BR112013015630B1

BR112013015630B1 - Dispositivo conversor de energia

Info

Publication number: BR112013015630B1
Application number: BR112013015630-9A
Authority: BR
Inventors: Reinhold Elferich
Original assignee: Philips Lighting Holding B.V.
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2020-12-15
Also published as: BR112013015630A8; US9163815B2; CN103270684B; RU2013133843A; BR112013015630A2; JP6038042B2; WO2012085759A3; EP2656497A2; EP2656497B1; CN103270684A; WO2012085759A2; JP2014509169A; US20130271021A1

Abstract

dispositivo conversor de energia. dispositivo conversor de energia para converter energia de uma fonte de energia da rede elétrica (201) para alimentar uma carga de iluminação em estado contínuo (280) inclui um conversor (230) e um circuito de controle (350). o conversor (230) inclui um inversor meia-ponte (220) que funciona como um inversor alimentador e inversor do estágio de saída, em que o inversor meia-ponte possui múltiplos interruptores (221, 222). o circuito de controle (350) é configurado para controlar uma corrente de entrada da rede elétrica e uma corrente de saída do dispositivo independentemente ao fornecer um sinal de comutação (s_hb) para os interruptores no inversor meia-ponte, em que o sinal de comutação tem um ciclo de trabalho, uma frequência e um ciclo de trabalho de supressão de ciclos.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção refere-se, de forma geral, à conversão de energia para cargas de iluminação em estado contínuo. Mais particularmente, vários métodos e aparelhos de acordo com a presente invenção aqui descritos referem-se a um conversor de energia com um inversor meia-ponte que funciona como um retificador integrado da rede elétrica, inversor de alimentação e inversor do estágio de saída e fornece correção do fator de energia com relação à carga de iluminação em estado contínuo.

ANTECEDENTES

[002] Tecnologias de iluminação digital, ou seja, iluminação baseada em fontes de luz semicondutoras, como diodos emissores de luz (LED), oferecem uma alternativa viável para as lâmpadas fluorescentes tradicional, HID e incandescentes. Vantagens e benefícios funcionais de LEDs incluem alta eficiência de conversão de energia e ótica, durabilidade, custos de operação mais baixos e muitos outros. Avanços recentes na tecnologia de LEDs forneceram fontes de luz de espectro completo eficientes e resistentes que permitem uma variedade de efeitos de luz em muitas aplicações. Algumas das luminárias que incorporam estas fontes apresentam um módulo de iluminação, incluindo um ou mais LEDs capazes de produzir diferentes cores, como, por exemplo vermelho, verde e azul, assim como um processador para controlar independentemente a saída dos LEDs para gerar uma variedade de cores e efeitos de luz de troca de cores, por exemplo, como discutido em detalhes nas Patentes Norte-Americanas n° 6.016.038 e 6.211.626.

[003] Tipicamente, uma unidade de iluminação com base em LEDs ou com carga de LED que inclui múltiplas fontes de energia com base em LEDs, como um cordão de LEDs conectados em série, é conduzido por um conversor de energia que recebe tensão e corrente de fontes de energia da rede elétrica. Há uma variedade de conversores de energia que possuem correção de fatores de potência (PFC) integrados, particularmente em conexão com starters de lâmpadas fluorescentes. Geralmente, conversores de energia podem ser divididos em dois grupos. O primeiro grupo inclui conversores de energia que realimentam parte da potência invertida para a fonte de energia retificada da rede elétrica para dar forma à corrente de entrada da rede elétrica. Isso é realizado com base na corrente de retroalimentação e/ou tensão. O segundo grupo inclui conversores de energia que possuem integração relativamente direta, em que um inversor de alimentação ou buck-boost é combinado com um inversor do estágio de saída. O estágio de saída pode ser um tipo de ressonância ou um conversor buck derivado.

[004] Com relação aos conversores de energia no segundo grupo, o ciclo de trabalho da tensão retificada de entrada é modulado apenas para controlar a corrente de saída. Estes conversores de energia apenas fornecem cobertura de faixas de carregamento estreitas. Além disso, comutação suave de um inversor de alimentação é capaz de ocorrer apenas em partes da faixa operacional, ou não ocorrem de modo nenhum.

[005] Assim, há uma necessidade na técnica de um conversor de energia que possua um inversor meia-ponte que funcione como um retificador integrado da rede elétrica, inversor de alimentação e inversor do estágio de saída, forneça corretores de fatores de potência em relação à carga de iluminação em estado contínuo e um método de operar o mesmo.

RESUMO DA INVENÇÃO

[006] A presente invenção refere-se a dispositivos e métodos inventivos para fornecer conversão de energia para cargas de iluminação em estado contínuo, como unidades de iluminação com base em LED. Mais particularmente, vários métodos e aparelhos de acordo com a presente invenção aqui descritos referem-se a um conversor de energia com um inversor meia-ponte que funciona como um retificador integrado da rede elétrica, inversor de alimentação e inversor do estágio de saída e fornece correção do fator de energia com relação à carga de iluminação em estado contínuo.

[007] Geralmente, em um aspecto, um dispositivo conversor de energia é fornecido para converter energia de uma fonte de energia da rede elétrica para alimentar uma carga de iluminação em estado contínuo. O dispositivo inclui um conversor e um circuito de controle. O conversor inclui um inversor meia-ponte que funciona como um inversor de alimentação e um inversor do estágio de saída, em que o inversor meia-ponte possui múltiplos interruptores. O circuito de controle é configurado para controlar uma corrente de entrada da rede elétrica e uma corrente de saída do dispositivo independentemente ao enviar um sinal de comutação para os interruptores no inversor meia-ponte, em que o sinal de comutação possui um ciclo de trabalho, uma frequência e um ciclo de trabalho que omite ciclos.

[008] Em outro aspecto, um conversor de energia é fornecido para converter energia de uma fonte de energia da rede elétrica para alimentar uma unidade de iluminação com base em diodo emissor de luz (LED), conectada a um lado secundário de um transformador, para receber uma corrente de saída do conversor de energia. O conversor de energia inclui um inversor meia-ponte, um conversor ressonante e um circuito de controle. O inversor meia-ponte inclui múltiplos interruptores. O conversor ressonante é conectado entre o inversor meia-ponte e um lado primário do transformador. O circuito de controle é configurado para enviar um sinal de controle meia-ponte para ativar seletivamente os interruptores no inversor meia-ponte a fim de gerar um sinal de tensão pulsado de entrada para o conversor ressonante, em que o sinal de controle meia-ponte é uma forma de onda quadrada que possui um ciclo de trabalho de comutação e um ciclo de trabalho que omite ciclos.

