BR102015015427A2 - dispositivo de conversão de força e método para transmissão do sinal de proteção utilizando o mesmo - Google Patents

Abstract

1/1 resumo "dispositivo de conversão de força e método para transmissão do sinal de proteção utilizando o mesmo” dispositivo de conversão de força inclui um módulo de chave de força de semicondutor, um circuito de transmissão de sinal de acionamento, uma pluralidade de circuitos de transmissão de falha, um circuito de transmissão de sinal de proteção e um circuito de controle. o circuito de transmissão de sinal de acionamento recebe um sinal de controle e gera um sinal de acionamento de acordo com o sinal de controle para acionamento do módulo de chave de força de semicondutor. os circuitos de transmissão de falha geram um sinal de falha quando eles detectam que uma das chaves de força de semicondutor e/ou um circuito de transmissão de sinal de acionamento se encontram sob mau funcionamento. a unidade de transformação de pulso isolado do circuito de transmissão de sinal de acionamento recebe um sinal de pulso de falha correspondente gerado de acordo com o sinal de falha, e libera um sinal de pulso de proteção. o circuito de controle gera o sinal de controle e recebe um sinal de proteção gerado de acordo com o sinal de pulso de proteção. o circuito de controle gera um sinal de desligamento de acordo com o sinal de proteção para desligar o módulo de chave de força de semicondutor.

Description

"DISPOSITIVO DE CONVERSÃO DE FORÇA E MÉTODO PARA TRANSMISSÃO DO SINAL DE PROTEÇÃO UTILIZANDO O MESMO" FUNDAMENTOS

Campo da Invenção [0001] A presente invenção se refere a um dispositivo e método para transmissão de um sinal. Mais particularmente, a presente invenção se refere a um dispositivo de conversão de força e a um método para a transmissão de um sinal de proteção utilizando o mesmo.

Descrição da Técnica Correlata [0002] Com o avanço da ciência e tecnologia, as técnicas empregadas pela indústria de energia eletrônica estão amadurecendo; portanto, os dispositivos de suprimento de força são amplamente aplicados em diversos dispositivos eletrônicos. A confiabilidade compreende de um requisito básico para tais dispositivos de energia eletrônico. Um dispositivo de energia eletrônico pode funcionar com estabilidade sob condições operacionais normais, e pode efetivamente se proteger quando havendo mau funcionamento, de modo que o dispositivo de energia eletrônico não venha a ser danificado.

[0003] Quando em mau funcionamento, o dispositivo de energia eletrônico faz uso principalmente de um componente de isolamento ótico ou de um transformador de pulso isolado para a transmissão de um sinal de falha. Entretanto, caso seja utilizado um componente de isolamento ótico para transmissão de um sinal de falha, o custo de fabricação do dispositivo de energia eletrônico irá aumentar e a sua confiabilidade será diminuída. Mais ainda, caso um transformador de pulso isolado seja utilizado para a transmissão de um sinal de falha, um transformador de pulso isolado deve ser disposto para cada chave de força de semicondutor de forma a retornar o sinal de falha do mesmo; consequentemente, a estrutura do dispositivo de energia eletrônico torna-se complicada, o que vem a ser desfavorável para o processo de fabricação.

[0004] Em vista do exposto anteriormente, os problemas e desvantagens são associados com os produtos existentes que requerem um aperfeiçoamento adicional. Entretanto, os especialistas técnicos da área tem de achar ainda uma solução.

SUMÁRIO

[0005] Tem-se a seguir a apresentação de um resumo simplificado da descrição de forma a se proporcionar com uma compreensão básica para o leitor. Este sumário não envolve uma retrospectiva alongada da descrição e não identifica os elementos chaves/essenciais da presente descrição ou delineia o âmbito da presente descrição.

[0006] Um aspecto da presente descrição consiste na provisão de um dispositivo de conversão de força compreendendo de um módulo de chave de força de semicondutor, um circuito de transmissão de sinal de acionamento, uma pluralidade de circuitos de transmissão de falha, um circuito de transmissão de sinal de proteção e um circuito de controle. O módulo de chave de força de semicondutor compreende de uma pluralidade de chaves de força de semicondutor. O circuito de transmissão de sinal de acionamento é configurado para receber um sinal de controle, e gerar um sinal de acionamento de acordo com o sinal de controle para transmitir a condução ou não-condução do módulo chave de força de semicondutor. Cada pluralidade de circuitos de transmissão de falha é configurada para detectar correspondentemente uma das pluralidades de chaves de força de semicondutor e/ou o circuito de transmissão de sinal de acionamento, e gerar um sinal de falha quando uma das pluralidades de chaves de força de semicondutor e/ou o circuito de transmissão de sinal de acionamento estejam com mau funcionamento. O circuito de transmissão de sinal de proteção compreende de uma unidade de transformação de pulso isolado, A unidade de transformação de pulso isolado recebe um sinal de pulso de falha correspondente gerado de acordo com o sinal de falha, e libera um sinal de pulso de proteção. O circuito de controle gera o sinal de controle e recebe o sinal de proteção gerado de acordo com o sinal de pulso, e gera um sinal de desligamento pelo terminal de controle de acordo com o sinal de proteção para desligar o módulo de chave de força de semicondutor.

[0007] Um outro aspecto da presente descrição proporciona com um método para transmissão de um sinal de proteção de um dispositivo de conversão de força. O método para a transmissão de um sinal de proteção compreende das etapas a seguir: detecção de uma pluralidade de chaves de força de semicondutor no interior de um módulo de chave de força de semicondutor e/ou de um circuito de transmissão de sinal de acionamento, e geração de um sinal de falha quando um elemento entre a pluralidade de chaves de força de semicondutor e/ou um circuito de transmissão de sinal de acionamento se encontra com mau funcionamento; emprego de uma unidade de transformação de pulso isolado para recebimento de um sinal de pulso de falha correspondente gerado de acordo com o sinal de falha, e liberando um sinal de pulso de proteção; recebimento de um sinal de proteção gerado de acordo com o sinal de pulso de proteção; e geração de um sinal de desligamento pelo terminal de controle de acordo com o sinal de proteção, e transmissão do sinal de desligamento pelo terminal de controle para desligamento do módulo de chave de força de semicondutor.

[0008] Em vista do exposto, as modalidades da presente descrição proporcionam com um dispositivo de conversão de força e com um método para a transmissão de um sinal de proteção utilizando o referido dispositivo para endereçar os problemas quanto aos custos elevados e baixa confiabilidade originados pelo emprego de um componente de isolamento ótico para a transmissão de um sinal de falha, assim como endereçar o problema quanto a estrutura complicada do dispositivo de energia eletrônico provocado pelo uso de uma simples unidade de transformação de pulso isolado para a transmissão de um sinal de falha.

[0009] Esses e outros objetivos, aspectos e vantagens da presente descrição, assim como os mecanismos técnicos e modalidades empregados na presente descrição, tornar-se-ão melhor entendidos tendo por referência a descrição a seguir em conexão com os desenhos de acompanhamento e o quadro de reivindicações em anexo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0010] A descrição pode ser mais plenamente entendida pela leitura a seguir da descrição detalhada da modalidade, referência sendo feita aos desenhos de acompanhamento da forma como se segue: [0011] A Figura 1 consiste de um diagrama esquemático ilustrando um dispositivo de conversão de força de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0012] a Figura 2 consiste de um diagrama esquemático ilustrando um dispositivo de conversão de força de acordo com outra modalidade da presente descrição;

[0013] a Figura 3A consiste de um diagrama esquemático ilustrando a unidade de transformação de pulso isolado de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0014] a Figura 3B consiste de um diagrama esquemático ilustrando uma unidade de isolamento de sinal magnético de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0015] a Figura 4A consiste de um diagrama esquemático ilustrando uma unidade de transformação de pulso isolado de acordo com outra modalidade da presente descrição;

[0016] a Figura 4B consiste de um diagrama esquemático ilustrando uma unidade de isolamento de sinal magnético de acordo com outra modalidade da presente descrição;

[0017] a Figura 5A consiste de um diagrama esquemático ilustrando uma unidade de transformação de pulso isolado de acordo ainda com outra modalidade da presente descrição;

[0018] a Figura 5B consiste de um diagrama esquemático ilustrando uma unidade de isolamento de sinal magnético de acordo ainda com outra modalidade da presente descrição;

[0019] a Figura 6 consiste de um diagrama esquemático ilustrando um circuito parcial de um dispositivo de conversão de força de acordo ainda com outra modalidade da presente descrição;

[0020] a Figura 7 consiste de uma diagrama esquemático ilustrando um circuito parcial de um dispositivo de conversão de força de acordo com ainda com outra modalidade da presente descrição; e [0021] a Figura 8 consiste de um diagrama esquemático ilustrando um circuito parcial de um dispositivo de conversão de força de acordo ainda com outra modalidade da presente descrição.

