BR112022022177B1 - Filtro passivo e filtro dv/dt passivo - Google Patents

Abstract

FILTRO PASSIVO E FILTRO DV/DT PASSIVO. Filtros passivos, unidades substituíveis em linha e uma fonte de alimentação modular são fornecidos. O filtro passivo compreende um indutor e uma ponte de diodo. O indutor tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A primeira extremidade é acoplável a uma saída de fase de um inversor. A ponte de diodo compreende um primeiro diodo e um segundo diodo. O ânodo do primeiro diodo é acoplado à segunda extremidade do indutor e um cátodo do primeiro diodo é acoplável a uma tensão de barramento DC positiva. O cátodo do segundo diodo é acoplado à segunda extremidade do indutor e o ânodo do segundo diodo é acoplável a uma tensão de barramento DC negativa. A saída de filtro passivo é acoplável a cabo(s) para uma máquina elétrica AC. Uma carga de recuperação reversa dos diodos atinge um DV/DT alvo para uma tensão de saída do filtro passivo em temperaturas operacionais.

Description

CAMPO DA DIVULGAÇÃO

[0001]Esta divulgação se refere a filtros passivos para fontes de alimentação para motores AC. Esta divulgação também se refere a fontes de alimentação modulares com filtros passivos.

ANTECEDENTES

[0002]Os motores AC são normalmente alimentados com energia AC usando fontes de alimentação com inversores. Os inversores contêm múltiplos comutadores. Os comutadores podem ser comutadores IGBT ou MOSFETs. Esses comutadores são controlados por meio de modulação por largura de pulso (PWM). A frequência de comutação desses comutadores pode ser alta, resultando em um alto dv/dt. Alto dv/dt pode causar problemas no motor AC. Por exemplo, um dv/dt alto pode causar uma duplicação de tensão. Essa duplicação pode levar à falha de isolamento de motor dependendo do motor AC específico. Além disso, a duplicação de tensão pode causar correntes de aterramento que podem resultar em interferência eletromagnética.

[0003]Além disso, o comprimento do cabeamento entre a fonte de alimentação e o motor AC pode afetar o efeito. Por exemplo, um cabo mais longo pode reduzir o dv/dt, mas pode aumentar a duplicação de tensão devido a reflexões de tensão no cabo. Isso se deve à resistência, indutância e capacitância dos cabos.

[0004] Certos padrões fornecem requisitos para saída de tensão de pico e dv/dt.

[0005] Para reduzir o dv/dt visto em um motor AC 770, filtros ativos ou passivos podem ser usados. Um filtro dv/dt passivo conhecido 150, que pode ser usado para um inversor trifásico, é um filtro LC com diodos de fixação DA e DB como mostrado na Fig. 1. O inversor (não mostrado) é alimentado por uma ligação DC 105. O filtro dv/dt passivo 150 inclui um indutor LR acoplado à saída do inversor 100 (para cada fase) e capacitores C (dois por fase). O motor AC 770 é acoplado à saída de filtro trifásico 25 através de cabos 30.

[0006]Os diodos DA e DB são acoplados à ligação DC 105. Os diodos DA e DB limitam a tensão de saída do filtro dv/dt passivo 25 e a filtragem fornecida pelo indutor LR e capacitores C reduzem o dv/dt visto na saída de filtro trifásico 25 (e no motor AC 770).

[0007]Enquanto este filtro dv/dt passivo 150 pode reduzir o dv/dt, a energia é dissipada no drive AC, o que pode causar superaquecimento térmico nos comutadores, que é causado pelo tamanho dos capacitores C e indutores LR. Além disso, este filtro dv/dt passivo 150 teria uma grande pegada se a indutância fosse aumentada para diminuir o dv/dt, o que por sua vez torna o alojamento para a fonte de alimentação grande. Portanto, o ajuste dos capacitores C é favorável do ponto de vista de tamanho e custo.

SUMÁRIO

[0008] Consequentemente, é divulgado um filtro passivo que compreende um indutor e uma ponte de diodo. O indutor tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A primeira extremidade é acoplável a uma saída de fase de um inversor. A ponte de diodo compreende um primeiro diodo e um segundo diodo. O ânodo do primeiro diodo é acoplado à segunda extremidade do indutor e um cátodo do primeiro diodo é acoplável a uma tensão de barramento DC positiva. O cátodo do segundo diodo é acoplado à segunda extremidade do indutor e o ânodo do segundo diodo é acoplável a uma tensão de barramento DC negativa. A saída de filtro passivo é acoplável a um cabo para uma máquina elétrica AC. Uma carga de recuperação reversa do primeiro diodo e do segundo diodo atinge um DV/DT alvo para uma tensão de saída do filtro passivo em temperaturas de operação.

[0009]Em um aspecto da divulgação, uma capacitância para o filtro passivo é apenas da carga de recuperação reversa.

[0010]Em um aspecto da divulgação, quando o primeiro diodo e o segundo diodo estão ON, o primeiro diodo e o segundo diodo fixam a saída de filtro passivo.