[009] Em outro aspecto, um conversor de energia é fornecido para converter energia de uma fonte de energia da rede elétrica para alimentar uma unidade de iluminação com base em LED. O dispositivo inclui um inversor meia-ponte e um circuito de controle. O inversor meia-ponte inclui múltiplos interruptores e é configurado para funcionar como um retificador integrado da rede elétrica e estágio de saída, em que o estágio de saída inclui um capacitor ressonante e um transformador. O circuito de controle é configurado para controlar independentemente uma corrente de entrada da rede elétrica e uma corrente de saída do dispositivo ao enviar um sinal de comutação para os interruptores no inversor meia- ponte, em que o sinal de comutação possui um ciclo de trabalho, uma frequência e um ciclo de trabalho que omite ciclos correspondente a uma operação de supressão de ciclos. O ciclo de trabalho que omite ciclos é baseado na comparação de múltiplos sinais diferentes com um sinal limite correspondente, em que uma primeira diferença de sinal é uma diferença entre a corrente de saída do dispositivo e uma corrente de saída de referência e uma segunda diferença de sinal é uma diferença entre uma tensão de capacitor ressonante e uma tensão de capacitor de referência.

[0010] Conforme utilizado no presente para fins do presente relatório descritivo, o termo “LED” deverá ser compreendido como incluindo qualquer diodo eletroluminescente ou outro tipo de sistema com base em injeção/junção de portadora que é capaz de gerar radiação em resposta a um sinal elétrico. Logo, o termo LED inclui, mas não sem limitações, várias estruturas com base em semicondutores que emitem luz em resposta à corrente, polímeros emissores de luz, diodos emissores de luz orgânicos (OLED), faixas eletroluminescentes e similares. Em particular, o termo LED se refere a diodos emissores de luz de todos os tipos (incluindo semicondutores e diodos emissores de luz orgânicos) que podem estar configurados para gerar radiação em um ou mais dentre o espectro infravermelho, espectro ultravioleta e várias porções do espectro visível (geralmente incluindo comprimento de ondas de radiação de cerca de 400 nanômetros a cerca de 700 nanômetros). Alguns exemplos de LED incluem, mas sem limitações, vários tipos de LEDs infravermelhos, LEDs ultravioleta, LEDs vermelhos, LEDs azuis, LEDs verdes, LEDs amarelos, LEDs âmbar, LEDs laranja e LEDs brancos (discutidos mais abaixo). Também se deverá apreciar que LEDs podem ser configurados e/ou controlados para gerar radiação com várias amplitudes de banda (por exemplo, amplitude total em altura máxima, ou FWHM) para um determinado espectro (por exemplo, amplitude de banda estreita, amplitude de banda larga) e uma variedade de comprimentos de onda dominantes dentro de certa categorização geral de cores.

[0011] Por exemplo, uma implementação de um LED configurado para gerar essencialmente luz branca (por exemplo, um LED branco) pode incluir uma série de moldes que emitem, respectivamente, diferentes espectros de eletroluminescência que, em combinação, misturam-se para formar essencialmente luz branca. Em outra implementação, um LED de luz branca pode ser associado a um material de fósforo que converte eletroluminescência de um primeiro espectro para um segundo espectro diferente. Em um exemplo desta implementação, eletroluminescência com um espectro com comprimento de onda relativamente curto e amplitude de banda estreita “bombeia” o material de fósforo, que, em resposta, irradia radiação com maior comprimento de onda que possui um espectro um pouco mais amplo.

[0012] Deve também ser compreendido que o termo LED não limita o tipo de pacote físico e/ou elétrico de um LED. Por exemplo, como discutido acima, um LED pode referir-se a um único dispositivo emissor de luz com múltiplos moldes que são configurados para, respectivamente, emitir diferentes espectros de radiação (por exemplo, que podem ou não podem ser individualmente controláveis). Além disso, um LED pode ser associado a um fósforo que é considerado uma parte integral do LED (por exemplo, alguns tipos de LEDs brancos). Em geral, o termo LED pode referir-se a LEDs embalados, LEDs não embalados, LEDs de montagem superficial, LEDs “chip-on-board”, LEDs de montagem de pacotes T, LEDs de pacote radial, LEDs de pacote de energia, LEDs que incluem algum tipo de revestimento e/ou elemento ótico (por exemplo, lentes difusoras) etc.

[0013] O termo “fonte de luz” deve ser compreendido como referindo-se a qualquer uma ou mais dentre uma variedade de fontes de radiação, incluindo, mas sem limitações, fontes com base em LED (incluindo um ou mais LEDs como definido acima), fontes incandescentes (por exemplo, lâmpadas de filamentos, lâmpadas de halogênio), fontes fluorescentes, fontes fosforescentes, fontes de descarga de alta intensidade (por exemplo, lâmpadas de vapor de sódio, vapor de mercúrio e haleto metálico), lasers, outros tipos de fontes eletroluminescentes, fontes piroluminescentes (por exemplo, chamas), fontes velaluminescentes (por exemplo, cobertores de gás, fontes de radiação de arco de carbono), fontes fotoluminescentes (por exemplo, fontes de descarga gasosa), fontes luminescentes catódicas que utilizam saciedade eletrônica, fontes galvanoluminescentes, fontes cristal- luminescentes, cineluminescentes, fontes termoluminescentes, fontes triboluminescentes, fontes sonoluminescentes, fontes radioluminescentes e polímeros luminescentes.

[0014] Uma dada fonte de luz pode ser configurada para gerar radiação eletromagnética dentro do espectro visível, fora do espectro visível ou uma combinação de ambos. Por isso, os termos “luz” e “radiação” são usados de forma intercambiável no presente. Além disso, uma fonte de luz pode incluir como componente integral um ou mais filtros (por exemplo, filtros de cores), lentes ou outros componentes óticos. Também deve ser compreendido que fontes de luz podem ser configuradas para uma variedade de aplicações, incluindo, mas sem limitações, indicação, exibição e/ou iluminação.

[0015] O termo “luminária” é utilizado no presente para referir-se a uma implementação ou arranjo de uma ou mais unidades de iluminação em um fator de forma, montagem ou embalagem específico. A expressão “unidade de iluminação” é utilizada no presente para indicar um aparelho que inclui uma ou mais fontes de luz de tipos diferentes ou idênticos. Uma dada unidade de iluminação pode ter qualquer uma dentre uma série de disposições de montagem para a(s) fonte(s) de luz, disposições de invólucro/abrigo e formas e/ou configurações de conexão elétrica e mecânica. Além disso, uma dada unidade de iluminação pode opcionalmente estar associada com (por exemplo, incluir, estar acoplada a e/ou embalada junto) vários outros componentes (por exemplo, circuitos de controle) relativos à operação da(s) fonte(s) de luz. Uma “unidade de iluminação com base em LED” refere-se a uma unidade que inclui uma ou mais fontes de luz com base em LED como discutido acima, isoladamente ou em combinação com outras fontes de luz não baseadas em LED. Uma unidade de iluminação com múltiplos canais designa uma unidade de iluminação baseada em LED ou não baseada em LED que inclui pelo menos duas fontes de luz configuradas para, respectivamente, gerar diferentes espectros de radiação, em que cada espectro de fonte diferente pode ser designado “canal” da unidade de iluminação com múltiplos canais.

