ES2321675A1 - Dispositivo inversor de puente en h para motor de corriente alterna. - Google Patents
Dispositivo inversor de puente en h para motor de corriente alterna. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2321675A1 ES2321675A1 ES200602918A ES200602918A ES2321675A1 ES 2321675 A1 ES2321675 A1 ES 2321675A1 ES 200602918 A ES200602918 A ES 200602918A ES 200602918 A ES200602918 A ES 200602918A ES 2321675 A1 ES2321675 A1 ES 2321675A1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- voltage
- cell
- order
- output
- power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 40
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 19
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 12
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 7
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000004092 self-diagnosis Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/505—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M7/515—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
- H02M7/525—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency
- H02M7/527—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency by pulse width modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
- H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Se describe un dispositivo inversor de puente en H para un motor de corriente alterna, en el cual pueden suministrarse como salida tensiones de salida de celdas de potencia al permitir a los controladores de celda compensar las tensiones de entrada de las celdas de potencia incluso en el caso de las tensiones de entrada varíen. Un usuario puede seleccionar un modo de funcionamiento para cada controlador de celda de manera que sea un modo de compensación de la tensión de entrada, así como un modo de control de la tensión de salida, de acuerdo con una frecuencia de orden simple. Como el controlador de celda tiene una función de control de compensación para la variación de la tensión de entrada, es posible reducir la carga de comunicación entre un controlador maestro o principal y el controlador de celda.
Description
Dispositivo inversor de puente en H para motor
de corriente alterna.
La presente invención se refiere al control del
accionamiento de un motor de corriente alterna que se utiliza coma
fuente de suministro de potencia de accionamiento de un equipo
industrial de elevada potencia, tal como una bomba, un ventilador,
un compresor, un mezclador y un transportador, y que requiere una
fuente de suministro de potencia de alta tensión.
Específicamente, la presente invención se
refiere a un dispositivo inversor de alta tensión que tiene una
tensión de salida de entre 2 kilovoltios (kV) y 5 kV, y, más
particularmente, a un dispositivo inversor de alta tensión que puede
obtener una tensión de salida elevada mediante la conexión de una
pluralidad de dispositivos inversores de baja tensión (por ejemplo,
dispositivos inversores que tienen una tensión de salida de 200 V ó
400 V) en serie para cada una de las fases de una corriente
trifásica.
Más concretamente, la presente invención se
refiere a un sistema inversor que puede estar controlado de forma
distributiva por medio de controladores de celda y de un
controlador maestro o principal, de tal manera que los
controladores de celda están destinados al control individual por
cada celda de potencia, y el controlador principal se destina a
controlar los controladores de celda.
Más específicamente, la presente invención
concierne a un sistema inversor de alta tensión para el que la
tensión de salida no se ve afectada por la variación de una tensión
de entrada de cada celda de potencia.
Más concretamente, la presente invención se
refiere a un sistema inversor de alta tensión en el que unos
controladores de celda pueden evitar que una tensión de salida se
vea afectada por la variación de una tensión de entrada de cada
celda de potencia, sin depender de un controlador principal.
Más específicamente, la presente invención se
refiere a un sistema inversor de alta tensión que utiliza
comunicación en serie para la comunicación entre un controlador
principal y una pluralidad de controladores de celda, y, más
específicamente, se sirve de una comunicación de red de área de
controladores (CAN -"controller area network").
Un sistema inversor de puente en H, que es un
tipo de sistema inversor de alta tensión, comprende una fuente de
suministro de potencia individual por cada celda de potencia,
destinada a suministrar una fuente de potencia de corriente directa
o continua a cada celda de potencia.
Se utiliza un transformador para el suministro
individual de potencia. Se emplean un rectificador y un condensador
para transformar una corriente alterna suministrada desde el
transformador, en una corriente continua y suministrar así la
corriente continua a un conmutador de semiconductor situado en la
celda de potencia. Una tensión rectificada por el rectificador y
suavizada o descrestada por el condensador es detectada entonces
desde los dos extremos del condensador y, al mismo tiempo,
constituye una tensión de entrada de la celda de potencia. Esta
tensión es la denominada tensión de enlace de CC (corriente
continúa -"direct current -DC") en la técnica anterior.
Sin embargo, la tensión de enlace de CC para
cada celda de potencia puede resultar modificada debido a la
variación de la tensión de una fuente de suministro de potencia de
corriente alterna de entrada del transformador, es decir, de una
fuente de suministro de potencia de corriente alterna comercial.
Esto no permite al dispositivo inversor suministrar como salida la
tensión de salida que se requiere por parte de un motor de
corriente alterna.
Por otra parte, algunas tensiones de enlace de
CC para celda de potencia pueden ser diferentes de otras tensiones
de enlace de CC para celda de potencia, debido a la caída
porcentual de tensión de impedancia del transformador, es decir, a
un error en la tensión de salida secundaria del transformador o a
las diferencias en la capacidad individual del condensador. Por
esta razón, puede producirse un desequilibrio entre las tensiones
de salida del dispositivo inversor para cada fase. Esto provoca una
sobre-tensión en un conmutador de semiconductor de
una fase concreta durante la regeneración, por lo que el conmutador
de semiconductor correspondiente puede resultar quemado.
Con el fin de resolver el problema anterior, la
celda de potencia puede conectarse a un disyuntor de circuito, de
tal manera que el disyuntor de circuito puede ser disparado cuando
se produce la sobre tensión, con el fin de proteger la celda de
potencia.
Sin embargo, se presentan problemas en tanto en
cuanto, si se dispara el disyuntor de circuito conectado a la celda
de potencia de una de las fases, las tensiones que se aplican a las
celdas de potencia de las otras fases se incrementan y el
funcionamiento de un dispositivo de carga, tal como un motor, puede
verse detenido conforme se detiene el funcionamiento del
dispositivo inversor.
En consecuencia, un propósito de la presente
invención consiste en proporcionar un dispositivo inversor de puente
en H para un motor de corriente alterna, en el cual las tensiones de
salida de las celdas de potencia y una tensión de salida final del
dispositivo inversor no se vean afectadas ni siquiera por la
variación global o por la variación individual de las tensiones de
enlace de CC para una pluralidad de celdas de potencia.
Otro propósito de la presente invención es
proporcionar un dispositivo inversor de puente en H para un motor
de corriente alterna, en el cual una pluralidad de controladores de
celda, y no un controlador maestro o principal, puedan controlar
las respectivas celdas de potencia de tal modo que no se vean
afectadas las tensiones de salida de las celdas de potencia, con lo
que se reduce la carga de conmutación y la carga de comunicación
del controlador principal.
Con el fin de conseguir estas y otras ventajas
de acuerdo con la finalidad de la presente invención, según se
incorpora y describe ampliamente aquí, se proporciona un
dispositivo inversor de puente en H para un motor de corriente
alterna, el cual comprende una pluralidad de celdas de potencia
conectadas en serie para cada una de tres fases, cada una de las
cuales tiene un conmutador de semiconductor, un circuito
rectificador y un condensador de suavización o descrestado, de tal
modo que el conmutador de semiconductor es susceptible de ser
controlado por conmutación, y el circuito rectificador y el
condensador de suavización están destinados a suministrar una
tensión de enlace de CC (corriente continua -"direct current
-DC") al conmutador de semiconductor como tensión de entrada; un
transformador de desplazamiento de fase, que tiene un arrollamiento
primario y una pluralidad de arrollamientos. secundarios, de tal
modo que los arrollamientos secundarios están conectados a cada una
de las celdas de potencia con el fin de suministrar una fuente de
potencia de corriente alterna monofásica; un controlador maestro o
principal, que proporciona una señal de instrucción u orden de
frecuencia de salida, dependiendo de una orden de velocidad
predeterminada, de manera que la señal de orden de frecuencia de
salida representa una frecuencia de salida del dispositivo
inversor; una pluralidad de controladores de celda, conectados de
forma comunicativa con el controlador principal y dispuestos, cada
uno de ellos, en correspondencia con cada una de las celdas de
potencia, a fin de determinar una relación o proporción entre la
tensión de entrada y la tensión de salida de cada celda de
potencia, como proporción de unas frecuencia de orden de acuerdo
con la señal de orden de frecuencia dé salida procedente del
controlador principal, en comparación con una frecuencia estimada
predeterminada del motor de corriente alterna, a fin de generar una
tensión de referencia que depende de la tensión estimada del motor
de corriente alterna, al objeto de computar una tensión de
compensación de acuerdo con la proporción entre la tensión de
entrada y la tensión de salida, con respecto a la diferencia entre
la tensión de referencia y la tensión de enlace de CC detectada,
para compensar con la tensión de compensación computada la tensión
de referencia, y para generar una señal de modulación de anchura de
impulso, que tiene una anchura de impulso determinada que depende
de la tensión de referencia compensada, a fin de controlar la
conmutación del conmutador de semiconductor contenido en la celda
de potencia; y una red, conectada entre el controlador principal y
los controladores de las celdas, al objeto de proporcionar un
recorrido o camino de comunicación entre el controlador principal y
los controladores de las celdas.
