BR102015013552A2 - conversor de força, dispositivo de detecção de curto-circuito do mesmo e método de detecção de curto-circuito do mesmo - Google Patents

Abstract

conversor de força, dispositivo de detecção de curto-circuito do mesmo e método de detecção de curto-circuito do mesmo. dispositivo de detecção de curto-circuito que inclui uma bobina e um circuito de processamento. a bobina é configurada para detectar uma variação da intensidade de fluxo magnético gerada pela variação da corrente de uma corrente fluindo através de uma chave de força de semicondutor e para gerar uma força eletromotora induzida com base na variação da intensidade do fluxo magnético. quando a taxa de variação de corrente de referida corrente é maior do que um valor pré-determinado, o circuito de processamento é configurado para gerar um sinal de curto-circuito com base na força eletromotora induzida de modo a desligar a chave de força de semicondutor com base no sinal de curto-circuito.

Description

"CONVERSOR DE FORÇA, DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE CURTO-CIRCUITO DO MESMO E MÉTODO DE DETECÇÃO DE CURTO-CIRCUITO DO MESMO" FUNDAMENTOS [0001] A presente invenção se refere a um dispositivo de detecção e a um método de detecção. Mais particularmente, a presente invenção se refere a um conversor de força, a um dispositivo de detecção de curto-circuito e a um método de detecção de curto-circuito.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA CORRELATA [0002] Um transistor bipolar de entrada isolada (IGBT), um dos tipos de semicondutores de força plenamente controlados, apresenta vantagens tais como elevadas impedâncias de entrada, rápida velocidade de comutação, circuito de transmissão simplificado, pequena queda do estado de voltagem, capacidade de sustentação de altas voltagens, e capacidade de sustentação de elevadas correntes, a partir dai sendo amplamente adotado industrialmente. [0003] Entretanto, o IGBT apresenta uma característica de dessaturação. Uma vez que ocorra um curto no IGBT e este dê entrada em uma zona linear a partir de uma zona de saturação, ocorrerão grandes perdas e as características do dispositivo eletrônico utilizando o IGBT serão afetadas de forma significativa. [0004] Pode ser determinado a partir do exposto que inconveniências e defeitos ainda existem no estado anterior da técnica necessitando de serem aperfeiçoados. Para se resolver os problemas mencionados acima, os indivíduos nos campos relacionados tem buscado muito dedicadamente encontrar as soluções, sem que estas soluções hajam sido encontradas por um longo tempo.

SUMÁRIO [0005] O propósito deste Sumário é o de fornecer com descrições sucintas do conteúdo deste relatório de modo que o leitor possa ter uma compreensão básica do conteúdo do mesmo. O Sumário não consiste de um descrição completa do conteúdo do relatório descritivo, e a finalidade do mesmo não é a de salientar os componentes vitais/importantes das modalidades do relatório, nem a de definir o âmbito do relatório descritivo. [0006] Um objetivo do relatório descritivo consiste na provisão de um conversor de força, de um dispositivo de detecção de curto-circuito do mesmo, e de um método de detecção de curto-circuito do mesmo para a superação dos problemas existentes no estado anterior da técnica. [0007] Para se chegar ao objetivo mencionado acima, um aspecto do relatório descritivo é o de proporcionar com um dispositivo de detecção de curto-circuito. O dispositivo de detecção de curto-circuito inclui uma bobina e um circuito de processamento. A bobina é configurada para detectar uma variação de uma intensidade de fluxo magnético gerada por uma variação de corrente de uma corrente fluindo através de uma unidade de chave de força de semicondutor e configurada para gerar uma força eletromotora induzida com base na variação da intensidade de fluxo magnético. O circuito de processamento é configurado para gerar um sinal de curto-circuito baseado na força eletromotora induzida quando uma taxa de variação de corrente vem a ser maior do que um valor pré-determinado, de modo a desligar a unidade de chave de força de semicondutor com base no sinal de curto-circuito. [0008] Para se chegar ao objetivo mencionado acima, um outro aspecto do relatório descritivo consiste na provisão de um conversor de força. O conversor de força inclui uma unidade de chave de força de semicondutor e de um dispositivo de detecção de curto-circuito com a inclusão de uma bobina. O dispositivo de detecção de curto-circuito faz uso da bobina para detectar uma variação da intensidade de fluxo gerada por uma variação de corrente de uma corrente fluindo através de uma unidade de chave de força de semicondutor. Quando uma taxa de variação de corrente da corrente vem a ser maior do que um valor pré-determinado, o dispositivo de detecção de curto-circuito gera um sinal de curto-circuito com base na variação da intensidade de fluxo magnético. O conversor de força desliga a unidade de chave de força de semicondutor com base no sinal de curto-circuito . [0009] Para se chegar ao objetivo acima, um outro aspecto do relatório descritivo consiste na provisão de um método de detecção de curto-circuito. No método de detecção de curto-circuito, faz-se a detecção de uma variação da intensidade de fluxo magnético gerada por uma variação de corrente de uma corrente fluindo através de uma chave de força de semicondutor, e uma força eletromotora induzida é gerada com base na variação da intensidade de fluxo magnético; e um sinal de curto-circuito é gerado com base na força eletromotora quando uma taxa de variação de corrente vem a ser maior do que um valor pré-determinado, de modo a desligar uma chave de força de semicondutor com base no sinal curto-circuito. [0010] Deve ser entendido que tanto a descrição generalizada adiante quanto da descrição detalhada a seguir compreendem em exemplos, e são destinadas a proporcionarem com uma explicação adicional para as reivindicações do relatório.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0011] O relatório pode ser mais plenamente entendido através da leitura da parte descritiva detalhada da modalidade com referência feita para os desenhos de acompanhamento em que: [0012] a Fig. 1 consiste de um diagrama esquemático ilustrando uma chave de força de semicondutor e seu dispositivo de detecção de curto-circuito correspondente de acordo com uma modalidade do relatório descritivo. [0013] A Fig. 2 consiste de um diagrama de blocos esquemático de circuito ilustrando o dispositivo de detecção de curto-circuito conforme mostrado na Fig.l, de acordo com uma modalidade do relatório. [0014] A Fig. 3 consiste de um diagrama de blocos esquemático de circuito ilustrando o dispositivo de detecção de curto-circuito conforme mostrado na Fig.l, de acordo com outra modalidade do relatório. [0015] A Fig. 4 consiste de um diagrama de blocos esquemático de circuito ilustrando o dispositivo de detecção de curto-circuito conforme mostrado na Fig. 1, de acordo ainda com outra modalidade do relatório. [0016] A Fig. 5 consiste de um fluxograma de um método de detecção de curto-circuito vindo de acordo com outra modalidade do relatório. [0017] Tendo por base o processo usual, cada unidade e fator nas figuras não vem a ser ilustrado de acordo com as escalas reais. A finalidade das ilustrações consiste em apresentar fatores e unidades especificas relacionadas ao relatório. Além disso, símbolos de componentes similares ou idênticos são referenciados a idênticos ou similares componentes/partes entre as diferenciadas figuras.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0018] As modalidades especificas do presente relatório são descritas em detalhes adiante de modo a tornarem este relatório mais completo e detalhado.