[0016] O termo “controlador” é utilizado no presente geralmente para descrever vários aparelhos relacionados à operação de uma ou mais fontes de luz. Um controlador pode ser implementado de várias maneiras (por exemplo, com hardware dedicado) para realizar várias funções discutidas no presente. Um “processador” é um exemplo de um controlador que dispõe de um ou mais microprocessadores que podem ser programados utilizando software (por exemplo, microcódigo) para realizar várias funções discutidas no presente. Um controle pode ser implementado empregando ou não um processador e também pode ser implementado como uma combinação de hardware dedicado para realizar algumas funções e um processador (por exemplo, um ou mais microprocessadores programados e circuitos associados) para realizar outras funções. Exemplos de componentes de controladores que podem ser empregados em várias realizações da presente invenção incluem, mas sem limitações, microprocessadores convencionais, circuitos integrados de aplicação específica (ASICs) e conjuntos de portas programáveis em campo (FPGA).

[0017] Em várias realizações, um processador ou controlador pode ser associado a uma ou mais mídias de armazenamento (geralmente denominadas no presente “memória”, tal como memória de computador volátil e não volátil, como RAM, PROM, EPROM, EEPROM, disquetes, CDs, discos óticos, fita magnética etc.). Em algumas realizações, a mídia de armazenamento pode ser codificada com um ou mais programas que, quando executados em um ou mais processadores e/ou controladores, realizam pelo menos algumas das funções discutidas no presente. Várias mídias de armazenamento podem estar fixas dentro de um processador ou controlador ou podem ser transportáveis, de tal forma que um ou mais programas armazenados nessa mídia podem ser transportados para um processador ou controlador para implementar vários aspectos da presente invenção discutida no presente. Os termos “programa” ou “programa de computador” são utilizados no presente em sentido genérico para se referir a qualquer tipo de código de computador (por exemplo, software ou microcódigo) que pode ser empregado para programar um ou mais processadores ou controladores.

[0018] O termo “rede”, da forma utilizada no presente, refere-se a qualquer interconexão de dois ou mais dispositivos (incluindo controladores ou processadores) que facilita o transporte de informação (por exemplo, para controle do dispositivo, armazenamento de dados, troca de dados etc.) entre quaisquer dois ou mais dispositivos e/ou entre múltiplos dispositivos acoplados à rede. Como deve ser prontamente apreciado, várias implementações de redes adequadas para interconectar múltiplos dispositivos podem incluir qualquer uma dentre uma variedade de topologias de rede e empregar qualquer uma dentre uma variedade de protocolos de comunicação. Além disso, em várias redes de acordo com a presente invenção, qualquer conexão entre dois dispositivos pode representar uma conexão dedicada entre os dois sistemas, ou alternativamente, uma conexão não dedicada. Além de carregar a informação pretendida para os dois dispositivos, essa conexão não dedicada pode carregar informação que não é necessariamente pretendida para nenhum dos dois dispositivos (por exemplo, uma conexão de rede aberta). Ademais, dever-se-á apreciar facilmente que várias redes de dispositivos como discutido no presente podem empregar uma ou mais ligações sem fio, com fio/cabo, e/ou de fibra ótica para facilitar o transporte de informação pela rede.

[0019] Dever-se-á apreciar que todas as combinações dos conceitos citados acima e dos conceitos adicionais discutidos com mais detalhes abaixo (desde que estes conceitos não sejam mutuamente inconsistentes) são contempladas como sendo parte do objeto da invenção descrito no presente. Em particular, todas as combinações de objetos reivindicados que aparecem no final do presente relatório descritivo são contempladas como sendo parte do objeto da invenção explicado no presente. Também se deverá apreciar que à terminologia explicitamente empregada no presente que também pode aparecer em qualquer relatório descritivo incorporado por referência deve ser concedido um significado bastante consistente com os conceitos particulares descritos no presente.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0020] Nos desenhos, caracteres de referência similares geralmente se referem às mesmas partes através das diferentes visualizações. Além disso, os desenhos não estão necessariamente em escala e a ênfase é geralmente colocada para ilustrar os princípios da presente invenção.

[0021] A Fig. 1 ilustra um diagrama de blocos de um conversor de energia, que inclui um inversor meia-ponte e um circuito de controle, de acordo com uma realização representativa.

[0022] A Fig. 2 ilustra um diagrama de circuito de um trem de força em um conversor de energia, que inclui um inversor meia-ponte, de acordo com uma realização representativa.

[0023] A Fig. 3 ilustra um diagrama de blocos de um circuito de controle de um conversor de energia, de acordo com uma realização representativa.

[0024] A Fig. 4 ilustra um diagrama de circuito de um trem de força em um conversor de energia, que inclui um inversor meia-ponte, de acordo com outra realização representativa.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0025] Geralmente, os depositantes têm reconhecido e apreciado que seria benéfico fornecer um conversor de energia para fornecer energia para uma carga de iluminação em estado contínuo, como uma unidade de iluminação com base em LED, que inclui um inversor meia-ponte que funciona como um retificador integrado da rede elétrica, um inversor de alimentação e um inversor do estágio de saída e fornece correção de fator de energia com respeito à carga de iluminação em estado contínuo.

[0026] Em vista do que foi mencionado acima, várias realizações e implementações da presente invenção são direcionadas para um conversor de energia que inclui um inversor meia-ponte que funciona como um retificador integrado da rede elétrica (sem fio), inversor de alimentação e um inversor do estágio de saída. Além disso, o inversor meia-ponte é controlado por um circuito de controle que controla a corrente de entrada da rede elétrica e a corrente de saída (por exemplo, para uma carga de iluminação, como uma unidade de iluminação com base em LED ou carga de LED) independentemente ao manipular um sinal de comutação para o inversor meia-ponte. O inversor meia-ponte é, portanto, capaz de fornecer correção de fator de energia.

[0027] O circuito de controle inclui um circuito de acompanhamento com estado variável que gera diretamente o sinal de comutação utilizando dois sinais limite. Um primeiro sinal limite é baseado na diferença entre a corrente de saída do conversor de energia e uma corrente de saída de referência e um segundo sinal limite é baseado na diferença entre uma tensão de capacitor medida em um capacitor em um conversor de resonância do conversor de energia e uma tensão de capacitor de referência. A tensão do capacitor de referência é determinada a partir da tensão de entrada da rede elétrica medida, tensão do barramento medida e um sinal de ciclo de trabalho de referência, derivado da diferença entre a corrente de entrada da rede elétrica medida e uma corrente de entrada da rede elétrica de referência.

[0028] Mais especificamente, em uma malha de controle interno do circuito de controle, um sinal de erro de uma corrente de saída, indicando a diferença entre a corrente de saída do conversor de energia e a corrente de saída de referência, controla uma diferença limite (valor diferencial). Em uma malha de controle externo do circuito de controle, um sinal de erro de uma corrente de entrada, indicando a diferença entre a corrente de entrada da rede elétrica do conversor de energia e uma corrente de entrada de referência, controla uma média limite (valor de modo comum). Ou seja, o sinal de erro da corrente de entrada é usado para fornecer uma tensão de capacitor de referência para comparação com o a tensão média medida do capacitor. O segundo sinal limite (ou seja, o limite médio) é determinado com respeito à tensão terra ou à tensão do barramento, de acordo com o sinal da tensão de entrada da rede elétrica dos respectivos meios ciclos da rede elétrica, permitindo operações sem pontes. Por exemplo, o segundo sinal limite pode referir-se à terra em tensão de entrada da rede elétrica positiva e à tensão do barramento em tensão de entrada da rede elétrica negativa.

