ES2216115T3 - Unidad de control de energia electrica. - Google Patents
Unidad de control de energia electrica.Info
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Abstract
EN UNA UNIDAD DE CONTROL DE POTENCIA PARA CONTROLAR EL SUMINISTRO ELECTRICO A UNA CARGA CONECTADA A UNA FUENTE DE CORRIENTE ALTERNA Y CONMUTARLA EN MEDIOS CICLOS, SIGUIENDO TRES MODOS QUE SE LLEVAN A CABO EN EL ORDEN PRESELECCIONADO: UN PRIMER MODO DE CONTROL PARA SUMINISTRAR CONTINUAMENTE CORRIENTE A DICHA CARGA COMPUESTA DE UNA PLURALIDAD DE FORMAS DE ONDA CONMUTADAS EN MEDIO CICLO DE UNA PRIMERA POLARIDAD; UN SEGUNDO MODO DE CONTROL PARA SUMINISTRAR CONTINUAMENTE POTENCIA COMPUESTA DE UNA PLURALIDAD DE FORMAS DE ONDA DE CONMUTACION DE MEDIO CICLO DE UNA SEGUNDA PLURALIDAD A DICHA CARGA, SIENDO DICHA SEGUNDA PLURALIDAD DIFERENTE DE DICHA PRIMERA PLURALIDAD Y UN TERCER MODO DE CONTROL PARA SUMINISTRAR CORRIENTE DE MEDIO CICLO DE DICHA PRIMERA POLARIDAD Y UNA POTENCIA DE MEDIO CICLO DE DICHA SEGUNDA POLARIDAD A DICHA CARGA, CADA VEZ. DICHA CONFIGURACION PODRA SUMINISTRAR EL EFECTO DE QUE SE REDUCEN TANTO EL RUIDO ARMONICO COMO LAS FLUCTUACIONES CAUSADAS POR UN CRECIMIENTO BRUSCO DE LA CORRIENTE.
Description
Unidad de control de energía eléctrica.
La presente invención está relacionada con una
unidad de control de energía eléctrica para controlar el suministro
de una energía eléctrica a una carga similar a un calefactor de un
fusor térmico provisto en un aparato de formación de imágenes, tal
como una máquina copiadora, una impresora y una máquina de fax. Más
particularmente, la presente invención está relacionada con una
unidad de control de energía eléctrica que reduce los componentes
de los armónicos generados por una caída temporal del voltaje de la
fuente de alimentación (fluctuaciones) provocada por una corriente
de pico instantánea que circula en la carga o por un control de fase
instantáneo (conmutación) de la fuente de alimentación en el
arranque de la fuente de alimentación.
Por ejemplo, en un aparato de formación de
imágenes, tal como una máquina de copiado electrofotográfico, una
impresora, y una máquina de fax, la imagen de un documento original
es convertida en una señal de una imagen eléctrica de acuerdo con
una densidad de la información de la imagen, basándose en la cual se
forma la imagen latente electrostática sobre un cuerpo fotosensible
utilizando un haz de láser o similar. A continuación, la imagen
latente electrostática es revelada en un revelador de imágenes y
siendo transferida a una hoja, después de lo cual la imagen del
revelador es fundida con el calor generado por un calefactor de un
fusor térmico para su fijación. El calefactor (referido de ahora en
adelante como el calefactor de fusión) del fusor térmico está
provisto como una carga. Se utiliza una lámpara calefactora, tal
como una lámpara halógena, como calefactor de fusión, y se utiliza
una resistencia calefactora o similar como la fuente de calor. El
calefactor de fusión está provisto en el interior de un par de
rodillos de fusión para efectuar el pinzado y el transporte de una
hoja sobre la cual se tiene que fundir la imagen del revelador. Más
específicamente, están provistos uno o más calefactores de fusión,
teniendo cada uno una potencia que varía desde algunos cientos de
vatios hasta aproximadamente doscientos vatios, dentro de uno o de
ambos rodillos del par de rodillos de fusión. En caso de un aparato
de formación de imágenes en alta velocidad, se emplea un calefactor
de fusión que tenga una capacidad mayor. Adicionalmente, el par de
rodillo de fusión se mantienen a una temperatura predeterminada
mediante el control de una alimentación eléctrica suministrada al
calefactor de fusión, utilizando una señal de ENCENDIDO/APAGADO del
calefactor de fusión, la cual se genera en base a un resultado de la
detección de un sensor de temperatura provisto de forma tal que
haga contacto con la superficie del par de rodillos de fusión.
Cuando el aparato de formación de imágenes tiene
una gran carga a la cual se tiene que suministrar la energía
eléctrica bajo control, pasará una gran corriente de pico máxima a
través de la carga en el instante en que se inicia el suministro de
energía eléctrica. A continuación se explicará la forma en la que
cae el voltaje de fuente de alimentación conforme una gran
corriente pasa a través de la carga, utilizando un calefactor
halógeno del fusor como un ejemplo y con referencia a la figura 15.
Según se indica por una curva (a), cuando la señal del calefactor
entra en el estado de ENCENDIDO, se suministra energía eléctrica al
calefactor halógeno desde una fuente de alimentación comercial.
Puesto que el valor de la resistencia del calefactor halógeno varía
con su propia temperatura, si no se ha suministrado la corriente al
mismo, el calefactor halógeno tiene un pequeño valor de
resistencia, generalmente de 1/10 del valor de la resistencia con
respecto a cuando está caliente. Al suministrar energía eléctrica
al calefactor halógeno en el instante en que tiene un pequeño valor
de resistencia, la corriente instantánea I_{1} circula en el
calefactor halógeno tan pronto como se suministra la energía
eléctrica, según se indica por la curva (c). El calefactor halógeno
se calienta conforme circula la corriente y la temperatura del mismo
aumenta, haciéndolo así también el valor de la resistencia.
Conforme se eleva el valor de la resistencia, se reduce la
corriente que circula en el calefactor halógeno y eventualmente
converge a una corriente normal I_{o}, y el calefactor halógeno
recuperará un estado normal. La relación de la corriente de pico
máxima I_{1} con respecto a la corriente normal I_{0},
I_{1}/I_{o}, varía hasta un valor de diez. En el caso del
dibujo, puesto que el calefactor de fusión está controlado para que
inicie el encendido substancialmente en el punto de cruce por cero
de una forma de onda del voltaje de la fuente de alimentación, la
corriente instantánea máxima de pico puede ser suprimida hasta un
valor relativamente pequeño.
Según se indica por la curva (b) en el dibujo,
la corriente de pico máxima que circula en el calefactor halógeno
de la forma anterior provoca una caída de voltaje \DeltaV_{1}
en torno a una salida de la fuente de alimentación comercial que
suministre la alimentación eléctrica al aparato de formación de
imágenes, o en las líneas internas debido a su propia impedancia.
La curva (b) en el dibujo representa una envolvente de un valor de
la amplitud de la forma de onda del voltaje cuando cae el voltaje.
Después de que la corriente pase a través del calefactor halógeno
haya convergido a la corriente normal, la caída de voltaje converge
también a un pequeño valor \DeltaV_{2}. Al cortar la fuente de
alimentación hacia el calefactor halógeno, el voltaje recupera un
nivel original del voltaje V_{o}.
Particularmente, puesto que la corriente
instantánea máxima anterior provoca de forma instantánea una caída
de voltaje significativa, los equipos periféricos o equipos de
alumbrado pueden quedar afectados en forma negativa. Por ejemplo,
cuando el voltaje suministrado al equipo de alumbrado sufre una
caída, tiene lugar entonces un fenómeno denominado como
fluctuación, en el cual la iluminación desciende instantáneamente.
Recientemente, para suprimir este fenómeno (denominado de ahora en
adelante sencillamente como fluctuación(es)), los
dispositivos que consumen una gran energía eléctrica con respecto a
la fuente de alimentación se regulan mediante una prueba de
fluctuación. La prueba de fluctuación verifica si el voltaje en la
parte de la fuente de alimentación cae por debajo de un nivel
predeterminado por la carga provista en el aparato. En caso del
aparato de formación de imágenes, la prueba de fluctuación se lleva
a cabo en dos modos, utilizando sus respectivos límites de
regulación: un modo de copia (la prueba de fluctuación en este
modo se denomina como una fluctuación corta), y un modo de reserva
(la prueba de fluctuación en este modo se denomina como fluctuación
larga).
Para suprimir estas fluctuaciones, la solicitud
de la patente japonesa publicada número 242644/1994 (Tokukaihei
número 6-242644) expone un método denominado como
arranque suave, utilizando una técnica de conmutación, en la que un
ángulo de conducción en el que la corriente pasa a través de la
carga se va incrementando de forma escalonada paso a paso. Cuando
se suministra la energía eléctrica a la carga de forma similar al
calefactor halógeno antes mencionado con el arranque suave, la
forma de onda de la corriente queda distorsionada y tienen lugar
ruidos en un ancho de banda amplio de frecuencias. Esto provoca un
funcionamiento defectuoso del equipo electrónico periférico o bien
imponiendo un efecto adverso en los mismos. Para eliminar el
problema anterior, los aparatos están también regulados por otro
tipo de prueba, denominada como la prueba de armónicos, la cual
comprueba si los componentes de los armónicos (realmente se
comprueban los armónicos de orden 2º al 40º, y denominados de ahora
en adelante colectivamente como ruidos de armónicos) de la forma de
onda se encuentran dentro del límite de regulación. Las normas de
seguridad requieren que el aparato de formación de imágenes pase la
prueba de armónicos, en otras palabras, para mantener los ruidos de
los armónicos dentro del límite de regulación en un modo de copia
normal.
Se han propuesto varias contramedidas para
afrontar estas normativas. Por ejemplo, la solicitud de la patente
japonesa publicada antes mencionada número 242644 (Tokukaihei
número 6-242644) expone también una técnica
(conocida generalmente como arranque suave) para suprimir la
presencia de la corriente de pico máxima instantánea, mediante el
incremento del ángulo de conducción paso a paso con un circuito de
arranque suave, mediante el uso de un tiristor bidireccional
(denominado también como TRIAC). Al adoptar esta técnica, los ruidos
de los armónicos se generan con una magnitud tal que tiene que
proporcionarse un costoso filtro de ruidos en la línea de
suministro de energía eléctrica, incrementando por tanto el costo de
una forma no deseada.
La técnica expuesta en la solicitud de la patente
japonesa publicada número 242644/1994 (Tokukaihei número
6-242644) expone un método para reducir las
fluctuaciones generadas, aunque se encuentra operando un sistema
completo para proporcionar una diferencia de tiempo a cada
calefactor de una pluralidad de calefactores para que se inicie la
conducción en instantes diferentes por separado, y además haciendo
pasar una corriente con el sistema de arranque suave. No obstante,
en el arranque suave, los armónicos se generan también mediante el
incremento del ángulo de conducción de conmutación en cada lámpara
calefactora por cada semiciclo de la conducción en el primer
semiciclo de la forma convencional. Puesto que este tipo de método
de control efectúa el control de las fluctuaciones y de los ruidos
de los armónicos de cada lámpara calefactora mediante la
conmutación convencional, no puede evitarse un costoso filtro de
ruidos para la reducción de los armónicos.