Entretanto, elas não compreendem do único formato de implementação ou emprego das modalidades do relatório. A seção DESCRIÇÃO DETALHADA contém aspectos de muitas modalidades, etapas para a construção e operacionalidade das modalidades, e a ordem das etapas. Entretanto, outras modalidades podem ser usadas para se chegar as mesmas funções e etapas. [0019] A terminologia presentemente utilizada se situa dentro do mesmo âmbito entendido pelos especialistas da área a menos que ocorram definições adicionais presentes no relatório descritivo. Além disso, as formas singulares dos substantivos no relatório descritivo podem abranger o formato plural dos mesmos substantivos; e o plural dos substantivos pode abranger o singular dos mesmos substantivos quando não existem conflitos no texto. [0020] Além disso, a palavra "acoplamento" empregada no relatório descritivo significa que dois ou mais componentes se apresentam fisica ou eletricamente conectados entre si direta ou indiretamente, ou podem ainda apresentar também interações ou operações intermediárias entre dois ou mais componentes. [0021] De modo a se solucionar o problema quanto a grande perda crescente devido a um curto-circuito de uma chave de força de semicondutor, o relatório descritivo proporciona com um dispositivo de detecção de curto-circuito. O dispositivo de detecção de curto-circuito encontra-se capacitado a detectar uma condição de curto-circuito da chave de força de semicondutor com precisão, efetuando a liberação de um sinal de curto-circuito para desligamento da chave de força de semicondutor. Portanto, a prevenção do curto na curto-circuito origem da consequência de grandes aumentos de perdas. O dispositivo de detecção de curto-circuito vem a ser descrito como exemplo através de suas figuras e modalidades da maneira como se segue. [0022] Com referência a Fig. 1, tem-se que a Fig. 1 consiste de um diagrama esquemático ilustrando uma chave de força de semicondutor 900 e o seu dispositivo de detecção de curto-circuito 100 correspondente, de acordo com uma modalidade do relatório descritivo. Conforme mostrado na figura, um dispositivo de detecção de curto-circuito 100 inclui uma bobina 110 e um circuito de processamento 120. Em termos da estrutura, tem-se que a bobina 110 é acoplada eletricamente ao circuito de processamento 120. Em termos das operações elétricas, a bobina 110 é configurada para detectar uma variação de uma intensidade de fluxo magnético B gerado por uma variação da corrente de uma corrente i fluindo através da chave de força de semicondutor 900, e configurada para gerar uma força eletromotora induzida Ve com base na variação da intensidade de fluxo magnético. Ou seja, uma intensidade de fluxo magnético em torno da chave de força de semicondutor 900 vem a ser alterada pela variação da corrente de uma corrente i fluindo através da chave de força de semicondutor 900, de modo que um fluxo magnético da bobina 110 seja mudado, e a bobina 110 gere uma força eletromotora induzida Ve com base na variação do fluxo magnético. Quando a taxa de variação de corrente i é maior do que um valor pré-determinado o circuito de processamento 120 gera um sinal de curto-circuito SCP com base na força eletromotora induzida Ve, de modo a haver o desligamento da chave de força de semicondutor 900. Entretanto, o dispositivo de detecção de curto-circuito 100 na modalidade do relatório descrrtivo não fica restrito a estrutura apresentada na Fig. 1, que consiste meramente de uma implementação de exemplo do relatório. Tem-se ainda que o valor pré-determinado pode ser estabelecido de acordo com os requisitos práticos. [0023] A diferença entre a bobina 110 e um transformador de corrente (CT) é basicamente descrita adiante. A bobina 110 é diferente do CT e não contém um núcleo. A bobina 110 é construída diretamente por meio do enrolamento de fios, sendo utilizada para detectar a taxa de variação de corrente. A sarda da bobina 110 consiste de um sinal de voltagem. A impedância da rede conectada pela bobina 110 vem a ser frequentemente maior, sendo a bobina 110 adequada para proteção contra curtos e sendo instalada de modo conveniente. O enrolamento primário e o enrolamento secundário do CT são envoltos em torno de um núcleo de maior volume não podendo ser instalados de modo conveniente. Além disso, o CT faz emprego da teoria de transformador, em que a corrente no lado primário vem a ser proporcional a corrente no lado secundário, e o lado secundário libera um sinal de corrente conectado a uma rede de baixa impedância. Além disso, não se permite um circuito aberto junto ao lado secundário. O CT, em geral, vem a ser empregado na amostragem de corrente, e pode ser utilizado para dar proteção a correntes excessivas. [0024] Conforme a descrição anterior, o dispositivo de detecção de curto-circuito 100 provido pelo relatório pode utilizar a bobina 110 para detecção efetiva da condição da chave de força de semicondutor 900. O circuito de processamento 120 libera o sinal de curto-circuito SCP com base na condição de curto-circuito da chave de força de semicondutor 900, havendo o desligamento direto ou indireto da chave de força de semicondutor 900, evitando-se o aumento de grandes perdas em função do curto-circuito da chave de força de semicondutor 900 e impedindo-se transtornos nas características do dispositivo eletrônico fazendo uso da chave de força de semicondutor 900. Mais ainda, a bobina 110 na modalidade do relatório pode ser aplicada efetivamente junto à detecção da variação de corrente da chave de força de semicondutor 900 na condição de curto-circuito. [0025] Em uma modalidade, a chave de força de semicondutor 900 compreende em um transistor bipolar de entrada isolada (IGBT) ou de um outro tipo de chave de força de semicondutor plenamente controlada. O dispositivo de detecção de curto-circuito 100 pode detectar a condição de curto-circuito uma vez que haja a elevação de uma corrente de curto do IGBT, sem a necessidade de se aguardar até que o IGBT entre em uma condição de dessaturação. Portanto, a velocidade de detecção do dispositivo de detecção de curto-circuito 100 é mais rápida. Em segundo lugar, o dispositivo de detecção de curto-circuito 100 pode detectar a condição de curto-circuito durante o estágio em que a corrente de curto vai se elevando e então desligar o IGBT, com a corrente do IGBT no desligamento vindo a ser menor. Além disso, o dispositivo de detecção de curto-circuito 100 utiliza a bobina 110 para executar a detecção em que a área e os enrolamentos da bobina 110 possam ser ajustados com base nos requisitos técnicos. Consequentemente, o dispositivo de detecção de curto-circuito 100 pode detectar uma gama maior de variações de correntes, de modo que o dispositivo de detecção de curto-circuito 100 pode apresentar um volume mais amplo de aplicações. [0026] A Fig. 2 consiste de um diagrama de blocos esquemático de circuito