[0011]Em um aspecto da divulgação, o dv/dt alvo é baseado em um padrão da indústria. Por exemplo, o dv/dt alvo pode ser inferior a 1350V/µs, que é um requisito de dv/dt da IEC 60034-17. Em outros aspectos, o dv/dt alvo pode ser baseado em uma tensão de saída de pico da saída filtrada.

[0012]Em um aspecto da divulgação, o inversor possui três fases de saída e o filtro passivo é acoplável a cada fase, respectivamente.

[0013] Também é divulgado um filtro dv/dt passivo que compreende um indutor e uma ponte de diodo. O indutor tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A primeira extremidade é acoplável a uma saída de fase de um inversor. A ponte de diodo compreende um primeiro diodo e um segundo diodo. O ânodo do primeiro diodo é acoplado à segunda extremidade do indutor e um cátodo do primeiro diodo é acoplável a uma tensão de barramento DC positiva. O cátodo do segundo diodo é acoplado à segunda extremidade do indutor e o ânodo do segundo diodo é acoplável a uma tensão de barramento DC negativa. A saída de filtro passivo é acoplável a um cabo para uma máquina elétrica AC. Os diodos têm uma carga de recuperação reversa. A carga de recuperação reversa fornece a capacitância para o filtro passivo sem um capacitor separado.

[0014] Também é divulgada uma fonte de alimentação modular para uma pluralidade de motores acessórios. A fonte de alimentação modular compreende uma ligação de barramento DC, uma pluralidade de inversores, e uma pluralidade de filtros passivos. A ligação de barramento DC tem uma linha positiva e uma linha negativa. Cada inversor é capaz de fornecer energia AC trifásica. Cada filtro passivo compreende um indutor e uma ponte de diodo. O indutor tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A primeira extremidade do indutor é acoplável a uma saída de fase. A ponte de diodo compreende um primeiro diodo e um segundo diodo. O ânodo do primeiro diodo é acoplado à segunda extremidade do indutor e o cátodo do primeiro diodo é acoplável à linha positiva. O cátodo do segundo diodo é acoplado à segunda extremidade do indutor e o ânodo do segundo diodo é acoplável à linha negativa. Uma carga de recuperação reversa do primeiro diodo e do segundo diodo atinge um DV/DT alvo para uma tensão de saída do filtro passivo em temperaturas de operação.

[0015] Cada um da pluralidade de inversores tem um dos filtros passivos respectivamente acoplados a cada saída de fase. A saída de filtro para cada uma das três fases do respectivo inversor é acoplável respectivamente a um motor acessório por meio de cabos.

[0016] Também é divulgada uma unidade substituível em linha (LRU). A LRU possui um drive AC e uma entrada de ligação DC. A entrada de ligação DC é configurada para ser acoplada à fonte de alimentação DC. O drive AC é acoplado à entrada de ligação DC. O drive AC é composto por um inversor e três filtros dv/dt, um por fase. O inversor está configurado para converter a fonte de alimentação DC em AC trifásica para fornecer energia AC a uma carga AC individual correspondente através dos três filtros dv/dt. Cada filtro dv/dt compreende um indutor e uma ponte de diodo. O indutor tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A primeira extremidade é acoplável a uma fase da AC trifásica do inversor. A ponte de diodo compreende um primeiro diodo e um segundo diodo. O ânodo do primeiro diodo é acoplado à segunda extremidade do indutor e o cátodo do primeiro diodo é acoplável a uma linha positiva da entrada de ligação DC. O cátodo do segundo diodo é acoplado à segunda extremidade do indutor e o ânodo do segundo diodo é acoplável a uma linha negativa da entrada de ligação DC. Uma carga de recuperação reversa do primeiro diodo e do segundo diodo atinge um DV/DT alvo para uma tensão de saída do filtro passivo em temperaturas de operação. A AC trifásica filtrada é passível de saída para a carga AC individual correspondente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0017]A Fig. 1 ilustra um exemplo de um filtro dv/dt LC conhecido para um motor AC; a Fig. 2 ilustra uma captura de tela de um osciloscópio exibindo uma saída de fase filtrada e dv/dt onde um filtro dv/dt LC com a configuração mostrada na Fig. 1 foi usado para filtrar uma saída de fase de um inversor; a Fig. 3 ilustra um filtro dv/dt para motores AC de acordo com aspectos da divulgação; a Fig. 4 ilustra a corrente versus tempo para um diodo comutando de ON para OFF; a Fig. 5 ilustra uma captura de tela de um osciloscópio exibindo a saída trifásica e dv/dt na saída de inversor sem um sem filtro dv/dt e a saída trifásica e dv/dt, na saída do filtro dv/dt, de acordo com os aspectos da divulgação; a Fig. 6 ilustra uma captura de tela de um osciloscópio exibindo uma saída de fase filtrada e dv/dt, na saída de filtro dv/dt, de acordo com aspectos da divulgação; e a Fig. 7 ilustra um diagrama de um sistema de energia acessório modular para uma pluralidade de motores AC de acordo com aspectos da divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0018]A Fig. 3 ilustra um filtro dv/dt passivo 300 para filtrar a saída de um inversor para um motor AC 770 de acordo com aspectos da divulgação (como um inversor trifásico). O filtro dv/dt passivo 300 compreende um indutor LF e uma ponte de diodo D1 e D2. Os diodos D1 e D2 têm duas funções. Uma função é a fixação. Quando os diodos D1 e D2 estão ON, o respectivo diodo fixa a tensão de saída do filtro dv/dt passivo 300. Quando os diodos D1 e D2 mudam de ON para OFF, sua carga de recuperação reversa Qrr serve como capacitância para o filtro dv/dt passivo 300 e essa capacitância em combinação com o indutor LF limita o dv/dt da tensão de saída (por exemplo, saída de filtro trifásico 25A) do filtro dv/dt passivo 300. O uso de um diodo de fixação no filtro dv/dt passivo 300 é desejável porque, quando a tensão de pico é limitada, os padrões dv/dt permitem um tempo de subida mais rápido, por exemplo, dv/dt mais alto.

