ES2906215T3 - Procedimiento para regular la potencia en un vehículo submarino y vehículo submarino - Google Patents

Abstract

Procedimiento para regular la distribución de la carga en una red eléctrica a bordo de un vehículo submarino, en donde la red - comprende al menos dos fuentes de tensión (B1, B2, FC) dispuestas en paralelo, - al menos un consumidor eléctrico (M, ..., AC, DC3, ...) y - para el o al menos un consumidor (M, M1, ..., AC, DC3, ...) dos convertidores (U2.1, U2.2, ...) dispuestos en paralelo, en donde, al menos en un modo normal, cada convertidor (U2.1, U2.2, ...) para el consumidor (M1, ..., AC, DC3, ...) está conectado a una fuente de tensión (B1, B2, FC) y está separado de la o de las otras fuentes de tensión, y en donde el procedimiento comprende los pasos, de que - cada convertidor (U2.1, U2.2, ...) convierte corriente de la fuente de tensión (B1, B2, FC) conectada a este convertidor en corriente para el consumidor (M, M1, ..., AC, DC3, ...), - el consumidor (M, M1, ..., AC, DC3, ...) consume la corriente suministrada por ambos convertidores (U2.1, U2.2, ...) y - las diferentes potencias de salida de las dos fuentes de tensión (B1, B2, FC) se compensan automáticamente, en donde el paso de compensación de las diferentes potencias de salida comprende la secuencia realizada al menos una vez, de que - la tensión de entrada respectiva (U_FN1, U_FN2) se mide en cada uno de los dos convertidores (U2.1, U2.2, ...) dispuestos en paralelo, - se calcula un valor de diferencia de tensión (ΔU) como diferencia entre los dos valores medidos de las tensiones de entrada (U_FN1, U_FN2), - en función del valor de diferencia de tensión calculado (ΔU), se calcula un valor nominal (ΔI) para la diferencia entre dos medidas (I_In_Con1, I_In_Con2) para las dos potencias eléctricas que los dos convertidores (U2.1, U2.2, ...) consumen cada uno de la fuente de tensión (B1, B2, FC) conectada a ellos o entregan cada uno al consumidor (M, M1, ...,AC, DC3, ...), - se mide una medida (I_In_Con1, I_In_Con2) para las dos potencias eléctricas que los dos convertidores dispuestos en paralelo (U2.1, U2.2, ...) consumen o entregan realmente, respectivamente, y - los dos convertidores (U2.1, U2.2, ...) se activan utilizando los dos valores medidos para la respectiva potencia realmente consumida o entregada, con el objetivo de que la diferencia entre los valores de las respectivas potencias eléctricas realmente consumidas o entregadas (I_In_Con1, I_In_Con2) sea igual al valor nominal calculado (ΔI).

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para regular la potencia en un vehículo submarino y vehículo submarino

La invención se refiere a un procedimiento para regular la potencia en una red eléctrica a bordo de un vehículo submarino, así como a un vehículo submarino que comprende una red de este tipo y que está configurado para llevar a cabo un procedimiento de este tipo.

Una red eléctrica a bordo de un vehículo submarino, por ejemplo un buque submarino tripulado (submarino), tiene un gran número de consumidores eléctricos, que suelen ser alimentados en parte con corriente continua y en parte con corriente alterna. La energía eléctrica es proporcionada por al menos dos fuentes de tensión dispuestas en paralelo. Al menos algunos de los consumidores se alimentan de ambas fuentes de tensión al mismo tiempo. Estos consumidores están conectados cada uno a dos convertidores, que convierten la corriente de ambas fuentes de tensión en la corriente consumida por el consumidor. Por regla general, cada fuente de tensión está configurada de tal forma que, en caso de fallo de la o de cualquier otra fuente de tensión, ella sola pueda alimentar a todos o al menos a los consumidores necesarios para el funcionamiento durante algún tiempo.

A menudo, cada fuente de tensión comprende respectivamente una batería. Durante el funcionamiento, una batería puede estar más descargada que la otra. Se conoce la siguiente forma de proceder para compensar estos diferentes estados de carga de las dos baterías: la batería más descargada se desconecta temporalmente de un consumidor, de tal manera que la otra batería alimente sola a este consumidor y, por tanto, se descargue más intensamente.

En el documento ES 102014109092 A1 se describe un submarino con un accionamiento eléctrico 3 para una hélice y con una red eléctrica para alimentar este accionamiento 3. Un generador 4, una pila de combustible 5 y varias cadenas de baterías 7, cada una de ellas con varios módulos de baterías 8, pueden alimentar corriente en la red. Cada cadena de baterías 7 está conectada a la red a través de su propia unidad de conexión de cadena 10 con un transformador de tensión 11 y un dispositivo de conmutación 12. Cada unidad de conexión de cadena 10 tiene su propia unidad de control de cadena 14, que es capaz de medir la tensión respectiva en los módulos de batería individuales 8 a través de un sistema de sensores 13. Una unidad de control de accionamiento central 15 está conectada a las unidades de control de cadena individuales 14 y es capaz de conectar y desconectar cada cadena de baterías 7.

La Fig. 2 del documento ES 102012201605 A1 muestra un sistema de baterías 100 con varias cadenas de baterías 20 en paralelo. Cada cadena de baterías 20 tiene varias celdas de batería 30 conectadas en serie y está conectada a la entrada 41 de un convertidor DC/DC asociado 40. Las salidas 42 de los convertidores DC/DC 40 conectados en paralelo se conectan a la misma conexión 11 de una batería 10, y las salidas 43 se conectan a masa 50. Las corrientes I1, I2 que circulan por las cadenas de baterías 20 pueden regularse individualmente. En una forma de realización, un convertidor DC/DC 40 está configurado como un convertidor buck (convertidor descendente) y puede conectarse o desconectarse selectivamente a/de la cadena de baterías 20 con ayuda de un interruptor 44, véase la Fig. 3. Preferiblemente, las corrientes se ajustan de tal manera, que se produzca una compensación de carga entre las cadenas de baterías 20 en un tiempo predeterminado. Las cadenas de baterías 20 que tienen una mayor potencia pueden descargarse más rápidamente por medio de corrientes más altas que las cadenas de baterías con una menor potencia. Esto proporciona una compensación de la carga activa (equilibrio) entre las cadenas de baterías cargadas de forma diferente.

Las Figs. 1 y 2 del documento ES 102009054820 A1 muestran un sistema de suministro de energía 10 con dos módulos de almacenamiento 38, 40 cada uno con una pluralidad de celdas de almacenamiento 60, un transmisor de energía 14 con dos reguladores de corriente continua (convertidores DC/DC 26, 28), un inversor 18 y una máquina eléctrica 58 configurada como una máquina de corriente alterna, que es alimentada por el sistema de suministro de energía 10. La figura 3 del documento DE 102009054820 A1muestra un circuito eléctrico con los siguientes componentes: un módulo de almacenamiento 38 ó 40, un regulador de corriente continua (convertidor DC/DC 26, 28), un dispositivo de determinación 64 con un dispositivo informático 68 que comprende dos medios de evaluación 70, 72 y un dispositivo de activación 66.

El primer medio de evaluación 70 comprende un modelo de un módulo de almacenamiento 38, 40 y proporciona una tensión de modelo U_m. El dispositivo informático 68 compara la tensión del modelo con la tensión real del módulo U_b medida y calcula una variable de estado del módulo de almacenamiento 38, 40 en función del resultado de la comparación, así como de la corriente del módulo I_b y de la temperatura del módulo T_b. El segundo medio de evaluación 72 recibe los parámetros del modelo y la variable de estado y genera una predicción del estado y/o del comportamiento del módulo de almacenamiento asociado 38, 40. Durante un funcionamiento orientado a la potencia, los módulos de almacenamiento 38, 40 pueden participar en los procesos de carga y descarga en diferente medida, dependiendo de la demanda de potencia actual y de la relación potencia-energía de las celdas utilizadas, véase el apartado [0034]. En otro modo de funcionamiento, se consigue un estado medio de carga uniforme de los módulos de almacenamiento. Si un módulo de almacenamiento 38, 40 tiene un estado de carga más elevado que el otro módulo de almacenamiento, a veces participará más en procesos en los que se retira carga de los módulos de almacenamiento 38, 40 y/o menos en procesos en los que se alimenta carga a los módulos de almacenamiento 38, 40, véase el apartado

[0037].