[0029] A malha de controle exterior do circuito de controle também é configurada para mudar para uma operação de supressão de ciclos para manter a tensão do barramento dentro dos limites predefinidos, por exemplo, para evitar superalimentação para uma faixa máxima de tensões e correntes de saída. Por exemplo, a operação de supressão de ciclos pode ser invocada para compensar as cargas leves (por exemplo, escurecimento profundo da carga de iluminação), em que o escurecimento pode ser controlado por um sinal de controle de escurecimento externo (por exemplo, 0-10V). Ou seja, a malha de controle externo do controle de circuito causa interrupções periódicas, mantendo o sinal de comutação em um estado constante alto ou baixo. A operação de supressão é periódica, e assim, possui ciclo de trabalho que omite ciclos que é efetivamente sobreposto ao ciclo de trabalho do sinal de comutação. O circuito de controle também pode auxiliar operações e a compatibilidade com tomadas de parede de escurecimento.

[0030] Consequentemente, o conversor de energia é capaz de realizar funções de um retificador da rede elétrica, um conversor de alimentação que fornece PFC e um estágio de saída, ou seja, um conversor que converte tensão de barramento em tensão de saída da carga de LED. O estágio de saída pode incluir uma série de conversores ressonantes paralelos, que podem ser um conversor do tipo LCC ou um conversor do tipo LLC com saídas acumuladas, por exemplo. Uma operação de fator de energia unitária (PF) pode ser alcançada para uma faixa de tensões e correntes de saída. O conversor de energia supera problemas de conversores ressonantes com PFC integrado em relação às limitações da operação de PF em termos de faixas de tensão de entrada e saída, bem como faixas de corrente de saída, controle e robustez. Ele intrinsecamente suporta comutação de tensão zero (ZVS), assim permitindo miniaturização ao longo da conversão de energia de alta frequência.

[0031] A Fig. 1 ilustra um diagrama de blocos de um conversor de energia, incluindo um inversor meia-ponte e um circuito de controle, de acordo com uma realização representativa.

[0032] Com referência à Fig. 1, o sistema de iluminação 100 inclui fonte de energia da rede elétrica 101, conversor de energia 110 e luminária contínua 180. A fonte de energia da rede elétrica 101 pode fornecer diferentes tensões de linha AC de entrada não retificada, como, por exemplo, 100VAC, 120VAC, 230VAC e 277VAC, de acordo com várias realizações. A carga de iluminação em estado contínuo 180 pode ser uma unidade de iluminação com base em LED, por exemplo, incluindo um cordão de fontes de luz LED 181, 182 conectadas em série.

[0033] O conversor de energia 110 é um conversor meia-ponte integrado, de acordo com uma realização representativa, incluindo trem de força 130 e circuito de controle associado 150. O circuito de controle 150 é configurado para receber a tensão da rede elétrica vm da fonte de energia da rede elétrica 101, assim como vários sinais de tensão e corrente M medidos no trem de força 130. O circuito de controle 150 gera um sinal de controle meia-ponte S_HB para controlar o trem de força 130 com base na tensão da rede elétrica vm e nos sinais medidos M. Em várias realizações, o trem de força 130 inclui um inversor meia-ponte que recebe o sinal de controle meia-ponte S_HB, um conversor ressonante e um transformador, por exemplo. O trem de força 130, assim, fornece energia de saída para a carga de iluminação em estado contínuo 180 que reage aos sinais de controle meia-ponte S_HB. As Figs. 2 e 4 mostram configurações ilustrativas de trens de força (por exemplo, o trem de força 130), e a Fig. 3 é um diagrama de blocos de uma configuração ilustrativa de um circuito de controle (por exemplo, circuito de controle 150), de acordo com realizações representativas.

[0034] Com referência à Fig. 2, o trem de força 230 de um conversor de energia inclui circuito de energia 210, inversor meia-ponte 220, conversor ressonante 240, transformador 250 e circuito de saída 260 para fornecer energia para a carga de iluminação em estado contínuo 280, retratado por uma fonte de luz LED 281 representativa. O inversor meia- ponte 220 é conectado entre o circuito de energia 210 e o conversor ressonante 240. O inversor meia-ponte 220 inclui primeiro e segundo interruptores 221 e 222, podendo ser transistores de efeito de campo (FETs), por exemplo, como transistores de efeito de campo semicondutores de óxido metálico (MOSFETs), que incluem funções de primeiro e segundo diodos interruptores 223 e 224, respectivamente. É claro que outros tipos de dispositivos de comutação podem ser incorporados sem sair do escopo dos presentes ensinamentos. O primeiro interruptor 221 é controlado por um sinal de controle meia-ponte S_HB, e o segundo interruptor 222 é controlado por outro sinal de controle meia-ponte, que é efetivamente o inverso (complemento) do sinal de controle meia-ponte S_HB. O sinal de controle meia-ponte S_HB é gerado por um controlador (não mostrado na Fig. 2), como o circuito de controle 350 discutido abaixo com referência à Fig. 3.

[0035] O circuito de energia 210 inclui um indutor de alimentação 211 conectado em série entre a fonte de energia da rede elétrica 201 e o nó N1 entre os primeiro e segundo interruptores 221 e 222 do inversor meia-ponte 220. O circuito de energia 210 também inclui retificadores de alimentação 215 e 216, que estão conectados em paralelo com o capacitor de barramento 217. A fonte de energia da rede elétrica 201 é conectada entre o indutor de alimentação 211 e o nó N2, localizado entre os retificadores de alimentação 215 e 216. A fonte de energia da rede elétrica 201 fornece tensão da rede elétrica vm e corrente de entrada da rede elétrica im através do indutor de alimentação 211. A fonte de energia da rede elétrica 201 também pode incluir componentes de filtros da rede elétrica (não ilustrado). O capacitor de barramento 217 é conectado em paralelo com os retificadores de alimentação 215 e 216 e a tensão de barramento vb é a tensão através do capacitor de barramento 217.

[0036] Por operação dos primeiro e segundo interruptores 221 e 222 em resposta ao sinal de controle meia- ponte S_HB, o inversor meia-ponte 220 fornece um sinal de tensão pulsado retificado vx de entrada para o conversor ressonante 240 no nó de entrada N1 com base na tensão de barramento vb. O sinal de tensão pulsado vx pode ser um sinal de modulação por amplitude de pulso (PWM), por exemplo, que possui um ciclo de trabalho e uma frequência de pulso estabelecida por operação dos primeiro e segundo interruptores 221 e 222. O inversor meia-ponte 220, assim, funciona como um retificador integrado da rede elétrica, um inversor de alimentação ou buck-boost e um inversor de estágio de saída, em que o estágio de saída efetivamente inclui o conversor ressonante 240, o transformador 250 e o circuito de saída 260. O inversor meia-ponte 220 também permite PFC por meio da operação dos primeiro e segundo interruptores 221 e 222 em resposta ao sinal de controle meia-ponte S_HB.