Tal como se ha expuesto, las fluctuaciones se
crean por una corriente de pico máxima instantánea que tiene lugar
en el arranque de los dispositivos (motores, lámparas, etc.) que
precisan de una corriente inicial rápida durante un tiempo corto.
Cuando se implementa una solución adoptada para reducir la corriente
de pico instantánea mediante la conmutación instantánea (control de
fases) del voltaje en el dispositivo, se aplica al dispositivo un
voltaje que se incrementa regularmente, lo cual reduce tanto la
corriente de pico instantánea como las fluctuaciones. No obstante,
esta solución genera los ruidos de armónicos. Cuanto más dure la
conmutación, más bajas serán las fluctuaciones y mayor será el nivel
del ruido de armónicos.
Es por tanto un objeto de la presente invención
el proporcionar una unidad de control de la energía eléctrica que
puede reducir las fluctuaciones de forma eficiente, sin generar
demasiados ruidos de armónicos, mediante la selección del tiempo de
conducción y de retardo dentro de un ciclo de voltaje de C.A. de la
conmutación.
Más específicamente, el objeto de la presente
invención es proporcionar una unidad de control de energía
eléctrica que pueda reducir las fluctuaciones de una forma
satisfactoria, reduciendo mientras tanto los ruidos de armónicos
generados cuando el suministro de energía eléctrica se ENCIENDE en
los puntos distintos a los puntos de cruce por cero bajo el control
de la fase (conmutación) mediante el suministro de la energía,
incrementando al mismo tiempo el ángulo de conducción paso a paso a
través del control de la fase utilizando un circuito de arranque
suave.
Para afrontar el objeto anterior, una unidad de
control de energía eléctrica de la presente invención, incluyendo
una carga que tiene una característica de resistencia positiva con
respecto a la temperatura, y una unidad de conmutación conectada a
una fuente de alimentación de C.A. en serie, para suministrar una
energía eléctrica a la carga mediante el control de la unidad de
conmutación, está caracterizada porque:
- (1)
- la unidad de conmutación incluye:
un primer modo de control para suministrar
continuamente una energía que está compuesta por una pluralidad de
formas de onda de conmutación de semiciclos de una primera
polaridad a la carga;
un segundo modo de control para suministrar
continuamente una energía que está compuesta por una pluralidad de
formas de onda de conmutación de semiciclos de una segunda
polaridad a la carga, siendo la segunda polaridad distinta de la
primera polaridad; y
un tercer modo de control para suministrar una
energía de un semiciclo de la primera polaridad y una energía de un
semiciclo de la segunda polaridad a la carga por turno, y
- (2)
- la unidad de conmutación opera en el orden del primer modo de control, segundo modo de control, y tercer modo de control.
De acuerdo con la configuración anterior, llega a
ser posible conseguir un efecto en que pueden reducirse no solo los
ruidos de armónicos, sino también las fluctuaciones generadas por
una corriente de pico instantánea, mediante el suministro de una
pluralidad de formas de onda de conmutación de semiciclos de la
primera polaridad, y una pluralidad de formas de onda de
conmutación de semiciclos de la segunda polaridad a la carga, la
cual tiene una característica positiva con respecto al calor.
Para una mejor comprensión de la naturaleza y de
las ventajas de la invención, se hará referencia a la siguiente
descripción detallada considerada en conjunción con los dibujos
adjuntos.
La figura 1 es un diagrama de bloques que muestra
esquemáticamente una configuración de un circuito de control de una
lámpara calefactora, provista en una realización a modo de ejemplo
de la presente invención;
la figura 2 es una vista que muestra cada
componente de un aparato de formación de imágenes digitales;
la figura 3 es una vista que muestra las
fluctuaciones y una forma de onda de la corriente cuando se lleva a
cabo el arranque suave;
la figura 4 es un diagrama de flujo que detalla
una operación para configurar un retardo de la conducción de la
lámpara calefactora mediante un patrón de control almacenado en una
memoria ROM en la figura 1;
la figura 5 es una vista que explica las
fluctuaciones y la forma de onda de la corriente instantánea de
pico;
la figura 6 es un gráfico que muestra una forma
de onda de la corriente cuando se conmutan los ciclos;
la figura 7 es una vista que muestra
esquemáticamente una forma de onda de la corriente conmutada;
la figura 8 es otra vista que muestra
esquemáticamente una forma de onda de la corriente conmutada;
la figura 9 es un gráfico que muestra una forma
de onda de la corriente cuando se conmutan los ciclos;
la figura 10 es otro gráfico que muestra una
forma de onda de la corriente cuando los ciclos se conmutan en un
modo de copia;
la figura 11 es un gráfico que muestra una forma
de onda de la corriente cuando los ciclos se conmutan en el modo de
copia;
la figura 12 es una vista que muestra un patrón
de conmutación en un período en que la magnitud de la conducción de
una primera polaridad es relativamente grande, y otro patrón de
conmutación en un periodo en que la magnitud de conducción de una
segunda polaridad es relativamente grande;
la figura 13 es un gráfico que muestra una forma
de onda de la corriente en que los ciclos se conmutan para reducir
un límite de una prueba de fluctuaciones grandes;
la figura 14 es otro gráfico incluso que muestra
una forma de onda de la corriente cuando se conmutan los ciclos;
y
la figura 15 es una vista que muestra una
definición de los términos en relación con una forma de onda de
conmutación.
A continuación se expondrá una realización a modo
de ejemplo de la presente invención utilizando una máquina de
copiar como un aparato de formación de imágenes a modo de ejemplo
con referencia a las figuras 1 a 15.
En primer lugar, se describirá brevemente cada
uno de los componentes del aparato de formación de imágenes
El aparato de formación de imágenes digitales de
la presente realización es, por ejemplo, una máquina de copias
digitales, que comprende una sección de escáner, una sección de
procesamiento de imágenes, y una sección de grabación de imágenes, y
estando provista una lámpara calefactora como fusor. En principio el
aparato de formación de imágenes digitales será explicado con
referencia a la figura 2. El presente aparato de formación de
imágenes es una máquina de copias digital 30 que comprende una
sección de escáner 31 y una sección de grabación de láser 32.
A continuación se utiliza un circuito de control
de una lámpara calefactora en la presente invención que se
explicará con referencia a la figura 1, que es un diagrama de
bloques que muestra una configuración de los componentes principales
de una unidad de control de energía eléctrica provista en el
aparato de formación de imágenes. En el dibujo, el numeral 101
denota un enchufe macho de conexión a la fuente de alimentación de
C.A., el numeral 102 denota una unidad de una fuente de
alimentación, el numeral 103 denota un substrato de control, y el
numeral 104 denota una unidad de fusión. La unidad de la fuente de
alimentación 102 incluye un transformador de la fuente de energía
eléctrica 102, un circuito de detección de cruce por cero 106, y un
TRIAC 107. El substrato de control 103 incluye las unidades de
Entrada/Salida (I/O) 108 y 109, una CPU 110, una memoria ROM 111,
una memoria RAM 112, y un conversor A/D 113, el amplificador 114, y
un termistor de detección de error. La unidad de fusión 104 incluye
un fusible de temperatura 117, un calefactor de fusión (lámpara
calefactora) 118, y un termistor de fusión 119.
En este caso, la unidad de la fuente de
alimentación 102 y el substrato de control 103 forman los medios de
conmutación.
A continuación se explicará la llamada de
ENCENDIDO/APAGADO de una señal de la lámpara calefactora HL y la
cuenta atrás del retardo. La lámpara calefactora está controlada
por una subrutina que ENCIENDE/APAGA la señal HL de la lámpara
calefactora. La subrutina es invocada por una interrupción de una
señal de cruce por cero que tiene lugar en cada cruce por cero de
un voltaje de C.A. Si la señal HL solicita el ENCENDIDO, la
subrutina ACTIVA el voltaje de la lámpara calefactora después de un
retardo. Tal como se muestra en la figura 3, el retardo tiene lugar
en cada semiciclo hasta que el riesgo de fluctuación ya no sea
significativo.
La Tabla 1 inferior muestra el contenido de una
tabla en memoria ROM en el substrato de control, es decir, una parte
de un programa de control prealmacenado en la memoria ROM 111,
basándose en el cual la CPU 110 evalúa la condición operativa del
aparato de formación de imágenes, es decir, el modo de reserva o el
modo de copia. A continuación, la CPU 110 selecciona un modo de
control de energía del sistema basándose en la evaluación para que
arranque el control del suministro de energía al calefactor de
fusión.
La figura 4 es un diagrama de flujo que detalla
una operación para configurar un retardo de conducción de la lámpara
calefactora mediante un patrón de control prealmacenado en la
memoria ROM de la Tabla 1 anterior. Para el inicio, se enciende la
fuente de alimentación (S101). A continuación, cuando la señal de
cruce por cero coincida con las interrupciones de la forma de onda
de energía eléctrica de C.A., mientras que la CPU está controlando
la máquina de copiado electrofotográfico según esté programada, se
iniciará un programa de control correspondiente al modo de control
(S102). El programa de control para cada modo de control está
prealmacenado en la memoria ROM. En el instante de que la señal de
cruce por cero interrumpe el programa, la cuenta atrás se inicia
para la sincronización del cruce por cero de la fuente de
alimentación (S103 y S104). A continuación, los datos de la
memoria ROM se leen basándose en el valor del cómputo (S105), y
dando salida a una señal de control S (S106) correspondiente a los
datos de la memoria ROM. De esta forma, se determina un retardo
arbitrariamente por el programa prealmacenado en la memoria ROM
para llevar a cabo la conmutación. Cuando termina el patrón de
control del retardo, el voltaje de C.A. de la lámpara calefactora es
conmutado al estado continuo de ENCENDIDO.
Por ejemplo, el modo de control A corresponde a
una parte en la que se almacena un patrón de conmutación de los
medios de control de la alimentación de energía en el modo de
reserva.
En este modo, puesto que el tiempo de retardo
desde el instante de sincronización del cruce por cero en el primer
semiciclo es de 8 ms, el ángulo de la fase de conducción es de 2 ms
cuando la frecuencia de la fuente de alimentación sea de 50 Hz. No
se permitirá que pase la corriente en el siguiente segundo
semiciclo. A continuación, en el siguiente tercer semiciclo, se
configura un tiempo de retardo desde el instante de sincronización
del cruce por cero con un valor de 2 ms similar al del primer
semiciclo. La alimentación eléctrica se controla mediante la
lectura de la memoria ROM para cada semiciclo de la forma
anterior.