ilustrando o dispositivo de detecção de curto-circuito 100 conforme mostrado na Fig 1, de acordo com uma modalidade do relatório descritivo. Conforme mostrado na figura, o circuito de processamento 120 inclui uma unidade de rejeição de modo em comum 122 e uma unidade de comparação CMP. Em termos da estrutura, tem-se que a unidade de rejeição de modo em comum 122 vem a ser acoplada entre a bobina 110 e a unidade de comparação CMP. Em termos da operacionalidade elétrica, tem-se que a unidade de rejeição de modo em comum 122 é configurada para o processamento da força eletromotora induzida Ve para gerar um sinal de saida de voltagem Sout. A unidade de comparação CMP é configurada para gerar o sinal de curto-circuito SCP com base no sinal de saida de voltagem Sout. Entretanto, o dispositivo de detecção de curto-circuito 100 na modalidade do relatório descritivo não fica restrito a estrutura na Fig.2, que consiste meramente de uma implementação de exemplo do relatório. [0027] A Fig. 3 consiste de um diagrama de blocos esquemático ilustrando o dispositivo de detecção de curto-circuito 100, conforme mostrado na Fig.l, de acordo com outra modalidade do relatório. Conforme mostrado na figura, a bobina 110 inclui um primeiro terminal de saida 112 e um segundo terminal de saida 114. Em termos da operacionalidade elétrica, a bobina 110 gera a força eletromotora induzida Ve entre o primeiro terminal de saida 112 e o segundo terminal de saida 114 com base na variação da intensidade de fluxo magnético B. [0028] Por outro lado, o circuito de processamento 120 inclui a unidade de rejeição de modo em comum 122 e a unidade de comparação CMP. Para ser-se mais especifico, a unidade de rejeição de modo em comum 122 inclui um circuito de rejeição de modo em comum 124, e a unidade de comparação CMP inclui uma entrada sem-inversão e uma entrada de inversão. Em termos da estrutura, os terminais de entrada 121 e 123 do circuito de rejeição de modo em comum 124 são acoplados respectivamente ao primeiro terminal de saída 112 e ao segundo terminal de sarda 114 da bobina 110. Um terminal de saída do circuito de rejeição de modo em comum 124 vem a ser acoplado à entrada de inversão e a entrada sem-inversão da unidade de comparação CMP. Em termos da operacionalidade elétrica, o circuito de rejeição de modo em comum 124 é configurado para receber e processar a força eletromotora induzida Ve para gerar um primeiro sinal de saída de voltagem e um segundo sinal de saída de voltagem. A unidade de comparação CMP é configurada para comparar o primeiro sinal de saída de voltagem com o segundo sinal de saída de voltagem para gerar o sinal de curto-circuito SCP. [0029] Em uma modalidade, com referência a Fig. 3, a entrada de inversão da unidade de comparação CMP é configurada para receber o primeiro sinal de sarda de voltagem, e a entrada sem-inversão da unidade de comparação CMP é configurada para receber o segundo sinal de saída de voltagem. Além disso, quando a taxa de variação de corrente da corrente vem a ser maior do que o valor pré-determinado, o segundo sinal de saída de voltagem é maior do que o primeiro sinal de saída de voltagem, o segundo sinal de saída de voltagem é maior do que o primeiro sinal de saída de voltagem, e a unidade de comparação CMP gera o sinal de curto-circuito, com a unidade de comparação CMP gerando então o sinal de curto-circuito sob uma condição de que o segundo sinal de saída de voltagem vem a ser maior do que o primeiro sinal de saída de voltagem. [0030] Com referência a Fig. 3, em outra modalidade, o circuito de rejeição de modo em comum 124 inclui uma primeira resistência RI, uma segunda resistência R2, uma terceira resistência R3, uma quarta resistência R4, uma quinta resistência R5, e uma sexta resistência R6. Além disso, cada uma das resistências, a primeira Rl, a segunda R2, a terceira R3, a quarta R4, a quinta R5 e a sexta R6 apresentam um primeiro e segundo terminais. Em termos da estrutura, o primeiro terminal da resistência Rl é acoplado ao terminal de entrada 121 do 14. O primeiro terminal da segunda resistência R2 é acoplado ao segundo terminal da primeira resistência Rl . O segundo terminal da segunda resistência R2 é configurado para ser acoplado a uma fonte de alimentação Vcc. O primeiro terminal da terceira resistência R3 é configurado para ser acoplado ao terreno 700. O segundo terminal da terceira resistência R3 é configurado para ser acoplado ao segundo terminal da primeira resistência Rl. O primeiro terminal da quarta resistência R4 é acoplado ao terminal de entrada 123 do circuito de rejeição de modo em comum 124. O primeiro terminal da quinta resistência R5 é acoplado ao segundo terminal da quarta resistência R4 . O segundo terminal da quinta resistência R5 é configurado para ser acoplado ao terreno 700. 0 primeiro terminal da sexta resistência R6 é acoplado ao segundo terminal da quarta resistência R4 e ao primeiro terminal da quinta resistência R5. 0 segundo terminal da sexta resistência R6 é configurado para ser acoplado ao terreno 700. Entretanto, a descrição não fica restrita a estrutura apresentada na Fig. 3, que consiste meramente de um exemplo de implementação do relatório descritivo [0031] Antes da explicação das operações elétricas da unidade de comparação CMP, tem-se a explicação inicial do principio de emprego da bobina 110 na detecção de curto-circuito para facilitação da compreensão das operações do relatório descritivo. Com referência a Fig. 1, uma barra coletora 800 é acoplada eletricamente junto à chave de força de semicondutor 900, e a bobina 110 do dispositivo de detecção de curto-circuito 100 pode ser disposta próxima da barra coletora 800. Uma vez que ocorra o curto na chave de força de semicondutor 900, a corrente i fluindo através da barra coletora 800 irá subir rapidamente, e a bobina estará em condições de detectar a variação da intensidade de fluxo magnético B gerada pela corrente i. Assumindo que dA compreende em um elemento de superfície no interior da bobina 110, e a distância entre o elemento de superfície e a barra coletora seja r, então a relação entre a intensidade de fluxo magnético B gerada no elemento de superfície e a corrente de curto i é : [0032] [0033] Além disso, a fórmula do fluxo da bobina 110 fica como se segue: [0034] [0035] Assumindo que o formato da bobina 110 seja conhecido, a relação relativa entre a bobina 110 e a barra coletora 800 é também conhecida, então o termo será uma constante C. Portanto, a fórmula da força eletromotora indutiva junto ao terminal de saída da bobina 110 pode ser escrita da forma como se segue. [0036] [0037] Com referência a fórmula 3, caso os enrolamentos e a área constante da bobina 110, e a localização relativa entre a bobina 110 e a barra coletara 800 sejam determinados, então a força eletromotora induzida Ve junto ao terminal de saida da bobina 110 será diretamente proporcional da