[0022] De acordo com a prática em comum, os diversos elementos/fatores descritos não são concebidos em escala, sendo desenhados para melhor ilustrarem os fatores/elementos específicos relevantes junto à presente descrição. Além disso, sempre que possível, são empregados numerais de referência idênticos nos desenhos e na parte descritiva para identificação de partes similares ou idênticas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0023] A descrição detalhada provida adiante em conexão com os desenhos em apenso é voltada na forma de uma descrição dos exemplos presentes e não pretende representar somente os formatos que podem ser construídos ou utilizados no presente exemplo. A descrição estabelece as funções do exemplo e a sequência ou etapas para a construção e funcionamento do exemplo. Entretanto, as funções equivalentes ou idênticas podem ser realizadas através de diferentes exemplos.

[0024] A menos que definido de outra forma neste relatório, as terminologias técnico-científicas empregadas pela presente descrição apresentarão definições que são corauraente entendidas e utilizadas pelos especialistas da área. A menos que de outra forma contradito pelo contexto, deve ser entendido que as expressões no singular incluem os formatos no plural das mesmas e as expressões no plural incluem os formatos no singular das mesmas.

[0025] Para resolver os problemas provocados pelo emprego de um componente de isolamento ótico e de um transformador de pulso isolado simples para a transmissão de um sinal de falha em um dispositivo de energia eletrônico, a presente descrição fornece um dispositivo de conversão de força e um método para a transmissão de um sinal de proteção no referido dispositivo. O dispositivo de conversão de força faz uso principalmente de um transformador de pulso isolado para a transmissão de um sinal de falha, de modo a endereçar os problemas quanto aos elevados custos de fabricação e a baixa confiabilidade associada com o emprego de um componente de isolamento ótico junto â transmissão de um sinal de falha. Além disso, o dispositivo de conversão de força, de acordo com a presente descrição, necessita somente de um transformador de pulso isolado e de um circuito de processamento de sinal de proteção para retornar um sinal de falha, endereçando assim o problema quanto a uma estrutura complicada de um dispositivo de energia eletrônico resultado a partir de cada chave de força de semicondutor requerendo um transformador de pulso isolado individual para retornar um sinal de falha do mesmo. O presente dispositivo de conversão de força e o método para a transmissão de um sinal de proteção de tal dispositivo são descritos em detalhes daqui em diante.

[0026] A Figura 1 consiste de um diagrama esquemãtico ilustrando um dispositivo de conversão de força 100 de acordo com uma modalidade da presente descrição. Conforme ilustrado, o referido dispositivo de conversão de força 100 compreende de um circuito de controle 110, um circuito de transmissão de sinal de acionamento 120, um circuito de transmissão de sinal de proteção 130, um circuito de detecção de falha 140, e um módulo de chave de força de semicondutor 150. Especificamente, o circuito de transmissão de sinal de acionamento 120 compreende de uma unidade de parte primária de transmissão 122, uma unidade de isolamento de sinal magnético 124 e uma unidade de parte secundária de transmissão 126; e o circuito de transmissão de sinal de proteção 130 compreende de uma unidade de processamento de sinal de proteção 132, uma unidade de transformação de pulso isolado 134 e uma unidade de geração de sinal de proteção 136.

[0027] Com respeito a conexão estrutural dos elementos no dispositivo de conversão de força 100, o circuito de controle 110 ê eletricamente acoplado â unidade de parte primária de transmissão 122, com a unidade de parte primária de transmissão 122 sendo acoplada na unidade de isolamento de sinal magnético 124, a unidade de isolamento de sinal magnético 124 (a unidade de isolamento de sinal podendo compreender de unidade de isolamento de sinal magnético ou uma unidade de isolamento de sinal ótico) sendo acoplada a unidade de parte secundária de transmissão 126, com a unidade de parte secundária de transmissão 126 sendo eletricamente acoplada junto ao módulo de chave de força de semicondutor 150. Mais ainda, o circuito de controle 110 é acoplado eletricamente â unidade de processamento de sinal de proteção 132, com a unidade de processamento de sinal de proteção 132 sendo eletricamente acoplada na unidade de transformação de pulso isolado 134, com a unidade de transformação de pulso isolado 134 sendo eletricamente acoplada com a unidade de geração de sinal de proteção 136, e a unidade de geração de sinal de proteção 136 sendo acoplada ao circuito de detecção de falha 140. Entretanto, a presente descrição não fica limitada a Figura 1, e a configuração mostrada é utilizada somente para exemplificar uma implementação da presente descrição.

[0028] Quando o dispositivo de conversão de força 100 está funcionando normalmente, o circuito de controle 110 libera um sinal de controle, e a unidade de parte primária de transmissão 122 recebe o referido sinal de controle e gera um sinal de pulso de transmissão de acordo com o sinal de controle, aonde o sinal de controle compreende de um sinal de nível lógico apresentando um nível de alta ou baixa voltagem. Além disso, a unidade de parte primária de transmissão 122 modula o sinal de controle para gerar o sinal de pulso de transmissão, aonde o sinal de pulso de transmissão compreende de um sinal de pulso de LIGAR e um sinal de pulso de DESLIGAR, cada largura do sinal de pulso LIGAR e DESLIGAR pode apresentar um valor entre 50 ns - 10 us, o sinal de pulso de LIGAR corresponde a margem ascendente do sinal de controle, e o sinal de pulso DESLIGAR corresponde a margem de queda do sinal de controle. Por exemplo, quando a unidade de parte primária de transmissão 122 recebe a margem ascendente do sinal de controle, ele modula o sinal de controle para gerar o sinal de pulso LIGAR, e quando a unidade de parte primária de transmissão 122 recebe a margem de queda do sinal de controle, ele modula o sinal de controle para gerar o sinal de pulso de DESLIGAR. Adicionalmente, a unidade de isolamento de sinal magnético 124 é configurada para receber e transmitir o sinal de pulso de transmissão. Posteriormente, a unidade de parte secundária de transmissão 126 recebe o sinal de pulso de transmissão, e converte o sinal de pulso de transmissão em um sinal de acionamento para acionar a condução ou não-condução do módulo de chave de força de semicondutor 150. Na presente modalidade, a unidade de isolamento de sinal magnético 124 consiste de uma unidade de isolamento de sinal magnético, aonde a unidade de parte secundária de transmissão 126 processa o sinal de pulso de transmissão para gerar e amplificar um sinal de acionamento apresentando um nível de voltagem alto ou baixo, de modo que o sinal de acionamento seja capaz de acionar o módulo de chave de força de semicondutor 150. Por exemplo, quando a unidade de parte secundária de transmissão 126 recebe o sinal de pulso de LIGAR, o sinal de pulso LIGAR ê engatilhado em um nível de voltagem elevada, e quando a unidade de parte secundária de transmissão 126 recebe o sinal de pulso DESLIGAR, o sinal de pulso DESLIGAR é engat i lhado em um nível de voltagem baixa, de modo que o sinal de acionamento apresente um nível de voltagem elevada ou baixa. Neste cenário, a margem ascendente do sinal de acionamento corresponde ao sinal de pulso LIGAR, e a margem de queda do sinal de acionamento corresponde ao sinal de pulso DESLIGAR.

[0029] Por outro lado, quando o dispositivo de conversão de força 100 se encontra sob mau funcionamento, a presente invenção funciona conforme o delineado nos parágrafos abaixo.

[0030] O circuito de detecção de falha 140 detecta correspondentemente uma pluralidade de chaves de força de semicondutor (não mostradas) do módulo de chave de força de semicondutor 150 ou do circuito de transmissão de sinal de acionamento 120, ou de ambos das chaves de força de semicondutor e do circuito de transmissão de sinal de acionamento 120. Quando um elemento da pluralidade de chaves de força de semicondutor ou do circuito de transmissão de sinal de acionamento 120, ou de ambos das chaves de força de semicondutor e do circuito de transmissão de sinal de acionamento 120 se encontram sob mau funcionamento, o circuito de detecção de falha 140 gera um sinal de falha, e o circuito de detecção de falha 140 transmite o sinal de falha para a unidade de geração de sinal de proteção 136 . Após o recebimento do sinal de falha, a unidade de geração de sinal de proteção 136 gera um sinal de pulso de falha correspondente de acordo com o sinal de falha. Em uma modalidade, o referido sinal de pulso de falha pode compreender de um sinal de pulso estreito adequado para a transmissão pela unidade de transformação de pulso isolado 134.