En la presente realización, tal como se muestra
en la figura 1, el segundo termistor 116 está provisto en el
substrato de control 103, de forma que el substrato de control 103
pueda detectar el estado en curso del sistema (por ejemplo, modo de
copia, modo de precalentamiento, modo de reserva, arranque en frío)
basándose en la temperatura de cada componente en el sistema (por
ejemplo, las temperaturas de la sección de fusión y del interior
del aparato), para gestionar la información de la alimentación
eléctrica del sistema, mientras que controla un valor de la
corriente de pico instantánea y un valor de los ruidos generados
del sistema dentro de un rango predeterminado. Por ejemplo, el valor
de la resistencia del calefactor de fusión se incrementa cuando la
temperatura es baja, y disminuye cuando la temperatura es alta. En
otras palabras, el valor de la resistencia tiene una característica
positiva con respecto al calor. Así pues, si el control del
ENCENDIDO del calefactor se lleva a cabo a baja temperatura,
circulará una gran corriente de pico instantánea.
En la presente realización, el calefactor de
fusión 118 y el TRIAC 107 que sirven como medios de control de la
alimentación eléctrica, están provistos en serie con la fuente de
alimentación de C.A., de forma que el control de ENCENDIDO/APAGADO
del calefactor de fusión y la conducción en una fase arbitraria se
lleva a cabo mediante una señal de control desde la CPU 110
provista en el substrato de control 103. En otras palabras, cuando
el calefactor de fusión se conmuta a ENCENDIDO desde la posición de
APAGADO, se detectará un punto de cruce por cero de la forma de
onda del voltaje de la fuente de alimentación de C.A., mediante el
circuito de detección de cruce por cero 106, por lo que se generará
una señal de cruce por cero. Subsiguientemente, los medios de
control de alimentación eléctrica 107 efectúan la conmutación al
recibir la señal de control S1 procedente de la CPU 110, de forma
que se permita pasar una corriente a través del calefactor mediante
el ENCENDIDO de la forma de onda del voltaje mientras que la señal
S1 permanezca en ENCENDIDO (señal negativa). Después de que termine
el periodo de ajuste de la fase, circulará la suma de las
corrientes al calefactor bajo el control del cruce por cero.
Durante el periodo de ajuste de la fase, el
control puede ser llevado a cabo utilizando un ángulo de la fase de
conducción menor en comparación con el caso en que se alimentaba la
energía eléctrica al calefactor con una forma de onda completa. Así
pues, puede reducirse la corriente de pico máxima instantánea que
circula en el calefactor de fusión. En caso de que el alumbrado de
la habitación, o una pluralidad de otros aparatos, tales como una
impresora o un ordenador servidor, se encuentren también conectados
a la fuente de energía eléctrica de C.A. en forma próxima al aparato
de formación de imágenes 1, el voltaje de la fuente de energía de
C.A. caerá debido a la corriente de pico instantánea que esté
circulando en el calefactor de fusión, y lo hará también la línea
de alimentación de energía eléctrica provista para la iluminación de
la habitación. Esto puede provocar una fluctuación en la
iluminación o bien una caída en el voltaje del suministro de
energía eléctrica para otros aparatos, provocando efectos negativos
en la iluminación de la habitación y en otros aparatos.
Los ruidos de los armónicos representan armónicos
con respecto a una frecuencia del suministro de energía eléctrica
comercial, generados por las distorsiones de las formas de onda de
una señal del suministro de energía eléctrica, creadas por los
dispositivos que utilizan corrientes no sinusoidales, y representan
también los ruidos de armónicos sujetos a las normativas
reguladoras en la mayor parte de los países. Las fluctuaciones son
irregularidades en la línea de suministro de energía creadas por el
paso de una corriente a través de una carga conectada a la fuente
de suministro eléctrico.
La solución más efectiva para eliminar las
fluctuaciones es la activación de los ciclos suficientes. No
obstante, los ruidos de armónicos tienen un punto crítico. Aunque
los ruidos de armónicos no pueden ser eliminados, se puede cambiar
la distribución de los mismos. Algunos ruidos de armónicos se
incrementan mientras que el resto disminuye dependiendo de los
tipos de conmutación. En consecuencia, para desarrollar una
solución de arranque suave, deberán observarse al menos los puntos
que siguen a continuación de la práctica especificada.
Es decir, en primer lugar, los valores medidos
en curso de las fluctuaciones y los ruidos de armónicos se obtienen
por evaluación. A continuación, se analiza el patrón de ruidos de
armónicos para evaluar el margen de los ruidos de armónicos (en el
rango de armónicos pares e impares) con respecto al límite de las
normativas de seguridad y con el límite de regulación de objetivo.
A continuación, se ensambla una conmutación de arranque suave
mediante el cambio de varios ciclos de retardo medio (tiempo de
conducción de 1-4 ms) y varios ciclos de conducción.
Deberá observarse cuidadosamente un patrón en el cual los ruidos de
los armónicos se incrementen con el número de ciclos conmutados (el
número de semiciclos conmutados).
En este caso, los tiempos de conducción demasiado
largos no son efectivos en la reducción de los ruidos de los
armónicos. Así mismo, el tiempo de conducción deberá ser ajustado
para la serie 100 / 120 / 230 Voltios.
A continuación, se efectúan muchas medidas para
ajustar el número de ciclos conmutados y el tiempo de conducción
durante estos ciclos paso a paso. Esto se realiza para obtener un
compromiso (diferencia) entre el número de ciclos conmutados y la
distribución del ruido de los armónicos.
En un modo en el que se midan los ruidos de los
armónicos, serán conmutados un número menor de semiciclos con un
tiempo de conducción incrementado, mientras que en un modo en que
las fluctuaciones sean más importantes y no se midan los ruidos de
los armónicos, se conmutarán un gran número de semiciclos.
A continuación, se explicarán los datos medidos
en los ejemplos comparativos 1 y 2 sin aplicar la presente
invención. En los ejemplos comparativos, las fluctuaciones y los
ruidos de armónicos están medidos utilizando la serie 230 Voltios /
50 Hz, teniendo una lámpara calefactora de 1000 vatios.
Los resultados de la medición de las
fluctuaciones y de los ruidos de armónicos en los ejemplos
comparativos 1 y 2 y la realización presente se encuentran
expuestos en la Tabla 2 inferior.
Las medidas se hacen situando el aparato de
formación de imágenes bajo situaciones diferentes. Más
específicamente, el arranque suave para incrementar monótonamente
el tiempo de conducción para cada semiciclo, se utiliza en el
ejemplo comparativo 1, mientras que el arranque suave no se utiliza
en el ejemplo comparativo 2.
La prueba del ruido de armónicos y la prueba de
fluctuaciones cortas se miden en el modo de copia, y la prueba de
fluctuaciones largas se mide en el modo de reserva.
El modo de copia referido aquí es el modo en el
cual la fuente de suministro eléctrico del aparato de formación de
imágenes se inicia para formar una imagen cuando la lámpara
calefactora se haya mantenido fría.
El modo de reserva en el modo en el cual el
aparato de formación de imágenes de prueba se haya mantenido en un
estado activo sin llevar a cabo la operación de formación de
imágenes, puesto que el conmutador de la fuente de suministro de
energía se mantiene en ENCENDIDO.
En el modo de copia del ejemplo comparativo 1, se
adopta el sistema de arranque suave monótono, pero generándose los
ruidos de armónicos que excedan del límite de regulación. En cuanto
a las fluctuaciones, existe un margen para el límite de regulación
de 1,0.
Por contraste, es muy bajo en los ruidos de
armónicos y muy intenso en las fluctuaciones en el ejemplo
comparativo 2.
Tal como se expuso previamente con referencia a
la figura 15, las fluctuaciones se crean principalmente en el
inicio del alumbrado en la lámpara calefactora. Una corriente de
pico importante induce a las fluctuaciones en el voltaje de C.A.
del suministro de energía eléctrica. La medida de la señal de ciclo
completo del transformador revela que existe una fluctuación de una
caída de 4 Voltios en el voltaje real, y el voltaje recupera el
nivel original cuando la lámpara calefactora arranca después de
varios ciclos.
A continuación, se explicará la conmutación
convencional con el arranque suave, para reducir las
fluctuaciones.
Tal como se muestra en la figura 5, este es el
método para controlar el inicio de la lámpara calefactora para el
alumbrado de la misma utilizando el arranque suave. Este método
reduce la corriente de pico máxima instantánea que tiene lugar al
comienzo del alumbrado de la lámpara calefactora, mediante la
introducción de un retardo de un período Td desde el instante de
sincronización del cruce por cero, al conmutar cada ciclo del
voltaje de la lámpara calefactora.
Este método puede reducir las fluctuaciones, pero
crea los ruidos de los armónicos. No obstante, la conmutación en los
ciclos con retardos tiene que continuarse hasta que desaparezca el
riesgo de fluctuaciones, tal como se muestra en la figura 3. En el
dibujo, la curva (a) denota un voltaje, y la curva (b) denota una
corriente que tiene un perfil de retardo que disminuye
regularmente.
Así pues, la dificultad del problema es gestionar
ambos fenómenos, es decir, las fluctuaciones y los ruidos de los
armónicos, en forma concurrente.
En consecuencia, es necesario elegir un periodo
adecuado de la conmutación del ciclo con retardos y con un retardo
óptimo de conducción dentro de los ciclos del voltaje de C.A. En
consecuencia, es un objeto de la presente invención es reducir las
fluctuaciones de forma eficiente, sin generar demasiados ruidos de
armónicos.
Se observará, no obstante, que la modificación no
deberá inducir a perturbaciones en la corriente que alimenta la
máquina de copiar electrofotográfica. Así mismo, la modificación
no deberá aportar ningún efecto adverso en la señal de
ENCENDIDO/APAGADO de la lámpara calefactora, en el circuito de
control, o en las órdenes emitidas por la CPU y similares.
Para afrontar el objeto anterior, los inventores
estudiaron una solución de arranque suave mejorado con una
conmutación de aproximadamente 100 semiciclos bajo el control del
arranque suave, con un perfil de retardo en disminución de forma
regular.
Esta solución se probó con varias combinaciones
del ángulo de la fase de conducción de conmutación, y con un tiempo
de conducción, pero todo ello producía la generación de demasiados
ruidos de armónicos en el modo de copia.
La comparación de los ruidos de armónicos medidos
en el aparato de formación de imágenes de prueba reveló que existe
un margen amplio en los ruidos de armónicos pares, y un margen
estrecho o un margen negativo en los ruidos de los armónicos
impares. Esta observación condujo a los inventores al estudio de una
solución del arranque suave tal que pudiera producir ruidos de
armónicos impares y pares dentro del límite de la normativa.
A continuación se explicará la relación entre el
patrón de conmutación y los ruidos de los armónicos, como el
resultado del estudio sugerido por las anteriores
observaciones.
La información en cuanto a las características de
los ruidos de los armónicos de tres tipos de patrones de control se
encuentra expuesta en la Tabla 3 inferior.
El patrón de control A en la Tabla 3 anterior es
una señal similar a la utilizada para el arranque suave adoptado
por el aparato de prueba. Este tipo de señal produce muchos ruidos
de armónicos impares, pero es muy efectiva para la reducción de las
fluctuaciones.
El patrón B en la Tabla 3 genera ruidos de
armónicos pares, y se esperaba que fuera una señal ideal para
solventar los problemas. No obstante, después de probar la
solución, los ruidos de los armónicos pares medidos fueron demasiado
altos y excediendo al límite de la normativa.