corrente em curto [0038] Tendo-se a compreensão do principio de detecção, com referência a Fig,3, caso a corrente de curto seja 0, então a força eletromotora induzida Ve da bobina 110 será 0. Após o processamento do circuito de rejeição de modo em comum 124, o segundo sinal de saida de voltagem será menor do que primeiro sinal de saida de voltagem, e a unidade de comparação CMP irá, por correspondência, liberar um sinal de nivel baixo. Além disso, caso a corrente de curto se encontre na faixa de 0< < um limite pré-determinado, então o segundo sinal de saida de voltagem será ainda menor do que o primeiro sinal de saida de voltagem, e a unidade de comparação CMP irá, por correspondência, liberar um sinal de nivel baixo. Entretanto, deve ser observado que a diferença de voltagem entre os dois irá diminuir. [0039] Além disso, caso a corrente de curto se encontre na faixa de > limite pré-determinado, então o segundo sinal de saida de voltagem será maior do que o primeiro sinal de saida de voltagem e a unidade de comparação CMP irá liberar um sinal de alto nivel, ou seja, a unidade de comparação CMP irá liberar um sinal de curto-circuito SCP. Por outro lado, caso a corrente de curto se encontre na faixa de <0, então a unidade de comparação CMP irá, por correspondência, liberar um sinal de baixo nivel. Entretanto, observa-se que a diferença de voltagem entre o segundo sinal de saida de voltagem e o primeiro sinal de saida de voltagem irá aumentar. [0040] Em resumo, caso a corrente de curto seja maior do que o limite pré-determinado, então o segundo sinal de saida de voltagem será maior do que o primeiro sinal de saida de voltagem, e a unidade de comparação CMP irá liberar o sinal de curto-circuito SCP desligando a chave de força de semicondutor 900. Necessita ainda de ser explicado que o limite pré-determinado pode ser estabelecido de acordo com os requisitos técnicos práticos. [0041] Com referência a Fig. 3, em uma modalidade, a unidade de rejeição de modo em comum 122 inclui ainda um primeiro circuito de sujeição 126 e um segundo circuito de sujeição 128. Em termos de estrutura, o primeiro circuito de sujeição 126 vem a ser acoplado ao terminal de saida do circuito de rejeição de modo em comum 124, e na saida de inversão da unidade de comparação CMP. 0 segundo circuito de sujeição 128 vem a ser acoplado ao terminal de saida do circuito de rejeição de modo em comum 124 e na entrada sem-inversão da unidade de comparação CMP. Em termos operacionais, o primeiro sujeito de sujeição 126 é configurado para controlar o primeiro sinal de saida de voltagem dentro de uma primeira faixa pré-determinada. O segundo circuito de sujeição 128 é configurado para controlar o segundo sinal de saída de voltagem dentro de uma segunda faixa pré-determinada. Por exemplo, o primeiro circuito de sujeição 126 pode controlar o primeiro sinal de saida de voltagem, de modo que o primeiro sinal de saída de voltagem atenda a relação a seguir: [0042] [0043] Na relação 1, Vcc consiste de fonte de alimentação, e V- consiste do primeiro sinal de saída de voltagem. Portanto, o primeiro circuito de sujeição 126 pode controlar que o primeiro sinal de saída de voltagem seja menor do que a voltagem da fonte de alimentação e maior do que zero. [0044] Além disso, o segundo circuito de sujeição 128 pode controlar o segundo sinal de sarda de voltagem para atender a relação a seguir: [0045] [0046] Na relação 2, Vcc compreende também a voltagem da fonte de alimentação , e V+ consiste do segundo sinal de sarda de voltagem. Portanto, o segundo circuito de sujeição 128 pode controlar que o segundo sinal de sarda de voltagem seja menor do que a voltagem da fonte de alimentação e seja maior do que zero. [0047] Por exemplo, o primeiro circuito de sujeição 128 inclui um primeiro diodo Dl e um segundo diodo D2 em termos da estrutura. Ambos diodos o Dl e o D2 apresentam um primeiro e segundo terminais. 0 primeiro terminal do primeiro diodo Dl vem a ser acoplado à entrada de inversão da unidade de comparação CMP. O segundo terminal do primeiro dioso Dl é configurado para ser acoplado à fonte de alimentação Vcc. O primeiro terminal do segundo dioso D2 é configurado junto ao terreno 700. 0 segundo terminal do segundo diodo D2 vem a ser acoplado à entrada de inversão da unidade de comparação CMP. [0048] Por outro lado, o segundo circuito de sujeição 128 inclui um terceiro diodo D3 e um quarto diodo D4 . Cada um dos diodos, o terceiro D3 e o quarto D4, apresentam um primeiro e segundo terminais. O primeiro terminal do terceiro diodo D3 é acoplado à entrada sem- inversão da unidade de comparação CMP. O segundo terminal do terceiro diodo D3 é acoplado à fonte de alimentação Vcc. O primeiro terminal do quarto diodo D4 é configurado para ser acoplado ao terreno 700. O segundo terminal do quarto diodo D4 é acoplado à entrada sem-inversão da unidade de comparação CMP. Entretanto, o primeiro circuito de sujeição 126 e o segundo circuito de sujeição 128 não ficam restritos a estrutura apresentada na Fig. 3, que consiste meramente de uma implementação de exemplo do relatório. [0049] Em uma modalidade, o dispositivo de detecção de curto-circuito 100 na presente modalidade do relatório pode ser aplicado a um campo de alta intensidade com elevada voltagem, tal como um conversor de alta-média voltagens, um gerador de turbina de vento, uma luz de corrente direta de alta voltagem (HVDC), etc. No caso, os dispositivos das aplicações mencionadas acima são referenciados coletivamente aos conversores de força. Conforme mostrado na Fig.l, um conversor de força (não mostrado) inclui a chave de força de semicondutor 900 e o dispositivo de detecção de curto-circuito 100. Mais ainda, o dispositivo de detecção de curto-circuito 100 inclui a bobina 110. Em termos das operações elétricas, o dispositivo de detecção de curto-circuito 100 utiliza a bobina 110 para detectar a variação da intensidade de fluxo magnético B gerada pela variação de corrente de uma corrente fluindo através da chave de força de semicondutor 900, em que o dispositivo de detecção de curto-circuito 100 gera o sinal de curto-circuito SCP com base na variação da intensidade de fluxo magnético B. O conversor de força pode desligar a chave de força de semicondutor 900 com base no sinal de curto-circuito SCP impedindo que a chave de força de semicondutor venha a ter um curto, o que poderia levar a grandes aumentos de perdas. [0050] A Fig. 4 consiste de um diagrama de blocos esquemático de circuito ilustrando o dispositivo de detecção de curto-circuito, conforme mostrado na Fig. 1, de acordo com uma outra modalidade adicional do relatório. Conforme mostrado na figura, o dispositivo de detecção de curto-circuito 100a inclui bobrnas 110A-110C e barras coletoras 800A-800B. E, o dispositivo de detecção de curto-circuito 100a pode ser utilizado para detectar as chaves semicondutoras de força 900A-900B. Em termos