auxiliares 3AC que pueden conectarse de forma paralela alimentan las fases L1, L2, L3 de la red de suministro de energia 21. Esa red de suministro de energia trifasica 21 esta realizada como carril colector AC trifasico. Existen ademas aun redes de suministro de energia monofasicas 22, donde cada una de esas redes de suministro de energia monofasicas 22 es alimentada mediante uno de los convertidores auxiliares 11, 12. El circuito paralelo de los convertidores auxiliares 11, 12 asegura que tambien en el caso de una averia de uno o de varios de los convertidores auxiliares 11, 12; la red de suministro de energia trifasica 21 sea abastecida de energia electrica de modo fiable. En el caso de una falla de un convertidor auxiliar 11, 12; para poder separar estos de la red de suministro de energia trifasica 21, en los convertidores auxiliares 11, 12 se proporcionan interruptores 4. Dichos interruptores 4 posibilitan una separacion de las salidas proporcionadas para la alimentacion de la red de suministro de energia 2, de la red de suministro de energia 2. Ademas, los interruptores 4 permiten la interrupcion de un flujo de corriente entre los convertidores auxiliares y el conductor-N del sistema de suministro de energia 5. Con ello se asegura que el metodo de acuerdo con la invencion pueda ejecutarse con la ayuda del sistema de suministro de energia 5. Los convertidores auxiliares 11, 12; junto con los interruptores 4, presentan un circuito de puente 101 con semiconductores de potencia 104, condensadores del circuito intermedio 102 y un filtro 103. Para una mayor claridad, se prescinde del circuito para absorber energia desde una linea de contacto o desde un generador diesel. El circuito de puente 101 presenta semiconductores de potencia 104 que estan dispuestos en el circuito de puente. De este modo, cada semiconductor de potencia 104 comprende un interruptor semiconductor y un diodo conectado de forma antiparalela con respecto a ello. El condensador del circuito intermedio 102 sirve para suavizar la tension del circuito intermedio. Desde esa tension del circuito intermedio, con la ayuda del circuito de puente 101 con semiconductores de potencia 104 en la salida del convertidor auxiliar 11, 12; se genera una tension con amplitud de la tension regulable y con frecuencia o relacion de fase regulable. El filtro 103 se utiliza para filtrar armonicos no deseados. Con su ayuda es posible generar un desarrollo senoidal lo suficientemente preciso de la tension inicial del convertidor auxiliar 11, 12. En el caso de un cortocircuito a tierra en el sistema de suministro de energia trifasico 21 se abren los interruptores 4 que estan conectados a la red de suministro de energia monofasica 22. Se asegura con ello que, debido al cortocircuito a tierra, no puedan producirse corrientes de cortocircuito dentro del convertidor auxiliar 11, 12. Se asegura ademas que los consumidores electricos necesarios para el funcionamiento del vehiculo, en particular un vehiculo ferroviario, puedan ser abastecidos de energia de forma fiable. Un fallo a corto plazo de la red de suministro de energia trifasica 21 no tiene un efecto negativo sobre la disponibilidad del vehiculo. Formulado de otro modo, la falla a corto plazo de la red de suministro de energia trifasica 21 no posee ningun efecto con respecto al funcionamiento del vehiculo.

La figura 6 muestra otro ejemplo de ejecucion de un sistema de suministro de energia 5 para un vehiculo. Para evitar repeticiones con respecto a componentes coincidentes del sistema se remite a la descripcion relativa a la figura 5, asi como a los simbolos de referencia alli utilizados. Este ejemplo de ejecucion representado en la figura 6 se diferencia de aquel correspondiente a la figura 5 a traves del circuito en puente 101 con semiconductores de potencia 104 dentro del convertidor auxiliar 11, 12. En este caso, la salida del convertidor auxiliar 11, 12; la cual sirve para la conexion con el conductor-N de la red de suministro de energia 2, no fue conectada con el punto central de los condensadores del circuito intermedio 102 conectados en serie, sino con otra derivacion de puente de un circuito de puente 101 con semiconductores de potencia 104. Con este circuito es posible generar una tension en la salida del convertidor auxiliar 1, la cual presenta armonicos mas reducidos. Esta disposition permite construir el filtro 103 mas pequeno y de forma mas conveniente en cuanto a los costes. Al mismo tiempo se incrementa aun mas la calidad de la tension de salida del convertidor auxiliar 1. Esto puede observarse en el hecho de que la tension en la salida corresponde a una forma senoidal.