[0019]A carga de recuperação reversa Qrr é uma função do tempo de recuperação reversa Trr e da corrente de recuperação reversa máxima IRM. Quanto maior o tempo de recuperação reversa Trr e/ou quanto maior a corrente de recuperação reversa IRM, maior será a carga de recuperação reversa Qrr.

[0020]A Fig. 4 mostra um exemplo de curva para corrente ao longo do tempo quando os diodos D1 e D2 são comutados de ON para OFF. Quando ON, a corrente direta é IF. Quando OFF, a corrente através do diodo não para imediatamente, mas reduz e, eventualmente, a corrente flui no sentido inverso até atingir IRM. Uma vez que atinge IRM, a corrente retorna ao estado estacionário.

[0021]Os inventores perceberam que esta carga de recuperação reversa Qrr pode ser usada em vez de capacitores separados C para limitar dv/dt e fornecer a capacitância para o filtro dv/dt passivo 300. Portanto, eliminando os capacitores separados C, o tamanho do filtro dv/dt passivo 300 é menor. Além disso, eliminando os capacitores separados C, o custo do filtro dv/dt passivo 300 é menor. Além disso, eliminando os capacitores separados C, as perdas no filtro dv/dt passivo 300 são reduzidas.

[0022]A carga está relacionada à capacitância por tensão com base na seguinte equação:

[0023] Colocando a carga de recuperação reversa Qrr para Q e resolvendo para C, a capacitância equivalente da carga de recuperação reversa Qrr é determinada a partir da seguinte equação: onde V é a tensão de ligação DC que também é a saída máxima do inversor (2).

[0024] De acordo com aspectos da divulgação, o filtro dv/dt passivo 300 pode atingir um dv/dt alvo. O dv/dt alvo é a mudança máxima na tensão ao longo do tempo para a saída de filtro. Caso o inversor forneça saída trifásica, cada uma das fases da saída de filtro trifásico 25A terá um dv/dt menor ou igual ao dv/dt alvo. O dv/dt alvo pode ser baseado em uma aplicação, como o tipo de motor AC acionado. Em outros aspectos da divulgação, o dv/dt alvo pode ser baseado em um padrão da indústria. Por exemplo, IEC 60034-17 tem um dv/dt necessário de 1,36kV para 1µs (1,36GV para 1 segundo). No entanto, outros padrões da indústria podem ter diferentes requisitos de dv/dt (alvos).

[0025] Para atingir um dv/dt alvo, uma frequência ressonante é definida. A frequência ressonante é responsável pela indutância de vazamento no motor AC. A frequência de ressonância é determinada a partir da seguinte equação onde , e onde Lm é o vazamento de motor AC (4). ' ip+irn,

[0026]Olhando em termos de unidade, dv/dt é determinado pela seguinte equação:

[0027]Vinv é a tensão de entrada de inversor (fonte). Todos os valores são por unidade.

[0028]O indutor LF, por unidade, é determinado a partir da seguinte equação:

[0029] Todos os valores são por unidade. ID é a corrente através dos diodos D1 e D2 quando em recuperação reversa.

[0030]A capacitância, por unidade, é determinada a partir da seguinte equação:

[0031] Todos os valores são por unidade. A corrente dentro do filtro dv/dt passivo 300, por unidade, é determinada a partir da seguinte equação: todos os valores são por unidade.

[0032]Qrr (por unidade) pode ser inserido na equação 7, para relacionar a carga de recuperação reversa, a indutância LF e a frequência ressonante. A capacitância (e, por sua vez, Qrr) e a indutância LF são selecionadas para equilibrar a perda (aumento de ires) e o indutor L. Um grande indutor LF diminuirá a perda, mas aumentará o tamanho do filtro dv/dt passivo 300. Ao mesmo tempo, uma grande capacitância aumenta a carga de recuperação reversa Qrr.