da estrutura, a barra coletora 800A é acoplada à chave de força de semicondutor 900A e à chave de força de semicondutor 900B, de modo que as chaves de força de semicondutor 900A e 900B sejam conectadas em série. Além disso, a barra coletora 800B vem a ser acoplada à chave de força de semicondutor 900B e na chave de força de semicondutor 900C, de modo que a chave de força de semicondutor 900B e a chave de força de semicondutor 900C sejam conectadas em série. Além disso, as bobinas 110A-110B são dispostas próximas da barra coletora 800A, e as bobinas 110B-110C são dispostas próxima da barra coletora 800B, e a bobina 110B é disposta próxima entre a barra coletora 800A e a barra coletora 800B. Além disso, os componentes etiquetados como 600A-600C compreendem em elementos absorvedores de calor. [0051] A Fig. 5 consiste de um fluxograma de um método de detecção de curto-circuito 500 de outra modalidade do relatório. Conforme mostrado na figura, o método de curto-circuito inclui: [0052] Etapa 510: a detecção de uma variação da intensidade do fluxo magnético gerada pela variação da corrente de uma corrente fluindo através de uma chave de força de semicondutor, e gerando uma força eletromotora induzida com base na variação da intensidade de fluxo magnético; e a [0053] Etapa 520: geração de um sinal de curto-circuito com base na força eletromotora induzida quando uma taxa de variação de corrente da corrente vem a ser maior do que um valor pré-determinado, de modo a haver o desligamento da chave de força de semicondutor com base no sinal de curto-circuito. [0054] De forma a que seja possível se entender com facilidade o método de detecção de curto-circuito 500, referência é feita ao conjunto de Figuras 1 e 5. Na etapa 510, tem-se a detecção de uma variação de intensidade de fluxo magnético B gerada pela variação da corrente de uma corrente fluindo através de uma chave de força de semicondutor 900, e uma força eletromotora induzida Ve é gerada com base na variação da intensidade de fluxo magnético B através da bobina 110. Em seguida, com referência a etapa 520, tem-se a execução da etapa 520 pelo circuito de processamento 120, ou seja, o circuito de processamento 120 gera um sinal de curto-circuito SCP com base na força eletromotora induzida quando a taxa de variação de corrente da corrente vem a ser maior do que um valor pré-determinado, de modo a haver o desligamento da chave de força de semicondutor com base no sinal de curto-circuito SCP. Entretanto, as etapas no método de curto-circuito 500 não ficam restritas a serem realizadas pelos dispositivos mencionados acima, os quais se apresentam somente como implementações de exemplo do relatório. [0055] Em uma modalidade, com referência a etapa 520, a força eletromotora induzida Ve pode ser também processada pela unidade de rejeição de modo em comum 122 apresentada na Fig. 2 para gerar o sinal de salda de voltagem Sout. Em seguida, o sinal de curto-circuito SCP pode ser também gerado pela unidade de comparação de circuito CMP com base no sinal de sarda de voltagem Sout. [0056] Em outra modalidade com referência ao conjunto de Figuras 3 e 5, a etapa 520 de geração de sinal de curto-circuito com base na força eletromotora induzida inclui: o processamento da força eletromotora induzida através da unidade de rejeição de modo em comum 122 para gerar um primeiro sinal de sarda de voltagem e um segundo sinal de sarda de voltagem; e comparação do primeiro sinal de sarda de voltagem e o segundo sinal de sarda de voltagem através da comparação pela unidade de comparação CMP para gerar o sinal de curto-circuito SCP. Por exemplo, após a comparação do primeiro sinal de sarda de voltagem com o segundo sinal de sarda de voltagem, a unidade de comparação CMP gera o sinal de curto-circuito SCP sob uma condição de que o segundo sinal de sarda de voltagem seja maior do que o primeiro sinal de sarda de voltagem, sendo que quando a taxa de variação de corrente da corrente vem a ser maior do que um valor pré-determinado, o segundo sinal de sarda de voltagem é maior do que o primeiro sinal de sarda de voltagem. Entretanto, a condição de geração de sinal de curto-circuito SCP no método de detecção de curto-circuito 500 não fica restrita ao mesmo, e a condição pode ser estabelecida de acordo com os requisitos técnicos práticos. [0057] Continuando com referência as Figuras 3 e 5, o método de detecção de curto-circuito 500 inclui: o controle do primeiro sinal de sarda de voltagem dentro da primeira faixa pré-determinada, em que esta etapa pode ser executada pelo primeiro circuito de sujeição 126. Além disso, o método de detecção de curto-circuito 500 inclui: o controle do segundo sinal de sarda de voltagem dentro da segunda faixa pré-determinada, em que esta etapa pode ser executada pelo segundo circuito de sujeição 128. [0058] Deve ser explicado que as etapas do método de detecção de curto-circuito 500 na Fig.5 não ficam restritas a serem executadas pelos componentes do dispositivo de detecção de curto-circuito 100. As modalidades acima são empregadas meramente para a descrição de uma das implementações da descrição, e o âmbito do método de detecção de curto-circuito 500 na presente modalidade do relatório descritivo vem a ser definido pelo quadro de reivindicações. [0059] Todos os métodos de detecção de curto-circuito 500 descritos acima podem ser executados através de software, hardware e/ou firmware. Por exemplo, caso sejam considerações primárias a execução da velocidade e precisão, então, basicamente, devem ser escolhidos o hardware /ou o firmware; caso seja a consideração primária a flexibilidade de modelo, então basicamente deve ser selecionado o software; alternativamente, o hardware e o firmware são adotados simultaneamente para funcionamento em colaboração. Deve ser apreciado que os exemplos acima não são os melhores ou piores, e não são empregados visando a limitação da descrição. Os especialistas da área podem projetá-los de acordo com as necessidades do momento. [0060] Além disso, os especialistas da área devem ser capazes de apreciar que a nominação de cada etapa nos métodos de detecção de curto-circuito 500 de acordo com a sua função de execução é tão somente para tornar a tecnologia do relatório descritivo de entendimento mais fácil, sem haver limitação em cada etapa. A integração das etapas em uma mesma etapa, a divisão em diversas etapas, ou o intercâmbio de uma etapa em outra também é pertinente as modalidades do relatório descritivo. [0061] O relatório descritivo incorpora pelo menos as vantagens de acordo com as modalidades do relatório descrito acima. Um conversor de força, um dispositivo de detecção de curto-circuito do mesmo e um método de detecção de curto-circuito do mesmo são disponibilizados nas modalidades do relatório para a detecção da condição de quando a chave de força de semicondutor se encontra em um estado de curto-circuito.