[0031] Posteriormente, a unidade de transformação de pulso isolado 134 recebe o sinal de pulso de falha e libera o sinal de pulso de proteção. A unidade de processamento de sinal de proteção 132 recebe o sinal de pulso de proteção e gera um sinal de proteção de acordo com o sinal de pulso de proteção, a unidade de processamento de sinal de proteção 132 transmite o sinal de proteção para o circuito de controle 110, o circuito de controle 110 recebe o sinal de proteção e gera um sinal de desligamento pelo terminal de controle de acordo com o sinal de proteção, e o circuito de controle 110 transmite o sinal de desligamento pelo terminal de controle ao módulo de chave de força de semicondutor 150 via o circuito de transmissão de sinal de acionamento 120 para desligar o módulo de chave de força de semicondutor 150. Em outra modalidade, a unidade de processamento de sinal de proteção 132 transmite simultaneamente o sinal de proteção para o circuito de controle 110 e para a unidade de parte primária de transmissão 122. A unidade de parte primária de transmissão 122 gera então um sinal de desligamento pelo terminal de transmissão de acordo com o sinal de proteção, e transmite o sinal de desligamento pelo terminal de transmissão ao módulo de chave de força de semicondutor 150 para desligar o módulo de chave de força de semicondutor 150.

[0032] Em vista do exposto, as modalidades, de acordo com a presente descrição, proporcionam com um dispositivo de conversão de força 100 utilizando uma unidade de transformação de pulso isolado 134 para a transmissão do sinal de falha, portanto em comparação com o emprego de um componente de isolamento ótico (tal como, uma fibra ótica ou um acoplador ótico) para a transmissão de um sinal de falha, o emprego da unidade de transformação de pulso isolado 134 resulta em um custo de fabricação mais baixo e em um dispositivo de maior confiabilidade.

[0033] Deve ser observado que o módulo de chave de força de semicondutor 150 ilustrado na Figura 1 consiste somente de um módulo de chave de força de semicondutor contido no dispositivo de conversão de força 100. Na prática, o dispositivo de conversão de força 100 pode compreender de uma pluralidade de módulos chaves de força de semicondutor (não mostrados) e a pluralidade de módulos de chaves de força de semicondutor podem ser conectados em série. Cada um desses módulos de chaves de força de semicondutor pode compreender de um circuito de transmissão de sinal de acionamento e de um circuito de transmissão de sinal de proteção. Consequentemente, em outra modalidade, a unidade de processamento de sinal de proteção 132 pode transmitir simultaneamente o sinal de proteção para a unidade de parte primária de transmissão 122 e ao circuito de controle 110 . Apôs a unidade de parte primária de transmissão 122 receber o sinal de proteção, a unidade de parte primária de transmissão 122 gera um sinal de desligamento pelo terminal de transmissão de acordo com o sinal de proteção e transmitir o sinal de desligamento pelo terminal de transmissão ao módulo de chave de força de semicondutor acionado pela unidade de parte primária de transmissão 122, de modo a desligar o módulo de chave de força de semicondutor. Mais ainda, após o circuito de controle 110 receber o sinal de proteção, o circuito de controle 110 gera um sinal de desligamento pelo terminal de controle de acordo com o sinal de proteção e transmite o sinal de desligamento pelo terminal de controle para os outros circuitos de transmissão de sinal de acionamento do dispositivo de conversão de força 100, de modo a haver o desligamento dos outros módulos de chaves de força de semicondutor do dispositivo de conversão de força 100, chegando-se assim ao objetivo de desligamento dos módulos de chaves de força de semicondutor do dispositivo de conversão de força 100.

[0034] Em uma modalidade, os módulos chaves de força de semicondutor podem compreender de válvulas de comutação, dentro do mesmo braço de entrada no dispositivo de conversão de força 100, ou válvulas de comutação em diferenciados braços de entrada no dispositivo de conversão de força 100.

[0035] A Figura 2 consiste de um diagrama esquemático ilustrando um dispositivo de conversão de força 100a de acordo com outra modalidade da presente descrição. Em comparação com o dispositivo de conversão de força 100 ilustrado na Figura 1, o presente dispositivo de conversão de força 100a compreende de uma unidade de isolamento de sinal apresentando N saídas 1241-124N, N unidades de partes secundárias 1261-126N, N circuitos de detecção de falhas 1401-14 0N, e N unidades de geração de sinal de proteção 13 61-13 6N. Deve ser observado que no dispositivo de conversão de força 100a ilustrado na Figura 2, os numerais de referência dos componentes eletrônicos que são semelhantes aqueles utilizados no dispositivo de conversão de força 100 ilustrado na Figura 1 apresentam as mesmas características operacionais elétricas. Por uma questão de simplicidade, os componentes elétricos incorporando os numerais de referência similares não serão discutidos em detalhes daqui em diante, ao invés disso, somente as diferenças entre o dispositivo de conversão de força 100 e o dispositivo de conversão de força 100a serão discutidas.

[0036] Com respeito a conexão estrutural dos elementos no dispositivo de conversão de força 100a, cada uma das unidades de geração de sinal de proteção 1361-136N vem a ser acoplada a um dos circuitos de transmissão de falha 1401-140N. Por exemplo, a unidade de geração de sinal de proteção 1361 é acoplada ao circuito de transmissão de falha 1401. Mais ainda, as unidades de geração de sinal de proteção 1361-136N são todas acopladas junto a uma simples unidade de transformação de pulso isolado 134, enquanto que a unidade de transformação de pulso isolado 134 é acoplada eletricamente a uma simples unidade de processamento de sinal de proteção 132. Mais ainda, cada uma das unidades das partes secundárias de transmissão 1261-126N é eletricamente acoplada a uma das chaves de força de semicondutor (não mostrada) no módulo de chave de força de semicondutor 150. Além disso, as saídas 1241-124N da unidade de isolamento de sinal são acopladas respectivamente às unidades da parte secundária 12 61-126N. Por exemplo, a saída 1241 da unidade de isolamento de sinal magnético 124 é acoplada na unidade de parte secundária de transmissão 1261, e a entrada da unidade de isolamento de sinal magnético 124 é acoplada na unidade de parte primária de transmissão 122.

[0037] Em operação, os referidos circuitos de detecção de falha 14 01-14 0N são configurados para detectarem as múltiplas chaves de força de semicondutor no módulo de chave de força de semicondutor 150, e quando qualquer chave de força de semicondutor no módulo de chave de força de semicondutor 150 está com mau funcionamento, para gerar um sinal de falha. Por exemplo, caso o circuito de detecção de falha 1401 detecte que a correspondente chave de força de semicondutor no módulo de chave de força de semicondutor 150 esteja com mau funcionamento, o circuito de detecção de falha 1401 gera um sinal de falha, e transmite o sinal de falha para a unidade de geração de sinal de proteção 1361. Mais ainda, a unidade de geração de sinal de proteção 1361 gera um sinal de pulso de falha correspondente de acordo com o sinal de falha, e transmite o sinal de pulso de falha de acordo com o sinal de falha, e transmite o sinal de pulso de falha via a unidade de transformação de pulso isolado 134 para a unidade de processamento de sinal de proteção 132.

[0038] Por outro lado, caso os circuitos de detecção de falhas 1401 e 140N detectem simultaneamente que as correspondentes chaves de força de semicondutor no módulo de chave de força de semicondutor 150 estejam com mau funcionamento (por exemplo, o circuito de detecção de falha 14 01 detecta que uma chave de força de semicondutor esteja com mau funcionamento, e o circuito de detecção de falha 140N detecta que uma outra chave de força de semicondutor esteja com mau funcionamento), os dois sinais de falha gerados respectivamente pelo circuito de detecção de falha 1401 e o circuito de detecção de falha 140N podem ser usados para gerarem os dois correspondentes sinais de pulso de falha utilizando as correspondentes unidades de geração de sinal de proteção 1361, 136N, e a unidade de transformação de pulso isolado 134 é usada para gerar um sinal de pulso de proteção. Posteriormente, a unidade de processamento de sinal de proteção 132 é utilizada para gerar um sinal de proteção de acordo com o sinal de pulso de proteção e retornar o sinal de proteção.

[0039] Desta maneira, em comparação com a estrutura de circuito que requer de cada chave de força de semicondutor para o uso de um transformador de pulso isolado para a transmissão do seu sinal de falha, o dispositivo de conversão de força 100a de acordo com a presente descrição requer somente um transformador de pulso isolado 134 simples e um circuito de processamento de sinal de proteção 132 simples para retornar um sinal de falha, portanto, a estrutura do circuito presente é mais simples, o que é vantajoso para a fabricação e possibilita por uma redução no custo de fabricação.