[0033]A carga de recuperação reversa Qrr de um diodo depende da temperatura. A carga de recuperação inversa Qrr é tipicamente mais baixa à temperatura ambiente do que a uma temperatura mais alta. Assim, de acordo com os aspectos da divulgação, um diodo D1 e D2, tendo uma carga de recuperação reversa Qrr satisfazendo o dv/dt alvo, em todas as temperaturas de operação esperadas são usados. Por exemplo, diodos em um sistema de energia que está sendo inicialmente mudado para ON experimentarão uma temperatura operacional próxima à temperatura ambiente, mas quando o sistema estiver funcionando por um tempo, a temperatura operacional aumentará.

[0034] De acordo com aspectos da divulgação, os diodos D1 e D2 para o filtro dv/dt passivo 300 podem ser diodos comerciais prontos para uso, tais como ISL9R18120G2 e ISL9R18120S3s disponíveis na On Semiconductor®. Esses diodos D1 e D2 têm uma carga de recuperação reversa Qrr de 950 nC a 25°C e um Qrr de 2,0µC a 125°C. Esses diodos têm uma recuperação suave sob condições operacionais típicas. Embora esses diodos possam ter uma recuperação suave, o tempo de recuperação reversa é apenas uma fração da comutação de modulação por largura de pulso esperada das comutadores no inversor. Por exemplo, o tempo de recuperação reversa pode ser nanossegundos, enquanto a taxa de PWM é em milissegundos.

[0035]Embora os diodos ISL9R18120G2 e ISL9R18120S3s disponíveis na On Semiconductor® tenham sido descritos neste documento, a título de exemplo, os diodos D1 e D2 não estão limitados ao exemplo, e outros diodos podem ser usados. Por exemplo, diodos diferentes podem ser usados onde a tensão de entrada é menor e, portanto, a necessidade de uma carga de recuperação reversa é menor.

[0036] Conforme representado na Fig. 3, o cátodo do diodo D1 é acoplado a uma linha positiva da ligação DC 105 (também aqui referida como Vinv). O ânodo do diodo D1 é acoplado a uma extremidade do indutor LF, uma saída do filtro dv/dt passivo (25A) e ao cátodo do diodo D2. O ânodo do diodo D2 é acoplado a uma linha negativa da ligação DC 105 (também referida aqui como Vinv). O cátodo de D2 é acoplado à mesma extremidade do indutor LF, à saída do filtro dv/dt passivo (25A) e ao ânodo do diodo D1. A outra extremidade do indutor LF é acoplada a uma saída de fase do inversor (referenciada na Fig. 3 como Saída de Fase de Inversor 100).

[0037] De acordo com aspectos da divulgação, o inversor fornece saída AC trifásica e o filtro dv/dt passivo divulgado 300 é acoplado respectivamente a uma fase.

[0038]O inversor possui três conjuntos de comutadores, um conjunto para cada fase. Cada conjunto compreende dois comutadores (um dos comutadores é referido aqui como comutador superior e o outro é referido aqui como comutador inferior). O comutador superior e o comutador inferior, em cada conjunto, são operados de forma complementar, onde quando um comutador está ON, o outro comutador está OFF.

[0039]Quando o comutador superior está ON, o diodo D1 está ON, por exemplo, a corrente IF flui através do diodo e o diodo D2 está OFF (se o diodo D2 estava ON imediatamente antes de estar OFF), o diodo D2 exibe uma carga de recuperação reversa Qrr. Neste momento, o diodo D1 fixa a tensão de saída, por exemplo, limite de tensão. O diodo D2 está fornecendo capacitância para o filtro dv/dt passivo 300 e reduzindo o dv/dt (em combinação com o indutor LF) na saída de filtro 25A.

[0040]Quando o comutador superior muda de ON para OFF, o diodo D1 muda subsequentemente pra OFF. Neste momento, a corrente segue a curva de tempo atual como mostrado na Fig. 4 e o diodo D1 exibe uma carga de recuperação reversa Qrr. O diodo D1 está fornecendo capacitância para o filtro dv/dt passivo 300 e reduzindo o dv/dt (em combinação com o indutor LF) na saída de filtro.

[0041]Quando o comutador inferior muda de OFF para ON, o diodo D2 muda subsequentemente pra ON. Neste momento, o diodo D2 fixa a tensão de saída, por exemplo, limite de tensão.

[0042]Em alguns aspectos da divulgação, o filtro dv/dt passivo 300 pode ser incorporado a um sistema de energia acessório modular ("MAPS").

[0043]O MAPS pode ser instalado em um veículo. O veículo pode ser um veículo elétrico ou híbrido elétrico. O termo veículo usado neste documento significa um carro, ônibus, táxi, embarcação, avião, UAV, UUV, trem, tanque, caminhão ou helicóptero. O veículo elétrico híbrido pode estar em uma configuração híbrida em série ou em uma configuração híbrida paralela.

[0044]Em alguns aspectos da divulgação, uma propulsão de acionamento elétrico de um veículo elétrico ou híbrido elétrico pode incluir um motor, um gerador, um controlador, um motor elétrico, e um sistema de armazenamento de energia. O MAPS pode ser incorporado na propulsão de acionamento elétrico. Por exemplo, o MAPS pode receber energia a partir do sistema de armazenamento de energia e/ou grupo gerador (motor/gerador). O grupo gerador e/ou sistema de armazenamento de energia pode fornecer energia à ligação DC.