Los anteriores y otros objetos, características,
aspectos y ventajas de la presente invención se pondrán de
manifiesto de forma más evidente a partir de la siguiente
descripción detallada de la presente invención, al tomarse en
combinación con los dibujos que se acompañan.
Los dibujos que se acompañan, los cuales se han
incluido para proporcionar una comprensión adicional de la
invención, y se incorporan a esta memoria y constituyen parte de la
misma, ilustran realizaciones de la invención y, conjuntamente con
la descripción, sirven para explicar los principios de la
invención.
En los dibujos:
la Figura 1 es un diagrama de bloques que
ilustra la configuración completa de un dispositivo inversor de
puente en H para un motor de corriente alterna, de acuerdo con la
presente invención;
la Figura 2 representa un diagrama de bloques
que ilustra la comunicación entre un controlador principal y
controladores de celda de un dispositivo de inversión de puente en
H para una corriente alterna, de acuerdo con la presente
invención;
la Figura 3 es un diagrama de bloques que
ilustra la configuración detallada de un controlador de celda de un
dispositivo inversor de puente en H para un motor de corriente
alterna de acuerdo con una realización de la presente
invención;
la Figura 4 es un diagrama de bloques que
ilustra la configuración detallada de un controlador de celda de un
dispositivo inversor de puente en H para un motor de corriente
alterna, de acuerdo con otra realización de la presente
invención;
la Figura 5 es un perfil o forma de onda que
ilustra un método para modular una anchura de impulso de un
generador de señal de modulación de anchura de impulso, incluido en
un controlador de celda de un dispositivo inversor de puente en H
para un motor de corriente alterna, de acuerdo con la presente
invención;
la Figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra
el funcionamiento de un controlador de celda de un dispositivo
inversor de puente en H para un motor de corriente alterna, de
acuerdo con una realización de la presente inven-
ción; y
ción; y
la Figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra
el funcionamiento de un controlador de celda de un dispositivo
inversor de puente en H para un motor de corriente alterna, de
acuerdo con otra realización de la presente invención.
A continuación, se hará referencia en detalle a
las realizaciones preferidas de la presente invención, de las
cuales se ilustran ejemplos en los dibujos que se acompañan.
La Figura 1 es un diagrama de bloques que
ilustra la configuración completa de un dispositivo inversor de
puente en H para un motor de corriente alterna, de acuerdo con la
presente invención.
Como se muestra en la Figura 1, el dispositivo
inversor de, puente en H para un motor de corriente alterna, de
acuerdo con la presente invención, comprende un transformador 71 de
desplazamiento de fase.
El transformador 71 de desplazamiento de fase
comprende un arrollamiento primario 71A y una pluralidad de
arrollamientos secundarios 71B1 \sim 71 Bn. El arrollamiento
primario 71A está formado por un arrollamiento trifásico en
triángulo que recibe una fuente de potencia de corriente alterna
trifásica, por ejemplo, de 220 V de CA (corriente alterna
-"alternating current -AC") y una frecuencia de 60 Hz. Los
arrollamientos secundarios 71B1 \sim 71 Bn transforman la tensión,
por ejemplo, 220 V de CA del arrollamiento primario 71A, en 24 V y
proporcionan los 24 V a cada una de unas celdas de potencia U1
\sim Un, V1 \sim Vn, W1 \sim Wn, que están formadas por
arrollamientos en triángulo. TAB es una derivación o toma central
proporcionada entre el arrollamiento primario 71A y los
arrollamientos secundarios 71B1 \sim 71Bn.
Las celdas de potencia de la fase U, U1 \sim
Un, las celdas de potencia de la fase V, V1 \sim Vn, y las celdas
de potencia de la fase W, W1 \sim Wn, están conectadas en serie
por cada fase, de tal manera que la suma de las tensiones de salida
de las celdas de potencia conectadas en serie por cada fase, se
proporciona a un motor de corriente alterna 73 como cada tensión de
salida de las fases correspondientes U, V y W. Como se ha descrito
anteriormente, el motor de corriente alterna 73 se utiliza como
fuente de suministro de potencia de accionamiento de un equipo
industrial de alta potencia, tal como una bomba, un ventilador, un
compresor, un mezclador y un transportador, y requiere una fuente de
suministro de potencia de una tensión elevada de entre 2 kV y 5
kV.
Como se muestra en un bloque en línea
discontinua de la Figura 1, que ilustra una configuración interna
aumentada de la n-ésima celda de potencia de fase W, Wn, como
ejemplo de las celdas de potencia U1 \sim Un, V1 \sim Vn, W1
\sim Wn, cada una de las celdas de potencia U1 \sim Un, V1
\sim Vn, W1 \sim Wn de acuerdo con la presente invención
comprende un circuito rectificador CON y un condensador C, de tal
manera que el circuito rectificador CON rectifica una cualquiera de
las corrientes alternas trifásicas de entre los arrollamientos
secundarios 71B1 \sim 71Bn, en una corriente continua, y el
condensador C suaviza o descresta la corriente continua rectificada
por el circuito rectificador CON, y proporciona la corriente
directa suavizada a un conmutador de semiconductor SW. La tensión a
través del condensador C constituye la tensión de entrada que se
proporciona a las celdas de potencia U1 \sim Un, V1 \sim Vn, W1
\sim Wn, que, con más detalle, es la tensión de entrada que se
proporciona al conmutador de semiconductor': SW contenido en las
celdas de potencia U1 \sim Un, V1 \sim Vn, W1 \sim Wn. En lo
sucesivo, se hará referencia a la tensión como tensión de enlace de
CC (corriente continua -"direct current -DC").
Por ejemplo, el conmutador de semiconductor SW
representa, por ejemplo, un transistor bipolar de puerta aislada
(IGBT - "insulated gate bipolar transistor") o un rectificador
de control de silicio (SCR -"silicon control rectifier") que
puede ser activado, o conectado, y desactivado, o desconectado, por
una señal de excitación de puerta, es decir, una señal de salida de
un generador de señal de modulación de anchura de impulso dispuesto
en el dispositivo inversor de la presente invención.
Cada una de las celdas de potencia U1 \sim Un,
V1 \sim Vn, W1 \sim Wn consiste en un dispositivo inversor de
baja tensión destinado a accionar el motor de corriente alterna 73
al invertir la tensión de entrada, es decir, la tensión de enlace
de CC del condensador C, en una tensión de corriente alterna.
Al objeto de controlar cada una de las celdas de
potencia U1 \sim Un, V1 \sim Vn, W1 \sim Wn, el número de
controladores de celda U1CC1 \sim UnCCn, V1CC1 \sim VnCCn, W1CC1
\sim WnCCn, se corresponde con el número de celdas de potencia U1
\sim Un, V1 \sim Vn, W1 \sim Wn, y los controladores de celda
están conectados, respectivamente, a las celdas de potencia U1
\sim Un, V1 \sim Vn, W1 \sim Wn.