Claims (10)

1. Dispositivo de detecção de curto-circuito, compreendendo em: uma bobina configurada para detectar uma variaçãc de intensidade de fluxo magnético gerada pela variação da corrente de uma corrente fluindo através de uma unidade de chave de força de semicondutor e configurada para gerar uma força eletromotora induzida com base na variação da intensidade de fluxo magnético; e um circuito de processamento configurado para gerar um sinal de curto-circuito com base na força eletromotora induzida quando uma taxa de variação de corrente da corrente vem a ser maior do que um valor pré-determinado, de modo a haver o desligamento da unidade de chave de força de semicondutor com base no sinal de curto-circuito .

2. Dispositivo de detecção de curto-circuito, de acordo com a reivindicação 1, em que a bobina compreende em: um primeiro terminal de sarda; e um segundo terminal de saida, em que a bobine gera a força eletromotora induzida entre o primeirc terminal de saida e o segundo terminal de saida com base na variação da intensidade do fluxo magnético; em que o circuito de processamento compreende em: uma unidade de rejeição de modo em comuir configurada para receber e processar a força eletromotora induzida para gerar um primeiro sinal de sarda de voltagem e um segundo sinal de saída de voltagem; e uma unidade de comparação configurada para comparar o primeiro sinal de saída de voltagem com o segundo sinal de saída de voltagem para gerar o sinal de curto-circuito, em que a unidade de comparação compreende em: uma entrada de inversão configurada para receber o primeiro sinal de saída de voltagem e uma entrada sem-inversão configurada para receber o segundo sinal de saída de voltagem; em que, quando a taxa de variação de corrente da corrente vem a ser maior do que um valor pré-determinado, o segundo sinal de saída de voltagem é maior do que o primeiro sinal de saída de voltagem, com a unidade de comparação gerando o sinal de curto-circuito sob uma condição de que o segundo sinal de saída de voltagem seja maior do que o primeiro sinal de saída de voltagem.