[0040] As Figuras 3A, 4A e 5A compreendem de diagramas esquemãticos ilustrando diferenciados mecanismos de implementação do transformador de pulso isolado 134 de acordo com certas modalidades da presente descrição. Além disso, as Figuras 3B, 4B e a 5B compreendem de diagramas esquemãticos ilustrando diferenciados mecanismos de implementação da unidade de isolamento de sinal magnético 124 de acordo com certas modalidades da presente descrição, aonde a referida unidade de isolamento de sinal magnético 124 pode compreender de uma unidade de isolamento de sinal magnético.

[0041] Conforme ilustrado na Figura 3A, a unidade de transformação de pulso isolado 134 compreende de uma pluralidade de transformadores de pulso 1341-134N. Cada transformador de pulso compreende de um enrolamento de entrada, de um núcleo magnético e de um enrolamento de salda. Por exemplo, o transformador de pulso 1341 compreende de um enrolamento de entrada Entradal, um núcleo magnético e um enrolamento de saída Saídal. Mais ainda, o enrolamento de entrada de cada transformador de pulso correspondentemente é acoplado eletricamente às unidades de geração de sinal de proteção 13 61-13 6N. Por exemplo, o enrolamento de entrada Entradal do transformador de pulso 1341 é acoplado eletricamente com a unidade de geração de sinal de proteção 1361. Além disso, todos os enrolamentos de saída Saídal-SaídaN de todos transformadores de pulso 1341- 134N são conectados em série por vez, e as duas extremidades do conjunto desses enrolamento de saída conectados em série Saídal-SaídaN são eletricamente acopladas com a unidade de processamento de sinal de proteção 132 .

[0042] Em uma modalidade, ilustrada de acordo com a Figura 3B, a unidade de isolamento de sinal magnético 124 compreende de uma pluralidade de transformadores de isolamento de pulso de transmissão 1241-124N. Cada transformador de isolamento de pulso de transmissão compreende de um enrolamento de entrada, um núcleo magnético e um enrolamento de saída. Por exemplo, o transformador de pulso de transmissão 1241 compreende de um enrolamento de entrada Entradal, de um núcleo magnético e de um enrolamento de saída Saídal. Mais ainda, o enrolamento de saída de cada transformador de isolamento de pulso de transmissão correspondentemente é acoplado eletricamente a uma das unidades da parte secundária de transmissão 12 61-126N. Por exemplo, o enrolamento de saída Saídal do transformador de pulso de transmissão 1241 é acoplado eletricamente à unidade da parte secundária de transmissão 1261. Além disso, todos os enrolamentos de entrada Entradal-EntradaN dos transformadores de isolamento de pulso de transmissão 1241-124N são conectados em série por vez. As duas extremidades do conjunto desses enrolamentos de entrada conectados em série Entradal- EntradaN são acopladas eletricamente junto à unidade de parte primária de transmissão 122.

[0043] Tem-se a descrição de uma outra modalidade com referência a Figura 4A. Deve ser observado que a unidade de transformação de pulso isolado 134 ilustrada na Figura 3A consiste de uma pluralidade de enrolamentos de saída Saídal-SaídaN, enquanto que a unidade de transformação de pulso isolado 134 ilustrada na Figura 4A compreende somente de um simples enrolamento de saída Saída. Especificamente, a unidade de transformação de pulso isolado 134 ilustrada na Figura 4A compreende de um transformador de pulso, aonde o referido transformador de pulso compreende de uma pluralidade de enrolamentos de entrada Entradal-EntradaN, um núcleo magnético e um enrolamento de saída Saída. Cada enrolamento de entrada correspondentemente é acoplado eletricamente com as unidades de geração de sinal de proteção 13 61-13 6N. Por exemplo, o enrolamento de entrada Entradal é acoplado eletricamente à unidade de geração de sinal de proteção 1361. Mais ainda, o enrolamento de saída Saída é acoplado eletricamente â unidade de processamento de sinal de proteção 132.

[0044] Ainda outra modalidade é descrita com referência a Figura 4B. Deve ser observado que a unidade de isolamento de sinal magnético 124 ilustrada na Figura 3B compreende de uma pluralidade de enrolamentos de entrada Entradal-EntradaN, enquanto que a unidade de isolamento de sinal magnético 124 ilustrada na Figura 4B compreende somente de um enrolamento de entrada Entradal. Especificamente, a unidade de isolamento de sinal magnético 124 ilustrada na Figura 4B compreende de um transformador de isolamento de pulso de transmissão, aonde o transformador de isolamento de pulso de transmissão compreende de um enrolamento de entrada Entradal, um núcleo magnético e uma pluralidade de enrolamentos de saída Saídal-SaídaN. Cada enrolamento de saída correspondentemente é acoplado eletricamente com as unidades de parte secundária de transmissão 12 61-126N. Por exemplo, o enrolamento de saída Saídal é acoplado eletricamente com a unidade de parte secundária de transmissão 1261. Mais ainda, o enrolamento de entrada é eletricamente acoplado com a unidade de parte primária de transmissão 122.

[0045] Em ainda outra modalidade tem-se a descrição com referência a Figura 5A. Deve ser observado que a unidade de transformação de pulso isolado 134 ilustrada na Figura 5A basicamente consiste da estrutura de circuito combinada das unidades de transformação de pulso isolado 134 ilustradas nas Figuras 3A e 4A. Especificamente, uma porção da estrutura de circuito da unidade de transformação de pulso isolado 134 ilustrada na Figura 5A utiliza a estrutura de circuito da unidade de transformação de pulso isolado 134 ilustrada na Figura 3A. Por exemplo, a unidade de transformação de pulso isolado 134 da Figura 5A compreende de uma pluralidade de transformadores de pulso, aonde cada transformador de pulso compreende de um enrolamento de entrada Entradal, um núcleo magnético e um enrolamento de saída Saídal, e o enrolamento de entrada Entradal é eletricamente acoplado à unidade de geração de sinal de proteção 1361.

[0046] Além disso, uma outra porção da estrutura de circuito da unidade de transformação de pulso isolado 134 ilustrada na Figura 5A utiliza a estrutura de circuito da unidade de transformação de pulso isolado 134 ilustrada na Figura 4A. Por exemplo, o transformador de pulso da unidade de transformação de pulso isolado 134 ilustrada na Figura 5Α compreende de uma pluralidade de enrolamentos de entrada Entrada(N-n+1)-EntradaN, um núcleo magnético e um enrolamento de saída SaldaN, aonde cada enrolamento de entrada correspondentemente acoplada eletricamente com a unidade de geração de sinal de proteção. Por exemplo, o enrolamento de entrada EntradaN é eletricamente acoplada à unidade de geração de sinal de proteção 136N. Deve ser observado que todos os enrolamentos de saída Saídal-SaídaN dos transformadores de pulso são conectados em série por vez, e as duas extremidades do conjunto desses enrolamentos de saída conectados em série Saídal-SaídaN são acoplados eletricamente junto à unidade de processamento de sinal de proteção 132. Na presente descrição, N consiste de um inteiro positivo e n um inteiro positivo não superior a N.

[0047] Ainda outra modalidade é descrita com referência a Figura 5B. Deve ser observado que a unidade de isolamento de sinal magnético 124 ilustrada na Figura 5B basicamente consiste da estrutura de circuito combinada com as unidades de transformação de pulso isolado 134 ilustradas nas Figuras 3B e 4B. Especificamente, uma porção da estrutura de circuito da unidade de isolamento de sinal magnético 124 ilustrada na Figura 5b utiliza a estrutura de circuito da unidade de isolamento de sinal magnético 124 ilustrada na Figura 3B. Por exemplo, a unidade de isolamento de sinal magnético 124 da Figura 5B compreende de um pluralidade de transformadores de isolamento de pulso de transmissão, aonde cada transformador de isolamento de pulso de transmissão compreende de um enrolamento de entrada Entradal, um núcleo magnético e um enrolamento de saída Saídal, e o enrolamento de saída Saídal é eletricamente acoplado â unidade de parte secundária de transmissão 1261.