La Fig. 1 del documento EP 2985857 A1 muestra un sistema de baterías de almacenamiento 1 con dos baterías de almacenamiento paralelas 10 y 20, cada una de ellas conectada a un convertidor bidireccional (convertidor DC/DC) 12, 22. Cada convertidor es capaz de cambiar una tensión en función de una señal de modulación de ancho de pulso aplicada. En un procedimiento, que se muestra en la Fig. 9, un sensor de tensión detecta la tensión en cada una de las baterías 10, 20, véanse los aparatos [0082], [0088], [0089] y [0090]. Además de esto, un sensor de intensidades de corriente 14, 24 es capaz de medir el flujo de corriente entre una batería 10, 20 y un convertidor 12, 22, véase la Fig. 1. A cada batería 10, 20 se le asigna un valor nominal para la intensidad de corriente (valor de comando de corriente total). Un regulador (regulador 3) calcula respectivamente un valor nominal para la intensidad de corriente de entrada (valor de comando de corriente de entrada) en un convertidor 12, 22, véase el apartado [0044]. Si las tensiones difieren entre sí (salida Yes del paso S55), la variable nominal para la intensidad de corriente total (valor de comando de corriente total) se distribuye proporcionalmente, es decir, en función de la relación de las dos tensiones, a los dos convertidores 12, 22 para las dos baterías 10, 20, de modo que a un convertidor para una batería con una tensión de salida más baja se asigna una intensidad de corriente nominal más baja y esta batería se descarga con una corriente de descarga relativamente baja (paso S56). Por medio de esto se compensa (resuelve) un estado de carga desigual (desequilibrio de las dos tensiones de almacenamiento).

También en el documento ES 102015216097 A1 se describe un procedimiento, para regular la potencia de salida de dos fuentes de tensión paralelas a bordo de un submarino con ayuda de dos convertidores paralelos.

El documento WO 2008/028203 A2 da a conocer un procedimiento para regular la distribución de cargas en una red eléctrica con dos fuentes de tensión dispuestas en paralelo, que no es un vehículo submarino.

Una tarea de la invención es proporcionar un procedimiento para regular la potencia con las características del preámbulo de la reivindicación 1 en una red eléctrica de un vehículo submarino y un vehículo submarino con las características del preámbulo de la reivindicación 15, en los que diferentes salidas de potencia de las dos fuentes de tensión se compensen automáticamente con menos pérdida de potencia que en los procedimientos y vehículos submarinos conocidos.

Esta tarea se resuelve mediante un procedimiento con las características indicadas en la reivindicación 1 y un vehículo submarino con las características indicadas en la reivindicación 15. Unos perfeccionamientos ventajosos resultan de las reivindicaciones subordinadas, de la siguiente descripción y de los dibujos.

El procedimiento según la invención se lleva a cabo a bordo de un vehículo submarino con una red eléctrica. Esta red incluye

• al menos dos fuentes de tensión dispuestas en paralelo,

• al menos un consumidor eléctrico y

• para el o al menos un consumidor, al menos dos convertidores dispuestos en paralelo.

"El consumidor", que está conectado a los dos convertidores, puede ser un conjunto de consumidores individuales, estando cada consumidor individual conectado a ambos convertidores.

Al menos en un funcionamiento normal se establece la siguiente situación: el consumidor está conectado a cada fuente de tensión a través de respectivamente un convertidor, es decir, está conectado a ambas o al menos a dos fuentes de tensión a través de dos convertidores en paralelo. Cada convertidor está conectado a este respecto a una fuente de tensión y separado de la o de las otras fuentes de tensión. En funcionamiento normal, cada fuente de tensión está conectada al consumidor en todo momento a través de un convertidor cada una. De esta manera, el consumidor puede recibir energía eléctrica de ambas fuentes de tensión al mismo tiempo.

Cada convertidor está conectado según la solución respectivamente a una fuente de tensión a la vez y, al menos en funcionamiento normal, está separado de la o de las otras fuentes de tensión. Es posible que, durante el funcionamiento normal, un convertidor esté conectado a una primera fuente de tensión y separado de las demás fuentes de tensión en un primer período de tiempo, y esté conectado a una segunda fuente de tensión y separado de las demás fuentes de tensión en un segundo período de tiempo.

Cada convertidor convierte la corriente de la fuente de tensión conectada a ese convertidor en corriente para el consumidor. El consumidor está conectado a ambos convertidores y consume corriente suministrada por los dos convertidores.

Por lo tanto, cada fuente de tensión entrega potenia eléctrica, que es consumida por el consumidor. Una diferencia en la entrega de potencia de las dos fuentes de tensión se compensa automáticamente. Para la compensación automática, se realiza al menos una vez una secuencia que comprende los siguientes pasos:

• Se mide la tensión de entrada respectiva aplicada a cada uno de los dos convertidores dispuestos en paralelo. Una tensión de entrada medida es causada por una fuente de tensión, la otra tensión de entrada por la otra fuente de tensión.

• Se calcula un valor de diferencia de tensión. Este valor es la diferencia entre los dos valores medidos de las tensiones de entrada en los dos convertidores.

• En función del valor calculado de la diferencia de tensión, se calcula un valor nominal de potencia. Este valor nominal es la diferencia entre dos medidas, que indican las dos potencias eléctricas, las cuales los dos convertidores consumen de la respectiva fuente de tensión conectada o entregan al respectivo consumidor conectado.

• En cada caso, se mide una medida para las potencias eléctricas que los dos convertidores consumen o entregan realmente.

• Los dos convertidores se activan con el objetivo de que la diferencia entre los valores de las potencias realmente consumida o entregada sea igual al valor nominal de potencia calculado. Para la activación de los dos convertidores, se utilizan los dos valores medidos para las potencias realmente consumidas o entregadas.

Cada convertidor compensa las fluctuaciones en la tensión de entrada de la fuente de tensión conectada a ese convertidor. Sin embargo, durante el funcionamiento también puede darse la situación de que una fuente de tensión entregue menos potencia que la otra fuente de tensión. Esto puede ocurrir, en particular, si al menos un consumidor adicional de la red eléctrica sólo está conectado a una fuente de tensión y, por tanto, sólo carga una fuente de tensión. Además, una fuente de tensión puede estar expuesta a otras influencias ambientales repentinas o de acción gradual y/o envejecer más intensamente que la otra fuente de tensión. Estas diferencias conducen a diferentes estados de carga en las fuentes de tensión. Sin embargo, los diferentes estados de carga en las fuentes de tensión no son deseables, en particular, porque en caso de fallo o mal funcionamiento en una parte de la red, el resto de la red, que sigue siendo operativo, debe seguir funcionando. El procedimiento según la solución compensa esta diferencia en las potencias entregada por las dos fuentes de tensión.

[Según la solución, en función de la diferencia entre los dos valores medidos para las dos tensiones de entrada, se obtiene un valor nominal de potencia para la diferencia entre las dos potencias consumidas o entregadas, y los dos convertidores se activan con el objetivo de que la diferencia entre las dos potencias realmente consumidas o entregadas sea igual a este valor nominal de potencia predeterminado. Esto permite compensar, al menos de forma aproximadamente automática, los efectos de los diferentes estados de las dos fuentes de tensión y, por lo tanto, de las diferentes salidas de potencia de las dos fuentes de tensión, es decir, que la fuente de tensión con mayor tensión entregue una mayor potencia al convertidor conectado y, por lo tanto, al consumidor que la fuente de tensión con menor tensión. De este modo, se reduce la diferencia entre los dos estados y, por tanto, las potencias de salida. Esta reducción puede realizarse de forma totalmente automática y no requiere ninguna intervención de ajuste de un usuario. Por supuesto, todavía es posible que un usuario lleve a cabo una intervención de ajuste.