El controlador principal 72 controla todos los
controladores U1CC1 \sim UnCCn, V1CC1 \sim VnCCn, W1CC1 \sim
WnCCn, y proporciona una señal de orden de frecuencia de salida de
acuerdo con una orden de velocidad predeterminada, de tal manera
que la señal de orden de frecuencia de salida representa una
frecuencia de salida del dispositivo inversor, es decir, de las
celdas de potencia U1 \sim Un, V1 \sim Vn, W1 \sim Wn. La
orden de velocidad predeterminada significa datos de instrucción u
orden de velocidad almacenados en unos medios de memoria de
programa, tales como una memoria de sólo lectura ("read only
memory - ROM") ajustada en una entrada de programa por parte de
unos medios de entrada de programa, tales como un dispositivo
cargador de programa, que pueden ser conectados al controlador
principal 72 por medio de una línea de transmisión de datos.
El controlador principal 72 puede tener
funciones de control tales como el reinicio tras un fallo de
potencia instantáneo, la búsqueda de velocidad del motor, la parada
de emergencia, el ahorro automático de energía, el propio
diagnóstico o auto-diagnóstico, y la sintonización
automática. Sin embargo, puesto que tales funciones de control del
controlador principal 72 no tienen nada que ver con la presente
invención, se omitirá su descripción detallada.
El controlador principal 72 está conectado a los
controladores de celda U1CC1 \sim UnCCn, V1CC1 \sim VnCCn,
W1CC1 \sim WnCCn a través de una red de comunicación N con el fin
de permitir su mutua comunicación. Los datos transmitidos desde el
controlador principal 72 a los controladores de celda U1CC1 \sim
UnCCn, V1CC1 \sim VnCCn, W1CC1 \sim WnCCn puede incluir
información tal como una orden de tensión de salida, una señal de
sincronización, el sobrecalentamiento del motor, el
sobrecalentamiento del transformador, un error en el ventilador y
una deficiencia en la fase de salida. Los datos transmitidos desde
los controladores de celda U1CC1 \sim UnCCn, V1CC1 \sim VnCCn,
W1CC1 \sim WnCCn al controlador principal 72 pueden incluir
información tal como una sobre-tensión, una caída en
la tensión, una sobre-corriente, una derivación o
puente entre brazos del conmutador de semiconductor, una fuga a
tierra y una deficiencia de fase de la celda de potencia. Como
tales datos no tienen nada que ver con la presente invención, se
omitirá su descripción detallada.
Como se muestra en la Figura 2, la comunicación
entre el controlador principal 72 y los controladores de celda
UlCC1 \sim UnCCn, V1CC1 \sim VnCCn, W1CC1 \sim WnCCn se
realiza por medio de la red de comunicación N. Preferiblemente, un
ejemplo de la red de comunicación N comprende un cable de fibra
óptica que tiene una velocidad de transmisión de los datos rápida y
unas buenas propiedades de aislamiento frente al ruido.
Por otra parte, la red de comunicación N entre
el controlador principal 72 y los controladores de celda U1CC1
\sim UnCCn, V1CC1 \sim VnCCn, W1CC1 \sim WnCCn se sirve de
una Red de Área de Controladores (CAN -"Controller Area
Network") que tiene excelentes características por lo que
respecta a una transmisión rápida de los datos y al aislamiento
frente al ruido.
Haciendo referencia a la Figura 2, los bloques
de la CAN que se muestran en el controlador principal 72 representan
la configuración que hace posible la comunicación por la CAN en el
controlador principal 72. En la Figura 2, la red de comunicación N;
extendida hasta el controlador principal 72, está compuesta por un
dispositivo conectador óptico, revestido con un material aislante,
sobre una fibra óptica. Además de la anterior configuración, los
dispositivos de accionamiento de la CAN pueden estar conectados
independientemente al exterior del controlador principal 72 y de los
controladores de celda U1CC1 \sim UnCCn, V1CC1 \sim VnCCn, W1CC1
\sim WnCCn, a fin de hacer posible la comunicación entre los
dispositivos de accionamiento de la CAN a través de la red de
comunicación N.
Por otro lado, se describirá, haciendo
referencia a la Figura 3, un diagrama de bloques que ilustra la
configuración detallada de un controlador de celda de un
dispositivo inversor de puente en H para un motor de corriente
alterna, de acuerdo con una realización de la presente
invención.
Puesto que los controladores de celda de acuerdo
con la presente invención tienen la misma configuración unos con
respecto a otros, se describirá en detalle el primer controlador de
celda U1CC1 de los controladores de celda de fase U, U1CC1 \sim
UnCCn, conectados en serie, con referencia a la Figura 3.
El controlador de celda U1CC1 determina una
proporción de tensión de salida con respecto a la tensión de
entrada de la celda de potencia U1 (véase la Figura 1), como una
proporción de frecuencia de orden, de acuerdo con la señal de orden
de frecuencia de salida procedente del controlador principal 72
(véase la Figura 1), en comparación con una frecuencia estimada
predeterminada del motor de corriente alterna 73. En otras
palabras, si la frecuencia estimada del motor de corriente alterna
es 60 Hz y la frecuencia de orden de acuerdo con la señal de orden
de frecuencia de salida es 30 Hz, el controlador de celda U1CC1
determina la proporción de la tensión de salida con respecto a la
tensión de entrada como el 50%.
El controlador de celda U1CC1 genera una tensión
de referencia que depende de una tensión estimada del motor de
corriente alterna 73. Por ejemplo, si la tensión estimada del motor
de corriente alterna es 200 V, el controlador de celda U1CC1
computa 20 V, correspondientes al 10% de los 200 V, como un valor
de tensión de referencia, y almacena en su interior el valor
resultante. En este caso, la proporción del 10% es predeterminada y
almacenada.
El controlador de celda U1CC1 computa una
tensión de compensación de acuerdo con la proporción entre la
tensión de salida y la tensión de entrada, con respecto a la
diferencia entre la tensión de referencia y la tensión de enlace de
CC, y compensa con la tensión de compensación computada la tensión
de referencia. Por ejemplo, como la tensión de referencia es 20 V,
si la tensión de enlace de CC es 18 V entonces la tensión de
diferencia es 18 V - 20 V = -2 V, y la tensión de compensación es
-1 V, que se obtiene al multiplicar la proporción entre la tensión
de entrada y la tensión de salida, correspondiente al 55%, por la
tensión de diferencia de -2 V. El controlador de celda U1CC1
determina 19 V, que se obtienen al sumar -1 V a la tensión de
referencia de 20 V, como una nueva tensión de referencia en la que
se compensa la variación en la tensión de entrada. En otras
palabras, la tensión de referencia disminuye si la tensión de
entrada de la celda de potencia, es decir, la tensión de enlace de
CC, se reduce, y viceversa. Si bien se ha descrito anteriormente,
el incremento en la tensión de referencia reduce una anchura de
impulso de una señal de modulación de anchura de impulso destinada
a excitar el conmutador de semiconductor SW de la celda de
potencia, de tal modo que se reduce el tiempo de activación o
conexión del conmutador de semiconductor, con lo que la tensión
suministrada desde la celda de potencia al motor de corriente
alterna disminuye. Por otra parte, la disminución en la tensión de
referencia incrementa la anchura de impulso de la señal de
modulación de anchura de impulso destinada a excitar el conmutador
de semiconductor SW de la celda de potencia, a fin de incrementar
el tiempo de activación o conexión del conmutador de semiconductor,
con lo que la tensión suministrada desde la celda de potencia al
motor de corriente alterna se incrementa.