3. Dispositivo de detecção de curto-circuito, de acordo com a reivindicação 2, em que a unidade de rejeição de modo em comum compreende em: um circuito de rejeição de modo em comum, em que um terminal de entrada do circuito de rejeição de modo em comum é acoplado ao primeiro terminal de saída da bobina e ao segundo terminal de saída da bobina e um terminal de saída do circuito de rejeição de modo em comum é acoplado na entrada de inversão da unidade de comparação e na entrada sem-inversão da unidade de comparação, em que o circuito de rejeição de modo em comum compreende em: uma primeira resistência compreendendo em um primeiro e segundo terminais, em que o primeiro terminal da primeira resistência é acoplado ao terminal de entrada do circuito de rejeição de modo em comum; uma segunda resistência compreendendo em um primeiro e segundo terminais, em que o primeiro terminal da segunda resistência é acoplado ao segundo terminal da primeira resistência, e o segundo terminal da segunda resistência é configurado para ser acoplado a uma fonte de alimentação,- uma terceira resistência compreendendo em um primeiro e segundo terminais, em que o primeiro terminal da terceira resistência é acoplado ao terreno, e o segundo terminal da terceira resistência é configurado para ser acoplado ao segundo terminal da primeira resistência; uma quarta resistência compreendendo em um primeiro e segundo terminais, em que o primeiro terminal da quarta resistência é acoplado ao terminal de entrada do circuito de rejeição de modo em comum; uma quinta resistência compreendendo em um primeiro e segundo terminais, em que o primeiro terminal da quinta resistência é acoplado ao segundo terminal da quarta resistência, e o segundo terminal da quinta resistência é configurado para ser acoplado ao terreno; e uma sexta resistência compreendendo em um primeiro e segundo terminais, em que o primeiro terminal da sexta resistência é acoplado ao segundo terminal da quarta resistência e ao primeiro terminal da quinta resistência, e o segundo terminal da sexta resistência é configurado para ser acoplado ao terreno, sendo que o circuito de rejeição de modo em comum compreende ainda em: um primeiro circuito de sujeição acoplado ao terminal de saida do circuito de rejeição de modo em comum e na entrada de inversão da unidade de comparação, e configurado para controlar o primeiro sinal de saida de voltagem dentro de uma primeira faixa pré-determinada; e um segundo circuito de sujeição acoplado ao terminal de saida do circuito de rejeição de modo em comum e na entrada sem-inversão da unidade de comparação, e configurado para controlar o segundo sinal de saida de voltagem dentro de uma faixa pré-determinada.