El procedimiento permite, pero no requiere, que una fuente de tensión más baja se separe temporalmente por completo del o de un consumidor, para compensar las tensiones. Más bien, a veces la fuente de tensión con menor tensión está solamente menos cargada y, por tanto, menos descargada que la otra fuente de tensión. El consumidor permanece conectado a ambas fuentes de tensión al menos durante el funcionamiento normal. La invención evita la necesidad de prever varios elementos de conmutación, por ejemplo diodos, para compensar las diferentes salidas de potencia, que pueden separar temporalmente al consumidor de una fuente de tensión. De este modo se evita que estos elementos de conmutación se desconecten y vuelvan a conectarse más tarde. En estos elementos de conmutación pueden producirse pérdidas de potencia y, por tanto, de calor. Especialmente en un vehículo submarino, suele ser difícil disipar ese calor generado. Por esta razón en particular, es ventajoso no necesitar tales elementos de conmutación, al menos durante el funcionamiento normal.

Cuanto mayor sea la diferencia entre las tensiones medidas, mayor será también la diferencia entre las potencias extraídas. Gracias a la invención, se lleva a cabo un tipo de regulación con el objetivo regulador de eliminar rápidamente la diferencia en los estados de funcionamiento y, por tanto, en las tensiones. El procedimiento se desarrolla de forma totalmente automática y no requiere la intervención del usuario. Por supuesto, un usuario puede anular el procedimiento automático mediante una intervención del usuario.

La invención prevé la medición de las tensiones de entrada en los convertidores, así como de las potencias que éstos consumen o entregan. Por lo tanto, es posible, pero gracias a la invención no es necesario, medir una tensión directamente en la fuente de tensión o un consumo de energía directamente en el consumidor. Asimismo, no es necesario transmitir valores de medición a una distancia mayor. Más bien, se hace posible una regulación local de los dos convertidores en paralelo.

La invención puede a menudo implementarse rápidamente a bordo de un vehículo submarino ya en servicio. A menudo, la red con sus componentes ya está disponible, y el/los regulador(es) para activar los convertidores también están ya implementados. A menudo no se requieren conversiones mecánicas. Más bien, basta con modificar el software que se ejecuta en el regulador o en los reguladores para los convertidores.

En una forma de realización preferida de la invención, el valor nominal de potencia se calcula y se prefija de tal manera, que se cumplan las siguientes condiciones: cuanto mayor sea el valor de la diferencia de tensión, mayor será el valor nominal de diferencia de potencia calculado. Cuanto menor sea el valor de la diferencia de tensión, menor será el valor nominal calculado. Esta configuración provoca una compensación especialmente rápida de las diferentes salidas de potencia de la fuente de tensión, ya que una fuerte diferencia en las salidas de potencia se contrarresta con más fuerza que solo una ligera diferencia.

En una configuración, los dos convertidores se activan de tal manera, que las dos condiciones que se acaban de mencionar sobre el valor nominal sólo se cumplen si el valor de la diferencia de tensión está fuera de un rango de tolerancia predeterminado. Preferiblemente, se prefija el cero como valor nominal, siempre que el valor de la diferencia de tensión esté dentro de este rango de tolerancia. Esta configuración evita la necesidad de activar frecuentemente los dos convertidores paralelos. Más bien, sólo se activan si las tensiones difieren en más de la tolerancia.

Según la solución, se mide una medida para la potencia eléctrica consumida o entregada por un convertidor. Son posibles diferentes configuraciones en cuanto a la medida que se utiliza para esta potencia. En una configuración, la intensidad de corriente se mide en la o en una entrada del convertidor, en donde esta entrada está conectada a una fuente de tensión. En otra configuración, la intensidad de corriente se mide en la o en una salida del convertidor, en donde esta salida está conectada al consumidor. También es posible medir la intensidad de corriente u otra medida de potencia en la o en una entrada del consumidor, estando esta entrada conectada al convertidor. El procedimiento según la solución puede llevarse a cabo con cualquier medida que pueda utilizarse para la potencia eléctrica consumida o entregada.

En una configuración, cada convertidor tiene un regulador local. Cada regulador local de un convertidor recibe el valor medido para la tensión de entrada y el valor medido para la potencia realmente consumida o suministrada en este convertidor, así como los dos valores correspondientes en el otro convertidor, es decir, el convertidor conectado en paralelo. Cada convertidor local realiza la secuencia según la solución para compensar las diferentes salidas de potencia y activa el convertidor asociado en consecuencia.

La configuración con dos reguladores locales evita la necesidad de transmitir señales a un regulador de nivel superior. La disponibilidad se incrementa - en comparación con una configuración con un regulador de nivel superior - porque el otro regulador local sigue estando disponible en caso de fallo de un regulador local, y porque no es necesario transmitir señales hacia o desde un regulador de nivel superior, lo que suele requerir una transmisión de datos a una distancia mayor. Es posible diseñar un convertidor junto con el regulador local como un componente compacto, que puede instalarse y sustituirse rápidamente si es necesario.

En otra configuración, un regulador de nivel superior regula ambos convertidores paralelos. Los dos valores medidos para las tensiones de entrada y los dos valores medidos para las potencias realmente consumidas o entregadas se transmiten a este regulador de nivel superior. El regulador de nivel superior realiza la secuencia según la solución y activa ambos convertidores en función del valor nominal calculado. Esta configuración reduce el riesgo de que los dos convertidores funcionen, de manera involuntaria, de forma diferente o que las potencias consumidas o entregadas oscilen más de lo necesario.

En una configuración preferida, cada fuente de tensión proporciona corriente continua. Por ejemplo, cada fuente de tensión comprende una batería y/o una pila de combustible. En una configuración, cada uno de los dos convertidores dispuestos en paralelo puede convertir la corriente continua de una tensión en corriente continua de otra tensión, es decir, es un conversor. También es posible que los dos convertidores conviertan la corriente continua de las fuentes de tensión en corriente alterna, es decir, que sean dos convertidores. El procedimiento según la solución puede utilizarse para ambos tipos de convertidores.

Preferiblemente, el procedimiento se realiza repetidamente, por ejemplo, a una frecuencia de exploración predeterminada. O bien, las dos tensiones de entrada se miden repetidamente, por ejemplo, a una frecuencia de exploración determinada, y el valor de la diferencia de tensión se calcula de nuevo cada vez. Sólo si el valor de la diferencia de tensión está fuera de una banda de tolerancia predefinida, se llevan a cabo los siguientes pasos de la secuencia según la solución para la compensación. En otra configuración, las dos tensiones de entrada también se miden repetidamente, por ejemplo a una frecuencia de exploración predeterminada. Si al menos un valor de una tensión de entrada se desvía del valor previamente medido de esta tensión de entrada en más de un umbral predeterminado, se llevan a cabo los pasos de la secuencia según la solución para la compensación, de lo contrario no. Estas configuraciones evitan la necesidad de tener que activar constantemente los convertidores.

En una configuración, el o un consumidor conectado a dos convertidores conectados en paralelo es un motor alimentado eléctricamente. El motor es, por ejemplo, un motor eléctrico que acciona el vehículo submarino o un servomotor eléctrico que mueve un componente del vehículo submarino. Este motor tiene dos componentes de motor dispuestos en paralelo que se alimentan con corriente de forma independiente el uno del otro, por ejemplo, dos juegos de bobinas. Cada convertidor está conectado eléctricamente a un componente del motor a la vez. Esta configuración permite compensar las diferentes potencias de salida de las dos fuentes de tensión, incluso en el caso de un motor como consumidor. La configuración facilita el suministro de cada componente del motor con la cantidad necesaria en cada caso de energía eléctrica o potencia. Un motor de accionamiento o un servomotor, en particular, supone una carga mayor para las dos fuentes de tensión que otros consumidores.

Según la solución, la red comprende dos fuentes de tensión. En una configuración, la red comprende un primer, un segundo y un tercer proveedor de tensión y, además de los al menos dos convertidores en paralelo, otro convertidor. Los dos primeros proveedores de tensión son del mismo tipo, por ejemplo, dos sistemas de baterías del mismo tipo. El tercer proveedor de tensión difiere de los dos primeros y es, por ejemplo, una instalación de pila de combustible. El primer y el tercer proveedor de tensión forman juntos la primera fuente de tensión, el segundo y el tercer proveedor de tensión forman juntos la segunda fuente de tensión. Una de las entradas del otro convertidor está conectada al tercer proveedor de tensión. Dos salidas paralelas del otro convertidor están conectadas en paralelo al primer y al segundo proveedor de tensión, respectivamente, y preferiblemente también están conectadas eléctricamente al consumidor. Según esta configuración, las diferentes potencias de salida de los dos proveedores de tensión del mismo tipo se compensan automáticamente de la siguiente manera:

• Se mide la tensión de salida respectiva en cada una de las dos salidas dispuestas en paralelo del otro convertidor.