[0048] Além disso, uma outra porção da estrutura de circuito da unidade de isolamento de sinal magnético 124 ilustrada na Figura 5B utiliza a estrutura de circuito da unidade de isolamento de sinal magnético 124 ilustrada na Figura 4B. Por exemplo, o transformador de isolamento de pulso de transmissão da unidade de isolamento de sinal magnético 124 ilustrada na Figura 5B consiste de um enrolamento de entrada EntradaN, de um núcleo magnético e de uma pluralidade de enrolamentos de saída Saída(N-n+1)_SaídaN, aonde cada enrolamento de saída correspondentemente é acoplado eletricamente à unidade de parte secundária de transmissão. Por exemplo, o enrolamento de saída SaídaN ê eletricamente acoplado à unidade de parte secundária de transmissão 126N. Deve ser observado que todos os enrolamentos de entrada Entradal-EntradaN dos transformadores de pulso são conectados em série por vez, aonde as duas extremidades do conjunto desses enrolamentos de entrada conectados em série Entradal-EntradaN são acoplados eletricamente â unidade de parte primária de transmissão 122 . Na presente descrição, N consiste de um inteiro positivo e n consiste de um inteiro positivo não maior do que N.

[0049] A Figura 6 consiste de um diagrama esquemãtico ilustrando um circuito parcial de um dispositivo de conversão de força 100b de acordo ainda com outra modalidade da presente descrição. A Figura 7 consiste de um diagrama esquemático ilustrando um circuito parcial de um dispositivo de conversão de força de acordo ainda com outra modalidade da presente descrição. Deve ser observado que o circuito parcial do dispositivo de conversão de força 100b ilustrado na Figura 6 focaliza na conexão entre a unidade de parte primária de transmissão 122 e as unidades de parte secundária de transmissão 1261-126N, enquanto que o circuito parcial do dispositivo de conversão de força 100b ilustrado na Figura 7 focaliza na conexão entre a unidade de processamento de sinal de proteção 132 e as unidades de geração de sinal de proteção 1361-136N. Na prática, os circuitos parciais do dispositivo de conversão de força 100b ilustrados na Figuras 6 e 7 devem ser combinados para formarem um dispositivo de conversão de força 100b generalizado. No caso, o dispositivo de conversão de força 100b é dividido em duas porções para facilitar a compreensão da presente descrição evitando-se uma conexão de circuito complicada.

[0050] Deve ser observado que, nos dispositivos de conversão de força 100b das Figuras 6 e 7, os numerais de referência dos componentes eletrônicos que são similares aqueles utilizados no dispositivo de conversão de força 100a ilustrado na Figura 2 incorporam as mesmas características operacionais elétricas. Por uma questão de clareza, os componentes elétricos com numerais de referência similares não serão discutidos em detalhes daqui em diante, pelo contrário, somente as diferenças entre o dispositivo de conversão de força 100a e o dispositivo de conversão de força 100b serão discutidas.

[0051] As Figuras 6 e 7 ilustram as conexões estruturais detalhadas das unidades de parte secundária de transmissão 12 61-12 6N e uma pluralidade de circuitos de detecção de falha acoplados às chaves de força de semicondutor 1521-152N no módulo de chave de força de semicondutor 150. Cada unidade de parte secundária de transmissão correspondentemente acoplada a uma chave de força de semicondutor, e cada circuito de detecção de falha detecta uma correspondente chave de força de semicondutor e uma correspondente unidade de parte secundária de transmissão. O circuito de transmissão de falha é acoplado com as unidades de geração de sinal de proteção 13 61-136N. Por exemplo, a unidade de geração de sinal de proteção 1361 é acoplada a um correspondente circuito de transmissão de falha. Mais ainda, as Figuras 6 e 7 ilustram esquematicamente a implementação do circuito de transmissão de falha. Uma pluralidade de circuitos de transmissão de falha compreendem de uma pluralidade de circuitos de transmissão de falha com voltagem insuficiente, uma pluralidade de circuitos de transmissão de falha por voltagem excessiva, e uma pluralidade de circuitos de transmissão de falha por curto-circuito 14 61-14 6N, e uma pluralidade de circuitos de transmissão de falha por excesso de calor 1441-144N. Cada uma das pluralidades de circuitos de transmissão de falha correspondentemente detectam se uma das chaves de força de semicondutor 1521-152N no módulo de chave de força de semicondutor 150 apresentam uma falha por voltagem excessiva, falha por curto-circuito, ou falha por excesso de calor, e se a fonte de alimentação de uma das unidades de parte secundária de transmissão 12 61-12 6N apresenta uma falha por voltagem insuficiente ou voltagem excessiva. Quando o circuito de transmissão de falha detecta uma ou mais das falhas mencionadas acima, o circuito de transmissão de falha libera um sinal de falha correspondente ou uma pluralidade de sinais de falha junto às unidades de geração de sinal de proteção 13 61-13 6N, e as unidades de geração de sinal de proteção 13 61-13 6N geram um sinal de pulso de falha correspondente de acordo com um ou mais dos sinais de falha recebidos. Quando ocorrem múltiplos sinais de falha, as unidades de geração de sinal de proteção 13 61-13 6N desempenham um processo lógico "OR" com respeito a pluralidade de sinais de falha de forma a gerarem um sinal de pulso de falha.

[0052] Com respeito a detecção de uma falha por insuficiência de voltagem, ê possível uma amostragem do circuito de transmissão de sinal de acionamento para se detectar se a fonte de alimentação do circuito de transmissão de sinal de acionamento se encontra sob uma condição de insuficiência de voltagem; além disso, é possível se fazer a amostragem a partir das unidades de parte secundária de transmissão 1261-126N para detectar se a fonte de alimentação de suprimento da unidade de parte secundária de transmissão se apresenta sob uma condição de voltagem insuficiente. Caso haja sido detectada que a fonte de alimentação de suprimento da unidade de parte secundária de transmissão se encontra em uma condição de voltagem insuficiente, o circuito de detecção de falha por voltagem insuficiente (não mostrado) é utilizado para proporcionar com um sinal de falha de voltagem insuficiente junto âs unidades de geração de sinal de proteção 13 61-13 6N. Com respeito a detecção de falha por voltagem excessiva, pode-se efetuar uma amostragem dos circuitos de sujeição 1421-142N para a detecção de se as chaves de força de semicondutor 1521-152N se encontram em uma condição de voltagem excessiva. Caso haja sido detectado que as chaves de força de semicondutor 1521-152N se encontram em uma condição de voltagem excessiva, o circuito de detecção de falha por voltagem excessiva (não mostrado) é utilizado para proporcionar com um sinal de falha por voltagem excessiva junto às unidades de geração de sinal de proteção 1361-136N. Nas outras modalidades, a detecção de falha por excesso de voltagem pode ainda fazer a amostragem a partir do circuito de transmissão de sinal de acionamento para detectar se a fonte de alimentação do circuito de transmissão de sinal de acionamento se encontra sob uma condição de voltagem excessiva; mais ainda, é possível se fazer a amostra a partir da fonte de alimentação de suprimento das unidades de parte secundária de transmissão 12 61-12 6N para detectar se a fonte de alimentação de suprimento das unidades de parte secundária de transmissão 1261-126N se encontra sob uma condição de voltagem excessiva. Caso haja sido detectada que a fonte de alimentação de suprimento das unidades de parte secundária de transmissão 1261-126N se encontra sob uma condição de voltagem excessiva, um sinal de falha de voltagem excessiva é disponibilizado junto às unidades de geração de sinal de proteção 13 61-13 6N.

[0053] Ά partir da detecção de uma falha de curto-circuito, é possível se utilizar os circuitos de detecção de falha de curto-circuito 141-146N para a amostragem das chaves de força de semicondutor 1521-152N para detectarem se as chaves de força de semicondutor 1521-152N se encontram em condições de curto-circuito. Caso haja sido detectado que as chaves de força de semicondutor 1521-152N se encontrem em condições de curto-circuito, os circuitos de detecção de falha por curto-circuito 1461-146N são utilizados para a provisão de um sinal de falha por curto-circuito para as unidades de geração de sinal de proteção 1361-136N. Em uma modalidade, os circuitos de detecção de falha por curto-circuito 1461-146N podem usar um indutor para detectar se as chaves de força de semicondutor se encontram em condições de curto-circuito. Com respeito a detecção de uma falha por calor excessivo, é possível se fazer a amostragem a partir do circuito de detecção de falha por calor excessivo 1441-144N para detectar se as chaves de força de semicondutor 1521-152N se apresentam em condições de calor excessivo. Caso haja sido detectado que as chaves de força de semicondutor 1521-152N se encontram sob condições de calor excessivo, os circuitos de detecção de falha por excesso de calor 1441-144N são utilizados para proporcionarem com um sinal de falha por excesso de calor junto às unidades de geração de sinal de proteção 13 61-136N. Em uma modalidade, os circuitos de detecção de falha por excesso de calor 1441- 144N podem ser instalados junto a uma fonte de absorção térmica do módulo de chave de força de semicondutor 150.