[0037] O conversor ressonante 240 é conectado entre o nó N1 do inversor meia-ponte 220 e um lado primário do transformador 250. Na realização retratada, o conversor ressonante 240 é um conversor L(L)CC, incluindo primeiro capacitor 241, segundo capacitor 242 e indutor 243. O primeiro capacitor 241 e o indutor 243 estão conectados em série entre o nó N1 e o lado primário do transformador 250. O segundo capacitor 242 é conectado em paralelo com o lado primário do transformador 250. O primeiro capacitor 241 fornece tensão de capacitor vC resultante do sinal de tensão pulsado vx. O conversor ressonante 240 efetivamente converte o sinal de tensão pulsado vx emitido pelo inversor meia-ponte 220 em um sinal de tensão senoidal fornecido para o transformador 250.

[0038] No lado secundário do transformador 250, o circuito de saída 260 inclui diodos retificadores 261 e 262 e opcionalmente indutores 263 e 264. O diodo retificador 261 e o indutor 263 estão conectados em série entre o nó N3 (no lado secundário do transformador 240) e o nó N4. O diodo retificador 262 é conectado entre o lado secundário e o nó N4. O indutor 264 e a carga de iluminação em estado contínuo 280 estão conectados em série entre o nó N4 e o nó N3. A carga de iluminação em estado contínuo 280 recebe desta forma corrente de saída io do trem de força 230 por meio do indutor 264.

[0039] A Fig. 3 ilustra um diagrama de blocos de um circuito de controle de um conversor de energia, como o circuito de controle 150 exibido na Fig. 1, de acordo com uma realização representativa.

[0040] Com referência à Fig. 3, o circuito de controle 350 gera sinal de controle meia-ponte S_HB para controlar o trem de força 330, como o trem de força 230 ilustrativo exibido na Fig. 2, com base em tensão de entrada da rede elétrica vm recebido da fonte de energia da rede elétrica 301 e sinais de retroalimentação do trem de força 330. Em particular, o circuito de controle 350 recebe tensão de barramento vb, corrente da rede elétrica im, tensão do capacitor vC e corrente de saída io do trem de força 330, que corresponde à tensão de barramento vb, corrente da rede elétrica im, tensão do capacitor vC e corrente de saída io retratados no trem de força 230 na Fig. 2, por exemplo, e, portanto, a descrição destes sinais de retroalimentação não será repetida.

[0041] Na realização retratada, o circuito de controle 350 inclui um circuito gerador de sinal 320, também denominado circuito de acompanhamento de estado variável, que gera o sinal de controle meia-ponte S_HB. O circuito gerador de sinal 320 inclui um adicionador 321, um subtrator 322, primeiro e segundo compradores 323, 324, primeiro e multivibradores monoestáveis 325, 326, porta OU que suprime ciclos habilitada 327, porta OU de reinicialização 328 e flip-flop 329.

[0042] O circuito gerador de sinal 320 possui três entradas. A primeira entrada recebe um primeiro sinal limite por meio de uma malha de controle interno, exibido como sinal de erro diferencial integrado ΔvCsw. Em particular, o subtrator 341 subtrai a corrente de saída io medida no trem de força 330 de uma corrente de saída de referência ioref previamente determinada e fornece sinal de erro da corrente de saída Δio. A corrente de saída de referência ioref é determinada por um sinal de controle de escurecimento, por exemplo. O sinal de erro da corrente de saída Δio é processado, por exemplo, por meio de um controlador proporcional integral 343 que é configurado para transformar o sinal do erro de controle Δio em zero, para fornecer o sinal de erro diferencial integrado ΔvCsw.

[0043] A segunda entrada do circuito gerador de sinal 320 recebe um segundo sinal limite por meio de uma malha de controle externo, exibido como sinal de erro integrado vC0sw, que é baseado na diferença entre a tensão média do capacitor vC0 e uma tensão do capacitor de referência vC0ref. A tensão média do capacitor vC0 é obtida ao filtrar a tensão do capacitor vC medida no trem de força 330 utilizando filtro de baixa passagem (LP) 346, por exemplo. A tensão do capacitor de referência vC0ref é determinada pelo segundo multiplicador 372 com base, em parte, na diferença entre a corrente de entrada da rede elétrica im e uma corrente de entrada de referência da rede elétrica imref, que fornece sinal de erro da corrente de entrada Δim, como discutido abaixo. O subtrator 342 subtrai a tensão média do capacitor vC0 da tensão do capacitor de referência vC0ref e fornece um sinal de erro da tensão do capacitor ΔvC0. O sinal de erro da tensão do capacitor ΔvC0 é processado, por exemplo, por meio de um controlador proporcional integral 344 para fornecer o sinal de erro integrado vC0sw. A terceira entrada do circuito gerador de sinal 320 recebe a tensão do capacitor vC medida no trem de força 330.

[0044] O adicionador 321 do circuito gerador de sinal 320 adiciona o sinal de erro diferencial integrado ΔvCsw e o sinal de erro integrado vC0sw e o subtrator 322 do circuito gerador de sinal 320 subtrai o sinal de erro diferencial integrado ΔvCsw do sinal de erro integrado vC0sw para detectar cruzamento zero da tensão da rede elétrica vm. Assim, o adicionador 321 e o subtrator 322 fornecem limites semiestáticos vCoff e vCon, respectivamente. O primeiro comparador 323 compara a tensão do capacitor vC (entrada positiva) com vCoff (entrada negativa), e envia o resultado da comparação off0 para o primeiro monoflop325 e o segundo comparador 324 compara a tensão do capacitor vC (entrada negativa) com vCon (entrada positiva) e envia o resultado da comparação on0 para o segundo monoflop326. O primeiro e o segundo monoflop325 e 326 são ativados pelos resultados das comparações off0 e on0, respectivamente, assim reduzindo o barulho durante a detecção de cruzamentos zero.

[0045] A porta OU 327 recebe saída off1 do primeiro monoflop325 e um sinal de habilitação de supressão de ciclo En do bloco temporizador Toff 375, como discutido abaixo, e fornece saída off2 para a entrada de reinicialização R do flip-flop S-R 329. Por exemplo, a porta OU 327 envia um 1 e o flip-flop S-R 329 é reiniciado quando pelo menos um dos envios off1 do primeiro monoflop325 ou o sinal de habilitação de supressão de ciclo En do bloco temporizador Toff 375 está alto. Enquanto isso, a porta OU 328 recebe o envio on1 do segundo monoflop326 e um sinal de reinicialização Rst do monoflop376, como discutido abaixo, e fornece um envio on2 para a entrada definida S do flip-flop S-R 329. Por exemplo, a porta 328 envia um 1 e o flip-flop S-R 329 está definido (ou redefinido) quando pelo menos um dentre o envio on1 do segundo monoflop326 ou o sinal de reinicialização Rst do monoflopfor alto.