• El valor de la diferencia de tensión se calcula como la diferencia entre los dos valores medidos de la tensión de salida.

• Se calcula un valor nominal para la diferencia entre las dos potencias eléctricas. Este valor nominal determina la diferencia entre las dos potencias eléctricas, que el otro convertidor entrega a sus dos salidas respectivamente. El valor nominal se calcula en función del valor de la diferencia de tensión calculado.

• Se mide una medida para la potencia respectiva, que entrega realmente el otro convertidor en cada una de sus dos salidas paralelas.

• El otro convertidor se activa con el objetivo de que la diferencia entre los valores de la potencia eléctrica realmente entregada en cada caso sea igual al valor nominal de potencia calculado. Para esta activación, se utilizan los dos valores medidos para la potencia realmente entregada en las dos salidas.

Esta configuración permite proporcionar dos proveedores de tensión del mismo tipo, permitiendo así la redundancia. Además, esta configuración proporciona un tercer proveedor de tensión, y cada fuente de tensión comprende dos tipos diferentes de proveedores de tensión, lo que aumenta la redundancia y, por tanto, la disponibilidad. La disposición con los tres proveedores de tensión es más fácil de adaptar a diferentes situaciones de funcionamiento. La configuración lleva a que las diferentes potencias de salida en las dos salidas del otro convertidor se compensen rápidamente. De este modo, se compensan rápidamente los diferentes estados de los dos proveedores de tensión del mismo tipo. En el caso de dos sistemas de baterías como los dos proveedores de tensión del mismo tipo, los diferentes estados de carga se compensan rápidamente.

Según la solución, al menos en el funcionamiento normal, las diferentes potencias de salida de las dos fuentes de tensión se compensan automáticamente. Para ello, los dos convertidores se activan con el objetivo de que la diferencia entre los valores de potencia reales sea igual a un valor nominal calculado. En una configuración, esta regulación se interrumpe temporalmente, si se determina que un primer convertidor se hace funcionar con una sobrecarga, es decir, la potencia eléctrica real, que el primer convertidor está consumiendo o entregando, es superior a un umbral de potencia predefinido. Preferiblemente, en este caso, un segundo convertidor, que está conectado al mismo consumidor que el primer convertidor, está conectado adicionalmente a la misma fuente de tensión que el primer convertidor. De esta manera, los dos convertidores se conectan en paralelo y se reduce la consumo de potencia o la entrega de potencia del primer convertidor. Este estado se mantiene hasta que la consumo de potencia y/o la entrega de potencia del primer convertidor vuelve a estar por debajo del umbral de potencia. En muchas situaciones, esta configuración conduce a que se elimine rápidamente la sobrecarga no deseada del primer convertidor. Para ello, se acepta temporalmente que las dos fuentes de tensión se descarguen en distinta medida.

A continuación, el vehículo submarino según la invención, así como el procedimiento para regular la potencia según la invención, se explican con más detalle en referencia a un ejemplo de realización mostrado en los dibujos. Aquí muestran:

la Fig. 1 una topología a modo de ejemplo de una red eléctrica a bordo de un submarino, en el que se utiliza la invención;

la Fig. 2 una vista detallada de la red de la Fig. 1 con dos convertidores;

la Fig. 3 una relación funcional a modo de ejemplo entre la diferencia de intensidad de corriente y la diferencia de tensión en forma de una línea recta que pasa por el origen;

la Fig. 4 una relación funcional alternativa a modo de ejemplo entre la diferencia de intensidad de corriente y la diferencia de tensión con dos rangos desproporcionados;

la Fig. 5 una vista fragmentaria de la topología de la Fig. 1, que explica un funcionamiento de emergencia con una sola fuente de tensión.

En un ejemplo de realización, la invención se utiliza a bordo de un buque submarino tripulado (submarino). La Fig. 1 muestra una vista fragmentaria de una topología a modo de ejemplo de una red eléctrica a bordo de este submarino.

Un motor eléctrico M acciona la o al menos una hélice del submarino a través de un árbol. En el ejemplo de la realización, el motor de hélice M está configurado como un motor síncrono permanente. O bien el motor M se alimenta de energía eléctrica a través de al menos uno de los dos generadores G1, G2, siendo los generadores G1, G2 accionados, por ejemplo, por al menos un motor diesel (no mostrado) del submarino. O bien, al menos cuando los generadores G1, G2 no son accionados, el motor M se alimenta de energía eléctrica de al menos una pila de combustible FC y/o de dos baterías B1, B2. Por tanto, es posible que la pila de combustible FC y las dos baterías B1 y B2 funcionen mutuamente en paralelo.

La red eléctrica del ejemplo de realización tiene dos fuentes de tensión, a saber, una primera fuente de tensión con la batería B1 y una segunda fuente de tensión con la batería B2, así como una pluralidad de consumidores eléctricos. En una situación de funcionamiento sin perturbaciones, muchos consumidores eléctricos se alimentan simultáneamente de ambas fuentes de tensión, lo que se describe a continuación. Sin embargo, cada fuente de tensión está diseñada de tal forma, que pueda alimentar por sí sola a todos los consumidores - o al menos a todos los consumidores necesarios para el funcionamiento- durante un determinado periodo de tiempo. Esto proporciona redundancia en caso de que falle una fuente de tensión.

La Fig. 1 muestra un ejemplo de los siguientes consumidores eléctricos de la red de a bordo:

• una subred AC con consumidores eléctricos de corriente alterna trifásica de 115 V y 60 Hz,

• dos subredes DC1, DC2 con consumidores eléctricos de corriente continua de la tensión de la batería,

• dos subredes DC3, DC4 con consumidores eléctricos de corriente continua, cada una de ellas con una tensión diferente a la de la batería y

• tres motores de corriente alterna M1, M2, M3 a modo de ejemplo.

La vista fragmentaria de la topología de la red de a bordo mostrada en la Fig. 1 comprende además una pluralidad de convertidores, a saber

• dos convertidores DC/AC (inversores) U1.1 y U1.2, que funcionan en paralelo y están configurados preferiblemente del mismo tipo, que convierten la corriente continua de la tensión de la batería en corriente alterna trifásica para la subred AC,

• un convertidor DC/DC (conversor) U6, que convierte la corriente continua suministrada por la pila de combustible FC en corriente continua de la tensión de la batería y tiene dos salidas U6.1 y U6.2,

• dos convertidores DC/DC U2.1 y U2.2, que funcionan en paralelo y están configurados preferiblemente del mismo tipo, que convierten la corriente continua de la tensión de la batería en corriente continua a la tensión requerida por la subred DC3,

• dos convertidores DC/DC U3.1 y U3.2, que funcionan en paralelo y están configurados preferiblemente del mismo tipo, que convierten la corriente continua de la tensión de la batería en corriente continua a la tensión requerida por la subred DC4,

• dos convertidores DC/AC U4.1 y U4.2 que funcionan en paralelo y están configurados preferiblemente del mismo tipo, que generan corriente alterna para el motor de la hélice M a partir de la corriente continua de la tensión de la batería, y

• respectivamente un convertidor de frecuencia U5.1 y U5.2 para los motores M1 y M3.

En una configuración preferida, todos los convertidores o al menos algunos de los convertidores están diseñados de forma bidireccional, es decir, la corriente también puede fluir desde los consumidores de vuelta a las fuentes de tensión.