[0054] Deve ser observado que quando quaisquer uma das falhas mencionadas acima de insuficiência de voltagem, falha por excesso de voltagem, falha por curto-circuito e falha por excesso de calor, venham a ocorrer, o sinal de falha resultante é transmitido para as unidades de geração de sinal de proteção 13 61-13 6N, e as unidades de geração de sinal de proteção 13 61-13 6N geram um sinal de falha correspondente e retornam este sinal via a unidade de transformação de pulso isolado 134 e a unidade de processamento de sinal de proteção 132, de forma a haver o desligamento do módulo de chave de força de semicondutor 150 .

[0055] Enquanto que implementando as modalidades mencionadas acima de acordo com a presente descrição, as referidas chaves de força de semicondutor podem compreender de um transistor de junção bipolar (BJT), um transistor de efeito de campo (FET), um transistor bipolar de entrada isolada (IGBT), etc., sem ficarem restritas a este respeito. Os especialistas apresentando conhecimentos ordinários da área podem selecionar adaptativamente um mecanismo, adequado para a implementação da presente descrição dependendo das necessidades atuais, que não se afaste do espirito das modalidades da presente descrição.

[0056] A Figura 8 consiste de um diagrama esquemático ilustrando um circuito parcial de um dispositivo de conversão de força 100c de acordo com outra modalidade da presente descrição. Deve ser observado que, semelhante ao circuito parcial do dispositivo de conversão de força 100b na Figura 6, o circuito parcial do dispositivo de conversão de força 100c ilustrado na Figura 8 também focaliza na conexão entre a unidade de parte primária de transmissão 122 e as unidades de parte secundária de transmissão 12 61-12 6N. A diferença entre as referidas duas modalidades reside no fato de que o circuito parcial do dispositivo de conversão de força 100c ilustrado na Figura 8 utiliza um componente de isolamento ótico para isolamento de sinal. Por exemplo, as unidades de isolamento de sinal 1241-124N podem consistir de unidades de isolamento de sinal luminoso, enquanto que o circuito parcial do dispositivo de conversão de força 100b ilustrado na Figura 6 faz uso de um transformador de isolamento de pulso de transmissão para isolamento do sinal. Na presente modalidade, a unidade de parte primária de transmissão 122 recebe o sinal de controle provido pelo circuito de controle, e gera um sinal de parte primária de acordo ao sinal de controle. O sinal da parte primária é transmitido às unidades de parte secundária de transmissão 1261-126N via a unidade de isolamento de sinal luminoso (por exemplo, fibras óticas 1241-124N). Em resposta, as unidades de parte secundária de transmissão 12 61-12 6N geram os sinais de transmissão de acordo com os sinais de parte primária recebidos, aonde os sinais de transmissão são usados para a transmissão das correspondentes chaves de força de semicondutor.

[0057] Em uma modalidade, a presente descrição fornece um método voltado a transmissão de um sinal de proteção em um dispositivo de conversão de força. O método para a transmissão de um sinal de proteção compreende das etapas a seguir: Etapa 210: detecção de um elemento da pluralidade de chaves de força de semicondutor no módulo de chave de força de semicondutor e de um circuito de transmissão de sinal de acionamento, e quando um elemento da pluralidade de chaves de força de semicondutor, ou de um circuito de transmissão de sinal de acionamento ou a combinação de ambas se encontram sob mau funcionamento, geração de um sinal de falha;

Etapa 220: geração de um sinal de pulso de falha correspondente de acordo com o sinal de falha;

Etapa 230: emprego de um transformador de pulso isolado para o recebimento do sinal de pulso de falha, e liberação de um sinal de pulso de proteção;

Etapa 240: geração de um sinal de proteção de acordo com o sinal de pulso de proteção;

Etapa 250: recebimento do sinal de proteção; e Etapa 260: geração de um sinal de desligamento pelo terminal de controle de acordo com o sinal de proteção, e transmissão do sinal de desligamento pelo terminal de controle junto ao módulo de chave de força de semicondutor desligando o módulo de chave de força de semicondutor.

[0058] Para facilitação da compreensão do método mencionado acima para a transmissão de um sinal de proteção, referência é também direcionada para a Figura 2. Deve ser observado que as etapas do método para a transmissão de um sinal de proteção no dispositivo de conversão de força devem ser executadas por outros componentes que não compreendam os componentes do dispositivo de conversão de força 100a ilustrados na Figura 2. A descrição a seguir é disponibilizada para ilustrar uma implementação da presente descrição. Na Etapa 210, os circuitos de detecção de falha 1401-140N podem ser usados para a detecção das chaves de força de semicondutor no módulo de chave de força de semicondutor 150 ou no circuito de transmissão de sinal de acionamento 120, ou uma combinação de ambos, e quando quaisquer das chaves de força de semicondutor ou o circuito de transmissão de sinal de acionamento 120, ou uma combinação de ambos se encontram sob mau funcionamento, os circuitos de transmissão de falha 14 01-14 0N geram um sinal de falha. Na Etapa 220, as unidades de geração de sinal de proteção 1361-136N são utilizadas para gerarem um sinal de pulso de falha correspondente de acordo com o sinal de falha. Na Etapa 230, a unidade de transformação de pulso isolado 134 pode ser usada para receber o sinal de pulso de falha, e liberar um sinal de pulso de proteção. Na Etapa 240, a unidade de processamento de sinal de proteção 132 recebe o sinal de pulso de proteção e gera um sinal de proteção de acordo com o sinal de pulso de proteção. Na Etapa 250, o circuito de controle 110 recebe o sinal de proteção. Na Etapa 260, o circuito de controle 110 é utilizado para gerar um sinal de desligamento pelo terminal de controle de acordo com o sinal de proteção, e transmite o sinal de desligamento pelo terminal de controle junto ao módulo de chave de força de semicondutor 150 desligando o módulo de chave de força de semicondutor 150.

[0059] Em uma modalidade com referência a Figura 1, na Etapa 260, o processo para a transmissão do sinal de desligamento pelo terminal de controle junto ao módulo de chave de força de semicondutor pode ser executado pelo circuito de controle 110 sendo empregado para a transmissão do sinal de desligamento pelo terminal de controle para o módulo de chave de força de semicondutor 150 via o circuito de transmissão de sinal de acionamento 120.

[0060] Na outra modalidade, com referência a Figura 1, o método para a transmissão de um sinal de proteção em um dispositivo de conversão de força pode fazer ainda uso da unidade de processamento de sinal de proteção 132 para transmissão simultânea do sinal de proteção junto ao circuito de controle 110 e ao circuito de transmissão de sinal de acionamento 120.

[0061] Em ainda outra modalidade, com referência a Figura 1, o método para a transmissão de um sinal de proteção em um dispositivo de conversão de força pode fazer ainda o uso do circuito de transmissão de sinal de acionamento 120 para gerar um sinal de desligamento pelo terminal de transmissão de acordo com o sinal de proteção, e transmitir o sinal de desligamento pelo terminal de transmissão junto ao módulo de chave de força de semicondutor 150 desligando o módulo de chave de força de semicondutor 150.

[0062] Em ainda outra modalidade, com referência a Figura 1, o método para a transmissão de um sinal de proteção em um dispositivo de conversão de força pode fazer ainda uso do circuito de controle 110 para liberar o sinal de controle, e em seguida utilizar a unidade de parte primária de transmissão 122 para o recebimento e processamento do sinal de controle, após o que ocorre a transmissão do sinal processado junto à unidade de parte secundária de transmissão 126 empregando a unidade de isolamento de sinal magnético 124. O sinal é convertido em seguida em um sinal de acionamento empregando a unidade de parte secundária de transmissão 126, de forma a acionar o módulo de chave de força de semicondutor 150.

[0063] Em outra modalidade, com referência a Figura 6, na Etapa 210, o processo para a detecção das chaves de força de semicondutor no módulo de chave de força de semicondutor 150 compreende o emprego de um circuito de detecção de falha por excesso de voltagem para detectar se as chaves de força de semicondutor no módulo de chave de força de semicondutor 150 se apresentam nas condições de excesso de voltagem, empregando os circuitos de detecção de falha por curto-circuito 14 61-14 6N para detectar se as chaves de força de semicondutor no módulo de chave de força de semicondutor 150 se apresentam sob condições de curto-circuitos, e empregando os circuitos de detecção de falhas por excesso de calor 1441-144N para detectar se as chaves de força de semicondutor no módulo de chave de força de semicondutor 150 se encontram em condições de excesso de calor.