[0046] A saída do flip-flop S-R 329 é uma onda quadrada, cujo período ou ciclo de trabalho é variável, como determinado pelos envios on2 e off2, pelo sinal de habilitação do ciclo de supressão En e pelo sinal de reinicialização Rst. A saída do flip-flop S-R 329 é fornecida para a porta XOR 379, juntamente com um sinal representando o sinal da tensão da rede elétrica vm, que é uma porta lógica configurada para realizar uma operação OU exclusiva, fornecer o sinal de controle meia- ponte S_HB para controlar o trem de força 330. A porta XOR 379, assim, fornece alternância de ciclos de trabalho, de tal modo que a saída do flip-flop S-R 329 seja invertida nos sinais positivos da tensão da rede elétrica vm para o sinal de controle meia-ponte S_HB. Logo, os cruzamentos da tensão do capacitor vC com os limites vCon e vCoff iniciam e reinicializam o flip-flop S-R 329, por meio dos primeiro e segundo multivibradores monoestáveis 325, 326, a porta OU 327 e a porta OU 328, resultando na geração do sinal de controle meia-ponte S_HB.

[0047] Como estabelecido acima, o circuito de controle 350 realiza uma operação de supressão, em que controla a comutação meia-ponte do trem de força 330 para ser periodicamente interrompida, suprimindo um ou mais períodos do ciclo de trabalho de comutação. A operação de supressão causa a permanência do sinal de controle meia-ponte S_HB no estado baixo ou no estado alto por meio do sinal de habilitação En e do sinal de reinicialização Rst, dependendo do sinal do meio ciclo da rede elétrica da tensão da rede elétrica vm. O sinal de habilitação En e o sinal de reinicialização Rst são gerados em resposta ao sinal do ciclo de trabalho interno de referência drefx na malha de controle externa, cuja determinação é baseada na tensão da rede elétrica vm, na corrente da rede elétrica im e na tensão de barramento vb.

[0048] Mais especificamente, a tensão da rede elétrica vm e a tensão de barramento vb (ou um sinal de tensão de barramento derivado da tensão de barramento vb, também indicado por vb) são fornecidas para o primeiro multiplicador 371. Por exemplo, o primeiro multiplicador 371 pode receber a tensão da rede elétrica vm e um sinal de erro, derivado da tensão de barramento vb e um ponto definido de tensão de barramento previamente determinada (não ilustrado). Em resposta, o primeiro multiplicador 371 determina um sinal da corrente da rede elétrica de referência dinâmico imref. O subtrator 373 subtrai a corrente da rede elétrica im do sinal da corrente da rede elétrica de referência imref enviado pelo primeiro multiplicador 371 para fornecer o sinal de erro da corrente de entrada Δim. O sinal de erro da corrente de entrada Δim é processado, por exemplo, por meio de um controlador proporcional integral 374 para fornecer o sinal de ciclo de trabalho interno de referência drefx, discutido acima.

[0049] A fim de operar o trem de força 330 no fator de potência unitário (FP=1) ou perto dele, a corrente da rede elétrica im precisa ser proporcional à tensão da rede elétrica vm. Assim, o sinal da corrente da rede elétrica de referência imref não é uma constante, mas sim segue a tensão da rede elétrica vm e é controlado por retroalimentação utilizando o sinal do ciclo de trabalho interno de referência drefx como uma variável de manipulação. É claro que meios alternativos de determinar o sinal da corrente da rede elétrica de referência imref e avaliar a corrente da rede elétrica im para o fator de potência unitário (ou quase unitário) podem ser incorporados sem abandonar o escopo dos presentes ensinamentos.

[0050] Além disso, a tensão da rede elétrica vm e a tensão de barramento vb (ou um sinal de tensão de barramento derivado da tensão de barramento vb, também indicado por vb) são também fornecidas ao segundo multiplicador 372, junto com sinal do ciclo de trabalho de retroalimentação de referência dref0. Em resposta, o segundo multiplicador 372 determina a tensão do capacitor de referência vC0ref, que é fornecida para o subtrator 342. Conforme discutido acima, o subtrator 342 subtrai a tensão média do capacitor vC0 da tensão do capacitor de referência vC0ref para fornecer o sinal de erro integrado vC0sw para a segunda entrada do circuito gerador de sinal 320 por meio do controlador proporcional integral 344.

[0051] O sinal do ciclo de trabalho de retroalimentação de referência dref0 é gerado pelo circuito limitador 377 com base no sinal do ciclo de trabalho interno de referência drefx enviado pelo controlador proporcional integral 374. O circuito limitador 377 envia um sinal do ciclo de trabalho dref0 igual ao sinal do ciclo de trabalho interno de referência drefx quando o sinal do ciclo de trabalho interno de referência drefx está nos limites predefinidos. Todavia, quando o sinal do ciclo de trabalho interno de referência drefx excede ou não alcança o limite mínimo, o sinal do ciclo de trabalho dref0 fica preso àquele limite. Consequentemente, o segundo multiplicador 372 determina a tensão do capacitor de referência vC0ref como:

[0052] vC0ref = vb*dref0 (em valores negativos da tensão da rede elétrica vm); e

[0053] vC0ref = vb*(1-dref0) (em valores positivos da tensão da rede elétrica vm).

[0054] Enquanto isso, o bloco temporizador Toff 375 recebe o sinal do ciclo de trabalho interno de referência drefx enviado pelo controlador proporcional integral 374 e marca x enviada pelo circuito limitador 377 discutido abaixo.

[0055] Geralmente, sob condições normais, o sinal do ciclo de trabalho de retroalimentação de referência dref0 é igual ao sinal do ciclo de trabalho interno de referência drefx. Condições normais ocorrem quando a energia de saída da carga de iluminação em estado contínuo, por exemplo, a carga de iluminação em estado contínuo 280, está em uma faixa predeterminada, incluindo carga total. Dentro desta faixa de energia de saída, espera-se que o sinal do ciclo de trabalho interno de referência drefx esteja dentro de um certo limite máximo (ou mínimo) predefinido. Em cargas leves ou sem cargas, como durante as operações de escurecimento da carga de iluminação em estado contínuo 280, o sinal do ciclo de trabalho interno de referência drefx é fixado pelo circuito limitador 377 no valor previamente definido para evitar que exceda o limite máximo (ou mínimo). Neste caso, marca x é igual a 1, permitindo que o bloco temporizador Toff 375 reinicialize o flip-flop RS 329 do circuito gerador de sinal 320 por meio do sinal de habilitação En. Ao reinicializar o flip-flop RS 329, a comutação do inversor fica periodicamente desabilitada. Desta forma, o sinal do ciclo de trabalho interno de referência drefx controla o ciclo de trabalho da interrupção do bloco temporizador Toff 275, por exemplo, utilizando o período desligado como um valor de manipulação com o período ligado como um valor fixo. O sinal do ciclo de trabalho interno de referência drefx forma o ciclo de trabalho resultante (efetivo): drefx = dref0*dToff, em que dToff é o ciclo de trabalho da operação de supressão do ciclo. É claro que o ciclo de trabalho da interrupção do temporizador Toff 375 pode ser implementado por meios alternativos, como uma frequência fixa ou períodos desligados fixos, sem abandonar o escopo dos presentes ensinamentos.