Además de esto, en la Fig. 1 se muestran los siguientes componentes adicionales:

• una barra conductora principal SB,

• una conexión Ch a una estación de carga montada en tierra,

• dos disyuntores S1 y S7, cada uno de los cuales conecta o desconecta selectivamente una salida de convertidor U6.1 y U6.2 a o de la barra conductora principal SB,

• otros dos disyuntores S2 y S6, cada uno de los cuales conecta o desconecta selectivamente un generador G1 y G2 a o de la barra conductora principal SB,

• otros dos disyuntores S3 y S5, cada uno de los cuales conecta o desconecta selectivamente un convertidor U4.1 y U4.2 para el motor M a o de la barra conductora principal SB,

• otros dos disyuntores S9 y S10, cada uno de los cuales conecta o desconecta selectivamente una batería B1 y B2 a o de la barra conductora principal SB,

• en cada caso un interruptor S1.1, ... antes de un convertidor U1.1,...,

• en cada caso un interruptor antes de las subredes DC1 y DC2,

• otros cuatro disyuntores S4, S11, S12, S13, que selectivamente interrumpen o conectan la barra conductora principal SB, y

• varios fusibles, incluido el fusible F9 para el disyuntor S4 y fusibles antes de los convertidores U2.1 a U3.2. En funcionamiento normal, los disyuntores S4 y S13 están abiertos y ambos disyuntores S11 y S12 están cerrados. La subred DC1 se conecta entonces sólo a la batería B1, la subred DC2 sólo a la batería B2. Las restantes subredes AC, DC3 y DC4, así como los motores M1, M2 y M3, están conectados a ambas baterías B1 y B2 y, por tanto, pueden recibir energía eléctrica de ambas baterías B1, B2 simultáneamente.

Respectivamente dos convertidores DC/AC U1.1 y U1.2 y respectivamente dos convertidores DC/DC U2.1 y U2.2 así como U3.1 y U3.2 están conectados en paralelo. Mientras ambas fuentes de tensión estén intactas, un convertidor U1.1, U2.1 y U3.1 se conecta a la primera batería B1, y el otro convertidor U1.2, U2.2 y U3.2 a la segunda batería B2. Además de esto, los convertidores U1.1, U2.1 y U3.1 están conectados a la salida U6.1 del convertidor U6 para la pila de combustible FC, y los convertidores U1.2, U2.2 y U3.2 están conectados a la salida U6.2. A cada convertidor U1.1, ... se le asigna respectivamente un interruptor independiente S1.1. Respectivamente dos convertidores paralelos U1.1 y U1.2, U2.1 y U2.2 y U3.1 y U3.2 están aislados galvánicamente entre sí.

En una situación de funcionamiento ideal, ambas baterías B1 y B2 suministran la misma tensión. Sin embargo, durante el funcionamiento, una batería B1 o B2 puede estar temporalmente más cargada que la otra batería B2 o B1. Por lo tanto, puede darse la situación de que la tensión en una batería sea inferior a la tensión en la otra.

En un sistema eléctrico convencional, al menos un diodo está conectado respectivamente entre dos convertidores paralelos y las dos fuentes de tensión. Si una fuente de tensión suministra una tensión más alta que la otra, los diodos provocan el siguiente estado: la fuente de tensión con la tensión más alta alimenta por sí sola a los consumidores con los convertidores paralelos, y la otra fuente de tensión con la tensión más baja sólo alimenta a aquellos consumidores, que están conectados exclusivamente a esta otra fuente de tensión. En el ejemplo de la Fig. 1, si la fuente de tensión con la batería B2 suministra una tensión más baja, esta fuente de tensión alimentaría temporalmente sólo al consumidor DC2 y la fuente de tensión con la batería B1 alimentaría a todos los demás consumidores mostrados en la Fig. 1. Debido a este estado de los diodos, la batería en la fuente de tensión con mayor tensión se descarga más que la otra batería, y la diferencia entre las dos tensiones de alimentación disminuye hasta que la diferencia está dentro de un rango de tolerancia predefinido. A continuación, los diodos vuelven a ser conductores. Mediante esta forma de proceder se descargan ambas baterías B1, B2 por igual a lo largo del tiempo.

La desventaja de esta forma de proceder es que la potencia eléctrica se consume como pérdida de potencia en los diodos. Otra desventaja es que la pérdida de potencia puede generar calor, que debe ser disipado. Además de esto, un consumidor no puede devolver la potencia eléctrica a la red porque los diodos sólo son permeables en una dirección. La invención también hace que las dos fuentes de tensión se carguen uniformemente a lo largo del tiempo, pero evita las tres desventajas de los sistemas convencionales que se acaban de mencionar.

Se mide la tensión de alimentación respectiva que está aplicada a un convertidor U1.1 y U1.2, U2.1 y U2.2, y U3.1 y U3.2 y es generada por una fuente de tensión B1 o B2. Los valores de tensión medidos se utilizan según la solución para activar los convertidores dispuestos en paralelo.

El procedimiento según la solución se explica a continuación con referencia a la Fig. 2, a modo de ejemplo, para los dos convertidores DC/DC paralelos U2.1 y U2.2, que alimentan conjuntamente a los dos consumidores M1 (con el convertidor de frecuencia U5.1) y DC3 con corriente continua. El procedimiento se realiza automáticamente, es decir, no requiere la intervención del usuario, y utiliza los dos valores medidos para las tensiones de alimentación (tensiones de entrada) U_FN1 y U_FN2, que se aplican a los dos convertidores U2.1 y U2.2. En una situación de funcionamiento ideal, estos dos valores de tensión son iguales; en una situación de funcionamiento real, pueden desviarse el uno del otro. Se calcula la diferencia AU = U_FN1 - U_FN2 entre los dos valores de tensión medidos. Esta diferencia AU puede ser positiva, negativa o nula.

Un valor nominal AI para la diferencia de intensidad de corriente se deriva automáticamente del valor de la diferencia de tensión medido AU. Este valor nominal AI es una diferencia requerida entre las dos intensidades de corriente l_ln_Con1 e I_In_Con2 de aquellas dos corrientes de entrada, que fluyen en los dos convertidores paralelos U2.1 y U2.2 y hacen que los dos consumidores M1 y DC3 sean alimentados con corriente continua. Por lo tanto, se prefija una diferencia nominal AI entre las dos intensidades de corriente en las dos entradas de los convertidores U2.1 y U2.2. Estas entradas están conectadas a la barra conductora principal SB.

El valor nominal AI se calcula como sigue: si AU es mayor que cero o mayor que un umbral preestablecido por encima de cero, es decir, si se aplica una tensión de alimentación más alta a U2.1 que a U2.2, el valor nominal AI también es mayor que cero, es decir, el convertidor U2.1 debe recibir corriente con una intensidad de corriente mayor que el convertidor U2.2. De forma correspondiente, el valor nominal AI es menor que cero, es decir, el convertidor U2.1 debe recibir corriente con una intensidad de corriente menor que el convertidor U2.2, si AU es menor que cero o menor que un umbral situado por debajo de cero.

Los dos convertidores U2.1 y U2.2 se activan con el objetivo de que las intensidades de corriente de entrada reales I_ln_Con1 e I_In_Con2 de las corrientes en los dos convertidores U2.1 y U2.2 satisfagan la condición AI = I_ln_Con1 -I_In_Con2. Las dos intensidades de corriente individuales I_ln_Con1 e I_In_Con2 pueden, como es natural, variar a lo largo del tiempo, porque el consumo de energía acumulado mediante los dos consumidores M1 y DC3 puede fluctuar. Los convertidores U2.1 y U2.2 se activan con el objetivo de que, aún así, se siga manteniendo la condición AI = I_ln_Con1 - I_In_Con2. Como resultado de ello, la primera fuente de tensión con la batería B1 está al menos temporalmente más cargada que la segunda fuente de tensión con la batería B2, cuando la primera fuente de tensión suministra una tensión más alta que la segunda fuente de tensión. De forma correspondiente, es válido lo contrario.

En la forma de realización que se acaba de describir, se calculó un valor nominal AI para la diferencia entre las intensidades de corriente en las dos entradas de los dos convertidores U2.1 y U2.2 a partir de la diferencia de valores AU. En lugar de la intensidad de corriente de entrada, se puede utilizar otra medida para la potencia eléctrica, que un convertidor U2.1 y 2.2 extrae de la fuente de tensión respectiva. Por ejemplo, se utiliza la intensidad de corriente de salida o una medida de la potencia eléctrica consumida o entregada por el convertidor. A continuación, se utiliza asimismo la intensidad de corriente de entrada, a modo de ejemplo, como medida para la potencia consumida por un convertidor.

