ES2198786T3 - Procedimiento para influir sobre la potencia electrica de una carga con una señal modulada en la anchura del impulso. - Google Patents
Procedimiento para influir sobre la potencia electrica de una carga con una señal modulada en la anchura del impulso.Info
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Abstract
Dispositivo para influir sobre la potencia eléctrica de una carga (10), con una disposición de procesamiento de señales (14), que activa un conmutador (12) conectado en serie con la carga (10) con una señal modulada en la anchura del impulso (13), donde la disposición de procesamiento de señales (14) establece la señal modulada en la anchura del impulso (13) hasta una señal de conexión duradera, en la que la carga (10) está totalmente conectada, y con una unidad de determinación de la corriente (17), caracterizado porque la unidad de determinación de la corriente (17) evalúa la tensión (Ui) inducida que aparece en un elemento (18) inductivo atravesado por la corriente (i) y porque para la modificación de la potencia está prevista la generación de una señal de interrupción (U1, U2), que interrumpe la señal de conexión duradera al menos durante un tiempo de desconexión (Ta) de la señal modulada en la anchura del impulso (13).
Description
Procedimiento para influir sobre la potencia
eléctrica de una carga con una señal modulada en la anchura del
impulso.
La invención parte de un dispositivo para influir
sobre la potencia eléctrica de una carga con una señal modulada en
la anchura del impulso del tipo de la reivindicación independiente.
Se conocen por un libro técnico de L. Retzbach,
"Drehzahlregler", Neckar-Verlag,
Villingen-Schwenningen, 2ª edición 1982,
procedimientos para influir sobre la potencia eléctrica de motores
eléctricos de corriente continua con una señal modulada en la
anchura del impulso. En las páginas 21 - 24 se describe un
principio de regulación del número de revoluciones, que contiene un
modulador de la anchura del impulso. Un comparador designado como
modulador compara una tensión continua, que es una medida para el
valor teórico de la potencia eléctrica del motor eléctrico de
corriente continua, con una tensión alterna, que acondiciona un
generador de tensión de diente de sierra. El tiempo durante el cual
la tensión continua excede la señal de tensión alterna establece,
por ejemplo, el tiempo de conexión. La duración básica de los
periodos de la señal generada modulada en la anchura del impulso
está establecida por la frecuencia básica del generador de tensión
de diente de sierra. Durante la generación de la señal modulada en
la anchura del impulso pueden aparecer dos casos límite que no se
describen en detalle en el lugar indicado de la literatura. Los
casos límite aparecen cuando la tensión continua se encuentra
constantemente por debajo o por encima de la tensión en forma de
diente de sierra acondicionada por el generador. En un caso de
funcionamiento, no aparecen ya tiempos de conexión. El motor
eléctrico no es alimentado ya con corriente. En otro caso de
funcionamiento, la señal modulada en la anchura del impulso pasa a
una señal de conexión duradera, de manera que el motor eléctrico es
alimentado constantemente con corriente. A través de la detección
de la corriente del motor descrita en las páginas 83 y 84 está
prevista una protección contra sobrecarga del motor eléctrico y del
circuito de fase final contra la aparición de una sobrecorriente.
Una forma de realización prevé la evaluación de la caída de la
tensión, que aparece en el trayecto de conmutación del conmutador
de fase final, durante el tiempo de conexión.
Se conoce por el documento EP 0 735 6660 A1 un
dispositivo, que activa un motor de corriente continua sin
escobillas con una señal modulada en la anchura del impulso y en
concreto durante la fase de arranque del motor, para mantener lo
más reducida posible la pérdida de potencia.
La invención tiene el cometido de indicar un
dispositivo para influir sobre la potencia eléctrica de una carga
con una señal modulada en la anchura del impulso, que incluye la
previsión de una señal de conexión duradera, que posibilita la
detección de una variable de funcionamiento de la carga.
El cometido se soluciona a través de las
características indicadas en la reivindicación independiente.
El dispositivo según la invención presenta la
ventaja de que en el caso de previsión de una señal de conexión
duradera, que puede aparecer como caso límite en una señal modulada
en la anchura del impulso, se puede detectar, además, una variable
de funcionamiento de la carga, que solamente se puede detectar a
través de una modificación al menos de corta duración de la
potencia eléctrica alimentada a la carga. Una variable de
funcionamiento de este tipo es, por ejemplo, una modificación de la
corriente, que aparece en el caso de una modificación de la
potencia eléctrica alimentada a la carga.