[0056] Na realização retratada, o controlador proporcional integral 344 recebe o inverso do sinal de habilitação En do temporizador Toff 375. Assim, durante períodos desligado (por exemplo, quando a reinicialização do flip-flop RS 329 é mantida alta pelo sinal de habilitação En), o controlador proporcional integral 344, que recebe o sinal de diferença da tensão do capacitor ΔvC0, é desabilitado para evitar uma fuga do sinal de erro integrado vC0sw. O monoflop376 reinicia a comutação do inversor depois de cada período desligado, por exemplo, ao fornecer um sinal alto para o flipflop RS 329 por meio da porta de reinicialização 328.

[0057] Consequentemente, a comutação meia-ponte é periodicamente interrompida e o sinal de controle meia-ponte S_HB permanece ou no estado baixo ou no alto de acordo com a operação de supressão, dependendo do meio ciclo da tensão da rede elétrica vm. O tempo de interrupção (ou tempo de supressão do ciclo) é controlado em resposta ao sinal do ciclo de trabalho interno de referência drefx, por exemplo, quando o sinal do ciclo de trabalho interno de referência drefx exceder um limite máximo (ou mínimo) previamente estabelecido, por exemplo, como resultado de configurações de uma operação de cargas leves. Como dito acima, a operação de supressão é periódica e, portanto, tem um ciclo de trabalho de operação de supressão que é efetivamente sobreposto sobre o ciclo de trabalho de comutação.

[0058] Em várias realizações alternativas, outras implementações de controle podem ser utilizadas. Por exemplo, em um modo de carga leve, o tempo ligado do modulador pode ser controlado especificamente. Além disso, se não houver corrente de saída de referência ioref (por exemplo, não há DALI, DMX, 010V) explícita, a corrente de saída de referência ioref pode ser estabelecida em um valor previamente definido ou, em conexão com tomadas de parede de escurecimento, por exemplo, a corrente de saída de referência ioref pode ser determinada a partir de um ângulo de fase de escurecimento (ou seja, o nível de escurecimento) aplicado por um dispositivo de escurecimento.

[0059] Conforme mencionado acima, o circuito de controle 350 não é limitado pelo tipo de trem de força 330 ao qual fornece o sinal de controle meia ponte S_HB, desde que a tensão de barramento vb, a corrente de entrada da rede elétrica im, a tensão do capacitor vC e a corrente de saída io do trem de força 330 possam ser medidos. Por exemplo, a Fig. 4 ilustra um diagrama de circuitos de um trem de força em um conversor de energia, incluindo um inversor meia-ponte, de acordo com outra realização representativa.

[0060] Com referência à Fig. 4, o trem de força 430 de um conversor de energia inclui um circuito de energia 210 e inversor meia-ponte 220, os quais são substancialmente o mesmo, como discutido acima, com referência à Fig. 2, logo as descrições são serão repetidas. O trem de força 430 ainda inclui um conversor ressonante 440, transformador 450 e circuito de saída 460 para fornecer energia para carga de iluminação em estado contínuo 480, retratada pela fonte de luz LED representativa 481.

[0061] O conversor ressonante 440 é conectado entre o nó N1 do inversor meia-ponte 220 e um lado primário do transformador 450. Na realização retratada, o conversor ressonante 440 é um conversor LLC, incluindo um capacitor 441 e indutor 443, os quais são conectados em série entre o nó N1 e o lado primário do transformador 450. O capacitor 441 fornece tensão do capacitor vC resultante do sinal de tensão pulsado vx. O conversor ressonante 440 efetivamente converte o sinal de tensão pulsado vx enviado pelo inversor meia-ponte 220 em um sinal de tensão senoidal fornecido para o transformador 450.

[0062] No lado secundário do transformador 450, o circuito de saída 460 inclui diodos retificadores 461 e 462, indutor 463 e capacitores 467 e 468. O diodo retificador 461 é conectado entre o lado secundário do transformador 440 e o nó N3. O indutor 463 e o diodo retificador 462 são conectados em série entre o nó N3 e o nó N4, que correspondem à entrada da carga de iluminação em estado contínuo 480. O capacitor 467 é conectado entre o nó N3 e o nó N5 e o capacitor 468 é conectado entre o nó N4 e o nó N5. A carga de iluminação em estado contínuo 480 também é conectada entre o nó 4 e o nó 5 em paralelo com o capacitor 468 e assim recebe corrente de saída io do trem de força 430 por meio do diodo retificador 462.

[0063] Embora várias realizações inventivas tenham sido descritas e ilustradas no presente, os técnicos comuns no assunto idealizarão facilmente uma série de outros meios e/ou estruturas para realizar a função e/ou obter os resultados e/ou uma ou mais das vantagens descritas no presente e cada uma destas variações e/ou modificações é considerada dentro do escopo das realizações da presente invenção aqui descritas. Mais geralmente, os técnicos no assunto facilmente apreciarão que todos os parâmetros, dimensões, materiais e configurações descritos no presente destinam-se a ser exemplos e que os parâmetros, dimensões, matérias e/ou configurações reais dependerão da aplicação ou aplicações específicas em que os ensinamentos da presente invenção são utilizados. Os técnicos no assunto reconhecerão ou serão capazes de determinar utilizando não mais do que experimentação de rotina muitos equivalentes das realizações específicas da presente invenção descritas no presente. Deve-se, portanto, compreender que as realizações acima mencionadas são apresentadas apenas como meio de exemplo e que, dentro do escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes, realizações da presente invenção podem ser praticadas de forma diferente da especificamente descrita e reivindicada. Realizações da presente invenção são dirigidas a cada característica individual, sistema, artigo, material, conjunto e/ou método descrito no presente. Além disso, qualquer combinação de duas ou mais características, sistemas, artigos, materiais, conjuntos e/ou métodos, se estas características, sistemas, artigos, materiais, conjuntos e/ou métodos não forem mutuamente inconsistentes, é incluída dentro do escopo da presente invenção.

[0064] Todas as definições, conforme definido e utilizado no presente, deverão ser compreendidas como sobrepondo-se às definições de dicionário, definições em documentos incorporados como referência e/ou significados comuns dos termos definidos.

[0065] Os artigos indefinidos “um” e “uma”, conforme utilizado no presente relatório descritivo e nas reivindicações, exceto se claramente indicados em sentido contrário, devem ser entendidos como indicando “pelo menos um”.

[0066] Também deve ser compreendido que, a menos que claramente indicado em sentido contrário, em quaisquer métodos reivindicados no presente que incluem mais de uma etapa ou ação, a ordem das etapas ou ações do método não é necessariamente limitada à ordem em que as etapas ou ações do método são apresentadas. Além disso, algarismos de referência e outros símbolos que aparecem nas reivindicações entre parênteses são fornecidos apenas por conveniência e não devem ser interpretados como limitando as reivindicações de nenhuma forma.