[0045]Em outros aspectos, a energia pode ser fornecida a partir do motor por meio de um eixo de tomada de força (PTO) e outro gerador de modo que o MAPS seja separado do trem de acionamento.

[0046]Em outros aspectos da divulgação, o MAPS pode ser um sistema autônomo separado e receber energia a partir de outro sistema de armazenamento de energia. Nesta modalidade, o outro sistema de armazenamento de energia fornece energia à ligação DC.

[0047]Em um aspecto da divulgação, a ligação DC pode ser de alta tensão. Alta tensão aqui usada significa uma tensão igual ou superior a 50VDC. Em outros aspectos, a ligação DC pode ser de baixa tensão. Por exemplo, a ligação DC de baixa tensão pode ser de 24 VDC.

[0048]Em um aspecto da divulgação, o MAPS pode fornecer energia a uma pluralidade de motores AC 7701-N. Em alguns aspectos, o MAPS também pode incluir drives DC independentes (não mostrados na Fig. 7) para fornecer energia para cada carga DC.

[0049]Em alguns aspectos, os drives AC independentes 750 1-N podem ser alojados dentro de uma unidade substituível em linha (LRU). As LRUs podem ser empilhadas dentro do alojamento para economizar espaço. Os drives DC também podem ser empilhados.

[0050]A Fig. 7 ilustra um exemplo do MAPS com o filtro dv/dt passivo 300. Conforme ilustrado, a ligação DC é de alta tensão. Neste exemplo, uma única entrada de ligação DC é usada. Na Fig. 7, a ligação DC entre vários componentes é mostrada com uma única linha para simplificar os desenhos, no entanto, a ligação DC incluirá uma linha positiva e uma linha negativa. Os determinados componentes do MAPS são instaláveis em um chassi (alojamento). O chassi inclui slots para instalação dos componentes modulares (LRUs), como o drive AC 750, o drive DC, e a fatia PIO 715 aqui descritos. O chassi pode acomodar diferentes configurações e números de drive AC 750 e drive DC.

[0051] Conforme representado, a energia é fornecida por uma bateria HV 705. No entanto, como observado acima, em outros aspectos, a energia pode ser fornecida de outras maneiras. A energia é retransmitida para cada drive AC individual 7501-N por meio de uma fatia de saída de entrada de energia (fatia PIO) 715.

[0052]A fatia PIO 715 tem uma interface de I/O 715, por exemplo, uma interface de comunicação de baixa tensão. Em alguns aspectos, a interface de I/O é uma interface de rede de área do controlador (ACN). A fatia de PIO 715 encadeia um barramento de comunicação para os drives AC individuais 7501- N e serve para retransmitir a comunicação de nível de sistema para os drives AC 7501-N, por exemplo, conecta o barramento de comunicação de baixa tensão do controlador de sistema 700 aos drives AC 7501-N. Como um dv/dt não é necessário em um drive DC, os drives DC foram omitidos da Fig. 7. Como cada componente inclui uma I/O, o feedback dos motores AC 7701-N, como posição e velocidade, pode ser retransmitido para o controlador de sistema 100.

[0053] Cada drive AC individual 750 compreende um terminal de entrada de tensão (mostrado na Fig. 7 como DC +720), uma placa controladora/inversora 730, e uma placa de filtro 760. Em alguns aspectos da divulgação, a placa de filtro 760 compreende o filtro dv/dt 300, por fase, conforme divulgado neste documento. Em outros aspectos, a placa de filtro 760 também pode incluir um filtro EMI. Em outros aspectos, a placa de filtro 760 também pode incluir um filtro EMI e um transformador de corrente de modo comum. Neste aspecto, a saída de filtro dv/dt 300 pode ser acoplada ao transformador de corrente de modo comum e ao filtro EMI e, em seguida, a um terminal de saída de drive AC.

[0054]A placa controladora/inversora 730 compreende um controlador modular de largura de pulso (PWM) e um inversor trifásico. O controlador PWM aciona os comutadores 735 no inversor. Em um aspecto da divulgação, os comutadores 735 são MOSFET e o controlador PWM fornece um sinal de controle para o portão.

[0055]O controlador de sistema 700 pode compreender um processador e memória. O processador pode controlar o controlador PWM através do barramento de sinal de comunicação de baixa tensão e a I/O 710 em cada placa controladora/inversora 730. Por exemplo, o processador pode implementar uma regulação de tensão/corrente. O processador também pode definir uma velocidade alvo que é uma velocidade desejada do motor AC. Em alguns aspectos, o controlador de sistema 700 também pode se comunicar com outros sistemas no veículo na I/O 710 e controlar os drives AC 7501-N com base nas informações recebidas a partir dos outros sistemas. Por exemplo, o controlador de sistema 700 pode receber um sinal de ativação para o compressor de ar condicionado e em resposta ao recebimento do sinal de ativação, o controlador de sistema 700 pode emitir um comando ou instrução para o drive AC correspondente 750 ligar o motor para o compressor de ar condicionado para ON, através do barramento de comunicação de baixa tensão e I/O 710. Da mesma forma, o controlador de sistema 700 pode receber um sinal para aumentar ou diminuir a temperatura (velocidade do motor) e em resposta ao recebimento, emitir um comando ou instrução para o drive AC correspondente 750 para o mesmo.