La figura 7 muestra otro ejemplo de ejecucion de un sistema de suministro de energia 5 de acuerdo con la invencion. Para evitar repeticiones con respecto a componentes coincidentes del sistema se remite a la descripcion relativa a la figuras 5 y 6, asi como a los simbolos de referencia alli utilizados. En este ejemplo de ejecucion se prescinde de una red de suministro de energia monofasica 22. Desde los convertidores auxiliares 11, 12 se alimenta una red de suministro de energia trifasica 21 que esta realizada como carril colector trifasico. Ademas, un conductor-N conectado a tierra esta conectado con el convertidor auxiliar 11, 12. Al suprimir la red de suministro de energia monofasica, ese sistema de suministro de energia 5 puede producirse de forma mas conveniente en cuanto a los costes. En ese sistema de suministro de energia 5, consumidores monofasicos 32, no representados en esta figura para una mayor claridad, estan conectados a una de las fases L1, L2 y L3 de la red de suministro de energia trifasica 21 y al conductor-N N. En el caso de un cortocircuito a tierra se interrumpe el flujo de corriente entre los convertidores auxiliares 11, 12 y el conductor-N N. Esto sucede mediante el interruptor 4 que esta dispuesto en la salida del convertidor auxiliar 11, 12 y que establece la conexion hacia el conductor-N. Se ha comprobado como ventajoso que, en el caso de esa configuration, los consumidores monofasicos 22 sean asegurados a este respecto

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a traves de un dispositivo de proteccion, de manera que en el caso de una interrupcion del flujo de corriente entre el conductor-N y los convertidores auxiliares 1 se separe de la carga monofasica tambien la fase correspondiente que conduce la tension.

La figura 8 muestra otro ejemplo de ejecucion de un sistema de suministro de energla 5 de acuerdo con la invencion. Este corresponde esencialmente a la forma de ejecucion correspondiente a la figura 7, donde sin embargo la salida del convertidor auxiliar 11, 12; proporcionada para una conexion con el conductor-N, esta conectada de forma electricamente conductora con una cuarta fase de un circuito de puente 101 con semiconductores de potencia 104. Para evitar repeticiones con respecto a componentes coincidentes del sistema se remite a la descripcion relativa a la figuras 5 a 7, as! como a los slmbolos de referencia all! utilizados. A diferencia del ejemplo de ejecucion segun la figura 7, en donde esa salida esta conectada en circuito dentro del convertidor auxiliar 11, 12 con el punto central de dos condensadores del circuito intermedio 102 conectados en serie, la calidad de la tension en las salidas del convertidor auxiliar 11, 12; las cuales se proporcionan para la conexion con las fases L1, L2 y L3 de la red de suministro de energla trifasica 21, puede incrementarse aun mas al ampliar el circuito en puente 101 con semiconductores de potencia 104 en una derivation de puente, en donde se realiza la conexion hacia el conductor-N N. Esto significa que la desviacion de esas tensiones de una forma senoidal ideal es reducida. Gracias a ello es posible realizar el filtro 103 del convertidor auxiliar 11, 12 de forma mas sencilla y, con ello, de forma mas simple y conveniente en cuanto a los costes. Tambien en esta disposition, consumidores monofasicos 32 son abastecidos desde una de las fases L1, L2 o L3 de la red de suministro de energla trifasica 21 y desde el conductor-N. Para asegurar un funcionamiento correcto, para asegurar la proteccion de las personas y para la proteccion de los consumidores monofasicos conectados, ha resultado ventajoso que, en el caso de una interrupcion del flujo de corriente entre el conductor-N de la red de suministro de energla 2 y el convertidor auxiliar 11, 12; se interrumpa tambien la conexion entre la fase que se utiliza para el suministro del consumidor monofasico 32 y hacia el consumidor monofasico 32.