Según la invención, a tal fin está previsto que
la determinación de la corriente evalúe la tensión inducida que
aparece en un elemento inductivo a travesado por la corriente y que
para la modificación de la potencia esté prevista la generación de
una señal de interrupción, que interrumpe la señal de conexión
duradera al menos durante un tiempo de desconexión de la señal
modulada en la anchura del impulso.
El dispositivo según la invención presenta la
ventaja de que, en el marco de una influencia sobre la potencia
eléctrica con una señal modulada en la anchura del impulso se puede
poner a la disposición de la carga, por una parte, al menos
aproximadamente toda la potencia y, por otra parte, aparece una
modificación al menos de corta duración de la potencia eléctrica,
pudiendo ser utilizada la modificación de corta duración, por
ejemplo, para la detección de una variable de funcionamiento de la
carga.
Los desarrollos y configuraciones ventajosas del
dispositivo según la invención se deducen de las reivindicaciones
dependientes.
Una configuración especialmente ventajosa del
dispositivo según la invención prevé que una disposición de
procesamiento de señales, controlada por programa, que genera con
preferencia la señal modulada en la anchura del impulso, genere la
señal de interrupción después de una pasada del programa. Con esta
medida se consigue una realización sencilla del ciclo del
programa.
Se consigue especialmente la ventaja de que el
programa que se ejecuta en la disposición de procesamiento de
señales provoca, con la generación de la señal de interrupción, una
influencia sobre la potencia eléctrica de la carga precisamente en
aquel instante en el que el programa de la disposición de
procesamiento de señales espera las repercusiones de la modificación
de la potencia. De esta manera se evita una detención innecesaria
del ciclo restante del programa.
Otra configuración ventajosa prevé que la señal
de interrupción aparezca en virtud de una señal de solicitud
externa. Con esta medida es posible una terminación selectiva de la
señal de conexión duradera, siendo emitida la señal de solicitud
externa con preferencia desde la disposición, que determina la
variable de funcionamiento de la carga.
Otras configuraciones ventajosas prevén que la
duración de tiempo de la fase de sincronización, que se conecta a
continuación de la señal de conexión duradera, sea un múltiplo de
número entero de la duración básica de los periodos de la señal
modulada en la anchura del impulso.
El procedimiento según la invención posibilita la
detección de una variable de medición en la región del tiempo de
desconexión, que aparece durante la fase de sincronización. Una
variable de medición de este tipo es, por ejemplo, una modificación
de la corriente que fluye a través de la carga. La modificación de
la corriente conduce a una componente inductiva que se encuentra en
el circuito de corriente, por ejemplo a una banda de conductores
afectados por inductividad de un circuito impreso, a una caída de
la tensión inductiva, que es proporcional a la modificación de la
corriente. Con un integrador se puede deducir, a partir de la
modificación de la corriente, la corriente absoluta.
Otras configuraciones y desarrollos ventajosos
del dispositivo según la invención se deducen a partir de las otras
reivindicaciones dependientes y a partir de la siguiente
descripción.
La figura 1 muestra un diagrama de bloques de un
circuito, en el que se desarrolla el procedimiento según la
invención, la figura 2 muestra un fragmento de un diagrama de
flujo, la figura 3 muestra una curva de la señal en el caso de la
previsión de una señal de conexión duradera y la figura 4 muestra
un fragmento dilatado en el tiempo de la curva de la señal mostrada
en la figura 3.
La figura 1 muestra una carga 10, que es
alimentada desde una fuente de energía 11. La carga 10 se puede
conectar a través de un conmutador 12 con la fuente de energía 11.
El conmutador 12 es activado por una señal 13 modulada en la anchura
del impulso, que genera una disposición 14 de procesamiento de
señales en función de una señal de presión de la carga 15 y de una
señal de limitación de la potencia 16. La señal de limitación de la
carga 16 es acondicionada por una unidad de determinación de la
corriente 17, que determina la corriente i que fluye a través del
conmutador 12 y a través de la carga 10. La unidad de determinación
de la corriente evalúa una tensión inducida Ui, que aparece en un
elemento inductivo 18, que es atravesado por el flujo de la
corriente i. La unidad de determinación de la corriente 17 emite a
continuación una primera señal de interrupción U1 a la disposición
de procesamiento de señales 14.