Por otra parte, el controlador de celda U1CC1
genera la señal de modulación de anchura de impulso, que tiene una
anchura de impulso determinada que depende de la tensión de
referencia compensada, a fin de controlar la conmutación del
conmutador de semiconductor SW dispuesto en la celda de potencia
U1. En otras palabras, el controlador de celda U1CC1 determina el
tiempo de activación o conexión del conmutador de semiconductor SW
de la celda de potencia U1 utilizando una anchura de impulso de una
señal de impulso que se suministra a una puerta del conmutador de
semiconductor SW. La anchura de impulso, como se muestra en la
Figura 5, viene determinada por un periodo de tiempo entre dos
líneas discontinuas, es decir, para un periodo de tiempo en el que
una onda portadora en triángulo que tiene un valor de pico de 200
V, es mayor que una tensión de referencia de 100 V o igual a ésta.
Una señal de salida que presenta una forma o perfil de onda de
salida rectangular, de un nivel alto, se suministra como salida
desde el controlador de celda U1CC1, a la puerta del conmutador de
semiconductor SW dispuesto en la celda de potencia U1, para ese
periodo de tiempo. A diferencia de un ejemplo que se muestra en la
Figura 5, el valor de pico de la onda portadora en triángulo puede
ser 20 V si la tensión de referencia compensada es de 19 V. El
valor de tensión de la tensión de referencia se computa previamente
como un valor de tensión que tiene una proporción predeterminada
que depende del valor de tensión estimado del motor de corriente
alterna conectado al dispositivo inversor, y, al mismo tiempo, es
una tensión de enlace de CC normal, esto es, un valor
predeterminado por una tensión de carga normal del condensador C de
la Figura 1. De acuerdo con ello, no existe ningún cambio en los
valores de tensión de referencia, a menos que el condensador C sea
reemplazado por otro que tenga una capacidad diferente y se varíe
el valor de tensión estimado del motor de corriente alterna.
También, la tensión de pico de la onda portadora en triángulo está
predeterminada como una tensión que es tanto mayor que la tensión
de referencia como lo es el valor predeterminado, y se ha
seleccionado previamente un circuito de generación de onda
portadora en triángulo, que genera una señal de onda portadora en
triángulo que tiene una tensión de pico correspondiente. De acuerdo
con ello, no existe ningún cambio en la tensión de pico de la onda
portadora en triángulo, a menos que el circuito de generación de
onda portadora en triángulo sea reemplazado por otro.
En la Figura 5, se sugieren la tensión de pico
de la onda portadora en triángulo y la tensión de referencia, a
modo de ejemplo, como 200 V y 100 V respectivamente, y no 20 V y 19
V, por conveniencia en la descripción. De acuerdo con ello, no
importa cuáles son los valores de tensión.
La señal de salida que tiene una forma de onda
de salida rectangular de nivel alto, puede ser suministrada como
salida desde el controlador de celda U1CC1 a la puerta del
conmutador de semiconductor SW dispuesto en la celda de potencia Ul
durante un periodo de tiempo en el que la onda portadora en
triángulo es mayor o igual que la tensión de referencia de 19 V.
A continuación se describirá la configuración
detallada del controlador de celda U1CC1 de acuerdo con la Figura
3, así como el funcionamiento del controlador de celda U1CC1.
El controlador de celda U1CC1 comprende una
unidad 81 de computación de proporción de tensión de salida. La
unidad 81 de computación de proporción de tensión de salida computa
la proporción de frecuencia de orden de acuerdo con la señal de
orden de frecuencia de salida procedente del controlador principal
72, por ejemplo, una proporción de 30 Hz, correspondiente al 50% de
la frecuencia estimada predeterminada, que es, por ejemplo, 60 Hz,
del motor de corriente alterna, y determina la proporción de la
tensión de salida de la celda de potencia U1 con respecto a la
tensión de enlace de CC, como la proporción computada, es decir, el
50%.
El controlador U1CC1 comprende un generador 82
de tensión de referencia. El generador 82 de tensión de referencia
genera una tensión de referencia que depende de la tensión estimada
predeterminada del motor de corriente alterna. Suponiendo que el
usuario introduce previamente la tensión estimada de 200 V, el
generador 82 de tensión de referencia computa 20 V, correspondientes
al 10% de los 200 V, y almacena en su interior el valor computado.
En este caso, la proporción del 10% viene predeterminada por el
fabricante del dispositivo inversor y se ha almacenado con
anterioridad en un programa a través de unos medios de entrada
tales como un dispositivo cargador de programa.
El controlador de celda U1CC1 comprende una
unidad 83 de computación de tensión de diferencia. La unidad 83 de
computación de tensión de diferencia computa una tensión de
diferencia entre la tensión de enlace de CC detectada y la tensión
de referencia proporcionada desde el generador de tensión de
referencia. Por ejemplo, como la tensión de referencia es 20 V, si
la tensión de enlace de CC detectada es 18 V, entonces la tensión
de diferencia es 18 V - 20 V = -2 V. La unidad 83 de computación de
tensión de diferencia proporciona la tensión de diferencia de -2 V
como valor resultante.
El controlador de celda U1CC1 comprende una
unidad 84 de computación de tensión de compensación. La unidad 84
de computación de tensión de compensación obtiene una tensión de
compensación de -1 V al multiplicar la proporción, es decir el 50%,
entre la tensión de salida de la celda de potencia y la tensión de
enlace de CC proporcionada desde la unidad 81 de computación de
proporción de tensión de salida, por la tensión de diferencia de -2
V proporcionada desde la unidad 83 de computación de tensión de
diferencia.
El controlador de celda U1CC1 comprende un
generador 86 de señal de modulación de anchura de impulso. Con el
fin de controlar la conmutación del conmutador de semiconductor SW
dispuesto en la celda de potencia U1, el generador 86 de señal de
modulación de anchura de impulso genera una señal de modulación de
anchura de impulso que tiene una anchura de impulso determinada que
depende de una tensión de 19 V que se obtiene al compensar con la
señal de compensación de -1 V la tensión de referencia de 20 V
procedente del generador 82 de tensión de referencia.
Con más detalle, el generador 86 de señal de
modulación de anchura de impulso determina el tiempo de activación
o conexión del conmutador de semiconductor SW dispuesto en la celda
de potencia U1, mediante el uso de la anchura de impulso de la
señal de impulso suministrada a la puerta del conmutador de
semiconductor SW. La anchura de impulso, como se muestra en la
Figura 5, es determinada por un periodo de tiempo comprendido entre
dos líneas discontinuas, es decir, para un periodo de tiempo en el
que una onda portadora en triángulo que tiene un valor de pico de
200 V, es mayor que una tensión de referencia de 100 V o igual a
ésta. Una señal de salida que presenta una forma o perfil de onda
de salida rectangular, de un nivel alto, se suministra como salida
desde el controlador de celda U1CC1, a la puerta del conmutador de
semiconductor SW dispuesto en la celda de potencia U1, para ese
periodo de tiempo. A diferencia del ejemplo que se muestra en la
Figura 5, el valor de pico de la onda portadora en triángulo puede
ser 20 V si la tensión de referencia compensada es de 19 V. La señal
de salida que tiene una forma de salida rectangular de nivel alto
puede ser suministrada como salida desde el controlador de celda
U1CC1 a la puerta del conmutador de semiconductor SW dispuesto en
la celda de potencia U1 durante el periodo de tiempo en el que la
onda portadora en triángulo es mayor o igual que la tensión de
referencia de 19 V.
De acuerdo con ello, la celda de potencia U1 es
activada durante el periodo de tiempo de nivel alto de la señal de
modulación de anchura de impulso procedente del generador 86 de
señal de modulación de anchura de impulso. De esta forma, la celda
de potencia U1 invierte la tensión de enlace de CC en la tensión de
corriente alterna, al objeto de suministrar la tensión de corriente
alterna al motor de corriente alterna 73.
Se describirá brevemente, con referencia a la
Figura 6, el funcionamiento del controlador de celda del
dispositivo inversor de puente en H para el motor de corriente
alterna, de acuerdo con una realización de la presente
invención.
La Figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra
el funcionamiento del controlador de celda del dispositivo inversor
de puente en H para el motor de corriente alterna de acuerdo con
una realización de la presente invención.
