01 / 01 / 2021
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Tecnología HOpCoD™ o bypassing por las celdas de potencia Triol
Muchos fabricantes de variadores de frecuencia multinivel en cascada de medio voltaje han implementado una función de derivación para la celda de potencia. El beneficio de esta característica es obvio, ya que mantiene el producto en funcionamiento hasta que se lleva a cabo una parada planificada para mantenimiento y reparación.
El bypass, como sistema de hardware y software, ha evolucionado en varias direcciones y no solo es un elemento de eliminación física del circuito de potencia de un elemento defectuoso, sino también una compensación por la pérdida de voltaje de salida relacionada con el bypass de la celda de potencia averiada.
Soluciones técnicas para bypass las celdas de potencia
En la actualidad, existen cinco tecnologías más populares para bypass las celdas de potencia: bypass de tiristores electrónicos, bypass de IGBT electrónico, bypass mecánico clásico, bypass mecánico con squib y HOpCoD™ (dispositivo de conmutación de alta operación). Las principales ventajas y desventajas se pueden encontrar en la siguiente tabla.
Tabla 1: Características técnicas de las principales topologías de bypass de celdas de potencia
La tabla muestra una lista de tecnologías que se utilizan actualmente para fabricar sistemas de derivación de energía, la lista completa de alarmas que requieren derivación de la celda de energía, el tiempo de activación de derivación y el número de activaciones de derivación realizadas por el sistema de derivación. La tabla también marca (✓) la lista de alarmas disponibles para cada tecnología.
Como puede verse en la tabla, el bypass con tecnología HOpCoD™ carece de desventajas que perjudiquen la funcionalidad del convertidor de frecuencia dependiendo de la falla que ocurra. HOpCoD™ no solo hace posible manejar todas las fallas conocidas en la celda de energía que se va a evitar, sino que también lo hace de manera rápida y repetida!
Uno de los parámetros críticos que afectan el rendimiento del variador de frecuencia es el tiempo de bypass. Si el tiempo de bypass supera los 4–5 ms, existe la posibilidad de que se produzcan daños graves en la celda de potencia, hasta e incluyendo la explosión y daños en las celdas vecinas, debido a la sobretensión en el DC-link. Para bypasses lentos, los algoritmos de variador de frecuencia permiten la eliminación temporal de la tensión de salida del motor, el bypass posterior de la celda de potencia dañada, la activación del motor en marcha libre y la devolución a la frecuencia establecida. En varios casos, este modo, con la pérdida asociada de rotación y par, es inaceptable, lo que hace que un sistema de bypass de este tipo sea absolutamente inútil en términos de garantizar la continuidad del proceso tecnológico.
Tampoco es descabellado poder eliminar rápidamente el rebote de la celda de potencia, especialmente cuando se trata de un disparo falso que no está asociado con una pérdida de funcionalidad de la celda de potencia. Esto no es posible con derivaciones alimentadas por el cartucho pirotécnico. Su activación requerirá una parada prolongada del variador de frecuencia y la extracción de la celda con el bypass activado. Esto no siempre es conveniente o aceptable, por lo que una rápida liberación de bypass de la celda de potencia es una ventaja competitiva de la tecnología de bypass HOpCoD™.
Entonces, ¿cuál es el secreto detrás del éxito de la tecnología HOpCoD™? ¿Y por qué un bypass hecho con otra tecnología pierde? De hecho, el mayor secreto es que Triol ha estudiado en profundidad todas las tecnologías de bypass conocidas, ha identificado sus fortalezas y debilidades y ha desarrollado su propia solución técnica desprovista de las debilidades de la competencia, ¡pero con el máximo de sus ventajas!
Las principales ventajas de un bypass basado en HOpCoD™ incluyen:
- Maneja todas las combinaciones posibles de fallas en las celdas de potencia;
- Alto tiempo de respuesta - del orden de 3,6 ms;
- Sin pérdida de torque en el eje y sin tiempo de recuperación prolongado después del bypass;
- Sin pérdida de energía - sin tiempo de recuperación prolongado después de la operación de bypass;
- Reutilización sin quitar la celda de potencia.
En apoyo de lo anterior, aquí hay un diagrama de tiempo de una falla de bypass en una celda de potencia con tecnología HOpCoD™.
Fig.1 Diagrama de tiempo del voltaje de salida de un variador de frecuencia multinivel cuando el bypass HOpCoD™ se activa a 45Hz.
Como se puede ver en el diagrama anterior, solo en el momento del bypass hay una ligera reducción en la forma del voltaje de salida, cuya duración es un orden de magnitud más corta que su período. Esto no solo permite mantener la continuidad del proceso sino también, en algunos casos, evitar la pérdida de torque en el eje del motor y su velocidad. Esto hace que el bypass HOpCoD™ sea una característica muy valorada y solicitada por los clientes para quienes la continuidad de la operación es fundamental!
La apariencia de una celda de potencia con el módulo de bypass HOpCoD™ difiere ligeramente de una celda sin dicho módulo.
Fig. 2 Panel frontal de la celda de potencia de bypass HOpCoD™
El panel frontal de la celda de potencia con bypass contiene elementos que distinguen este tipo de celda de las celdas estándar:
- indicador de estado de bypass;
- etiqueta de información que contiene información sobre el funcionamiento del bypass;
- toma para la palanca de bypass.
1 - Interruptor de límite de posición del contacto de potencia de la cámara de extinción del arco de vacío; 2 - solenoide; 3 - unidad de bypass; 4 - condensador de almacenamiento; 5 - unidad de control de bypass electrónico.
Figure 3. Diagrama de cableado de bypass HOpCoD™
Gracias a la ingeniosa solución técnica de implementar una detección rápida de fallas y un método de cierre rápido para la cámara de vacío, un bypass con tecnología HOpCoD™ carece de cualquier debilidad técnica o específica del usuario, y el tiempo de respuesta de 3.6 ms es suficiente para el bloqueo oportuno de los componentes de la celda de potencia de niveles de voltaje inadmisibles en el DC-link, durante una falla de la celda de potencia, en el rango de frecuencia de operación.
Figure 4. La apariencia externa de la mecánica de bypass con tecnología HOpCoD™.
Conclusión
Triol Corporation trabaja para mejorar las soluciones técnicas en el campo de los variadores de frecuencia, analizando en profundidad soluciones avanzadas en el campo y aportando innovaciones destinadas a mejorar las cualidades de los productos para el consumidor, haciéndolos no solo únicos sino también demandados en el mercado.
HOpCoD™ es una de las tecnologías originales de Triol. Aunque comparte algunas similitudes con tecnologías desarrolladas anteriormente, tiene algunas diferencias importantes que distinguen a los productos Triol de la competencia.
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