Con el diagrama de bloques mostrado en la figura
1 se puede realizar el siguiente procedimiento.
La disposición de procesamiento de señales 14,
que está preferentemente controlada por programa, genera en función
de la señal de previsión de la potencia 15 la señal modulada en la
anchura del impulso 13, que o bien conecta o desconecta totalmente
el conmutador 12 en secuencia temporal. La señal modulada en la
anchura del impulso 13 poner a la disposición de la carga 10, a
través del conmutador 12, una tensión media, que se aplica desde la
fuente de energía 11. Una modificación de la tensión media, puesta
a la disposición de la carga 10, repercute sobre la corriente media
i que fluye a través de la carga. La señal modulada en la anchura
del impulso 13 posibilita, por lo tanto, la influencia sobre la
potencia eléctrica alimentada a la carga 10. Si la carga 10 es, por
ejemplo, un motor eléctrico, entonces por medio de la señal modulada
en la anchura del impulso 13 se puede mantener constante, por
ejemplo, el número de revoluciones en un valor predeterminado. La
detección de la corriente del motor posibilita de forma alternativa
el mantenimiento constante del par motor acondicionado por el motor
eléctrico.
La potencia máxima posible de la carga 10 aparece
cuando el conmutador 12 es conectado constantemente por la señal
modulada en la anchura del impulso 13. Una señal de conexión
duradera de este tipo, de la misma manera que una señal de
desconexión completa, es una señal especial de la señal modulada en
la anchura del impulso 13. No es posible en todos los casos una
alimentación de corriente total de la carga establecida por tiempo
indefinido. Se produce un caso de este tipo cuando hay que detectar
una variable de funcionamiento de la carga 10, en la que la
potencia debe presentan una modificación al menos de corta
duración. La unidad de determinación de la corriente 17 evalúa una
caída de la tensión inductiva Ui, que aparece en el elemento
inductivo 18. Se puede aprovechar el revestimiento inductivo de una
línea, que conduce la corriente i. Una línea impresa sobre una
banda de conductores presenta, por ejemplo, una inductividad
suficiente. La tensión inductiva Ui es proporcional a la
inductividad y a la derivación de la corriente i después del
tiempo. Un integrador contenido en la unidad de determinación de la
corriente, que suma las modificaciones de la corriente, acondiciona
una señal, que es proporcional a la corriente I. A través de la
comparación con un valor umbral predeterminado se puede emitir la
señal de limitación de la potencia 16 a la disposición de
procesamiento de señales 14. La señal de limitación de la potencia
16 señaliza la presencia de una sobrecorriente e induce a la
disposición de procesamiento de señales 14 a la modificación de la
señal modulada en la anchura del impulso 13 hasta la desconexión
total de la carga 10.
La modificación de la potencia prevista al menos
de corta duración, cuando está presente una señal de conexión
duradera, de la señal modulada en la anchura del impulso 13 es
posible, según la invención, porque la señal de conexión duradera se
termina con una señal de interrupción y porque a la señal de
conexión duradera sigue una fase de sincronización con al menos una
duración básica de los periodos que contiene un tiempo de
desconexión. La señal de interrupción es acondicionada, por ejemplo,
por la unidad de determinación de la corriente 17 como señal de
interrupción externa U1.
La figura 2 muestra, en el marco de un diagrama
de flujo, otra posibilidad para el acondicionamiento de la señal de
interrupción. La señal de interrupción aparece durante una pasada
del programa, que se puede ejecutar, por ejemplo, dentro de la
disposición de procesamiento de señales 14. El programa comienza con
el inicio 21 y se extiende, a través de instrucciones 22 y
consultas 23, hacia la instrucción 24 que se encuentra al final del
programa, que genera una señal de interrupción U2 controlada por
programa. Después de la instrucción 24 tiene lugar un salto al
inicio 21. En el marco del diagrama de flujo mostrado en la figura
2 se puede generar también la señal modulada por la anchura del
impulso 13 propiamente dicha. La ventaja esencial de la realización
de la señal de interrupción U2 controlada por programa consiste en
que el acondicionamiento de la señal de interrupción U2 controlada
por programa se lleva a cabo dentro del ciclo normal del programa.