En la etapa 1, la unidad 81 de computación de
proporción de tensión de salida, perteneciente al controlador de
celda U1CC1, computa la proporción de frecuencia de orden, por
ejemplo, de 30 Hz, de acuerdo con la señal de orden de frecuencia
de salida procedente del controlador principal 72, con respecto a
la frecuencia estimada predeterminada, por ejemplo, de 60 Hz, del
motor de corriente alterna 73, que es del 50%, y determina la
proporción de la tensión de salida de la celda de potencia U1 con
respecto a la tensión de enlace de CC como la proporción computada,
es decir, el 50%.
En la etapa 2, la unidad 83 de computación de la
tensión de diferencia, perteneciente al controlador de celda U1CC1,
computa la tensión de diferencia entre la tensión de enlace de CC
detectada y la tensión de referencia proporcionada desde el
generador 82 de tensión de referencia. Por ejemplo, puesto que la
tensión de referencia es 20 V, si la tensión de enlace de CC
detectada es de 18 V, la tensión de diferencia es 18 V - 20 V = -2
V. La unidad 83 de computación de tensión de diferencia proporciona
la tensión de diferencia de -2 V como valor resultante.
Tras ello, en la etapa 3, la unidad 84 de
computación de. tensión de compensación, perteneciente al
controlador de celda U1CC1, obtiene la tensión de compensación de
-1 V multiplicando la proporción, es decir, el 50%, de la tensión
de salida de la celda de potencia con respecto a la tensión de
enlace de CC, por la tensión de diferencia de -2 V, proporcionada
desde la unidad 83 de computación de tensión de diferencia.
En la etapa 4, el generador 86 de señal de
modulación de anchura de impulso del controlador de celda U1CC1
genera una nueva tensión de referencia, es decir, la tensión de
referencia compensada de 19 V, al añadir la tensión de compensación
de -1 V proporcionada desde la unidad 84 de computación de tensión
de compensación, a la tensión de referencia de 20 V proporcionada
desde el generador 82 de tensión de referencia.
A continuación, en la etapa 5, el generador 86
de señal de modulación de anchura de impulso, perteneciente al
controlador de celda U1CC1, genera la señal de modulación de
anchura de impulso, suministrando como salida la onda rectangular
de nivel alto durante el periodo de tiempo en el que la onda
portadora en triángulo es más grande que la nueva tensión de
referencia o igual a ella, mediante la comparación de la onda
portadora en triángulo, que tiene una tensión de pico de 20 V, con
la nueva tensión de referencia, y proporciona la señal de
modulación de anchura de impulso a la puerta del conmutador de
semiconductor SW de la celda de potencia U1, como señal de
excitación. De acuerdo con ello, la celda de potencia U1 suministra
como salida una tensión de salida de corriente alterna constante al
motor de corriente alterna, incluso si se ve modificada la tensión
de entrada de la celda de potencia U1, es decir, la tensión de
enlace de CC.
Por otro lado, se describirá, con referencia a
la Figura 4, el funcionamiento del controlador de celda del
dispositivo inversor de puente en H para el motor de corriente
alterna, de acuerdo con otra realización de la presente
invención.
Puesto que los controladores de celda de acuerdo
con otra realización realización de la presente invención tienen la
misma configuración unos con respecto a otros, se describirá en
detalle, con referencia a la Figura 4, el primer controlador de
celda U1CC1 de los controladores de celda de fase U, U1CC1 \sim
UnCCn, conectados en serie.
El controlador de celda U1CC1 del dispositivo
inversor de puente en H para el motor de corriente alterna, de
acuerdo con otra realización de la presente invención, es diferente
del que es de conformidad con una realización de la presente
invención, por cuanto que el funcionamiento del controlador de celda
depende de información relativa a la selección por parte del
usuario. Consecuentemente, se describirá la diferencia entre el
controlador de celda U1CC1 del dispositivo inversor de acuerdo con
otra realización de la presente invención, con respecto al de la
primera realización de la presente invención, omitiéndose la
repetición de la descripción.
El controlador de celda U1CC1 ejecuta o lleva a
cabo de forma selectiva una cualquiera de dos operaciones de
control, que se describirán más adelante, dependiendo de
información acerca de la selección por parte del usuario, es decir,
información de selección de un modo de compensación de variación de
tensión de entrada o de un modo de orden de tensión de entrada, de
acuerdo con una orden de frecuencia simple, más específicamente, de
información acerca de la selección por parte del usuario
introducida durante el ajuste de los valores iniciales del
dispositivo inversor.
En primer lugar, cuando el usuario introduce el
valor de la tensión estimada del motor de corriente alterna
conectado con el dispositivo inversor, durante el ajuste de los
valores iniciales del dispositivo inversor, y, al mismo tiempo, la
selección por parte del usuario es un modo de compensación de
variación de tensión de entrada, el controlador de celda U1CC1
computa la tensión de compensación de acuerdo con la relación o
proporción entre la tensión de salida y la tensión de entrada, con
respecto a la diferencia entre la tensión de referencia y la tensión
de enlace de CC, y compensa la tensión de referencia con la tensión
de compensación computada.
Con el fin de controlar la conmutación del
conmutador de semiconductor dispuesto en la celda de potencia U1,
el generador de señal de modulación de anchura de impulso genera la
señal de modulación de anchura de impulso que tiene una anchura de
impulsor determinada que depende de la tensión de referencia
compensada.
En segundo lugar, cuando el usuario no llega a
introducir el valor de la tensión estimada del motor de corriente
alterna conectado a al dispositivo inversor durante el ajuste de los
valores iniciales del dispositivo inversor, o bien la selección por
parte del usuario es un modo de orden de tensión de salida de
acuerdo con una orden de frecuencia simple, el controlador de celda
U1CC1 determina la proporción entre la tensión de entrada y la
tensión de salida de la celda de potencia U1 como una proporción de
la frecuencia de orden de acuerdo con la señal de orden de
frecuencia de salida procedente del controlador principal, en
comparación con la frecuencia estimada predeterminada del motor de
corriente alterna, y genera una segunda tensión de referencia que
es diferente de la primera tensión de referencia, dependiendo de la
proporción determinada, así como una señal de modulación de anchura
de impulso, que tiene una anchura de impulso determinada que
depende de la segunda tensión de referencia.
Se describirá, por otro lado, la configuración
detallada y el funcionamiento del controlador de celda de acuerdo
con otra realización de la presente invención, haciendo referencia
a la Figura 4.
La configuración detallada y el funcionamiento
del controlador de celda de acuerdo con esta otra realización de la
presente invención se describirán sobre la base de la diferencia
con respecto a las que son de conformidad con la una realización de
la presente invención, a fin de evitar la repetición en la
descripción.
El controlador de celda de acuerdo con esta otra
realización de la presente invención comprende adicionalmente un
selector 85 que proporciona una proporción de tensión de salida de
la unidad de computación de proporción de tensión de salida, o bien
la tensión de compensación proporcionada desde la unidad de
computación de tensión de compensación, dependiendo de un modo de
selección predeterminado del usuario.
Un punto de contacto 85a, situado dentro del
selector 85, se conecta a la proporción de tensión de salida
procedente de la unidad de computación de proporción de tensión de
salida, dependiendo del modo de selección predeterminado, y otro
punto de contacto 85b, situado dentro del selector 85, se conecta a
la salida de tensión de compensación procedente de la unidad de
computación de tensión de compensación, dependiendo del modo de
selección predeterminado.
Preferiblemente, el conmutador y los puntos de
contacto del selector 85 que se muestran en la Figura 4, pueden ser
realizados por medio de datos de selección almacenados en el
controlador de celda U1CC1 y un programa de procesamiento de
acuerdo con los datos de selección.