Claims

1. DISPOSITIVO CONVERSOR DE ENERGIA, para converter energia de uma fonte de energia da rede elétrica (201) para alimentar uma carga de iluminação em estado contínuo (280), em que o dispositivo compreende: - um conversor (230) que compreende um inversor meia-ponte (220) que funciona como inversor de alimentação e inversor do estágio de saída de um estágio de saída, em que o inversor meia-ponte (220) compreende uma série de interruptores (221, 222) e o estágio de saída compreende um capacitor ressonante (241, 441); e - um circuito de controle (350) configurado para controlar uma corrente de entrada da rede elétrica (im) e uma corrente de saída (io) do dispositivo independentemente por meio do fornecimento de um sinal de comutação (S_HB) à série de interruptores no inversor meia-ponte (220), em que o sinal de comutação possui um ciclo de trabalho, uma frequência e um ciclo de trabalho de supressão de ciclos; caracterizado pelo circuito de controle (350) ser configurado para fornecer o sinal de comutação utilizando um primeiro e um segundo sinal limite (ΔvCsw, vC0sw), em que o segundo sinal limite (vC0sw) é baseado em uma diferença entre uma tensão de capacitor (vC) medida no capacitor ressonante e uma tensão de um capacitor de referência (vC0ref).

2. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo primeiro sinal limite ter como base a diferença entre a corrente de saída (io) e uma corrente de saída de referência (ioref).

3. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela tensão do capacitor de referência (vC0ref) ser determinada a partir de uma tensão da rede elétrica medida (vm), uma tensão de barramento medida (vb) e um sinal do ciclo de trabalho de referência (drefx) derivado de uma diferença (Δim) entre uma corrente de entrada da rede elétrica medida (im) e uma corrente de entrada da rede elétrica de referência (imref).

4. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo circuito de controle compreender um circuito de acompanhamento de estado variável configurado para gerar o sinal de comutação (S_HB) ao comparar variáveis de estado com os primeiro e segundo sinais limiares (ΔvCsw, vC0sw), respectivamente, para implementar uma operação de supressão.

5. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo circuito de acompanhamento de estado variável compreender: - um primeiro comparador (323) configurado para comparar uma soma de um primeiro e um segundo sinal limite com a tensão do capacitor (vC) para fornecer um sinal Desligado; - um segundo comparador (324) configurado para comparar uma diferença entre um primeiro e um segundo sinal limite com a tensão do capacitor (vC) para fornecer um sinal Ligado; e - um flip-flop (325) configurado para gerar o sinal de comutação (S_HB) com base no sinal Desligado do primeiro comparador (323) e no sinal Ligado do segundo comparador (324).

6. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo flip-flop (325) ser ainda configurado para gerar o sinal de comutação (S_HB) com base em um sinal de habilitação (Em) e um sinal de reinicialização (Rst) derivados do sinal do ciclo de trabalho de referência (drefx).

7. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo sinal de habilitação (En) e o sinal Desligado indicarem um fim de um pulso do sinal de comutação (S_HB), e o sinal de reinicialização (Rst) e o sinal Ligado indicarem um começo de um pulso do sinal de comutação (S_HB).

8. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo circuito de controle (350) compreender ainda uma porta lógica configurada para realizar uma operação OU exclusiva em uma saída do flip-flop (325) e um sinal que representa um sinal da tensão da rede elétrica medida (vm), de forma a inverter a saída do flip-flop (325) em sinais positivos da tensão da rede elétrica medida (vm) para fornecer o sinal de comutação (S_HB), de tal modo que o inversor meia-ponte (220) funcione ainda como um retificador integrado da rede elétrica.

9. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo circuito de controle (350) compreender: - um circuito gerador de sinal (320) configurado para receber um primeiro e um segundo sinal limite (ΔvCsw, vC0sw); - um bloco de temporização (375) configurado para fornecer um sinal de habilitação (En) em resposta a um sinal de ciclo de trabalho interno de referência, o qual tem como base uma diferença entre uma corrente de entrada da rede elétrica (im) e uma corrente de entrada da rede elétrica de referência (imref); e - um monoflop (325) configurado para fornecer um sinal de reinicialização (Rst) em resposta ao sinal de habilitação (En), em que o sinal de habilitação (En) e o sinal de reinicialização (Rst) fazem com que o circuito gerador de sinal (320) interrompa seletivamente o ciclo de trabalho de acordo com o ciclo de trabalho de operação de supressão do ciclo.

10. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo circuito gerador de sinal (320) compreender: - um primeiro comparador (323) configurado para comparar a tensão do capacitor (vC) com a soma de um primeiro e um segundo sinal limite (ΔvCsw, vC0sw), e enviar um primeiro resultado de comparação; - um segundo comparador (324) configurado para comparar a tensão do capacitor (vC) com uma diferença entre um primeiro e um segundo sinal limite (ΔvCsw, vC0sw), e enviar um segundo resultado de comparação; - uma primeira porta lógica configurada para receber o primeiro resultado de comparação e o sinal de habilitação (En), e enviar um resultado lógico de sinal Desligado; - uma segunda porta lógica configurada para receber o segundo resultado de comparação e o sinal de reinicialização (Rst), e enviar um resultado lógico de sinal Ligado; e - um flip-flop (325) configurado para gerar o sinal de comutação (S_HB) em resposta ao resultado lógico de sinal Desligado e ao resultado lógico de sinal Ligado.

11. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo flip-flop (325) compreender um flip-flop de início e reinício (RS), em que o resultado lógico de sinal Desligado é enviado para a entrada reset do flip-flop RS, o resultado lógico de sinal Ligado é enviado para a entrada set do flip-flop RS e o sinal de comutação é enviado de uma saída do flip-flop RS.

12. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por cada uma das primeira e segunda portas compreender uma porta lógica OU.

13. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo circuito de controle compreender ainda: - um primeiro multiplicador (371) configurado para multiplicar uma tensão da rede elétrica (vm) e um sinal da tensão de barramento (vb) medido em um capacitor de barramento (217) do conversor de energia, e enviar a corrente de entrada da rede elétrica de referência (imref); - um subtrator (3730 configurado para determinar a diferença entre a corrente de entrada da rede elétrica (im) e a corrente de entrada da rede elétrica de referência (imref) enviada pelo primeiro multiplicador (371); e - um segundo multiplicador (372) configurado para multiplicar a tensão da rede elétrica (vm), a tensão de barramento (vb), e um sinal de ciclo de trabalho de retroalimentação de referência (dref0) com base na diferença entre a corrente de entrada da rede elétrica (im) e a corrente de entrada da rede elétrica de referência (imref) determinada pelo subtrator (373), e enviar a tensão do capacitor de referência (vC0ref).

14. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo circuito de controle compreender ainda: - um primeiro controlador proporcional integral (343) configurado para integrar a diferença (Δio) entre a corrente de saída de referência (ioref) e a corrente de saída (io) para fornecer o primeiro sinal limite (ΔvCsw); e - um segundo controlador proporcional integral (344) configurado para integrar a diferença (ΔvC0) entre a tensão do capacitor de referência (vC0Ref) e a tensão do capacitor (vC) para fornecer o segundo sinal limite (vC0sw).

15. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo circuito de controle compreender ainda: um terceiro controlador proporcional integral (374) configurado para integrar a diferença (Δim) entre a corrente de entrada da rede elétrica (im) e a corrente de entrada da rede elétrica de referência (imref), e enviar um sinal de ciclo de trabalho interno de referência (drefx).