El patrón C de control en la Tabla 3 anterior es
la solución adoptada para el arranque suave de la presente
invención. Este tipo de señal produce ambos tipos de ruidos de los
armónicos (impares y pares), aunque el nivel de la misma puede ser
ajustado mediante la selección del numero correcto de ciclos y del
retardo preciso (ángulo de la fase) de la conmutación.
El patrón C de control es una combinación de dos
formas de onda de función par de signos opuestos, y de hecho es una
forma de onda de función par con un ligero toque de función impar.
El patrón C de control es un compromiso para reducir tanto los
ruidos de los armónicos como las fluctuaciones.
A continuación se explicará el resultado de las
contramedidas de las fluctuaciones.
El modo de copia y el modo de reserva están
tratados bajo distintas condiciones debido a que sus límites de
regulación son muy distintos.
Los ruidos de los armónicos medidos en el modo de
copia se encuentran expuestos en la Tabla 4 inferior. En la tabla,
el símbolo O denota que el resultado pasa la prueba.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
La Tabla 4 anterior revela que el margen en
algunos de los ruidos de armónicos es muy ajustado. En consecuencia,
el numero de ciclos conmutados deberá ser optimizado. En otras
palabras, deberán ser conmutados un mínimo de ciclos sin inducir a
un incremento demasiado alto del ruido de los armónicos.
En el modo de reserva, por el contrario, los
ruidos de los armónicos no tienen que ser medidos, y por tanto
pueden conmutarse muchos ciclos según se desee para reducir las
fluctuaciones por debajo del límite de regulación de una forma
segura.
La Tabla 2 anterior muestra los resultados de la
prueba de las fluctuaciones y de los ruidos de los armónicos en
cada modo de la presente realización, con un valor de objetivo
(límite) de las fluctuaciones dentro de la regulación de seguridad
de la comparación.
En el modo de reserva, aunque el límite de la
regulación de reserva es muy ajustado con un valor de 0,65 en
comparación con el valor de 1 en el modo de copia, las
fluctuaciones medidas se encuentran perfectamente por debajo del
límite de regulación. En consecuencia, el numero de ciclos
conmutados en grande en este caso.
Los retardos de los instantes de sincronización
del inicio de la conducción son también muy importantes. Los
mejores resultados en términos del valor de objetivo (limite de
regulación de seguridad) se obtuvieron con un tiempo de conducción
de 5 ms. Esto incrementa el número de ciclos conmutados y el nivel
del ruido de los armónicos, pero el adoptar un tiempo de conducción
demasiado largo ya no es tan eficiente para reducir las
fluctuaciones.
A continuación, se explicará la conmutación
utilizando el patrón de control C de la Tabla 3 anterior, con
referencia a la figura 6 y a la Tabla 5 inferior. La Tabla 5
inferior representa un patrón de conmutación utilizado en la
presente realización.
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Primera y segunda
etapas
La primera etapa incluye 2 semiciclos positivos
conmutados, y la segunda etapa incluye 6 semiciclos positivos
conmutados. La primera y segunda etapas pueden mejorar los ruidos de
armónicos expuestos en la anterior Tabla 4.
Además del objeto de la reducción de las
fluctuaciones, la presente invención tiene otro objeto para llevar
a cabo el arranque suave sin generar demasiados ruidos de armónicos
que excedan el límite de la regulación de seguridad. Esta es la
razón por la que la primera etapa de 2 semiciclos positivos
conmutados se hace que comience en el instante de conducción de 2
ms.
A continuación, el tiempo de conducción en la
segunda etapa se incrementa en 1 ms desde el instante de conducción
en la primera etapa para reforzar el calentamiento. Este es el
incremento mínimo debido a las posibilidades del temporizador.
Incrementando el tiempo de conducción en 2 ms (es decir,
incrementando el tiempo de conducción de 2 ms a 4 ms) en la segunda
etapa de 6 ciclos positivos conmutados, puede tener un impacto
negativo en las fluctuaciones, debido a que el proceso no está
estabilizado todavía. Si el ángulo de la fase de conducción se
incrementa en 2 ms, al menos deberán ser conmutados 5 semiciclos,
es decir al menos 10 semiciclos en total, para estabilizar el
proceso y asegurar que ya no sea significativo el riesgo de las
fluctuaciones. No obstante, esto puede incrementar el número de
semiciclos conmutados, e incrementar por tanto el nivel del ruido de
armónicos con respecto al valor de objetivo fijado en la presente
invención. Esta es la razón por la que el tiempo de conducción se
incrementa en 1 ms en la segunda etapa desde el instante de
conducción en la primera etapa de 2 semiciclos positivos
conmutados.
Tercera
etapa
Esta etapa incluye semiciclos en blanco de 2
semiciclos (de ahora en adelante denominados como espacios en
blanco). Estos espacios en blanco son muy importantes para reducir
los ruidos de los armónicos impares. Eliminando estos espacios en
blanco se conectarían los dos patrones de conmutación (2+6
positivos y 5+3 negativos en la figura 6). Esto genera una forma de
onda de conmutación continua en la unión entre el sexto semiciclo de
una primera polaridad en la segunda etapa (que tiene un patrón de
un retardo de 7 ms y una conducción de 3 ms) y el siguiente primer
semiciclo de una segunda polaridad (la primera y segunda polaridades
son opuestas entre sí) en la siguiente cuarta etapa tal como se
muestra en la figura 7. La figura 7 es una vista que explica la
fuente de alimentación en el caso de conmutación del semiciclo
superior (primera polaridad) seguido por la conmutación del
semiciclo inferior (segunda polaridad). En este caso, se admite
que se generan muchos armónicos impares.
No es necesario otro conjunto de dos espacios en
blanco en la unión, porque ello enfriaría la lámpara calefactora a
través de un tiempo largo, y generar por tanto una mayor
fluctuación al iniciar la conmutación de un modo de control (5+3
negativos en la figura 6), en donde se suministra una energía
eléctrica mediante la continua conmutación de semiciclos de la
segunda polaridad. A la vista de lo anteriormente expuesto, la
elección óptima en cualquier caso es un tiempo de no conducción (en
blanco) del doble de largo que un semiciclo.
La figura 8 es una vista que muestra la fuente de
alimentación en el caso de la conmutación de un semiciclo superior
(primera polaridad) seguido por el tiempo de no conducción del
doble de largo que el semiciclo, y la conmutación del semiciclo
inferior (segunda polaridad). En este caso, se admite que se reducen
significativamente los armónicos impares. Este patrón de
conmutación está relacionado directamente con lo descrito en cuando
al Patrón de Control A en la Tabla 3 anterior.
Cuarta
etapa
Esta etapa incluye 5 semiciclos negativos
conmutados. Los primeros cinco semiciclos tienen un tiempo de
conducción de 3 ms. Este tiempo de conducción es el mismo que el
correspondiente a los seis últimos semiciclos de la primera
polaridad en la segunda etapa, porque el incremento de este tiempo
después del tiempo de no conducción (en blanco) de dos semiciclos
(la tercera etapa) generaría una fluctuación demasiado grande.
Quinta
etapa
A continuación, para los siguientes 3 semiciclos
negativos conmutados de la segunda polaridad, el tiempo de
conducción se incrementa en 1 ms desde el instante de conducción en
la cuarta etapa. La fluctuación generada por este incremento es muy
pequeña. La razón de porque se incrementa el tiempo de conducción en
1 ms, tal como se ha expuesto anteriormente, es para hacer pasar la
corriente durante un semiciclo completo sin retardo. Incrementando
el tiempo de conducción en 2 ms (es decir, incrementando el tiempo
de conducción de 3 ms a 5 ms) en esta etapa se generaría una
fluctuación demasiado grande. Esto es porque un incremento en la
corriente de pico instantánea tiende a incrementar las
fluctuaciones de la misma forma que en el inicio de la conducción
en la primera polaridad.
Sexta
etapa
Esta es una conmutación de 3 semiciclos positivos
y negativos conmutados. El fin de esta etapa es reducir las
fluctuaciones que permanezcan con el voltaje después de los 2+6
positivos, 2 espacios en blanco, y 5+3 semiciclos negativos
conmutados. Se admite una pequeña fluctuación restante cuando se
omiten estos 3 semiciclos conmutados. Se conmuta un semiciclo con
retardo en forma alternada hasta que desaparezca la fluctuación
restante. Al igual que el último semiciclo en la segunda forma de
onda de la función par (etapas cuarta y quinta), se mantiene el
tiempo de conducción de 4 ms para asegurar la continuidad.
Séptima
etapa
Esta es una conmutación de 3 semiciclos positivos
y negativos conmutados (1,5 ciclos positivos y negativos completos
conmutados), y el comienzo del patrón de calentamiento de una
lámpara calefactora normal.
Octava
etapa
Esta etapa incluye un espacio en blanco de un
semiciclo, y el fin de este espacio en blanco es eliminar la última
fluctuación en el voltaje.
La señal en cada etapa está relacionada con
muchos parámetros, tal como la lámpara calefactora, dispositivo bajo
control, amplitud del voltaje, y frecuencia. Puede aplicarse en
cualquier caso el principio de los semiciclos conmutados, es decir,
N_{1} (2+6 positivos en la Tabla 5) semiciclos positivos
conmutados de una gran primera polaridad, y N_{2} (5+3 negativos
en la Tabla 5) semiciclos negativos conmutados con una gran segunda
polaridad separados por dos espacios en blanco. El número (N_{1} y
N_{2}) de semiciclos conmutados puede cambiarse, dependiendo de
la magnitud de las fluctuaciones y del nivel de los ruidos de los
armónicos.
El resto de los semiciclos, 3 positivos y
negativos (6ª etapa), 1,5 ciclos completos (séptima etapa), y el
espacio en blanco (8ª etapa) se añaden para reducir las
fluctuaciones y los ruidos de armónicos en el aparato de prueba. El
número de estos semiciclos adicionales se ajusta mediante el
análisis de una señal de voltaje en el dispositivo bajo control.
Deberá observarse que la selección del tiempo de conducción
correcto es muy importante en cualquier instante de la conmutación.
Si el tiempo de conducción es demasiado largo, el calentamiento es
continuado pero permanecerán las fluctuaciones. En caso del aparato
de prueba utilizado aquí, las fluctuaciones alcanzan el límite
superior en un tiempo de conducción de 5 ms. En este caso, 5 ms es
menor que el valor obtenido en el caso de no utilizar el arranque
suave. No obstante, deberá observarse que las fluctuaciones pueden
ser grandes si el tiempo de conducción es demasiado largo incluso
con el arranque suave. En consecuencia, el tiempo de conducción
deberá ser determinado cuidadosamente. Por el contrario, si el
tiempo de conducción es demasiado corto, las fluctuaciones pueden
ser eliminadas pero el calentamiento requerirá un tiempo largo. Esto
es porque solo se suministra una pequeña magnitud de energía a la
lámpara calefactora o al dispositivo bajo control. Así mismo, se
incrementan los ruidos de los armónicos. Tal como se expuso
anteriormente, estos tiempos de conducción dependen de los tipos del
dispositivo bajo control, de la amplitud del voltaje, y de la
frecuencia.