El generador 86 de señal de modulación de
anchura de impulso, que está incluido en el controlador de celda
de acuerdo con otra realización de la presente invención, puede
generar la señal de modulación de anchura de impulso que tiene la
anchura de impulso determinada, dependiendo de la nueva tensión de
referencia obtenida al compensar con la tensión de compensación
procedente de la unidad 84 de computación de tensión de
compensación, la primera tensión de referencia procedente del
generador 82 de tensión de referencia, dependiendo de la salida
procedente del selector 85. Asimismo, el generador 86 de señal de
modulación de anchura de impulso puede generar la segunda tensión
de referencia dependiendo de la proporción de tensión de salida
proporcionada desde el selector 85, y generar también la señal de
modulación de anchura de impulso que tiene la anchura de impulso
determinada, dependiendo de la segunda tensión de referencia. La
segunda tensión de referencia se obtiene multiplicando la
proporción de tensión de salida por otra tensión de referencia que
no es la primera tensión de referencia proporcionada desde el
generador 82 de tensión de referencia, de tal modo que la otra
tensión de referencia es la tensión de entrada detectada, es decir,
la tensión de enlace de CC, y puede resultar modificada debido a la
variación en la tensión de una fuente de suministro de potencia de
corriente alterna comercial, a las diferencias de capacidad del
condensador C, o a las diferencias entre tensiones secundarias por
cada celda de potencia del transformador de desplazamiento de
fase.
Por otro lado, se describirá brevemente, con
referencia a la Figura 7, el funcionamiento del controlador de celda
del dispositivo inversor de puente en H para el motor de corriente
alterna, de acuerdo con otra realización de la presente
invención.
La Figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra
el funcionamiento del controlador de celda del dispositivo inversor
de puente en H para el motor de corriente alterna, de acuerdo con
otra realización de la presente invención.
El funcionamiento del controlador de celda del
dispositivo, inversor de puente en H de acuerdo con esta otra
realización de la presente invención, se describirá con referencia
al diagrama de flujo de la Figura 7 y a la Figura 4.
En primer lugar, el controlador de celda U1CC1
del dispositivo inversor de puente en H de acuerdo con esta otra
realización de la presente invención comprueba si la tensión
estimada del motor de corriente alterna que se ha de controlar por
parte del dispositivo inversor, se ha ajustado, es decir, si los
datos de la entrada de tensión estimada por parte del usuario han
sido almacenados en la etapa 10. En el caso de que la tensión
estimada del motor de corriente alterna se haya ajustado en la etapa
10, el controlador de celda U1CC1 lee el valor de tensión estimado
y ajustado en unos medios de memoria de datos (no mostrados),
tales como una memoria, y prosigue hasta la etapa 11.
Si la tensión estimada del motor de corriente
alterna no se ha ajustado en la etapa 10, entonces el controlador
de celda U1CC1 avanza hasta la etapa 12.
En la etapa 11, el controlador de celda U1CC1
comprueba, mediante el uso del selector 85, si la selección por
parte del usuario del modo de funcionamiento del controlador de
celda U1CC1 está en el modo de compensación de variación de tensión
de entrada o en el modo de orden de tensión de salida, de acuerdo
con la orden de frecuencia simple.
En el caso de que el modo de funcionamiento del
controlador de celda U1CC1 se haya seleccionado, en la etapa 11, en
el modo de compensación de variación de tensión de entrada, el
controlador de celda U1CC1 avanza hasta la etapa 14. En caso
contrario, si el modo de funcionamiento del controlador de celda
U1CC1 se ha seleccionado en el modo de orden de tensión de salida,
de acuerdo con la orden de frecuencia simple, el controlador de
celda U1CC1 avanza hasta la etapa 12.
En el caso de que el controlador de celda U1CC1
avance hasta la etapa 14, la unidad 81 de computación de proporción
de tensión de salida, perteneciente al controlador de celda U1CC1,
computa la proporción de la frecuencia de orden de acuerdo con la
señal de orden de frecuencia de salida procedente del controlador
principal, en comparación con la frecuencia estimada predeterminada
del motor de corriente alterna, y determina, como la proporción
resultante, la proporción de la tensión de salida de la celda de
potencia con respecto a la tensión de enlace de CC.
Tras ello, el controlador de celda U1CC1 avanza
hasta la etapa 15, de tal manera que la unidad 83 de computación de
tensión de diferencia, perteneciente al controlador de celda U1CC1,
computa la tensión de diferencia entre la tensión de enlace de CC y
la tensión de referencia, de acuerdo con la tensión estimada que se
proporciona desde el generador 82 de tensión de referencia.
A continuación, el controlador de celda U1CC1
avanza hasta la etapa 16, de tal modo que la unidad 84 de
computación de tensión de compensación, perteneciente al controlador
de celda U1CC1, obtiene la tensión de compensación al multiplicar
la proporción de la tensión de salida de la celda de potencia con
respecto a la tensión de enlace de CC proporcionada desde la unidad
81 de computación de proporción de tensión de salida, por la
tensión de diferencia proporcionada desde la unidad 83 de
computación de tensión de diferencia.
A continuación, el controlador de celda U1CC1
avanza hasta la etapa 17, de tal manera que el generador 86 de
señal de modulación de anchura de impulso, perteneciente al
controlador de celda U1CC1, genera la nueva tensión de referencia,
es decir, la tensión de referencia compensada, al añadir la tensión
de compensación proporcionada desde la unidad 84 de computación de
tensión de compensación, a la tensión de referencia proporcionada
desde el generador 82 de tensión de referencia.
A continuación, el controlador de celda U1CC1
avanza hasta la etapa 17, de tal modo que el generador 86 de señal
de modulación de anchura de impulso, perteneciente al controlador
de celda U1CC1, genera la señal de modulación de anchura de
impulso, suministrando como salida la onda rectangular de nivel
alto durante el periodo temporal en el que la onda portadora en
triángulo es mayor o igual que la nueva tensión de referencia, al
comparar la onda portadora en triángulo que se muestra en la Figura
5 con la nueva tensión de referencia.
Tras ello, aunque no se muestra en la Figura 7,
la puerta del conmutador de semiconductor situado en la celda
adecuada, es excitada por el periodo de tiempo de nivel alto de la
señal de modulación de anchura de impulso, de tal manera se activa
o conecta el conmutador de semiconductor, con lo que la tensión de
enlace de CC procedente del condensador C es invertida hasta
obtener la corriente alterna, y la suma de las tensiones de salida
de las celdas de potencia conectadas en serie por cada fase, es
suministrada al motor de corriente alterna.
Por otro lado, en el caso de que el controlador
de celda U1CC1 avance hasta la etapa 12, el generador 86 de señal
de modulación de anchura de impulso, perteneciente al controlador
de celda U1CC1, genera la segunda tensión de referencia dependiendo
de la proporción de tensión de salida proporcionada desde el
selector 85. En este caso, la segunda tensión de referencia es la
tensión de entrada detectada, es decir, la tensión de enlace de CC,
y puede resultar modificada debido a la variación de tensión de la
fuente de suministro de potencia de corriente alterna comercial, a
las diferencias de capacidad de condensador C, o a las diferencias
entre las tensiones secundarias por cada celda de potencia del
transformador de desplazamiento de fase. Asimismo, en el caso de
que la tensión de enlace de CC sea menor o mayor que un cierto
nivel de tensión deseable, puede añadirse una tensión de impulsión
o reinyección de valor positivo (+) o negativo (-), ajustada por el
usuario, a la segunda tensión de referencia con el fin de generar
una nueva segunda tensión de referencia.
Tras esto, el controlador de celda U1CC1 avanza
hasta la etapa 13, de tal manera que el generador 86 de señal de
modulación de anchura de impulso, perteneciente al controlador de
celda U1CC1, genera la señal de modulación de anchura de impulso
que tiene la anchura de impulso determinada, dependiendo de la
segunda tensión de referencia recientemente generada, y proporciona
la señal de modulación de anchura de impulso generada, como señal
de excitación de puerta del conmutador de semiconductor de la celda
de potencia correspondiente U1.
Tal como se ha descrito anteriormente, las
ventajas de la presente invención son como sigue.
De acuerdo con el dispositivo inversor de puente
de H para un motor de corriente alterna, las tensiones de salida de
las celdas de potencia y la tensión de salida final del dispositivo
inversor no se ven afectadas ni siguiera por la variación global ni
la variación individual de las tensiones de enlace de CC para las
celdas de potencia.