[0056]Em alguns aspectos, o processador pode ser um microcontrolador ou microprocessador ou qualquer outro hardware de processamento, como uma CPU, GPU, arranjo de portas programáveis em campo (FPGA), ou dispositivo lógico programável (PLD).

[0057]Em alguns aspectos, a memória pode ser separada do processador ou integrada no mesmo. Por exemplo, o microcontrolador ou microprocessador inclui pelo menos um dispositivo de armazenamento de dados, tal como, mas não limitado a, RAM, ROM e armazenamento persistente. Em um aspecto da divulgação, o processador pode ser configurado para executar um ou mais programas armazenados em um dispositivo de armazenamento legível por computador. O dispositivo de armazenamento legível por computador pode ser RAM, armazenamento persistente ou armazenamento removível. Um dispositivo de armazenamento é qualquer peça de hardware capaz de armazenar informações, como, por exemplo, sem limitação, dados, programas, instruções, código de programa, e/ou outras informações adequadas, de forma temporária e/ou permanente.

[0058]Os drives AC 7501-N também compreendem terminais de saída para a energia de saída filtrada trifásica 25A. Um ou mais cabos 30 podem ser inseridos nos terminais de saída. Esses cabos 30 são conectáveis a uma carga AC, por exemplo, motor AC 7701-N.

[0059]Em um aspecto da divulgação, o MAPS pode fornecer entrada de alimentação acessória de 230VAC a 28A rms por acionamento. Por exemplo, uma carga AC pode compreender compressores de ar, ventiladores de refrigeração, compressores de ar condicionado e bombas de direção hidráulica. Outros exemplos da carga AC podem ser motores AC para máquinas industriais. No entanto, a carga AC não está limitada aos exemplos fornecidos neste documento. A frase “carga AC” usada neste documento também se refere aos subsistemas necessários para o funcionamento do acessório, incluindo os motores para o mesmo.

[0060]Em outros aspectos, o MAPS pode fornecer 28VDC a 200A por acionamento. A carga DC pode incluir iluminação, rádio, caixa de tarifa, vidros elétricos, portas, ventiladores e direção hidráulica. A carga DC não está limitada aos exemplos fornecidos neste documento.

[0061]O filtro dv/dt passivo 300 de acordo com aspectos da divulgação foi testado e os resultados comparados com um filtro dv/dt têm a configuração de filtro LC como mostrado na Fig. 1. As formas de onda da saída filtrada e não filtrada foram monitoradas usando um osciloscópio e o dv/dt foi calculado usando o osciloscópio. O teste utilizou uma ligação DC de 800VDC. MOSFETs foram usados como comutadores para o inversor. A frequência de comutação foi de 20KHz. O inversor e/ou filtros foram conectados a um motor AC de 20 hp (14,91 kW) (através de cabos de 50 pés (15,24 m).

[0062]A Fig. 5 ilustra a saída trifásica do inversor 100 sem um filtro dv/dt passivo no lado esquerdo na parte superior durante um tempo medido. A saída foi medida na saída dos comutadores para a respectiva fase. A Fig. 5 também ilustra três histogramas para o dv/dt, um para cada fase do inversor sem o filtro dv/dt passivo (Histograma Não Filtrado dv/dt de Fase A, Histograma Não Filtrado dv/dt de Fase B, e Histograma Não Filtrado dv/dt de Fase C). O eixo x é o dv/dt e o eixo y é o número de ocorrência(s) no tempo observado.

[0063] Como pode ser visto nos histogramas no lado esquerdo da Fig. 5, as saídas de fase não filtrada do inversor tiveram valores médios de dv/dt de aproximadamente 29 GV/s com valores máximos de aproximadamente 51 GV/s para todas as três fases. O dv/dt (taxa de variação) provavelmente causaria danos a um motor AC 770 (incluindo isolamento) e excede um dv/dt necessário para diferentes padrões da indústria.

[0064]Uma medida de dv/dt (taxas de variação) é mostrada na parte inferior da figura, P1, P2 e P3 (em um determinado período de tempo). A diferença em dv/dt vista neste instante pode ser baseada em quais comutadores estão sendo acionados neste momento.

[0065]No lado direito da Fig. 5, a saída filtrada trifásica 25A usando o filtro dv/dt passivo 300 de acordo com aspectos da divulgação é mostrada na parte superior ao longo de um tempo medido. A saída foi medida no terminal de saída do drive AC. Três histogramas dv/dt também são ilustrados, um para cada fase do inversor com o filtro dv/dt passivo (Histograma Filtrado dv/dt de Fase A, Histograma Filtrado dv/dt de Fase B, e Histograma Filtrado dv/dt de Fase C). A mesma ligação DC foi usada, por exemplo, 800VDC e frequência de comutação. O indutor LF foi de 30µH. Diodos ISL9R18120G2 disponíveis na On Semiconductor® foram usados como D1 e D2 na ponte de diodo. Nenhum capacitor separado foi incluído.