La secuencia de medición de los dos valores para las tensiones de entrada U_FN1 y U_FN2 y de obtención de un valor nominal AI para la diferencia de intensidad de corriente a partir de la diferencia AU de los valores de tensión y su utilización para la activación de los convertidores U2.1 y 2.2 se repite regularmente en el ejemplo de realización, por ejemplo con una frecuencia de exploración predeterminada fija. O bien se calcula un nuevo valor nominal AI para la diferencia de intensidad de corriente en función del evento, siempre que la diferencia AU de los valores medidos para las tensiones de entrada se desvíe en más de una tolerancia prefijada de aquel valor de diferencia, del que se derivó el valor nominal AI utilizado actualmente. En ambos casos, mediante la forma de proceder según la solución se asegura que aquella fuente de tensión, que actualmente proporciona la tensión más alta, se cargue más que la otra fuente de tensión, y precisamente más cuanto mayor sea la diferencia entre los valores de tensión.

Como ya se ha explicado, en función de la diferencia entre los valores medidos AU de las dos tensiones de entrada U_FN1 y U_FN2, se calcula un valor nominal AI para la diferencia de intensidad de corriente que se utiliza para activar los dos convertidores U2.1 y U2.2. En una configuración, se utiliza para ello una relación funcional predeterminada y almacenada AI = f(AU), para calcular el valor nominal de potencia AI en función del valor de la diferencia de tensión AU. Esta relación funcional f se establece preferiblemente una vez por adelantado y se almacena de forma informática. Al establecer la relación funcional f, se tienen en cuenta las condiciones marginales que resultan de las propiedades de los componentes de la red, por ejemplo las tensiones y/o intensidades de corriente máximas permitidas o mínimas requeridas.

Son posibles varias configuraciones para esta relación funcional f. Por ejemplo, la relación funcional f es una línea recta que pasa por el origen. La Fig. 3 muestra un ejemplo de dicha línea recta. Si, por ejemplo, la diferencia de tensión AU asume el valor 5, se calcula el valor 3 como valor nominal AI para la diferencia de intensidad de corriente.

También es posible que la relación funcional f esté configurada de tal manera, que el valor nominal AI aumente desproporcionadamente con el aumento de la diferencia AU y disminuya desproporcionadamente con la disminución de la diferencia AU. En una configuración, se prefija una tolerancia de diferencia A. Mientras el importe |AU| de la diferencia AU sea menor que esta tolerancia de diferencia A, es decir, mientras los valores U_FN1 y U_FN2 de las tensiones de entrada no difieran entre ellos en más de la tolerancia de diferencia A, el valor nominal AI permanece en cero. Fuera de la tolerancia A, el valor nominal AI aumenta proporcionalmente o desproporcionadamente con el aumento del valor de diferencia AU y disminuye proporcionalmente o desproporcionadamente con la disminución del valor de diferencia AU. La Fig. 4 muestra un ejemplo de dicha relación funcional f. La relación funcional f aumenta desproporcionadamente en el rango entre A y 2A y proporcionalmente a partir de ahí.

Preferiblemente, cada convertidor U2.1 y 2.2 comprende un sensor de tensión US.1 y US.2, respectivamente, que mide la tensión de entrada U_FN1 y U_FN2, respectivamente, aplicada a este convertidor, así como un sensor de intensidad de corriente IS.1 e IS.2, respectivamente, que mide la intensidad de corriente I_ln_Con1 e I_ln_Con2, respectivamente, a la entrada de este convertidor.

En una configuración, los dos valores medidos para las tensiones de entrada U_FN1 y U_FN2 se transmiten a un regulador de nivel superior (no mostrado), siendo los valores preferiblemente medidos y transmitidos a una frecuencia de exploración predeterminada. Este regulador de nivel superior puede ser responsable sólo de los dos convertidores U2.1 y U2.2 o también de otros o incluso de todos los convertidores dispuestos en paralelo en la red de a bordo, en particular par los convertidores U1.1 y U1.2, así como U3.1 y U3.2. El regulador de nivel superior realiza la secuencia que se acaba de describir y calcula un valor nominal AI para la diferencia de intensidad d corriente, por ejemplo a la frecuencia de exploración prefijada o en función del evento como se acaba de describir. El valor nomina calculado AI se transmite a los dos convertidores U2.1 y 2.2. En una configuración, los dos valores reales para la intensidad de la corriente de entrada se miden en los dos convertidores U2.1 y U2.2 y también se transmiten al regulador de nivel superior. Si es necesario, el regulador calcula las intervenciones de ajuste para los dos convertidores U2.1 y U2.2, para garantizar el cumplimiento de la condición AI = I_ln_Con1 - I_In_Con2, y transmite estas intervenciones de ajuste calculadas a los dos convertidores U2.1 y U2.2.

En otra configuración, cada convertidor U2.1 y U2.2 comprende, además de los dos sensores, respectivamente un regulador local propio R.1, R.2, en donde los dos valores medidos para las tensiones de entrada se transmiten a cada regulador local R.1, R.2. Por lo tanto, el regulador local R.1 para el convertidor U2.1 recibe el valor de tensión U_FN1 en el propio convertidor U2.1, así como el valor de tensión U_FN2 del convertidor U2.2, y lo correspondiente ocurre para el regulador local R.2 del convertidor U2.2. Además de esto, los dos valores medidos l_ln_Con1 e I_In_Con2 para las intensidades de corriente de entrada reales en los dos convertidores U2.1 y 2.2 se transmiten a los dos reguladores locales R.1, R.2. Cada regulador local R.1, R.2 calcula el valor nominal AI para las dos intensidades de corriente de entrada, calcula las intervenciones de ajuste para el convertidor asignado U2.1 o U2.2, si es necesario, y activa las intervenciones de ajuste correspondientes en el convertidor asignado.

En el ejemplo de realización, los dos convertidores U2.1 y 2.2 comprenden una pluralidad de elementos de conmutación, por ejemplo transistores MOSFET y/o IGBT. Una intervención de ajuste en un convertidor puede cambiar la duración del ciclo u otro estado de al menos uno de estos elementos de conmutación del convertidor U2.1, U2.2. En una configuración preferida, los dos convertidores U2.1 y 2.2 están configurados como convertidores bidireccionales, por ejemplo en forma de un "puente activo doble". El término "bidireccional" significa que la corriente no sólo puede fluir desde la fuente de tensión B1, B2 a través de los convertidores U2.1 y U2.2 hasta los consumidores M1 y DC3, sino que a la inversa puede fluir de vuelta a la red cuando un consumidor entrega temporalmente la corriente. Como es sabido, un motor eléctrico como el motor M1 también puede actuar como generador. Si se utilizaran diodos como en una red de a bordo convencional, no sería posible una realimentación de este tipo.

La forma de proceder de calcular un valor nominal AI para la diferencia de intensidad de corriente en función de la diferencia AU entre los valores de las dos tensiones de entrada para dos convertidores paralelos, se ha descrito para los dos convertidores paralelos U2.1 y 2.2. Preferiblemente, los otros convertidores paralelos de la red de a bordo también se activan de forma correspondiente, en particular los convertidores U1.1 y U1.2, así como los convertidores U3.1 y U3.2.

Los dos convertidores U4.1 y U4.2 conectados en paralelo suministran corriente alterna para el motor de hélice M. En una configuración, el motor de hélice M tiene dos conjuntos de bobinas, en donde un conjunto de bobinas stá conectado al convertidor U4.1 y el otro conjunto de bobinas al convertidor U4.2. El procedimiento según la solución se aplica en consecuencia para estos dos convertidores paralelos U4.1 y U4.2.

El procedimiento según la solución se utiliza preferiblemente también para el convertidor U6 antes de la celda de batería FC. En una situación de funcionamiento, la primera fuente de tensión incluye la batería B1 y la pila de combustible FC y la segunda fuente de tensión incluye la batería B2 y también la pila de combustible FC. Por tanto, la pila de combustible FC se asigna a ambas fuentes de tensión. Los dos disyuntores S4 y S13 están abiertos durante el funcionamiento normal, de tal manera que las dos fuentes de tensión estén separadas entre sí.