Asimismo, de acuerdo con el dispositivo inversor
de puente en H para un motor de corriente alterna, el usuario puede
seleccionar el modo de funcionamiento del controlador de celda en
el modo de compensación de variación de tensión de entrada o en el
modo de orden de tensión de salida, de acuerdo con la orden de
frecuencia simple.
Por último, de conformidad con el dispositivo
inversor de puente en H para un motor de corriente alterna, la
pluralidad de controladores de celda, y no un único controlador
maestro o principal pueden controlar las respectivas celdas de
potencia de tal modo que no se vean afectadas las tensiones de las
celdas de potencia, con lo que se reduce la carga de computación y
la carga de comunicación del controlador maestro.
Como la presente invención puede materializarse
de diversas formas sin apartarse del espíritu o características
esenciales de la misma, ha de comprenderse también que las
realizaciones anteriormente descritas no están limitadas por
ninguno de los detalles de la anterior descripción, a menos que se
especifique de otro modo, si no que, en lugar de ello, han de
interpretarse de forma amplia dentro de su espíritu y ámbito, según
se define en las reivindicaciones que se acompañan, y se pretende,
por tanto, que todos los cambios y modificaciones que caigan dentro
de las fronteras y límites de las reivindicaciones, o los
equivalentes de tales fronteras y límites, estén en consecuencia
abarcados por las reivindicaciones que se acompañan.
Claims (8)
1. Un dispositivo inversor de puente en H para
un motor de corriente alterna, que comprende:
una pluralidad de celdas de potencia conectadas
en serie para cada una de tres fases, cada una de las cuales tiene
un conmutador de semiconductor, un circuito rectificador y un
condensador de suavización o descrestado, de tal modo que el
conmutador de semiconductor es susceptible de ser controlado por
conmutación, y el circuito rectificador y el condensador de
suavización están destinados a suministrar una tensión de enlace de
CC (corriente continua -"direct current -DC") al conmutador de
semiconductor como tensión de entrada;
un transformador de desplazamiento de fase, que
tiene un arrollamiento primario y una pluralidad de arrollamientos
secundarios, de tal modo que los arrollamientos secundarios están
conectados a cada una de las celdas de potencia con el fin de
suministrar una fuente de potencia de corriente alterna
monofásica;
un controlador maestro o principal, destinado a
proporcionar una señal de instrucción u orden de frecuencia de
salida, dependiendo de una orden de velocidad predeterminada, de
manera que la señal de orden de frecuencia de salida representa una
frecuencia de salida del dispositivo inversor;
una pluralidad de controladores de celda,
proporcionados en correspondencia con cada una de dichas celdas de
potencia y conectados de forma comunicativa con el controlador
principal con el fin de determinar una relación o proporción entre
una tensión de entrada y una tensión de salida de cada celda de
potencia, como proporción de una frecuencia de orden de acuerdo con
la señal de orden de frecuencia de salida procedente del
controlador principal, en comparación con una frecuencia estimada
predeterminada del motor de corriente alterna, a fin de generar una
tensión de referencia que depende de la tensión estimada del motor
de corriente alterna, al objeto de computar una tensión de
compensación de acuerdo con la proporción entre la tensión de
entrada y la tensión de salida, con respecto a la diferencia entre
la tensión de referencia y la tensión de enlace de CC detectada,
para compensar con la tensión de compensación computada la tensión
de referencia, y para generar una señal de modulación de anchura de
impulso, que tiene una anchura de impulso determinada que depende
de la tensión de referencia compensada, a fin de controlar la
conmutación del conmutador de semiconductor contenido en la celda
de potencia; y
una red, conectada entre el controlador
principal y los controladores de las celdas, al objeto de
proporcionar un recorrido o camino de comunicación entre el
controlador principal y los controladores de las celdas.
2. El dispositivo inversor de puente en H para
una corriente alterna, de acuerdo con la reivindicación 1, en el
cual el controlador de celda comprende:
una unidad de computación de relación o
proporción de tensión de salida, destinada a computar una
proporción de la frecuencia de orden de acuerdo con la señal de
orden de frecuencia de salida procedente del controlador principal,
en comparación con la frecuencia estimada predeterminada del motor
de corriente alterna, y a determinar una proporción de la tensión
de salida de la celda de potencia con respecto a la tensión de
enlace de CC, utilizando la proporción computada;
un generador de tensión de referencia, destinado
a general una tensión de referencia que depende de una tensión
estimada predeterminada del motor de corriente alterna;
una unidad de computación de tensión de
diferencia, destinada a computar una tensión de diferencia entre la
tensión de enlace de CC detectada y la tensión de referencia
proporcionada desde el generador de tensión de referencia;
una unidad de computación de tensión de
compensación, destinada a obtener una tensión de compensación al
multiplicar la proporción entre la tensión de salida de la celda de
potencia y la tensión de enlace de CC proporcionada desde la unidad
de computación de proporción de celda de salida, por la tensión de
diferencia proporcionada desde la unidad de computación de tensión
de diferencia; y
un generador de señal de modulación de anchura
de impulso, destinado a generar una señal de modulación de anchura
de impulso que tiene una anchura de impulso determinada que depende
de una tensión de referencia obtenida al compensar con la tensión de
compensación procedente de la unidad de computación de tensión de
compensación, la tensión de referencia procedente del generador de
tensión de referencia, a fin de controlar con ello la conmutación
del conmutador de semiconductor dispuesto en la celda de
potencia.
3. El dispositivo inversor de puente en H para
una corriente alterna, de acuerdo con la reivindicación 1, en el
cual la red está compuesta de un cable de fibra óptica.
4. El dispositivo inversor de puente en H para
una corriente alterna, de acuerdo con la reivindicación 1, en el
cual la comunicación entre el controlador principal y los
controladores de celda a través de la red se lleva a cabo por medio
de una comunicación de Red de Área de Controladores (CAN
-"Controller Area Network").
5. Un dispositivo inversor de puente en H para
una corriente alterna, que comprende:
una pluralidad de celdas de potencia conectadas
en serie para cada una de tres fases, cada una de las cuales tiene
un conmutador de semiconductor, un circuito rectificador y un
condensador de suavización o descrestado, de tal modo que el
conmutador de semiconductor es susceptible de ser controlado por
conmutación, y el circuito rectificador y el condensador de
suavización están destinados a suministrar una tensión de enlace de
CC (corriente continua -"direct current -DC") al conmutador de
semiconductor como tensión de entrada;
un transformador de desplazamiento de fase, que
tiene un arrollamiento primario y una pluralidad de arrollamientos
secundarios, de tal modo que los arrollamientos secundarios están
conectados a cada una de las celdas de potencia con el fin de
suministrar una fuente de potencia de corriente alterna
monofásica;
un controlador maestro o principal, destinado a
proporcionar una señal de instrucción u orden de frecuencia de
salida, dependiendo de una orden de velocidad predeterminada, de
manera que la señal de orden de frecuencia de salida representa una
frecuencia de salida del dispositivo inversor;
una pluralidad de controladores de celda,
proporcionados en correspondencia con cada una de dichas celdas de
potencia y conectados de forma comunicativa con el controlador
principal con el fin de determinar una relación o proporción entre
una tensión de entrada y una tensión de salida de la celda de
potencia, como proporción de una frecuencia de orden de acuerdo con
la señal de orden de frecuencia de salida procedente del
controlador principal, en comparación con una frecuencia estimada
predeterminada del motor de corriente alterna, a fin de generar una
primera tensión de referencia que depende de la tensión estimada
del motor de corriente alterna, si se ha seleccionado previamente
por parte de un usuario un modo de compensación de variación de
tensión de entrada, al objeto de computar una tensión de
compensación de acuerdo con la proporción entre la tensión de
entrada y la tensión de salida, con respecto a la diferencia entre
la primera tensión de referencia y la tensión de enlace de CC
detectada, para compensar con la tensión de compensación computada
la primera tensión de referencia, para generar una señal de
modulación de anchura de impulso, que tiene una anchura de impulso
determinada que depende de la primera tensión de referencia
compensada, o bien, si se ha seleccionado previamente por parte del
usuario un modo de orden de tensión de salida de acuerdo con una
orden de frecuencia simple, para determinar la proporción entre la
tensión de entrada y la tensión de salida de la celda de potencia,
como la proporción de la frecuencia de orden de acuerdo con la señal
de orden de frecuencia de salida procedente del controlador
principal, en comparación con la frecuencia estimada predeterminada
del motor de corriente alterna, para generar una segunda tensión de
referencia que depende de la proporción determinada, y para generar
una señal de modulación de anchura de impulso que tiene una anchura
de impulso determinada que depende de la segunda tensión de
referencia, con lo que se controla la conmutación del conmutador de
semiconductor dispuesto en la celda de potencia; y
una red, conectada entre el controlador
principal y los controladores de las celdas, al objeto de
proporcionar un recorrido o camino de comunicación entre el
controlador principal y los controladores de las celdas.