4. Dispositivo de detecção de curto-circuito, de acordo com a reivindicação 1, em que a unidade de chave de força de semicondutor compreende em: uma primeira chave de força de semicondutor; e uma segunda chave de força de semicondutor acoplada na primeira chave de força de semicondutor, em que o dispositivo de detecção de curto-circuito compreende ainda em: uma primeira barra coletora acoplada na primeira chave de força de semicondutor; e uma segunda barra coletora acoplada na segunda chave de força de semicondutor; em que a bobina é disposta próxima entre a primeira e segunda barras coletoras.

5. Conversor de força, compreendendo: uma unidade de chave de força de semicondutor; e um dispositivo de detecção de curto-circuito compreendendo em uma bobina, em que o dispositivo de detecção de curto-circuito faz uso da bobina para detectar uma variação na intensidade do fluxo magnético através da variação da corrente de uma corrente fluindo através da unidade de chave de força de semicondutor, e quando uma taxa de variação de corrente da corrente vem a ser maior do que um valor pré-determinado, o dispositivo de detecção de curto-circuito gera um sinal de curto-circuito com base na variação da intensidade do fluxo magnético; em que o conversor de força desliga a unidade de chave de força de semicondutor com base no sinal de curto-circuito .

6. Conversor de força, de acordo com a reivindicação 5, em que a bobina gera uma força eletromotora induzida com base na variação da intensidade do fluxo magnético, e o dispositivo de detecção de curto-circuito que compreende ainda: um circuito de processamento configurado para gerar um sinal de curto-circuito com base na força eletromotora induzida , em que a bobina compreende: primeiro terminal de saída; e um segundo terminal de saída, em que a bobina gera a força eletromotora induzida entre o primeiro terminal de saída e o segundo terminal de saída com base na variação da intensidade do fluxo magnético; em que o circuito de processamento compreende em: uma unidade de rejeição de modo em comum configurada para receber e processar a força eletromotora induzida para gerar um primeiro sinal de sarda de voltagem e um segundo sinal de sarda de voltagem; e uma unidade de comparação configurada para comparar o primeiro sinal de sarda de voltagem com o segundo sinal de sarda de voltagem para gerar um sinal de curto-circuito.

7. Conversor de força, de acordo com a reivindicação 6, em que a unidade de comparação compreende em: uma entrada de inversão configurada para receber o primeiro sinal de sarda de voltagem; e uma entrada sem-inversão configurada para receber o segundo sinal de sarda de voltagem, em que quando a taxa de variação de corrente da corrente vem a ser maior do que o valor pré-determinado, o segundo sinal de sarda de voltagem é maior do que o primeiro sinal de sarda de voltagem e a unidade de comparação gera o sinal de curto-circuito sob uma condição de que o segundo sinal de sarda de voltagem seja maior do que o primeiro sinal de sarda de voltagem.

8 . Conversor de força, de acordo com a reivindicação 7, em que a unidade de rejeição de modo em comum que compreende em: um circuito de rejeição de modo em comum, em que um terminal de entrada do circuito de rejeição de modo em comum é acoplado ao primeiro terminal de sarda da bobina e ao segundo terminal de sarda da bobina, e um terminal de sarda do circuito de rejeição de modo em comum é acoplado na entrada de inversão da unidade de comparação e na entrada sem-inversão da unidade de comparação, em que o circuito de rejeição de modo em comum que compreende em: uma primeira resistência compreendendo em um primeiro e segundo terminais, em que o primeiro terminal da primeira resistência é acoplado ao terminal de entrada do circuito de rejeição de modo em comum; uma segunda resistência compreendendo em um primeiro e segundo terminais, em que o primeiro terminal da segunda resistência é acoplado ao segundo terminal da primeira resistência, e o segundo terminal da segunda resistência é configurado para ser acoplado a uma fonte de alimentação; uma terceira resistência compreendendo em um primeiro e segundo terminais, em que o primeiro terminal da terceira resistência é configurado para ser acoplado a um terreno, e o segundo terminal da terceira resistência é configurado para ser acoplado ao segundo terminal da primeira resistência; uma quarta resistência compreendendo em um primeiro e segundo terminais, em que o primeiro terminal da quarta resistência é acoplado ao terminal de entrada do circuito de rejeição de modo em comum; uma quinta resistência compreendendo em um primeiro e segundo terminais, em que o primeiro terminal da quinta resistência é acoplado ao segundo terminal da quarta resistência, e o segundo terminal da quinta resistência é configurado para ser acoplado ao terreno; e uma sexta resistência compreendendo em um primeiro e segundo terminais, em que o primeiro terminal da sexta resistência é acoplado ao segundo terminal da quarta resistência e ao quinto terminal da quinta resistência, e o segundo terminal da sexta resistência é configurado para ser acoplado ao terreno.

9. Conversor de força, de acordo com a reivindicação 6, em que a unidade de rejeição de modo em comum que compreende ainda em: um primeiro circuito de sujeição acoplado ao terminal de sarda do circuito de rejeição de modo em comum e na entrada de inversão da unidade de comparação, e configurado para controlar o primeiro sinal de sarda de voltagem dentro de uma primeira faixa pré-determinada; e um segundo circuito de sujeição acoplado ao terminal de sarda do circuito de rejeição de modo em comum e na entrada sem-inversão da unidade de comparação, e configurado para controlar o segundo sinal de sarda de voltagem dentro de uma faixa pré-determinada, em que o primeiro circuito de sujeição que compreende em: primeiro diodo compreendendo em um primeiro e segundo terminais, em que o primeiro terminal do primeiro diodo é acoplado na entrada de inversão da unidade de comparação, e o segundo terminal do primeiro diodo é configurado para ser acoplado a uma fonte de alimentação; e um segundo diodo compreendendo em um primeiro e segundo terminais, em que o primeiro terminal do segundo diodo é configurado para ser acoplado ao terreno, e o segundo terminal do segundo diodo é acoplado na entrada de inversão da unidade de comparação, em que o segundo circuito de sujeição que compreende em: um terceiro diodo compreendendo em um primeiro e segundo terminais, em que o primeiro terminal do terceiro diodo é acoplado na entrada sem-inversão da unidade de comparação, e o segundo terminal do terceiro diodo é configurado para ser acoplado na fonte de alimentação; e um quarto diodo compreendendo em um primeiro e segundo terminais, em que o primeiro terminal do quarto diodo é configurado para ser acoplado ao terreno, e o segundo terminal do quarto diodo é acoplado na entrada sem-inversão da unidade de comparação.

10. Método de detecção de curto-circuito, compreendendo: detecção de variação da intensidade do fluxo magnético gerada por uma variação de corrente de uma corrente fluindo através de uma chave de força de semicondutor, e gerando uma força eletromotora induzida com base na variação da intensidade do fluxo magnético; e geração de um sinal de curto-circuito com base na força eletromotora induzida quando uma taxa de variação de corrente da corrente é maior do que um valor pré-determinado de modo a haver o desligamento da chave de força de semicondutor com base no sinal de curto-circuito.