[0066] Como pode ser visto nos histogramas da Fig. 5 (lado direito), as saídas de fase filtradas do filtro tiveram valores médios de dv/dt de aproximadamente 1 GV/s com valores máximos de aproximadamente 1,1 GV/s para todas as três fases.

[0067]Uma medida de dv/dt (taxas de variação) é mostrada na parte inferior da figura, P1, P2 e P3 (em um determinado período de tempo). A diferença em dv/dt vista neste instante pode ser baseada em quais comutadores estão sendo acionados neste momento.

[0068]O dv/dt filtrado para cada fase é inferior a 1,36 GV por segundo, que é o dv/dt necessário para IEC 60034-17. Uma comparação do dv/dt na Fig. 5 não filtrado versus filtrado mostra que o filtro dv/dt passivo 300 aqui descrito reduz significativamente o dv/dt abaixo dos padrões da indústria.

[0069]A Fig. 6 mostra o efeito nos terminais do motor AC. A Fig. 6 mostra uma fase única no topo e também mostra um histograma dv/dt para a saída de fase filtrada do filtro dv/dt passivo 300 de acordo com aspectos da divulgação (parte inferior). A saída de fase filtrada foi medida nos terminais do motor AC. Como visto no histograma da Fig. 6, a saída de fase filtrada do filtro dv/dt passivo tem um valor máximo de dv/dt de aproximadamente 957MV (também mostrado em P1 na parte inferior). Uma medida de dv/dt (taxas de variação) é mostrada na parte inferior da figura, P1 (em um determinado período de tempo). A tensão máxima vista nos terminais do motor AC é 957V (conforme mostrado na Fig. 6, P3 max (C3)).

[0070]A Fig. 2 ilustra uma saída filtrada para uma única fase usando a topologia do filtro dv/dt LC conforme descrito na Fig. 1 para 20 µs. A saída foi medida nos terminais do motor AC. A mesma ligação DC foi usada, por exemplo, 800VDC e frequência de comutação. Para fins de comparação, o mesmo indutor e diodos foram usados. Os capacitores C foram incluídos no filtro dv/dt passivo 150 com um valor de 3,3nf.

[0071] Como pode ser visto na Fig. 2, o dv/dt (taxa de variação) é de aproximadamente 756MV para uma das fases. Embora a Fig. 2 mostre 9 V abaixo de P2 max, este valor é uma medição em um sinal flutuante e não foi mudado pra OFF. No entanto, este valor não é relevante para o dv/dt ou tensão máxima. Uma comparação dos resultados ilustrados na Fig. 2 e na Fig. 6 mostra que ambas são capazes de atingir um dv/dt que é menor do que o padrão da indústria. No entanto, como descrito acima, uma vez que o filtro dv/dt passivo 150 inclui capacitores separados, a perda é maior e pode superaquecer os comutadores do inversor devido às correntes circulantes.

[0072] Conforme usado neste documento, o termo "processador" pode incluir um processador de núcleo único, um processador multinúcleo, múltiplos processadores localizados em um único dispositivo, ou múltiplos processadores em comunicação com ou sem fio entre si e distribuídos por uma rede de dispositivos, a Internet, ou a nuvem. Consequentemente, conforme usado neste documento, funções, recursos ou instruções executadas ou configuradas para serem realizadas por um "processador", podem incluir o desempenho das funções, recursos ou instruções por um processador de núcleo único, podem incluir a realização das funções, recursos ou instruções coletivamente ou colaborativamente por múltiplos núcleos de um processador de múltiplos núcleos, ou podem incluir a realização das funções, recursos ou instruções coletivamente ou colaborativamente por múltiplos processadores, onde cada processador ou núcleo não é obrigado a realizar cada função, recurso ou instrução individualmente.

[0073]Vários aspectos da presente divulgação podem ser incorporados como um programa, software, ou instruções de computador incorporadas ou armazenadas em um computador ou meio utilizável ou legível por máquina, ou um grupo de mídia que faz com que o computador ou máquina realize as etapas do método quando executado no computador, processador e/ou máquina. Um dispositivo de armazenamento de programa legível por uma máquina, por exemplo, um meio legível por computador, tangível, incorporando um programa de instruções executável pela máquina para realizar várias funcionalidades e métodos descritos na presente divulgação também é fornecido, por exemplo, um produto de programa de computador.