Se puede suprimir una intervención en el programa, que es necesaria
en el caso de la señal de interrupción externa U1.
La repercusión del procedimiento según la
invención sobre la señal modulada en la anchura del impulso se
ilustra con la ayuda de las curvas de las señales en función del
tiempo que se muestran en las figuras 3 y 4.
La figura 3 muestra la señal modulada en la
anchura del impulso en función del tiempo, donde la rotulación de la
ordenada 21'' significa que el conmutador 12 está conectado,
mientras que la rotulación ``0'' significa que cl conmutador 12
está desconectado. Se representa el caso de funcionamiento, en el
que la señal modulada en la anchura del impulso 13 aparece como
señal de conexión duradera. Según la invención, está previsto que
la señal de conexión duradera se termine cuando aparece una señal
de interrupción U1, U2. Éste es el caso en los instantes Tu1, Tu2,
Tu3. La señal de conexión duradera interrumpida presenta una
duración de la conexión, que está designada con Ted en la figura 3.
La duración de la conexión Ted es seguida en cada caso por fases de
sincronización Tp.
La figura 4 muestra una fase de sincronización Tp
con una escala de tiempo incrementada con respecto a la figura 3.
Dentro de la fase de sincronización Tp aparece al menos un tiempo
de desconexión Ta de la señal modulada en la anchura del impulso
13. Después de una duración de desconexión Ta se puede transferir la
señal modulada en la anchura del impulso 13 de nuevo a la señal
duradera. A partir de la duración básica de los periodos Tg de la
señal modulada en la anchura del impulso 13, que se representa en
la figura 4, que se compone del tiempo de desconexión Ta y del
tiempo de conexión Te, solamente sería visible entonces el tiempo
de desconexión Ta, puesto que entonces el tiempo de conexión Te
debería asignarse ya a la aparición de la señal de conexión
duradera. Con preferencia, en la fase de sincronización Tp están
contenidas varias duraciones básicas de los periodos Tg. Con esta
medida se consigue la ventaja de que se puede alcanzar una
modificación suficiente de la potencia que corresponde a la carga,
sin que haya que prescindir de una sincronización de frecuencia
comparativamente alta. Por lo tanto, el tiempo de desconexión Ta se
puede mantener fijo en un valor mínimo constante. Se consigue una
realización especialmente sencilla desde el punto de vista de la
técnica de programación cuando la fase de sincronización Tp es un
múltiplo de número entero de la duración básica de los periodos
Tg.
Claims (7)
1. Dispositivo para influir sobre la potencia
eléctrica de una carga (10), con una disposición de procesamiento
de señales (14), que activa un conmutador (12) conectado en serie
con la carga (10) con una señal modulada en la anchura del impulso
(13), donde la disposición de procesamiento de señales (14)
establece la señal modulada en la anchura del impulso (13) hasta
una señal de conexión duradera, en la que la carga (10) está
totalmente conectada, y con una unidad de determinación de la
corriente (17), caracterizado porque la unidad de
determinación de la corriente (17) evalúa la tensión (Ui) inducida
que aparece en un elemento (18) inductivo atravesado por la
corriente (i) y porque para la modificación de la potencia está
prevista la generación de una señal de interrupción (U1, U2), que
interrumpe la señal de conexión duradera al menos durante un tiempo
de desconexión (Ta) de la señal modulada en la anchura del impulso
(13).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la señal de interrupción (U2)
acondiciona un programa, que es ejecutado en la disposición de
procesamiento de señales (14).
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque la generación de la señal de
interrupción (U2) está prevista después de cada ejecución del
programa.
4. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la señal de interrupción (U1) es una
señal externa.
5. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la señal de interrupción (U1, U2)
interrumpe la señal de conexión duradera durante el periodo de una
fase de sincronización (Tp), que corresponde a un múltiplo de
número entero de la duración básica de los periodos (Tg) de la señal
modulación en la anchura del impulso (13).
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la evaluación de la tensión
inducida (Ui) está prevista en la región del tiempo de desconexión
(Ta) de la señal modulada en la anchura del impulso (13).
7. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el elemento inductivo (18) es una banda
de conductores dispuesta sobre un circuito impreso.
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