[0064] Em outra modalidade, com referência a Figura 6, na Etapa 210, o processo para a detecção do circuito de transmissão de sinal de acionamento 120 compreende o uso do circuito de detecção de falha por insuficiência de voltagem para detectar se a fonte de alimentação do circuito de transmissão de sinal de acionamento se encontra em uma condição de voltagem insuficiente, e detectando ainda se a fonte de alimentação das unidades de parte secundária de transmissão 1261-126N no circuito de transmissão de sinal de acionamento 120 se encontra sob uma condição de voltagem insuficiente; e emprego do circuito de detecção de falha por excesso de voltagem para detectar se a fonte de alimentação do circuito de transmissão de sinal de acionamento 120 se encontra em uma condição de excesso de voltagem, e detectar ainda se a fonte de alimentação das unidades de parte secundária de transmissão 1261-126n no circuito de transmissão de sinal de acionamento 120 se encontra em uma condição de excesso de voltagem.

[0065] O método descrito acima para a transmissão de um sinal de proteção no dispositivo de conversão de força pode ser implementado pelo software, hardware, e/ou firmware. Por exemplo, caso um implementador determine que a velocidade e precisão se apresentem importantes, o implementador pode optar por uma implementação principalmente por hardware e/ou firmware; caso a flexibilidade seja importante, o implementador pode optar por uma implementação principal por software; alternatívamente, podem ser adotadas a colaboração do software, hardware e firmware. Deve ser observado que nenhum dos exemplos mencionados acima é inerentemente superior a outros e nem devem ser considerados limitando o âmbito da presente descrição; ao invés disso, esses exemplos podem ser utilizados dependendo do contexto aonde a unidade/componente venha a ser empregada e nos objetivos específicos do implementador.

[0066] Além disso, conforme pode ser apreciado pelos especialistas da área, as etapas do método para a transmissão de um sinal de proteção no dispositivo de conversão de força são denominadas de acordo com a função que elas executem, e tais denominações são disponibilizadas para facilitação da compreensão da presente descrição, sem limitar as etapas. A combinação das etapas em uma única etapa ou a divisão de qualquer uma das etapas em múltiplas etapas, ou a comutação de qualquer etapa de forma a constituir em uma parte de outra etapa se inserem dentro do âmbito das modalidades da presente descrição.

[0067] Em vista das modalidades acima da presente descrição, torna-se evidente que a aplicação da presente descrição apresenta uma quantidade de vantagens. As modalidades da presente descrição proporcionam com um dispositivo de conversão de força e um método para a transmissão de um sinal de proteção fazendo uso do referido dispositivo para endereçar os problemas de custo de fabricação elevado e a baixa confiabilidade provocada pelo uso de um componente de isolamento ótico para a transmissão de um sinal de falha, assim como o problema de estruturas complicadas de um dispositivo de energia eletrônico resultado a partir do fato de que cada chave de força de semicondutor requer um transformador de pulso isolado individual para retornar o sinal de falha ao mesmo.

[0068] Muito embora a presente descrição haja sido descrita em consideráveis detalhes com referência a certas de suas modalidades, outras modalidades são possíveis. Portanto, o espírito e âmbito do quadro de reivindicações em apenso não devem restringir a descrição das modalidades contidas no relatório.

[0069] Fica evidente aos especialistas da área que diversas modificações e variações podem ser efetuadas junto à estrutura da presente descrição sem o desvio do escopo ou espírito da descrição. Em vista da exposição anterior, pretende-se que a presente descrição venha a abranger as modificações e variações desta descrição posto que as mesmas se enquadrem dentro do âmbito das reivindicações vindas a seguir.

REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Dispositivo de conversão de força, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um módulo de chave de força de semicondutor, compreendendo de uma pluralidade de chaves de força de semicondutor: um circuito de transmissão de sinal de acionamento eletricamente acoplado ao módulo de chave de força de semicondutor, e configurado para receber um sinal de controle e gerar um sinal de acionamento de acordo ao sinal de controle para acionar a condução ou não-condução do módulo de chave de força de semicondutor; uma pluralidade de circuitos de transmissão de falha, em que cada pluralidade de circuitos de transmissão de falha é configurada para detectar correspondentemente a pluralidade de chaves de força de semicondutor e/ou o circuito de transmissão de sinal de acionamento, e gerar um sinal de falha quando um elemento da pluralidade de chaves de força de semicondutor e/ou o circuito de transmissão de sinal de acionamento se encontram com mau funcionamento; um circuito de transmissão de sinal de proteção, compreendendo: uma unidade de transformação de pulso isolado acoplada à pluralidade de circuitos de transmissão de falha, e configurada para receber um correspondente sinal de pulso de falha gerado de acordo com o sinal de falha e para liberação de um sinal de pulso de proteção; e um circuito de controle acoplado ao circuito de transmissão de sinal de acionamento e a unidade de transformação de pulso isolado, e configurado para gerar o sinal de controle e receber um sinal de proteção gerado de acordo com o sinal de pulso de proteção, e gerar um sinal de desligamento pelo terminal de controle de acordo com o sinal de proteção para desligar o módulo de chave de força de semicondutor.

2 . Dispositivo de conversão de força, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o circuito de transmissão de sinal de proteção compreende ainda: uma unidade de processamento de sinal de proteção eletricamente acoplada entre a unidade de transformação de pulso isolado e o circuito de controle, e configurada para receber o sinal de pulso de proteção, sendo que a unidade de processamento de sinal de proteção gera o sinal de proteção de acordo com o sinal de pulso de proteção e transmite o sinal de proteção ao circuito de controle; sendo que a unidade de processamento de sinal de proteção transmite simultaneamente o sinal de proteção ao circuito de controle e ao circuito de transmissão de sinal de acionamento; sendo que o circuito de transmissão de sinal de acionamento é configurado para gerar um sinal de desligamento pelo terminal de transmissão de acordo com o sinal de proteção e transmitir o sinal de desligamento pelo terminal de transmissão para desligar o módulo chave de força de semicondutor.

3. Dispositivo de conversão de força, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERI ZADO pelo fato de que o circuito de transmissão de sinal de proteção compreende ainda: uma pluralidade de unidades de geração de sinal de proteção, aonde cada pluralidade de unidades de geração de sinal de proteção vem a ser correspondentemente acoplada a um elemento da pluralidade de circuitos de transmissão de falha, a pluralidade de unidades de geração de sinal de proteção é acoplada eletricamente à unidade de transformação de pulso isolado, e a pluralidade das unidades de geração de sinal de proteção gera o correspondente sinal de pulso de falha de acordo com o sinal de falha.

4 . Dispositivo de conversão de força, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de transformação de pulso isolado compreende: uma pluralidade de transformadores de pulso, em que cada pluralidade de transformadores de pulso compreende de um enrolamento de entrada, de um núcleo magnético e de um enrolamento de saída; o enrolamento de entrada de cada pluralidade de transformadores de pulso é correspondentemente eletricamente acoplado a uma unidade da pluralidade de unidades de geração de sinal de proteção; e com a pluralidade dos enrolamentos de saida da pluralidade de transformadores de pulso sendo conectada em série por vez, e sendo eletricamente acoplada à unidade de processamento de sinal de proteção; ou a unidade de transformação de pulso isolado compreende: um transformador de pulso, compreendendo de uma pluralidade de enrolamentos de entrada, um núcleo magnético e um enrolamento de saida, em que cada pluralidade de enrolamentos de entrada é correspondentemente eletricamente acoplada a uma unidade da pluralidade de unidades de geração de sinal de proteção, e o enrolamento de saida é eletricamente acoplado à unidade de processamento de sinal de proteção; ou a unidade de transformação de pulso isolado compreende: uma pluralidade de transformadores de pulso, em que um elemento da pluralidade de transformadores de pulso compreende de um enrolamento de entrada, um núcleo magnético, e um enrolamento de salda; um outro elemento da pluralidade de transformadores de pulso compreende de uma pluralidade de enrolamentos de entrada, um núcleo magnético e um enrolamento de saída; cada pluralidade de enrolamentos de entrada é correspondentemente eletricamente acoplada a uma unidade da pluralidade de unidades de geração de sinal de proteção; e a pluralidade de enrolamentos de saída vem a ser conectada em série por vez, e sendo eletricamente acoplada à unidade de processamento de sinal de proteção.