A continuación se explicará el patrón de
conmutación en el modo de reserva.
La Tabla 6 inferior muestra un patrón de
conmutación al implementar la presente invención en el modo de
reserva.
La figura 9 muestra la forma de onda de
conmutación conformada cuando la lámpara calefactora está controlada
bajo el patrón de conmutación de la Tabla 6. Las señales se
analizan en el modo de reserva de la forma siguiente.
Cuando se lleva a cabo el arranque suave
normalmente en este modo, existe un margen con respecto al limite
de la regulación de seguridad. Así pues, las fluctuaciones pueden
ser reducidas por debajo del límite de la regulación sin una
compleja combinación de los controles de las formas de onda. En
resumen, el control que utiliza el patrón de control A de la Tabla
2 es suficiente. Las fluctuaciones pueden ser fácilmente reducidas,
sencillamente mediante la configuración del tiempo de conducción de
forma precisa.
Se explicará a continuación el procedimiento de
conmutación con referencia a la Tabla 6 anterior.
Primera y segunda
etapas
En esta etapa la conmutación se efectúa mediante
los 14 semiciclos positivos y negativos conmutados, seguido por 53
semiciclos positivos y negativos conmutados. El calentamiento se
inicia con un tiempo de conducción corto de 2 ms durante los 14
semiciclos para reducir las fluctuaciones. Después de la
estabilización, el tiempo de conducción se incrementa en 4 ms.
Después de la conducción de 14 semiciclos, la resistencia de la
lámpara calefactora se incrementa a un nivel en que las
fluctuaciones no pueden ser ya generadas.
Puesto que el valor de la resistencia del
calefactor se incrementa en el modo de reserva, las fluctuaciones
no se generan incluso aunque la conmutación lleve más tiempo. No
obstante, en el modo de copia, puesto que los ruidos de los
armónicos se incrementan con el número de ciclos conmutados,
deberán conmutarse el menor numero posible de semiciclos. En
consecuencia, el incremento del tiempo de conducción deberá ser
menor en el modo de copia que con respecto al modo de reserva.
Tercera
etapa
Esta etapa incluye un espacio en blanco de un
semiciclo.
Cuarta
etapa
Esta etapa incluye 3 semiciclos positivos y
negativos conmutados. Esta etapa es efectiva en el control de la
lámpara calefactora provista en una máquina de copiado
electrofotográfico. Estos semiciclos pueden ser ajustados o
configurados manualmente con un valor solicitado mediante el
análisis de la señal de voltaje en el dispositivo bajo control.
Al igual que la señal del modo de copia, la señal
de reserva está relacionada también con muchos parámetros, tales
como la lámpara, dispositivo bajo control, amplitud del voltaje, y
frecuencia. Así pues, el número de semiciclos conmutados se ajusta
dependiendo de la magnitud de las fluctuaciones y del nivel de los
ruidos de los armónicos.
La Tabla 2 anterior muestra las fluctuaciones y
los ruidos de los armónicos medidos en el aparato de prueba en el
modo de copia bajo el arranque suave con los valores de objetivo
(límites) de las fluctuaciones, dentro de la regulación de
seguridad para su comparación.
Los armónicos medidos con el arranque suave de la
presente invención en el modo de copia están expuestos en la Tabla 7
inferior. El símbolo O denota que los resultados pasan la
prueba.
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El resultado expuesto en la Tabla 7 revela que
las fluctuaciones y los ruidos de armónicos dependen generalmente
de los tipos de aparatos.
Aplicando la presente invención en una variedad
de combinaciones según lo especificado anteriormente, se pueden
reducir los ruidos de los armónicos y las fluctuaciones de una forma
más eficiente.
La presente invención descrita anteriormente se
aplica al aparato de prueba, es decir, a una máquina de copias
electrofotográficas de la serie de 230V/50Hz que tiene una lámpara
calefactora. Se observará que, no obstante, la presente invención es
aplicable también a un circuito de conmutación o similar además de
los componentes de la máquina de copiado relacionados directamente
con las fluctuaciones y la generación de ruidos de armónicos, tal
como la lámpara calefactora y la lámpara de copiado. Cuando se
reemplaza uno de los componentes que forman la máquina de copias
electrofotográficas, la configuración de la presente invención se
incorpora en el programa de arranque suave del ordenador, de forma
que las fluctuaciones y los ruidos de los armónicos puedan
reducirse eficientemente mediante la solución actualizada del
arranque suave.
La conmutación en muchos tiempos de conducción
distintos puede incrementar los ruidos de los armónicos. No
obstante, en la presente invención, los ruidos de armónicos pueden
ser reducidos mediante la configuración de un número menor de tipos
de ángulos de la fase de conducción.
En caso de la conmutación continua de un pequeño
número de semiciclos, puede impedirse una gran fluctuación mediante
el incremento del tiempo de conducción paso a paso. Esta tendencia
se observa inherentemente en el modo de copia.
Cuando el ángulo de fase excede de 90º, los
armónicos tienden a incrementarse. Cuando se generan muchos
armónicos, tiene que utilizarse un costoso filtro de ruidos o la
conmutación puede llegar a ser más complicada, haciendo por tanto
que sea difícil reducir los armónicos. No obstante, en la presente
invención, la conmutación se efectúa en el ángulo de la fase de
conducción del voltaje de la fuente de alimentación a 90º o
inferior (tiempo de conducción de 5 ms o inferior a 50 Hz), haciendo
que descienda por tanto el nivel de los ruidos de armónicos.
A continuación, se describirá la siguiente
descripción de otra forma de onda conmutada en el modo de copia
mostrada en la figura 10. Este tipo de conmutación puede reducir
la fluctuación corta a un nivel tan bajo como 0,86 con respecto al
limite de regulación de seguridad de 1,0 tal como se expuso
anteriormente en la Tabla 2 anterior, manteniendo mientras tanto
los ruidos de los armónicos dentro del límite de regulación. El
patrón de conmutación de la figura 10 se compone de 2+6 semiciclos
positivos conmutados, seguidos por 2 espacios en blanco, 8
semiciclos negativos conmutados, 3 semiciclos positivos y negativos
conmutados, 1 ciclo completo, y 1 espacio en blanco de un
semiciclo, y después (sin retardo) en el cruce por cero (conmutación
ZC, cruce por cero) de la fuente de alimentación comercial, entra
una señal de ENCENDIDO de una lámpara calefactora normal.
El propósito de cada etapa de conmutación está
expuesto a continuación.
Las modificaciones a modo de ejemplo del anterior
patrón de conmutación se muestran en la Tabla 8 inferior.
Las fluctuaciones medidas en la misma son 0,93,
0,88 y 0,92, respectivamente, todo ello por debajo del limite de
regulación de 1,0. En la figura 11 se muestra incluso otra
modificación a modo de ejemplo.
Se explicará otra modificación a modo de ejemplo
incluso con referencia a la figura 12. En este caso, la conmutación
representada por los modos 1 a 6 se lleva a cabo sucesivamente. En
el modo 1, un semiciclo positivo conmutado es mayor que un
semiciclo negativo conmutado. En el modo 3, el semiciclo negativo
conmutado es mayor que el semiciclo positivo conmutado. En el modo
2, el semiciclo positivo conmutado es menor que el semiciclo
positivo conmutado. en el modo 1, seguido por un semiciclo negativo
conmutado menor que el semiciclo negativo conmutado en el modo 3.
En cada uno de los modos 4 y 6, se proporciona un ciclo completo, y
en el modo 5, se proporciona un espacio en blanco. El periodo en el
modo 2 es al menos de un ciclo, o puede ser de un ciclo recortado.
El modo 2 puede ser omitido o bien puede insertarse un semiciclo
positivo y negativo conmutados antes del modo 4.
En la Tabla 9 inferior se muestra otro ejemplo
incluso.
La primera fila en la Tabla 9 inferior y la
figura 13 muestran el patrón de conmutación para reducir la
fluctuación larga. Este tipo de conmutación puede reducir la
fluctuación larga a un nivel tan bajo como 0,53 con respecto al
limite de regulación de seguridad de 0,65 tal como se mostró
previamente en la Tabla 2 anterior. La conmutación anterior está
compuesta por 14 semiciclos conmutados con un retardo constante
corto seguido por 53 semiciclos conmutados con un retardo constante
más largo, y 3 semiciclos conmutados que son los mismos que los
correspondientes en el modo de copia. El propósito de los primeros
14 semiciclos conmutados es reducir las fluctuaciones largas por
debajo del limite de regulación de seguridad, asegurando dos
periodos de calentamiento débil y un periodo de calentamiento
medio.
La forma de onda conformada por el patrón de
conmutación en la segunda fila de la Tabla 9 inferior es la
mostrada en la figura 14.
El control de la conducción en la carga por los
patrones de conmutación en cada realización anterior se inicia con
el semiciclo superior. No obstante, el control de conducción puede
iniciarse en su lugar con el semiciclo inferior.
Cada realización puede ser modificada de varias
formas. Por ejemplo, el ángulo de la fase de conducción está
controlado en este caso de forma tal que el periodo de conducción
se efectúa en el semiciclo positivo conmutado y en el que el periodo
de conducción es de 2 ms. No obstante, la magnitud de la conducción
en el semiciclo conmutado positivo solo tiene que ser relativamente
grande con respecto a la magnitud de conducción del semiciclo
negativo conmutado. Adicionalmente, la conducción de los semiciclos
negativos conmutados no deberá ser evitada necesariamente en su
totalidad. Debido a ello, el efecto solo puede obtenerse si el
valor de la conducción en el semiciclo positivo conmutado se
efectúa de forma relativamente grande con respecto al valor de la
conducción del semiciclo negativo conmutado.
De igual forma, en caso de conducción cero en la
carga, la conducción puede no ser reducida a cero en su totalidad.
Por ejemplo, incluso cuando pasa una ligera magnitud de corriente a
través de la carga, el efecto solo puede obtenerse si no se
suministra substancialmente ninguna fuente de alimentación a la
lámpara calefactora que sirva como carga. Adicionalmente, la
conmutación se realiza por el TRIAC y por el circuito puerta en
este caso. No obstante, la unidad de control de energía se modifica
posiblemente para iniciar la conducción en el punto de cruce por
cero y detiene la conducción mediante el control de un cierto
circuito puerta.
Tal como puede comprenderse a partir de la Tabla
8 anterior, el número de semiciclos positivos y negativos puede ser
un número impar o par.