Si bien la invencion fue ilustrada y descrita en detalle a traves de los ejemplos de ejecucion preferentes, la presente invencion no se limita solo a los ejemplos descritos, de manera que el experto puede deducir otras variantes en base a ello, sin abandonar el alcance de proteccion de la invencion.

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REIVINDICACIONES

1. Metodo para el suministro de consumidores electricos (3, 31, 32) de un vehlcuio con energla electrica mediante convertidores auxiliares (1, 11, 12) conectados paralelamente del lado de tension alterna, donde en el caso de un cortocircuito a tierra se interrumpe el flujo de corriente entre los convertidores auxiliares (1,11, 12) y un conductor- N (N) conectado a tierra de una red de suministro de energla (2, 22), donde los convertidores auxiliares conectados paralelamente del lado de tension alterna son operados con onda fundamental y sincronicidad del pulso.
2. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el cortocircuito a tierra se produce en una red de suministro de energla (2, 21,22) proporcionada para el suministro de los consumidores electricos (3, 31,32).
3. Metodo segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el vehlculo se trata de un vehlculo ferroviario, en donde los convertidores auxiliares (1, 11,12) conectados paralelamente del lado de tension alterna alimentan una red de a bordo del vehlculo ferroviario.
4. Metodo segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el flujo de corriente es interrumpido a traves de la apertura de un interruptor (4).
5. Metodo segun una de las reivindicaciones 1 a 4 con al menos dos convertidores auxiliares (1, 11,12), caracterizado porque en caso de detectarse un cortocircuito a tierra se realizan los siguientes pasos:

- desconexion de los convertidores auxiliares (1, 11,12),

- apertura del interruptor (4) para interrumpir el flujo de corriente entre los convertidores auxiliares (1, 11,12) y la red de suministro de energla (2, 21, 22),

- conexion de un primer convertidor auxiliar (11),

- conexion de al menos otro convertidor auxiliar (12), donde el otro convertidor auxiliar (12), durante el proceso de conexion, se sincroniza en particular en cuanto a la frecuencia y a la amplitud de la tension en el primer convertidor auxiliar (11), y

- una vez constatada la liberacion del cortocircuito a tierra (4) el interruptor (4) se cierra para interrumpir el flujo de corriente entre los convertidores auxiliares (1, 11,12) y la red de suministro de energla (2, 21, 22).
6. Sistema de suministro de energla (5) de un vehlculo, en particular de un vehlculo ferroviario, para ejecutar un metodo segun una de las reivindicaciones 1 a 5, el cual comprende:

- al menos dos convertidores auxiliares (1, 11, 12) dispuestos de forma paralela

- una red de suministro de energla (2, 21, 22) para el suministro de consumidores electricos (3, 31, 32)

- al menos un interruptor (4) para interrumpir un flujo de corriente entre convertidores auxiliares (1, 11, 12) y la red de suministro de energla (2, 21, 22)
7. Sistema de suministro de energla (5) segun la reivindicacion 6, caracterizado porque el sistema de suministro de energla (5) presenta al menos un dispositivo de monitoreo del cortocircuito a tierra.
8. Sistema de suministro de energla (5) segun la reivindicacion 6 o 7, caracterizado porque el interruptor (4) se encuentra dispuesto en el convertidor auxiliar (1, 11, 12).
9. Sistema de suministro de energla (5) segun una de las reivindicaciones 6 a 8 caracterizado porque el sistema de suministro de energla presenta una red de suministro de energla trifasica (21) y una red de suministro de energla monofasica (22), las cuales estan conectadas una a otra de forma galvanica.
10. Sistema de suministro de energla (5) segun la reivindicacion 9, caracterizado porque la conexion galvanica esta realizada mediante los convertidores auxiliares (1, 11, 12).