5. Dispositivo de conversão de força, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o circuito de transmissão de sinal de acionamento compreende: de uma unidade de parte primária de transmissão configurada para receber o sinal de controle e gerar um sinal de pulso de transmissão de acordo com o sinal de controle; uma unidade de isolamento de sinal magnético configurada para receber e transmitir o sinal de pulso de transmissão; e uma unidade de parte secundária de transmissão configurada para receber o sinal de pulso de transmissão e converter o sinal de pulso de transmissão no sinal de acionamento para acionar o módulo de chave de força de semicondutor; ou o circuito de transmissão de sinal de acionamento compreende: uma unidade de parte primária de transmissão configurada para receber o sinal de controle e gerar um sinal de parte primária de acordo com o sinal de controle; uma unidade de isolamento de sinal luminoso configurada para receber e transmitir o sinal de parte primária; e uma unidade de parte secundária de transmissão configurada para receber o sinal de parte primária e converter o sinal de parte primária no sinal de acionamento para acionar o módulo de chave de força de semicondutor

6. Dispositivo de conversão de força, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a quantidade de unidades de parte secundária de transmissão é maior do que a unidade, e cada pluralidade de unidades de parte secundária de transmissão é correspondentemente eletricamente acoplada a um elemento da pluralidade de chaves de força de semicondutor do módulo de chave de força de semicondutor.

7 . Dispositivo de conversão de força, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERI ZADO pelo fato de que a unidade de isolamento de sinal magnético compreende: uma pluralidade de transformadores de isolamento de pulso de transmissão, em que cada pluralidade de transformadores de isolamento de pulso de transmissão compreende de um enrolamento de entrada, um núcleo magnético, e um enrolamento de saída; o enrolamento de sarda de cada pluralidade de transformadores de isolamento de pulso de transmissão é correspondentemente eletricamente acoplado a uma unidade da pluralidade de unidades de parte secundária de transmissão; e a pluralidade de enrolamentos de entrada da pluralidade de transformadores de isolamento de pulso de transmissão é conectada em série por vez, e eletricamente acoplada à unidade de parte primária de transmissão; ou sendo que a unidade de isolamento de sinal magnético compreende: de um transformador de isolamento de pulso de transmissão, compreendendo de um enrolamento de entrada, um núcleo magnético, e uma pluralidade de enrolamentos de saida, sendo que cada pluralidade de enrolamentos de salda é correspondentemente eletricamente acoplada a uma unidade da pluralidade de unidades de parte secundária de transmissão, e o enrolamento de entrada é eletricamente acoplado à unidade de parte primária de transmissão; ou sendo que a unidade de isolamento de sinal magnético compreende: uma pluralidade de transformadores de isolamento de pulso de transmissão, aonde um elemento da pluralidade de transformadores de isolamento de pulso de transmissão compreende de um enrolamento de entrada, um núcleo magnético, e um enrolamento de saida; um outro elemento da pluralidade de transformadores de isolamento de pulso de transmissão compreende de um enrolamento de entrada, um núcleo magnético e uma pluralidade de enrolamentos de saida; cada pluralidade de enrolamentos de saida é correspondentemente eletricamente acoplada a uma unidade da pluralidade de unidades de parte secundária de transmissão; e a pluralidade de enrolamentos de entrada vem a ser conectada em série por vez e eletricamente acoplada à unidade de parte primária de transmissão.

8. Dispositivo de conversão de força, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada pluralidade de circuitos de transmissão de falha compreende pelo menos uma das condições, um circuito de detecção de falha por insuficiência de falha, um circuito de detecção de falha por excesso de voltagem, um circuito de detecção de falha por curto-circuito e um circuito de detecção de falha por excesso de calor.

9. Dispositivo de conversão de força, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERI ZADO pelo fato de que a pluralidade de circuitos de transmissão de falha, compreende de uma pluralidade de circuitos de detecção de falha por insuficiência de voltagem da fonte de alimentação e da pluralidade de circuitos de detecção de voltagem excessiva da fonte de alimentação, com a pluralidade de circuitos de detecção de falha por insuficiência de voltagem da fonte de alimentação vinda a ser configurada para detectar a falha por insuficiência de voltagem da correspondente fonte de alimentação da pluralidade de unidades de parte secundária de transmissão, e a pluralidade de circuitos de detecção de excesso de voltagem de fonte de alimentação sendo configurada para detectar a falha por excesso de voltagem da correspondente fonte de alimentação da pluralidade de unidades de parte secundária de transmissão; ou em que a pluralidade de circuitos de transmissão de falha compreende de uma pluralidade de circuitos de detecção de falha por excesso de voltagem, uma pluralidade de circuitos de detecção de falha por curto-circuito, e uma pluralidade de detecção de falha por excesso de calor, com a pluralidade de circuitos de detecção de falha por excesso de voltagem sendo configurada para detectar a falha por excesso de voltagem da correspondente pluralidade de chaves de força de semicondutor; a pluralidade de circuitos de detecção de falha por curto-circuito sendo configurada para detectar a falha por curto-circuito da correspondente pluralidade de chaves de força de semicondutor; e a pluralidade de circuitos de detecção de falha por excesso de calor sendo configurada para detectar a falha por excesso de calor da correspondente pluralidade de chaves de força de semicondutor.

10. Dispositivo de conversão de força, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a quantidade de módulos de chaves de força de semicondutor é maior do que a unidade, e o circuito de controle desliga a pluralidade de módulos de chaves de força de semicondutor de acordo com o sinal de desligamento pelo terminal de controle.

11. Método para a transmissão de um sinal de proteção de um dispositivo de conversão de força, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: detecção de uma pluralidade de chaves de força de semicondutor dentro de um módulo de chave de força de semicondutor e/ou um circuito de transmissão de sinal de acionamento, e geração de um sinal de falha quando um elemento da pluralidade de chaves de força de semicondutor e/ou de um circuito de transmissão de sinal de acionamento se encontra em mau funcionamento; emprego de uma unidade de transformação de pulso isolado para receber um sinal de pulso de falha correspondente gerado de acordo com o sinal de falha, e para liberar um sinal de pulso de proteção; recebimento de um sinal de proteção gerado de acordo com o sinal de pulso de proteção; e geração de um sinal de desligamento pelo terminal de controle de acordo com o sinal de proteção, e transmissão do sinal de desligamento pelo terminal de controle para desligar o módulo de chave de força de semicondutor.

12. Método para transmissão de sinal de proteção, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERI ZADO pelo fato de que a etapa de transmissão do sinal de desligamento pelo terminal de controle para a chave de força de semicondutor compreende: uso de um circuito de controle para transmitir o sinal de desligamento pelo terminal de controle ao módulo de chave de força de semicondutor via o circuito de transmissão de sinal de acionamento; sendo que a etapa de recebimento de sinal de proteção gerado de acordo com o sinal de pulso de proteção compreende: uso de unidade de processamento de sinal de proteção para gerar o sinal de proteção de acordo com o sinal de pulso de proteção; e uso do circuito de controle para receber o sinal de proteção; sendo que o método para a transmissão do sinal de proteção do dispositivo de conversão de força compreende ainda: uso da unidade de processamento de sinal de proteção para transmissão simultânea do sinal de proteção para o circuito de controle e o circuito de transmissão de sinal de acionamento; e uso do circuito de transmissão de sinal de acionamento para gerar um sinal de desligamento pelo terminal de transmissão de acordo com o sinal de proteção, e para transmitir o sinal de desligamento pelo terminal de transmissão para desligar o módulo de chave de força de semicondutor.

13. Método para transmissão do sinal de proteção, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de uso da unidade de transformação de pulso isolado para recebimento do sinal de pulso de falha correspondente gerado de acordo com o sinal de falha compreende: uso de uma pluralidade de unidades de geração de sinal de proteção para gerar um sinal de pulso de falha correspondente de acordo com o sinal de falha.

14. Método para transmissão do sinal de proteção, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERI ZADO pelo fato de que compreende ainda: recebimento de um sinal de controle e transmissão do sinal de controle; e conversão do sinal de controle em um sinal de acionamento para acionar o módulo de chave de força de semicondutor.

15. Método para transmissão do sinal de proteção, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZ ADO pelo fato de que a etapa de detecção de um elemento da pluralidade de chaves de força de semicondutor no módulo de chave de força de semicondutor compreende: detecção quanto a se um elemento da pluralidade de chaves de força de semicondutor do módulo de chave de força de semicondutor consiste de uma condição de excesso de voltagem; detecção de se um elemento da pluralidade de chaves de força de semicondutor do módulo de chave de força de semicondutor consiste de uma condição de curto-circuito; e detecção de se um elemento da pluralidade de chaves de força de semicondutor do módulo de chave de força de semicondutor se encontra sob uma condição de excesso de calor; em que a etapa de detecção do circuito de transmissão de sinal de acionamento compreende: detecção quanto a se a fonte de alimentação de uma unidade de parte secundária de transmissão no circuito de transmissão de sinal de acionamento se encontra em uma condição de voltagem insuficiente; e detecção quanto a se a fonte de alimentação da unidade de parte secundária de transmissão no circuito de transmissão de sinal de acionamento se encontra sob uma condição de excesso de voltagem.