Tal como se ha explicado, la primera unidad de
control de energía de la presente invención, incluyendo una carga
que tenga una característica de resistencia positiva con respecto a
la temperatura, y medios de conmutación conectados a una fuente de
alimentación de C.A. en serie con el suministro de una energía de
alimentación a la mencionada carga mediante el control de los
mencionados medios de conmutación, está caracterizada porque:
- (1)
- los mencionados medios de conmutación incluyen:
un primer modo de control para suministrar
continuamente una energía de alimentación, la cual está compuesta
por una pluralidad de formas de onda de conmutación de semiciclos de
una primera polaridad a la mencionada carga;
un segundo modo de control para suministrar
continuamente una energía de alimentación que está compuesta por una
pluralidad de formas de onda de conmutación de semiciclos de una
segunda polaridad a la carga, siendo la mencionada segunda polaridad
diferente de la mencionada primera polaridad; y
un tercer modo de control para suministrar una
energía de alimentación de un semiciclo de la mencionada primera
polaridad y una energía de alimentación de un semiciclo de la
mencionada segunda polaridad a la mencionada carga en forma
secuencial, y
- (2)
- los mencionados medios de conmutación que operan en el orden del mencionado primer modo de control, segundo modo de control, y tercer modo de control.
Una segunda unidad de control de energía de la
presente invención, incluyendo una carga que tiene una
característica de resistencia positiva con respecto a la
temperatura, y medios de conmutación, conectados ambos a una fuente
de alimentación de C.A. en serie para suministrar una energía de
alimentación a la mencionada carga, mediante el control de los
mencionados medios de conmutación, que está caracterizada
porque:
- (1)
- los mencionados medios de conmutación incluyen:
un primer modo de control para suministrar
continuamente una energía de alimentación, la cual está compuesta
por una pluralidad de formas de onda de conmutación de semiciclos de
una primera polaridad a la mencionada carga;
un segundo modo de control para inhibir una
fuente de alimentación a la mencionada carga durante al menos un
ciclo de la mencionada fuente de alimentación de C.A. de forma
continua;
un tercer modo de control para suministrar
continuamente una energía de alimentación que está compuesta por una
pluralidad de formas de onda de conmutación de semiciclos de una
segunda polaridad a la mencionada carga, siendo la mencionada
segunda polaridad diferente de la mencionada primera polaridad;
y
un cuarto modo de control para suministrar una
energía de alimentación de un semiciclo de la mencionada primera
polaridad y una energía de alimentación de un semiciclo de la
mencionada segunda polaridad a la mencionada carga en forma
secuencial, y
- (2)
- en la que los mencionados medios de conmutación operan en el orden del mencionado primer modo de control, segundo modo de control, tercer modo de control, y cuarto modo.
Una tercera unidad de control de energía de la
presente invención es la segunda unidad de control de energía que
está caracterizada además porque la fuente de alimentación está
inhabilitada durante un ciclo de la mencionada fuente de
alimentación de C.A. en el mencionado segundo modo de control.
Una cuarta unidad de control de energía de la
presente invención, incluyendo una carga que tiene una
característica de resistencia positiva con respecto a la
temperatura, y medios de conmutación conectados ambos a una fuente
de alimentación de C.A. en serie para suministrar una energía de
alimentación a la mencionada carga, mediante el control de los
mencionados medios de conmutación, caracterizada porque:
- (1)
- los mencionados medios de conmutación incluyen:
un primer modo de control para suministrar una
energía a la mencionada carga de forma tal que una magnitud de una
energía de una primera polaridad sea relativamente grande con
respecto a una cantidad de una energía de una segunda polaridad
durante al menos un ciclo de la mencionada fuente de alimentación de
C.A., en el que las mencionadas primera y segunda polaridades son
diferentes entre sí;
un segundo modo de control para suministrar una
energía a la mencionada carga de una forma tal que una cantidad de
energía de la mencionada segunda polaridad sea relativamente grande
con respecto a una cantidad de una energía de la mencionada primera
polaridad durante al menos un ciclo de la mencionada fuente de
alimentación de C.A.; y
un tercer modo de control para suministrar una
energía de un semiciclo de la mencionada primera polaridad, y una
energía de un semiciclo de la mencionada segunda polaridad a la
mencionada carga por orden secuencial, y
- (2)
- operando los mencionados medios de conmutación en el orden del mencionado primer modo de control, segundo modo de control, y tercer modo de control.
Una quinta unidad de control de energía de la
presente invención, incluyendo una carga que tiene una
característica de resistencia positiva con respecto a la
temperatura, y medios de conmutación, conectados ambos a una fuente
de alimentación de C.A. en serie para suministrar una energía de
alimentación a la mencionada carga, mediante el control de los
mencionados medios de conmutación, estando caracterizada porque:
- (1)
- los mencionados medios de conmutación incluyen:
un primer modo de control para suministrar una
energía de alimentación a la mencionada carga de una forma tal que
una cantidad de energía de una primera polaridad sea relativamente
grande con respecto a una cantidad de energía de una segunda
polaridad durante al menos un ciclo de la mencionada fuente de
alimentación de C.A., en el que la mencionada primera y segunda
polaridades son diferentes entre sí;
un tercer modo de control para suministrar una
energía a la mencionada carga de una forma tal que una cantidad de
energía de la mencionada segunda polaridad sea relativamente grande
con respecto a una cantidad de una energía de la mencionada primera
polaridad durante al menos un ciclo de la mencionada fuente de
alimentación de C.A.;
un segundo modo de control para suministrar una
energía de alimentación a la mencionada carga de una forma tal que
una cantidad de energía de la mencionada primera polaridad sea
relativamente pequeña en comparación con una cantidad de la energía
suministrada en el mencionado primer modo de control, y en el que
una cantidad de energía de la mencionada segunda polaridad sea
relativamente pequeña en comparación con una cantidad de energía
suministrada en el mencionado tercer modo de control durante al
menos un ciclo de la mencionada fuente de alimentación de C.A.;
y
un cuarto modo de control para suministrar una
energía de un semiciclo de la mencionada primera polaridad y una
energía de un semiciclo de la mencionada segunda polaridad a la
mencionada carga en forma secuencial, y
- (2)
- en el que los mencionados medios de conmutación operan en el orden del mencionado primer modo de control, segundo modo de control, tercer modo de control, y cuarto modo de control.
Una sexta unidad de control de energía de la
presente invención es la quinta unidad de control de energía,
caracterizada además porque la cantidad de la energía en el
mencionado segundo modo es substancialmente cero (nula).
Una séptima unidad de control de energía de la
presente invención es la quinta o sexta unidad de control de
energía, caracterizada además porque la energía se suministra
durante un ciclo de la mencionada fuente de alimentación de C.A. en
el mencionado segundo modo.
Una octava unidad de control de energía de la
presente invención, incluyendo una carga que tiene una
característica de resistencia positiva con respecto a la
temperatura, y medios de conmutación, conectados ambos a una fuente
de alimentación de C.A. en serie para suministrar una energía de
alimentación a la mencionada carga mediante el control de los
mencionados medios de conmutación, caracterizada porque:
- (1)
- los mencionados medios de conmutación incluyen:
un primer modo de control para suministrar una
energía de alimentación a la mencionada carga de una forma tal que
una cantidad de energía de una primera polaridad sea relativamente
grande en comparación con una cantidad de energía de una segunda
polaridad durante al menos un ciclo de la mencionada fuente de
alimentación de C.A., en el que la mencionada primera y segunda
polaridades son diferentes entre sí;
un segundo modo de control para suministrar una
energía de alimentación a la mencionada carga de una forma tal que
una cantidad de energía de la mencionada segunda polaridad sea
relativamente grande con respecto a una cantidad de una energía de
la mencionada primera polaridad durante al menos un ciclo de la
mencionada fuente de alimentación de C.A.;
un tercer modo de control para suministrar
sucesivamente una energía de control de conmutación de la mencionada
segunda polaridad, una energía de control de conmutación de la
mencionada primera polaridad, y la energía de control de conmutación
de la mencionada segunda polaridad a la mencionada carga en un orden
establecido; y
un cuarto modo de control para suministrar una
energía de alimentación de la mencionada primera polaridad y una
energía de alimentación de la mencionada segunda polaridad a la
mencionada carga en orden secuencial, y
- (2)
- los mencionados medios de conmutación operando en el orden del mencionado primer modo de control, segundo modo de control, tercer modo de control, y cuarto modo de control.
Una novena unidad de control de energía de la
presente invención, incluyendo una carga que tiene una
característica de resistencia positiva con respecto a la
temperatura, y medios de conmutación, ambos conectados a una fuente
de alimentación de C.A. en serie para suministrar una energía de
alimentación a la mencionada carga, mediante el control de los
mencionados medios de conmutación, que está caracterizada
porque:
- (1)
- los mencionados medios de conmutación incluyen:
un primer modo de control para suministrar una
energía de alimentación a la mencionada carga de una forma tal que
una cantidad de energía de una primera polaridad sea relativamente
grande en comparación con una cantidad de una energía de una
segunda polaridad durante al menos un ciclo de la mencionada fuente
de alimentación de C.A., en el que la mencionada primera y segunda
polaridades son diferentes entre sí;
un segundo modo de control para suministrar una
energía de alimentación a la mencionada carga de una forma tal que
una cantidad de energía de la mencionada segunda polaridad sea
relativamente grande en comparación con una cantidad de energía de
la mencionada primera polaridad durante al menos un ciclo de la
mencionada fuente de alimentación de C.A.
un tercer modo de control para suministrar
sucesivamente una energía de control de conmutación de la mencionada
segunda polaridad, una energía de control de conmutación de la
mencionada primera polaridad, y la energía de control de conmutación
de la mencionada segunda polaridad a la mencionada carga en un orden
establecido;
un cuarto modo de control para suministrar una
energía de alimentación de la mencionada primera polaridad, una
energía de alimentación de la segunda polaridad, y la energía de la
primera polaridad, en el orden presentado en una cantidad total
mayor que una cantidad de la energía suministrada en el mencionado
tercer modo de control; y
un quinto modo de control para suministrar una
energía de alimentación de la mencionada primera polaridad y una
energía de alimentación de la mencionada segunda polaridad a la
mencionada carga en orden sucesivo por turno, y
- (2)
- los mencionados medios de conmutación que operan en el orden del mencionado primer modo de operación, segundo modo de operación, tercer modo de operación, cuarto modo de operación, y quinto modo de operación.