El convertidor U6 tiene dos salidas U6.1 y U6.2, en donde una salida U6.1 pertenece a la primera fuente de tensión y la otra salida U6.2 a la segunda fuente de tensión. La tensión de alimentación respectiva de las dos fuentes de tensión se mide, por ejemplo, en los dos disyuntores S1 y S7. A partir de los dos valores de tensión medidos se obtiene un valor de diferencia de tensión AU. Automáticamente se obtiene un valor nominal AI para la diferencia de intensidad de corriente, para lo cual se utiliza una relación funcional f como la descrita anteriormente. En esta aplicación, el valor nominal AI es una diferencia requerida entre las dos intensidades de corriente que fluyen desde las dos salidas U6.1 y U6.2 del convertidor U6 hasta los dos disyuntores S1 y S7 respectivamente. Estas dos salidas U6.1 y U6.2 están conectadas a la barra conductora principal SB. También en esta aplicación se compensan automáticamente los diferentes estados de carga de las dos baterías B1 y B2.

Como se ha explicado anteriormente, se mide continuamente una medida I_ln_Con1, I_In_Con2 para la potencia eléctrica respectiva consumida por los convertidores U2.1 y 2.2. En funcionamiento normal, los disyuntores S4 y S13 están abiertos, de modo que el convertidor U2.1 sólo está conectado a la primera fuente de tensión con la batería B1 y el convertidor U2.2 sólo está conectado a la segunda fuente de tensión con la batería B2.

En una configuración preferida, el valor medido para el consumo real de potencia de un convertidor se compara con un umbral de potencia predeterminado. Si un convertidor U2.1 o U2.2 consume o suministra una potencia eléctrica que está por encima del umbral de potencia, se garantiza que el consumo de potencia o la potencia de salida de este convertidor U2.1 o U2.2 se reduzca rápidamente de nuevo al umbral de potencia. Al mismo tiempo, se garantiza que los consumidores M1 y DC3 reciban suficiente potencia eléctrica. La regulación según la solución se desconecta temporalmente o se anula, hasta que se deja de superar el umbral de potencia. El otro convertidor U2.2 o U2.1 se activa de tal manera, que el otro convertidor consume o entrega una potencia mayor, aunque esto signifique que se mantengan durante más tiempo estados de carga diferentes de las dos fuentes de tensión B1 y B2. Este estado se mantiene hasta que el consumo de potencia vuelve a ser igual o inferior al umbral de potencia. En una configuración, el otro convertidor U2.2 o U2.1 se conecta temporalmente de forma adicional a la fuente de tensión actualmente más cargada, de forma que este otro convertidor ^u2.2 o U2.1 se conecta entonces a ambas fuentes de tensión y la fuente de tensión más descargada está menos cargada. Al desconectar temporalmente la regulación según la solución, se evita que una fuente de tensión esté muy cargada y que fluya una corriente fuerte desde una fuente de tensión hasta el convertidor.

Como ya se ha explicado, muchos consumidores de la red de a bordo reciben energía eléctrica simultáneamente de ambas fuentes de tensión B1, B2. Sin embargo, puede darse la situación de que falle una fuente de tensión B1, B2 o se interrumpa la conexión de la fuente de tensión B1, B2 a la barra conductora principal SB. En una configuración, esta situación de fallo se detecta comparando el valor medido de la tensión de entrada en un convertidor con un umbral de tensión predeterminado. Si la tensión de entrada cae por debajo de este umbral de tensión, es posible que la fuente de tensión B1, B2 haya fallado o que se haya interrumpido la conexión con ella. En una configuración, la tensión entre esta fuente de tensión B1, B2 y la barra conductora principal SB se mide adicionalmente, para determinar o excluir que la conexión entre la barra conductora principal SB y el convertidor está interrumpida.

Si una de las fuentes de tensión B1 o B2 falla realmente, la otra fuente de tensión B2 o B1 es capaz de suministrar energía eléctrica a todos los consumidores, o al menos a las necesarios para el funcionamiento, durante un determinado periodo de tiempo. En una configuración, esto se hace comprobando automáticamente si el interruptor S13, que está abierto durante el funcionamiento normal, está desenclavado y, por lo tanto, puede cerrarse. Si se desenclava el interruptor S13, un usuario manualmente o también un regulador central del submarino cierra automáticamente el interruptor S13, por lo que en el ejemplo de la Fig. 1 ambas fuentes de tensión B1, B2 están conectadas a los consumidores M1, M2, M3, DC3, AC, DC4. El interruptor S13 se desenclava cuando se cumplen ambas condiciones:

• El disyuntor S4 está abierto (desconectado).

• El interruptor S11 está abierto y el interruptor S12 está cerrado. O bien el interruptor S11 está cerrado y el interruptor S12 está abierto.

La Fig. 5 muestra una vista fragmentaria de la topología de la Fig. 1 con estos interruptores.

Símbolos de referencia

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. - Procedimiento para regular la distribución de la carga en una red eléctrica a bordo de un vehículo submarino, en donde la red

- comprende al menos dos fuentes de tensión (B1, B2, FC) dispuestas en paralelo,

- al menos un consumidor eléctrico (M, ..., AC, DC3, ...) y

- para el o al menos un consumidor (M, M1, ..., AC, DC3, ...) dos convertidores (U2.1, U2.2, ...) dispuestos en paralelo,

en donde, al menos en un modo normal, cada convertidor (U2.1, U2.2, ...) para el consumidor (M1, ..., AC, DC3, ...) está conectado a una fuente de tensión (B1, B2, FC) y está separado de la o de las otras fuentes de tensión, y

en donde el procedimiento comprende los pasos, de que

- cada convertidor (U2.1, U2.2, ...) convierte corriente de la fuente de tensión (B1, B2, FC) conectada a este convertidor en corriente para el consumidor (M, M1, ..., AC, DC3, ...),

- el consumidor (M, M1, ..., AC, DC3, ...) consume la corriente suministrada por ambos convertidores (U2.1, U2.2, ...) y

- las diferentes potencias de salida de las dos fuentes de tensión (B1, B2, FC) se compensan automáticamente, en donde

el paso de compensación de las diferentes potencias de salida comprende la secuencia realizada al menos una vez, de que

- la tensión de entrada respectiva (U_FN1, U_FN2) se mide en cada uno de los dos convertidores (U2.1, U2.2, ...) dispuestos en paralelo,

- se calcula un valor de diferencia de tensión (AU) como diferencia entre los dos valores medidos de las tensiones de entrada (U_FN1, U_FN2),

- en función del valor de diferencia de tensión calculado (AU), se calcula un valor nominal (AI) para la diferencia entre dos medidas (I_In_Con1, I_In_Con2) para las dos potencias eléctricas que los dos convertidores (U2.1, U2.2, ...) consumen cada uno de la fuente de tensión (B1, B2, FC) conectada a ellos o entregan cada uno al consumidor (M, M1, ...,AC, DC3, ...),

- se mide una medida (I_In_Con1, I_In_Con2) para las dos potencias eléctricas que los dos convertidores dispuestos en paralelo (U2.1, U2.2, ...) consumen o entregan realmente, respectivamente, y

- los dos convertidores (U2.1, U2.2, ...) se activan utilizando los dos valores medidos para la respectiva potencia realmente consumida o entregada, con el objetivo de que la diferencia entre los valores de las respectivas potencias eléctricas realmente consumidas o entregadas (I_In_Con1, I_In_Con2) sea igual al valor nominal calculado (AI).

2. - Procedimiento según la reivindicación 1,

caracterizado porque

al menos cuando el valor de diferencia de tensión (AU) está fuera de un rango de tolerancia prefijado (A), el valor nominal calculado (AI)

- es mayor cuanto mayor sea el valor de diferencia de tensiónones, y

- es menor cuanto menor sea el valor de diferencia de tensión.

3. - Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque

si el valor de diferencia de tensión (AU) está dentro de un rango de tolerancia prefijado (A),

el valor nominal calculado (AI) es cero.

4. - Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque

como medida de la potencia eléctrica que un convertidor (U2.1, U2.2, ...) consume de la fuente de tensión conectada (B1, B2, FC) o entrega al consumidor conectado (M, M1, ..., AC, DC3, ...),

se utiliza la intensidad de corriente respectiva (I_In_Con1, I_In_Con2) en una entrada conectada a la fuente de tensión (B1, B2, FC) o una salida conectada al consumidor (M, M1, ..., AC, DC3, ...) de este convertidor (U2.1, U2.2, ...), y se calcula un valor nominal (AI) para la diferencia entre las dos intensidades de corriente de entrada o intensidades de corriente de salida como valor nominal de diferencia.

5. - Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque

se asigna un regulador local (R.1, R.2) a cada uno de los dos convertidores (U2.1, U2.2, ...) dispuestos en paralelo y conectados al consumidor (M, M1, ..., DC3, ...),

en donde la secuencia realizada para la compensación comprende además los pasos, de que

- los dos valores medidos para las tensiones de entrada (U_FN1, U_FN2) en los dos convertidores (U2.1, U2.2, ...) así como los dos valores medidos para las potencias (I_In_Con1, I_In_Con2) realmente consumidas o entregadas por los dos convertidores (U2.1, U2.2, ...) se transmiten a ambos reguladores locales (R.1, R.2) y - cada regulador local (R.1, R.2) calcula el valor nominal de diferencia (AI) para las potencias consumidas o entregadas y, en función de este valor nominal de diferencia (AI), activa aquel convertidor (U2.1, U2.2, ...), al que está asignado este regulador local (R.1, R.2).

6. - Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque

la red de a bordo incluye un regulador de nivel superior,

en donde la secuencia realizada para la compensación comprende además los pasos, de que

- los dos valores medidos para las tensiones de entrada (U_FN1, U_FN2) en los dos convertidores (U2.1, U2.2, ...) así como los dos valores medidos para las potencias (I_ln_Con1, I_In_Con2) realmente consumidas o entregadas por los dos convertidores (U2.1, U2.2, ...) se transmiten al regulador de nivel superior, y

- el regulador de nivel superior calcula el valor nominal de diferencia (AI) de las potencias consumidas o entregadas (I_In_Con1, I_In_Con2) y activa ambos convertidores (U2.1, U2.2, ...) en función de este valor nominal de diferencia (AI).

7. - Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque

para el cálculo del valor nominal de diferencia (AI)

se aplica una relación funcional prefijada (f), que describe una diferencia de potencia nominal como función de una diferencia de tensión nominal,

al valor de diferencia de tensión (AU).

8. - Procedimiento según la reivindicación 7,

caracterizado porque

la relación funcional (f) es una línea recta.

9. - Procedimiento según la reivindicación 7,

caracterizado porque

la relación funcional (f) es desproporcionadamente creciente al menos fuera de un rango de tolerancia predeterminado (A).

10. - Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque

el o un consumidor es un motor (M) con dos componentes dispuestos en paralelo, en donde cada uno de los dos convertidores (U4.1, U4.2) dispuestos en paralelo suministra corriente respectivamente a un componente del motor.

11. - Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque

la red comprende

- dos proveedores de tensión del mismo tipo (B1, B2),

- un tercer proveedor de tensión (FC) y

- otro convertidor (U6),

en donde a cada fuente de tensión se le asigna respectivamente un proveedor de tensión del mismo tipo (B1, B2) y el tercer proveedor de tensión (FC), de manera que el tercer proveedor de tensión (FC) se asigna a ambas fuentes de tensión,

en donde el otro convertidor (U6) comprende

- una entrada conectada al tercer proveedor de tensión (FC), y

- dos salidas dispuestas en paralelo (U6.1, U6.2),

en donde cada salida (U6.1, U6.2) del otro convertidor (U6) está conectada en paralelo respectivamente a un proveedor de tensión (B.1, B.2) del mismo tipo y

en donde se compensan automáticamente diferentes potencias de salida de los dos proveedores de tensión del mismo tipo (B1, B2),

en donde el paso de compensación de las diferentes salidas de potencia comprende la secuencia, realizada al menos una vez, de que

- la tensión de salida respectiva se mide en cada una de las dos salidas (U6.1, U6.2) del otro convertidor (U6) dispuestas en paralelo,

- el valor de diferencia de tensión (AU) se calcula como la diferencia entre los dos valores medidos de la tensión de salida,

- en función del valor de diferencia de tensión calculado, se calcula un valor nominal (AI) para la diferencia entre las dos potencias eléctricas que el convertidor adicional (U6) entrega en sus dos salidas (U6.1, U6.2) respectivamente,

- se mide una medida (I_In_Con1, I_In_Con2) para la respectiva potencia eléctrica, que el otro convertidor (U6) entrega realmente en sus dos salidas (U6.1, U6.2) en cada caso, y

- el otro convertidor (U6) se activa utilizando los dos valores medidos para la respectiva potencia entregada, con el objetivo de que la diferencia entre los valores de la potencia eléctrica realmente entregada en las dos salidas (U6.1, U6.2) sea igual al valor nominal calculado (AI).

12. - Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque,

cuando se detecta un fallo de una fuente de tensión (B1, B2, FC),

el o cada convertidor (U2.1, U2.2, ...) conectado a esta fuente de tensión se conecta a la o a otra fuente de tensión.

13. - Procedimiento según la reivindicación 12,

caracterizado porque

se detecta automáticamente un fallo de una fuente de tensión (B1, B2, FC), al menos

si un valor medido para la tensión de entrada en el o un convertidor (U2.1, U2.2, ...) conectado a esta fuente de tensión (B1, B2, FC) es menor que un umbral de tensión predeterminado.

14. - Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque,

cuando un valor medido de la potencia eléctrica consumida o entregada por un primer convertidor supera un umbral de potencia predeterminado, un segundo convertidor se conecta adicionalmente a la misma fuente de tensión que el primer convertidor,

hasta que la potencia consumida o entregada por el primer convertidor vuelva a estar por debajo del umbral de potencia.

15. - Vehículo submarino con un red eléctrica,

en donde la red comprende

- al menos dos fuentes de tensión (B1, B2) dispuestas en paralelo,

- al menos un consumidor eléctrico (M, M1, ..., DC3, ...) y

- para el o al menos un consumidor (M, M1, ..., DC3, ...) al menos dos convertidores (U2.1, U2.2, ...) dispuestos en paralelo,

en donde, al menos en un funcionamiento normal, cada convertidor (U2.1, U2.2, ...) para el consumidor (M, M1, ..., DC3, ...) está conectado a una fuente de tensión (B1, B2, FC) y está separado de la o de las otras fuentes de tensión,

en donde cada convertidor (U2.1, U2.2, ...) está configurado para convertir corriente de la fuente de tensión (B1, B2, FC) conectada al convertidor (U2.1, U2.2, ...) en corriente para el consumidor (M, M1, ..., DC3, ...), en donde el consumidor (M, M1, ..., DC3, ...) está configurado para consumir la corriente suministrada por los dos convertidores (U2.1, U2.2, ...) dispuestos en paralelo, y

en donde el vehículo submarino está configurado para compensar automáticamente las diferentes potencias de salida de las dos fuentes de tensión,

en donde

a cada convertidor se le asigna respectivamente un sensor de tensión (US.1, US.2), que está configurado para medir la tensión de entrada (U_FN1, U_FN2) en este convertidor (U2.1, U2.2, ...),

a cada convertidor (U2.1, U2.2, ...) se le asigna, asimismo, respectivamente un sensor de potencia (IS.1, IS.2), que está configurado para medir una medida (I_In_Con1, I_In_Con2) para la potencia eléctrica, que el convertidor (U2.1, U2.2, ...) consume o entrega realmente en cada caso, y

el vehículo submarino dispone de una unidad informática, que está configurada, para compensar las diferentes potencias de salida,

- para calcular un valor de diferencia de tensión (AU) como diferencia entre los dos valores medidos de las tensiones de entrada (U_FN1, U_FN2),

- para calcular, en función del valor de diferencia de tensión calculado (AU), un valor nominal (AI) para la diferencia entre las dos medidas (I_In_Con1, I_In_Con2) de las dos potencias eléctricas, que los dos convertidores (U2.1, U2.2, ...) consumen cada uno de la fuente de tensión (B1, B2, FC) conectada a ellos o entregan cada uno al consumidor (M, M1, ..., AC, DC3, ...), y

-para activar los dos convertidores (U2.1, U2.2, ...) utilizando los dos valores medidos para la potencia realmente consumida o entregada en cada caso, con el objetivo de que la diferencia entre los valores de las potencias eléctricas realmente consumidas o entregadas en cada caso (I_In_Con1, I_In_Con2) sea igual al valor nominal calculado (AI).