6. El dispositivo inversor de puente en H para
una corriente alterna, de acuerdo con la reivindicación 5, en el
cual el controlador de celda comprende:
una unidad de computación de proporción de
tensión de salida, destinada a computar una proporción de la
frecuencia de orden de acuerdo con la señal de orden de frecuencia
de salida procedente del controlador principal, en comparación con
la frecuencia estimada predeterminada del motor de corriente
alterna, y a determinar una proporción de la tensión de salida de
la celda de potencia con respecto a la tensión de enlace de CC,
utilizando la proporción computada;
un generador de tensión de referencia, destinado
a generar una primera tensión de referencia que depende de una
tensión estimada predeterminada del motor de corriente alterna;
una unidad de computación de tensión de
diferencia, destinada a computar una tensión de diferencia entre la
tensión de enlace de CC detectada y la primera tensión de
referencia proporcionada desde el generador de tensión de
referencia;
una unidad de computación de tensión de
compensación, destinada a obtener una tensión de compensación al
multiplicar la proporción entre la tensión de salida de la celda de
potencia y la tensión de enlace de CC proporcionada desde la unidad
de computación de proporción de celda de salida, por la tensión de
diferencia proporcionada desde la unidad de computación de tensión
de diferencia;
un selector, destinado a proporcionar la
proporción de la tensión de salida procedente de la unidad de
computación de proporción de tensión de salida, o la tensión de
compensación procedente de la unidad de computación de tensión de
compensación, dependiendo de un modo de selección predeterminado
del usuario; y
un generador de señal de modulación de anchura
de impulso, destinado, bien a generar una señal de modulación de
anchura de impulso que tiene una anchura de impulso determinada que
depende de una tensión de referencia obtenida al compensar con la
tensión de compensación proporcionada desde el selector, la tensión
de referencia procedente del generador de tensión de referencia, o
bien a generar una segunda tensión de referencia que depende de la
proporción de la tensión de salida proporcionada desde el selector,
al objeto de generar una señal de modulación de anchura de impulso
que tiene una anchura de impulso determinada que depende de la
segunda tensión de referencia, de modo que se controla con ello la
conmutación del conmutador de semiconductor dispuesto en la celda
de potencia.
7. El dispositivo inversor de puente en H para
una corriente alterna, de acuerdo con la reivindicación 5, en el
cual un medio de la red es un cable de fibra óptica.
8. El dispositivo inversor de puente en H para
una corriente alterna, de acuerdo con la reivindicación 5, en el
cual la red se sirve de una comunicación de CAN (Red de Área de
Controladores -"Controller Area Network") de una comunicación
en serie para reducir una línea de comunicación entre el
controlador principal y los controladores de celda.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200602918A ES2321675A1 (es) | 2006-11-16 | 2006-11-16 | Dispositivo inversor de puente en h para motor de corriente alterna. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200602918A ES2321675A1 (es) | 2006-11-16 | 2006-11-16 | Dispositivo inversor de puente en h para motor de corriente alterna. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2321675A1 true ES2321675A1 (es) | 2009-06-09 |
Family
ID=40732125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200602918A Pending ES2321675A1 (es) | 2006-11-16 | 2006-11-16 | Dispositivo inversor de puente en h para motor de corriente alterna. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2321675A1 (es) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5986909A (en) * | 1998-05-21 | 1999-11-16 | Robicon Corporation | Multiphase power supply with plural series connected cells and failed cell bypass |
| US20020085398A1 (en) * | 2001-01-02 | 2002-07-04 | Bixel Paul S. | System and method for regenerative PWM AC power conversion |
| US20040207360A1 (en) * | 2003-03-25 | 2004-10-21 | Hideo Matsushiro | Inverter controller for driving motor, and air conditioner |
| US20040232877A1 (en) * | 2003-04-03 | 2004-11-25 | Mitsuo Kawaji | Inverter controller for driving motor and air conditioner using inverter controller |
-
2006
- 2006-11-16 ES ES200602918A patent/ES2321675A1/es active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5986909A (en) * | 1998-05-21 | 1999-11-16 | Robicon Corporation | Multiphase power supply with plural series connected cells and failed cell bypass |
| US20020085398A1 (en) * | 2001-01-02 | 2002-07-04 | Bixel Paul S. | System and method for regenerative PWM AC power conversion |
| US20040207360A1 (en) * | 2003-03-25 | 2004-10-21 | Hideo Matsushiro | Inverter controller for driving motor, and air conditioner |
| US20040232877A1 (en) * | 2003-04-03 | 2004-11-25 | Mitsuo Kawaji | Inverter controller for driving motor and air conditioner using inverter controller |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2821487T3 (es) | Circuito de convertidor de potencia | |
| ES2729849T3 (es) | Sistema de transmisión de corriente continua de alto voltaje con amortiguación de oscilación | |
| US8928291B2 (en) | Electric rotary machine for motor vehicle | |
| JP5823057B2 (ja) | 電力変換装置およびその故障診断方法 | |
| ES2674382T3 (es) | Circuito convertidor de potencia y acondicionador de aire | |
| ES2773039T3 (es) | Inversor de múltiples niveles con módulos separados de celdas de alimentación | |
| KR20190045466A (ko) | 세이프티 향상을 위해 리던던시를 구성한 전동식 조향 장치 | |
| CN103782413A (zh) | 包括串行或并行设置的电池单元的块结构电池 | |
| JP6844716B2 (ja) | インバータ制御基板 | |
| ES2715350T3 (es) | Aparato de alimentación de CC | |
| US9374006B2 (en) | Three-channel high-side gate driver having startup circuit and configurable outputs | |
| ES2903259T3 (es) | Unidad de control para un disyuntor que comprende un sistema de gestión de la alimentación eléctrica y disyuntor que comprende dicha unidad | |
| JP2011030227A (ja) | 電気負荷の駆動回路及びこの回路を具えた電気システム | |
| US9088240B2 (en) | Energy storage device for a separately excited electrical machine | |
| ES2321675A1 (es) | Dispositivo inversor de puente en h para motor de corriente alterna. | |
| JP6769350B2 (ja) | 半導体スイッチの駆動装置 | |
| JP2014165956A (ja) | 回転電機駆動装置 | |
| ES2893405T3 (es) | Método y sistema de conversión de energía | |
| ES2341793T3 (es) | Procedimiento y dispositivo para la regulacion de una maquina electrica. | |
| GB2563102A (en) | A motor drive and control circuit for electric power steering | |
| JP7544656B2 (ja) | モータ制御装置 | |
| JP5924229B2 (ja) | 車両用回転電機 | |
| ES2929469T3 (es) | Dispositivo y método para controlar un inversor | |
| ES2875974T3 (es) | Gestión del número de células de potencia activas de un variador de velocidad | |
| ES2869384T3 (es) | Aparato para controlar un inversor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20090609 Kind code of ref document: A1 |
|
| FC2A | Grant refused |
Effective date: 20110121 |