Una décima unidad de control de la energía de
alimentación de la presente invención, incluyendo una carga que
tiene una característica de resistencia positiva con respecto a la
temperatura, y medios de conmutación, ambos conectados a una fuente
de alimentación de C.A. en serie para suministrar una energía de
alimentación a la mencionada carga, mediante el control de los
mencionados medios de conmutación, que está caracterizada
porque:
- (1)
- los mencionados medios de conmutación incluyen:
un primer modo de control para suministrar una
energía de alimentación a la mencionada carga de una forma tal que
una cantidad de energía de alimentación de una primera polaridad
sea relativamente grande en comparación con una cantidad de energía
de una segunda polaridad durante al menos un ciclo de la mencionada
fuente de alimentación de C.A., siendo la mencionada primera y
segunda polaridades diferentes entre sí;
un segundo modo de control para suministrar una
energía de alimentación a la mencionada carga de una forma tal que
una cantidad de energía de alimentación de la mencionada segunda
polaridad sea relativamente grande en comparación con una cantidad
de una energía de la mencionada primera polaridad durante al menos
un ciclo de la mencionada fuente de alimentación de C.A.;
un tercer modo de control para suministrar
sucesivamente una energía de control de conmutación de la mencionada
segunda polaridad, una energía de alimentación de control de
conmutación de la mencionada primera polaridad, y la energía de
control de conmutación de la mencionada segunda polaridad a la
mencionada carga en un orden establecido;
un cuarto modo de control para suministrar
sucesivamente una energía de un semiciclo de la mencionada primera
polaridad, una energía de un semiciclo de la segunda polaridad, y
una energía de un semiciclo de la primera polaridad en un orden
presentado en una cantidad total más grande que una cantidad de la
energía suministrada en el mencionado tercer modo de control a la
mencionada carga;
un quinto modo de control para suministrar una
energía de alimentación a la mencionada carga en una cantidad menor
que una cantidad de la energía de un semiciclo en el mencionado
cuarto modo de control durante un semiciclo de la mencionada fuente
de alimentación de C.A.; y
un sexto modo de control para suministrar una
energía de alimentación de la mencionada primera polaridad y una
energía de alimentación de la mencionada segunda polaridad a la
mencionada carga por turno, y
- (2)
- operando los mencionados medios de conmutación en el orden del mencionado primer modo de control, segundo modo de control, tercer modo de control, cuarto modo de control, quinto modo de control, y sexto modo de control.
Una onceava unidad de control de energía de la
presente invención es la décima unidad de control de energía
caracterizada además porque la cantidad de energía suministrada a la
mencionada carga en el mencionado quinto modo de control es cero
(nula).
Una doceava unidad de control de energía de la
presente invención, incluyendo una carga que tiene una
característica de resistencia positiva con respecto a la
temperatura, y medios de conmutación, conectados ambos a una fuente
de alimentación de C.A. en serie para suministrar una energía de
alimentación a la mencionada carga mediante el control de los
mencionados medios de conmutación, estando caracterizada porque:
- (1)
- los mencionados medios de conmutación incluyen:
un primer modo de control para suministrar una
energía de alimentación a la mencionada carga de una forma tal que
una magnitud de conducción de una primera polaridad sea
relativamente grande con respecto a una magnitud de conducción de
una segunda polaridad durante al menos un periodo del doble de largo
que un semiciclo de la mencionada fuente de alimentación, siendo la
mencionada primera y segunda polaridades diferentes entre si;
un segundo modo de control para suministrar una
energía de alimentación a la mencionada carga de una forma tal que
una magnitud de conducción de la mencionada segunda polaridad sea
relativamente grande con respecto a una magnitud de conducción de la
mencionada primera polaridad durante al menos un periodo del doble
de largo que el semiciclo de la mencionada fuente de
alimentación;
un tercer modo de control para suministrar
sucesivamente una energía de un semiciclo de la mencionada primera
polaridad, una energía de un semiciclo de la mencionada segunda
polaridad, y un semiciclo de la mencionada primera polaridad a la
mencionada carga;
un cuarto modo de control para suministrar una
energía de alimentación en una magnitud menor que una magnitud de la
energía de un semiciclo suministrada en el mencionado tercer modo
de control a la mencionada carga durante un semiciclo de la
mencionada fuente de alimentación de C.A.; y
un quinto modo de control para suministrar una
energía de alimentación de la mencionada primera polaridad y una
energía de alimentación de la mencionada segunda polaridad a la
mencionada carga por turno, y
(2) operando los mencionados medios de
conmutación en el orden del mencionado primer modo de control,
segundo modo de control, tercer modo de control, cuarto modo de
control, y quinto modo de control.
Una decimotercera unidad de control de energía de
la presente invención es la doceava unidad de control de energía
caracterizada además porque la cantidad de energía suministrada en
el mencionado cuarto modo es cero (nula).
Una decimocuarta unidad de control de energía de
la presente invención, incluyendo una carga que tiene una
característica de resistencia positiva con respecto a la
temperatura, y medios de conmutación conectados ambos a una fuente
de alimentación de C.A. en serie para suministrar una energía de
alimentación a la mencionada carga para controlar los mencionados
medios de conmutación, estando caracterizada porque,
(1) los mencionados medios de conmutación
incluyen;
un primer modo de control para suministrar
continuamente una primera energía de conmutación a la mencionada
carga durante al menos un ciclo de la mencionada fuente de
alimentación de C.A.;
un segundo modo de control para suministrar
continuamente una segunda energía de conmutación a la mencionada
carga durante al menos un ciclo de la mencionada fuente de
alimentación de C.A.; y
un tercer modo de control para suministrar una
energía de la mencionada primera polaridad y una energía de la
mencionada segunda polaridad a la mencionada carga por turno,
(2) se configura una fase para efectuar la
conmutación de forma tal que una magnitud de una corriente de
conducción a la mencionada carga durante un primer semiciclo en el
mencionado segundo modo sea mayor que una magnitud de la corriente
de conducción durante al menos un semiciclo en el mencionado primer
modo de control, y
(3) los mencionados medios de conmutación operan
en el orden del mencionado primer modo de control, segundo modo de
control, y tercer modo de control.
Por ejemplo, en la figura 13, los primeros 14
semiciclos positivos y negativos son el primer modo de control, y
los siguientes 53 semiciclos positivos y negativos son el segundo
modo de control.
Una decimoquinta unidad de control de energía de
la presente invención, incluyendo una carga que tiene una
característica de resistencia positiva respecto a la temperatura, y
medios de conmutación, estando conectados ambos a una fuente de
alimentación de C.A. en serie para suministrar una energía a la
mencionada carga mediante el control de los mencionados medios de
conmutación, estando caracterizada porque,
(1) los mencionados medios de conmutación
incluyen:
un primer modo de control para suministrar
continuamente una primera energía de conmutación a la mencionada
carga durante al menos un ciclo de la mencionada fuente de
alimentación de C.A.;
un segundo modo de control para suministrar
continuamente una segunda energía de conmutación a la mencionada
carga durante al menos un semiciclo de la mencionada fuente de
alimentación de C.A.;
un tercer modo de control para suministrar
continuamente una tercera energía de conmutación a la mencionada
carga durante al menos un ciclo de la mencionada fuente de
alimentación de C.A.; y
un cuarto modo de control para suministrar una
energía de alimentación de la mencionada primera polaridad y una
energía de alimentación de la mencionada segunda polaridad por
turno,
(2) se configura una fase para efectuar la
conmutación de forma tal que una magnitud de una corriente de
conducción a la mencionada carga durante cada semiciclo en el
mencionado segundo modo de control sea menor que (i) una magnitud
de la corriente de conducción durante al menos un semiciclo en el
mencionado primer modo de control e (ii) una magnitud de la
corriente de conducción a la mencionada carga durante un primer
semiciclo en el mencionado tercer modo de control, y
(3) operando los mencionados medios de
conmutación en el orden del mencionado primer modo de control,
segundo modo de control, tercer modo de control, y cuarto modo de
control.
Una decimosexta unidad de control de energía de
la presente invención es la decimoquinta unidad de control de
energía caracterizada además porque los mencionados medios de
conmutación incluyen un periodo en el cual no se suministra energía
de alimentación de conmutación a la mencionada carga entre los
mencionados primer modo de control y el tercer modo de control, en
lugar del mencionado segundo modo de control.
Por ejemplo, en la figura 13, los primeros 14 +
53 semiciclos positivos y negativos son el primer modo de control,
el siguiente espacio en blanco de semiciclos es el segundo modo de
control, y los siguientes 3 semiciclos positivos y negativos son el
tercer modo de control.
Una decimoséptima unidad de control de energía de
la presente invención es la decimoquinta o decimosexta unidad de
control de energía, caracterizada además porque un periodo del
mencionado segundo modo de control es tan largo como un semiciclo de
la mencionada fuente de alimentación de C.A.
Una decimoctava unidad de control de energía de
la presente invención es la decimoquinta, decimosexta, o
decimoséptima unidad de control de energía, caracterizada además
porque una magnitud de la mencionada primera energía de conmutación
del semiciclo en el mencionado tercer modo de control es menor que
una magnitud de una energía durante al menos un semiciclo en el
mencionado primer modo de control.
Una decimonovena unidad de control de energía de
la presente invención, incluyendo una carga que tiene una
característica de resistencia positiva con respecto a la
temperatura, y medios de conmutación, conectados ambos a una fuente
de alimentación de C.A. en serie para suministrar una energía a la
mencionada carga mediante el control de los mencionados medios de
conmutación, estando caracterizada porque,
(1) los mencionados medios de conmutación
incluyen:
un primer modo de control para suministrar
continuamente una primera energía de conmutación a la mencionada
carga durante al menos un ciclo de la mencionada fuente de energía
de C.A.;
un segundo modo de control para suministrar
continuamente una segunda energía de conmutación a la mencionada
carga durante al menos un ciclo de la mencionada fuente de
alimentación de C.A.; y
un tercer modo de control para suministrar una
energía de una primera polaridad y una energía de una segunda
polaridad a la mencionada carga por turno,
(2) se configura una fase para efectuar la
conmutación en los mencionados primer y segundo modos de control de
forma tal que una fase de conducción a la mencionada carga sea menor
en el mencionado segundo modo de control que en el mencionado primer
modo de control, y
(3) operando los mencionados medios de
conmutación en el orden del mencionado primer modo de control,
segundo modo de control, y tercer modo de control.
De acuerdo con las configuraciones anteriores, ha
llegado a ser posible obtener un efecto que no solo puede reducir
los armónicos impares, sino también las fluctuaciones generadas por
una corriente instantánea de pico, mediante el suministro de una
pluralidad de formas de onda de conmutación de semiciclos de la
primera polaridad y una pluralidad de formas de onda de conmutación
de semiciclos de la segunda polaridad a la carga, teniendo una
característica positiva con respecto al calor.
En otras palabras, pueden obtenerse los cuatro
efectos siguientes:
- (1)
- reducir los ruidos de armónicos sin utilizar un costoso filtro de armónicos;
- (2)
- reducir las fluctuaciones mediante la supresión de una corriente instantánea de pico que circule en la lámpara calefactora;
- (3)
- proporcionar un patrón de conmutación tal que mantenga las fluctuaciones y los ruidos de armónicos dentro de sus límites de regulación de seguridad respectivos; y
- (4)
- proporcionar un método de conmutación sin añadir ningún circuito de hardware especial.