[0074]O meio legível por computador pode ser um dispositivo de armazenamento legível por computador ou um meio de sinal legível por computador. Um dispositivo de armazenamento legível por computador pode ser, por exemplo, um sistema, aparelho, ou dispositivo magnético, óptico, eletrônico, eletromagnético, infravermelho, ou semicondutor, ou qualquer combinação adequada dos anteriores; no entanto, o dispositivo de armazenamento legível por computador não está limitado a estes exemplos, exceto que um dispositivo de armazenamento legível por computador exclui o meio de sinal legível por computador. Exemplos adicionais do dispositivo de armazenamento legível por computador podem incluir: um disquete de computador portátil, um disco rígido, um dispositivo de armazenamento magnético, um disco compacto portátil de memória somente leitura (CD-ROM), uma memória de acesso aleatório (RAM), um memória somente leitura (ROM), uma memória somente leitura programável apagável (EPROM ou memória Flash), um dispositivo de armazenamento óptico, ou qualquer combinação apropriada dos anteriores; no entanto, o dispositivo de armazenamento legível por computador também não está limitado a esses exemplos. Qualquer meio tangível que possa conter ou armazenar um programa para uso ou em conexão com um sistema, aparelho, ou dispositivo de execução de instruções pode ser um dispositivo de armazenamento legível por computador.

[0075]Um meio de sinal legível por computador pode incluir um sinal de dados propagado com código de programa legível por computador incorporado no mesmo, tal como, mas não limitado a, em banda base ou como parte de uma onda portadora. Um sinal propagado pode ter uma pluralidade de formas, incluindo, mas não se limitando a, eletromagnética, óptica, ou qualquer combinação adequada das mesmas. Um meio de sinal legível por computador pode ser qualquer meio legível por computador (exceto dispositivo de armazenamento legível por computador) que possa comunicar, propagar, ou transportar um programa para uso por ou em conexão com um sistema, aparelho ou dispositivo. O código de programa incorporado em um meio de sinal legível por computador pode ser transmitido usando qualquer meio apropriado, incluindo, mas não se limitando a, sem fio, cabeado, cabo de fibra óptica, RF, etc., ou qualquer combinação adequada dos anteriores.

[0076]A terminologia usada neste documento destina-se apenas a descrever modalidades particulares e não se destina a limitar o escopo da divulgação e não se destina a ser exaustiva. Muitas modificações e variações serão evidentes para os técnicos no assunto sem se afastar do escopo e espírito da divulgação.

Claims (9)

1. Filtro passivo (300), caracterizadopelo fato de que compreende: um indutor tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, a primeira extremidade acoplável a uma saída de fase de um inversor (100); e uma ponte de diodo compreendendo um primeiro diodo (D1) e um segundo diodo (D2), onde um ânodo do primeiro diodo (D1) é acoplado à segunda extremidade do indutor e um cátodo do primeiro diodo (D1) é acoplável a uma tensão de barramento DC positiva, e onde um cátodo do segundo diodo (D2) é acoplado à segunda extremidade do indutor e um cátodo do primeiro diodo (D1) é acoplável a uma tensão de barramento DC positiva, e onde um cátodo do segundo diodo (D2) é acoplado à segunda extremidade do indutor e um ânodo do segundo diodo (D2) é acoplável a uma tensão de barramento DC negativa, em que uma saída de filtro passivo (25A) é acoplável a um cabo (30) para uma máquina elétrica AC (770), em que uma carga de recuperação reversa do primeiro diodo (D1) e do segundo diodo (D2) atinge um DV/DT alvo para uma tensão de saída do filtro passivo (300) em temperaturas de operação; e em que uma capacitância para o filtro passivo (300) é apenas da carga de recuperação reversa.

2. Filtro passivo (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que quando o primeiro diodo (D1) e o segundo diodo (D2) estão ON, o primeiro diodo (D1) e o segundo diodo (D2) fixam a saída de filtro passivo (25A).

3. Filtro passivo (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a carga de recuperação reversa do primeiro diodo (D1) e do segundo diodo (D2) é de pelo menos 950 nC a 25°C.

4. Filtro passivo (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o inversor tem três fases de saída, e em que o filtro passivo (300) é acoplável a cada fase, respectivamente.

5. Filtro passivo (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que um tempo de recuperação reversa do primeiro diodo (D1) e do segundo diodo (D2) é menor que uma taxa de modulação por largura de pulso (PWM) do inversor.

6. Filtro passivo (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o dv/dt alvo é inferior a 1350V/µs.

7. Filtro passivo (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o dv/dt alvo é baseado em uma tensão de saída de pico.

8. Filtro passivo (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o dv/dt alvo é baseado em um padrão da indústria.

9. Filtro dv/dt passivo, caracterizadopelo fato de que compreende: um indutor tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, a primeira extremidade acoplável a uma saída de fase de um inversor (100); e uma ponte de diodo compreendendo um primeiro diodo (D1) e um segundo diodo (D2), onde um ânodo do primeiro diodo (D1) é acoplado à segunda extremidade do indutor e um cátodo do primeiro diodo (D1) é acoplável a uma tensão de barramento DC positiva, e onde um cátodo do segundo diodo (D2) é acoplado à segunda extremidade do indutor e um ânodo do segundo diodo (D2) é acoplável a uma tensão de barramento DC negativa, em que uma saída de filtro passivo (25A) é acoplável a um cabo (30) para uma máquina elétrica AC (770), e em que o primeiro diodo (D1) e o segundo diodo (D2) têm uma carga de recuperação reversa, a carga de recuperação reversa fornece a capacitância para o filtro passivo (300) sem um capacitor separado.