Claims (17)
1. Una unidad de control de energía que incluye
una carga (118) que tiene una resistencia positiva característica
con respecto a la temperatura, y medios de conmutación (102, 103),
ambos conectados a una fuente de alimentación de C.A. (101) en
serie para suministrar una energía a la mencionada carga (118)
mediante el control de los mencionados medios de conmutación,
caracterizada porque comprende además medios (110) para
controlar los mencionados medios de conmutación de acuerdo con:
un primer modo de control para suministrar
sucesivamente una primera energía de atenuación bajo el control de
la fase en donde se suministra un voltaje después de un retardo en
cada semiciclo durante al menos un ciclo de la mencionada fuente de
alimentación de C.A. a la mencionada carga;
un segundo modo de control para suministrar
sucesivamente una segunda energía de atenuación bajo el control de
la fase en el que se suministra un voltaje después de un retardo
durante cada semiciclo durante al menos un ciclo de la mencionada
fuente de alimentación de C.A. a la mencionada carga; y
un tercer modo de control para suministrar una
energía en el que el voltaje tiene una primera polaridad y una
segunda polaridad a la mencionada carga por turnos;
en el que se configura un tiempo de retardo de la
conducción de la corriente en el mencionado segundo modo de control
para que sea menor que el tiempo de retardo de la conducción de la
corriente en el mencionado primer modo de control, de forma que una
magnitud de una corriente de conducción a la mencionada carga
durante un primer semiciclo en el mencionado segundo modo de control
sea mayor que una magnitud de la corriente de conducción a la
mencionada carga durante un último semiciclo en el mencionado primer
modo de control, y
en el que el mencionado primer modo de control,
segundo modo de control, y tercer modo de control, se llevan a cabo
en este orden.
2. La unidad de control de energía de la
reivindicación 1, en la que existe:
un cuarto modo de control para suministrar
sucesivamente la mencionada segunda energía de atenuación bajo el
control de la fase durante al menos un semiciclo de la mencionada
fuente de alimentación de C.A. (101) a la mencionada carga (118),
en el que
se configura un tiempo de retardo de la
conducción de la corriente en el mencionado cuarto modo de control
para que sea mayor que un tiempo de retardo de la conducción de la
corriente en los mencionados primer y segundo modos de control, de
forma que una magnitud de una corriente de conducción a la
mencionada carga para cada semiciclo en el mencionado cuarto modo de
control sea menor que (i) una magnitud de una corriente de
conducción a la mencionada carga durante un último semiciclo en el
mencionado primer modo de control, e (ii) una magnitud de una
corriente de conducción a la mencionada carga durante un primer
semiciclo en el mencionado segundo modo de control, y
en el que el mencionado primer modo de control,
cuarto modo de control, segundo modo de control, tercer modo de
control, se lleva a cabo en este orden.
3. Una unidad de control de energía de la
reivindicación 2, en la que el periodo en el cual se suministra una
magnitud de energía de atenuación a la mencionada carga se
configura a cero (nula), suministrándose entre el mencionado primer
modo de control y el mencionado segundo modo de control,
reemplazando el mencionado cuarto modo de control.
4. Una unidad de control de energía de cualquiera
de las reivindicaciones 2 y 3, en la que el periodo del mencionado
cuarto modo de control es tan largo como un semiciclo de la
mencionada fuente de alimentación de energía de C.A.
5. La unidad de control de energía de cualquiera
de las reivindicaciones 2 a 4, en la que una magnitud de una
energía de atenuación durante un primer semiciclo en el mencionado
segundo modo de control es menor que una magnitud de la energía
durante un último semiciclo en el mencionado primer modo de
control.
6. La unidad de control de energía de la
reivindicación 1, en la que
se configura un tiempo de retardo de la
conducción de la corriente en el mencionado segundo modo de control
para que sea menor que un tiempo de retardo de la conducción de la
corriente en el mencionado primer modo de control, de forma que una
fase de conducción a la mencionada carga sea menor en el mencionado
segundo modo de control que en el mencionado primer modo de control,
y
en la que el mencionado primer modo de control,
segundo modo de control, y tercer modo de control se llevan a cabo
en este orden.
7. La unidad de control de energía de la
reivindicación 1, en la que existen:
un quinto modo de control para suministrar una
energía a la mencionada carga de forma tal que una magnitud de una
energía en la que un voltaje tiene una primera polaridad es
relativamente grande con respecto a una magnitud de una energía en
la que el voltaje tiene una segunda polaridad durante al menos un
ciclo de la mencionada fuente de alimentación de C.A.
en la que la mencionada primera y segunda
polaridades son diferentes entre sí; y
un sexto modo de control para suministrar una
energía a la mencionada carga, de forma tal que una magnitud de la
energía en que el voltaje tiene una segunda polaridad es
relativamente grande con respecto a una magnitud de una energía en
la que el voltaje tiene una primera polaridad durante al menos un
ciclo de la mencionada fuente de alimentación de C.A.
8. La unidad de control de energía de la
reivindicación 7, en la que existe:
un séptimo modo de control para suministrar una
energía de un semiciclo, en el que el voltaje tiene la mencionada
primera polaridad y una energía en la que el voltaje tiene un
semiciclo de la mencionada segunda polaridad a la mencionada carga
por turno, y
en el que el séptimo modo de control se lleva a
cabo después de llevar a cabo los mencionados quinto y sexto modos
de control.
9. La unidad de control de energía de la
reivindicación 7, en la que existe:
un séptimo modo de control para suministrar una
energía a la mencionada carga, de forma tal que una magnitud de una
energía en la que el voltaje tiene una primera polaridad mencionada
es relativamente pequeña en comparación con una magnitud de una
energía suministrada en el mencionado quinto modo de control, y una
magnitud de una energía en la que el voltaje tiene la mencionada
segunda polaridad es relativamente pequeña en comparación con una
magnitud de una energía suministrada en el mencionado segundo modo
de control durante al menos un ciclo de la mencionada fuente de
alimentación de C.A.; y
un octavo modo de control para suministrar una
energía de un semiciclo, en el que el voltaje tiene la mencionada
primera polaridad, y una energía de un semiciclo, en que el voltaje
tiene la mencionada segunda polaridad a la mencionada carga por
turno, y
el mencionado octavo modo de control se lleva a
cabo después del mencionado quinto, séptimo y sexto modos de
control.
10. La unidad de control de energía de la
reivindicación 9, en la que la magnitud de una energía en el
mencionado séptimo modo de control es cero (nula).
11. La unidad de control de energía de la
reivindicación 9, en la que la energía se suministra durante un
ciclo de la mencionada fuente de alimentación de C.A. en el
mencionado séptimo modo de control.
12. La unidad de control de energía de la
reivindicación 7, en la que existen:
un séptimo modo de control para suministrar
sucesivamente una energía de atenuación bajo el control de la fase,
en el que un voltaje tiene la mencionada segunda polaridad, una
energía de atenuación bajo el control de la fase en la que un
voltaje tiene la mencionada primera polaridad, y una energía de
atenuación bajo el control de la fase en la que un voltaje tiene la
mencionada segunda polaridad en este orden hacia la mencionada
carga; y
un octavo modo de control para suministrar la
energía en la que el voltaje tiene la mencionada primera polaridad,
y la energía en que el voltaje tiene la mencionada segunda
polaridad hacia la mencionada carga por turno, y
en el que los mencionados quinto, sexto, séptimo
y octavo modos de control se llevan a cabo en este orden.
13. La unidad de control de energía de la
reivindicación 7, en la que existen:
un séptimo modo de control para suministrar
sucesivamente una energía de atenuación bajo el control de la fase,
en el que un voltaje tiene la mencionada segunda polaridad, una
energía de atenuación bajo el control de la fase en la que un
voltaje tiene la mencionada primera polaridad, y una energía de
atenuación bajo el control de la fase en la que un voltaje tiene la
mencionada segunda polaridad en este orden hacia la mencionada
carga; y
un octavo modo de control para suministrar
sucesivamente la energía en la que el voltaje tiene la mencionada
primera polaridad, la energía tiene un voltaje que tiene la
mencionada segunda polaridad, y la energía en la que el voltaje
tiene la mencionada primera polaridad en este orden hacia la
mencionada carga de forma tal que una magnitud de una energía es
mayor que una magnitud de una energía suministrada en el mencionado
séptimo modo de control hacia la mencionada carga; y
un noveno modo de control para suministrar la
energía en la que un voltaje tiene la mencionada primera polaridad,
y la energía en la que el voltaje tiene la mencionada segunda
polaridad hacia la mencionada carga por turno, y
en el que el quinto, sexto, séptimo, octavo y
noveno modos de control se llevan a cabo en este orden.
14. La unidad de control de energía de la
reivindicación 7, en la que existen:
un séptimo modo de control para suministrar
sucesivamente una energía de atenuación bajo el control de la fase,
en el que un voltaje tiene una mencionada segunda polaridad, una
energía de atenuación bajo el control de la fase, en la que un
voltaje tiene una mencionada primera polaridad, y una energía de
atenuación bajo el control de la fase en la que el voltaje tiene la
mencionada segunda polaridad en este orden hacia la mencionada
carga;
un octavo modo de control para suministrar
sucesivamente una energía de alimentación de un semiciclo, en la
que un voltaje tiene una mencionada primera polaridad, una energía
de un semiciclo en la que el voltaje tiene la mencionada segunda
polaridad, y una energía de un semiciclo, en la que el voltaje tiene
la mencionada primera polaridad hacia la mencionada carga, de forma
tal que una magnitud de una energía es mayor que una cantidad de
energía suministrada a la mencionada carga en el mencionado séptimo
modo de control;
un noveno modo de control para suministrar una
energía hacia la mencionada carga en un semiciclo de una fuente de
alimentación de C.A., de forma tal que una magnitud de una energía
sea menor que una magnitud de una energía de un semiciclo
suministrada a la mencionada carga en el mencionado octavo modo de
control; y
un décimo modo de control para suministrar una
energía, en la que un voltaje tiene la mencionada primera polaridad
y una energía en la que un voltaje tiene la mencionada segunda
polaridad hacia la mencionada carga por turno, y
en el que el mencionado décimo modo de control se
lleva a cabo después de haber llevado a cabo los mencionados quinto,
sexto, séptimo, octavo y décimo modos de control.
15. La unidad de control de energía de la
reivindicación 14, en la que la energía suministrada a la
mencionada carga en el mencionado noveno modo de control es cero
(nula).
16. La unidad de control de energía de la
reivindicación 7, en la que existen:
un séptimo modo de control para suministrar
sucesivamente una energía de un semiciclo, en que el voltaje tiene
la mencionada primera polaridad, una energía de un semiciclo en la
que el voltaje tiene la mencionada segunda polaridad, y una energía
de un semiciclo en la que el voltaje tiene la mencionada primera
polaridad hacia la mencionada carga;
un octavo modo de control para suministrar una
energía a la mencionada carga en un semiciclo de una fuente de
alimentación de C.A., de una forma tal que una magnitud de una
energía sea menor que una magnitud de una energía de un semiciclo
suministrado hacia la mencionada carga en el mencionado séptimo modo
de control; y
noveno modo de control para suministrar una
energía en la que un voltaje tiene la mencionada primera polaridad
y una energía en la que un voltaje tiene la mencionada segunda
polaridad hacia la mencionada carga por turno, y
en el que el mencionado noveno modo de control se
lleva a cabo después de haber llevado a cabo los mencionados quinto,
sexto, séptimo y octavo modos de control.
17. La unidad de control de energía de la
reivindicación 16, en la que la energía suministrada a la
mencionada carga en el mencionado octavo modo de control es cero
(nula).
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