ES2350945T3 - Dispositivo de corrección del factor de potencia para variador de velocidad. - Google Patents
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Abstract
- Variador de velocidad para motor eléctrico trifásico (M), que comprende: - un módulo rectificador(10) que suministra una tensión rectificada (15) a partir de una red eléctrica monofásica alterna (5), - un módulo elevador de tensión (40) que proporciona una tensión regulada en el acumulador intermedio de corriente continua (45) a partir de dicha tensión rectificada (15), - un módulo ondulador (50) alimentado por dicha tensión en el acumulador intermedio de corriente continua (45) y que suministra una tensión de control al motor eléctrico trifásico (M) a partir de una consigna de control, - una unidad de procesamiento digital que proporciona dicha consigna de control, caracterizado porque el variador de velocidad comprende un dispositivo híbrido de corrección del factor de potencia que regula el módulo elevador de tensión (40) y que comprende: - un circuito digital (30) provisto de un módulo regulador de tensión (33) que genera una señal de corrección (35) a partir de una señal de medida (46) de dicha tensión en el acumulador intermedio, - un circuito analógico (20) que genera una señal de regulación (25) al módulo elevador (40) a partir de una señal de medida (12) de dicha tensión rectificada y a partir de dicha señal de corrección (35), el circuito analógico (20) que comprende un circuito limitador (21) que recibe, a la entrada, la señal de medida (12) de dicha tensión rectificada y que genera, a la salida, una señal recortada (26) de forma prácticamente trapezoidal.
Description
La presente invención se refiere, en general, al campo de los variadores de velocidad del tipo 5 convertidores de frecuencia destinados al control de motores eléctricos, y en particular a un dispositivo de corrección del factor de potencia monofásico y a su circuito de control, integrado en un variador de velocidad de potencia débil. 10
De forma conocida en la técnica anterior, un variador de velocidad del tipo convertidor de frecuencia incluye un rectificador de entrada que suministra una tensión continua a partir de una red de alimentación alterna exterior y un ondulador de modulación por anchura 15 de impulsos (MLI o PWM - Pulse Wide Modulation) que alimenta un motor alterno trifásico. El variador de velocidad incluye también un condensador de gran capacidad que está conectado entre el rectificador de entrada y el ondulador PWM. En las aplicaciones de 20 potencia débil, por ejemplo hasta una potencia aproximada de 2 kW, el variador de velocidad suele ser alimentado por una red de alimentación eléctrica alterna monofásica de 110V o 230V.
El rectificador de entrada suele utilizar un puente 25 de diodos, que suministra una tensión rectificada. La potencia consumida instantánea oscila a una frecuencia igual al doble de la frecuencia de entrada de la red de alimentación alterna (por ejemplo 100 o 120 hertzios). Sin embargo, a la salida del variador, la carga 30 controlada por el variador de velocidad, tal como un motor trifásico, necesita una potencia instantánea
constante, si no es así, aparecen una ondulación del par y oscilaciones de velocidad en el motor.
Esta es la razón por la que se exige un importante elemento de almacenamiento de energía como una bobina de inductancia entre la entrada y la salida del variador de 5 velocidad. Es muy frecuente utilizar un gran condensador electrolítico o una serie de condensadores como elemento de almacenamiento. Los diodos del rectificador de entrada conducen durante un periodo corto en torno a la tensión de entrada máxima. Por lo tanto, la corriente de entrada 10 es un impulso corto con una gran amplitud, que comprende la frecuencia fundamental (por ejemplo, 50 o 60 hertzios) y armónicos de frecuencias más elevadas. La corriente de punta puede ser así varias veces superior a la amplitud del armónico fundamental. Una tal corriente de punta 15 plantea numerosos problemas, tales como la reducción de las posibilidades de la red de alimentación, la sobrecarga de la línea del neutro, el sobrecalentamiento de los transformadores de distribución, de los motores, etc. En efecto, cuantos más armónicos existan en la 20 corriente, tanta más importante corriente eficaz RMS (root mean square – media cuadrática) se tendrá para una misma potencia activa dada.
Para reducir los armónicos de entrada y estar conformes en particular con las normas IEC 61000, se 25 utiliza un circuito de compensación de fase, llamado también circuito de corrección del factor de potencia (PFC — Power Factor Correction). En condiciones normales, los circuitos de compensación de fase están basados en un circuito elevador de tensión continua, que está situado a 30 la salida del rectificador de entrada de diodos, de modo que suministre la tensión en el acumulador intermedio de
continua. Los circuitos de compensación de fase suelen estar constituidos por una etapa de potencia y dos bucles de control interconectados, un bucle lento de regulación de la tensión en el acumulador intermedio y un bucle de regulación de la corriente de entrada con una gran banda 5 de paso. El regulador de tensión debe permitir mantener constante la tensión en el acumulador intermedio de corriente continua e independiente de la variación de la carga y de la tensión de entrada. La tarea del regulador de la corriente de entrada es controlar la corriente 10 instantánea de entrada en función del regulador de tensión en el acumulador intermedio y de un perfil de la corriente de referencia exigida para estar conformes a las normas (en particular IEC 61000-3-2 y 61000-3-12).
El documento XP-002401581, "Optimización de las 15 etapas de entrada y de salida en fuentes de alimentación de alto rendimiento" ICIT 2003, describe un dispositivo que incluye un circuito de corrección del factor de potencia.
Según una primera solución, los circuitos de control 20 para elevadores con compensación de fase han sido, durante mucho tiempo, circuitos completamente analógicos para las pequeñas potencias (ver documento US 6.373.734). Un tal circuito de control está constituido, en particular, por un regulador de la tensión en el 25 acumulador intermedio continua, un multiplicador analógico y un regulador de corriente analógico.
El regulador de corriente suministra una orden al circuito de corrección del factor de potencia. Puede funcionar según varios modos, tales como, por ejemplo, 30 control de la corriente máxima o por medio de una frecuencia de corte constante, tiempo de conducción
constante y frecuencia de corte variable, control en modo integral y control por histéresis de la corriente de punta. El multiplicador analógico recibe, a la entrada, una señal de medida de la tensión rectificada y una consigna de corrección procedente del regulador de la 5 tensión en el acumulador intermedio continua para proporcionar, a la salida, una corriente de referencia al regulador de corriente.
Todas estas operaciones de servicio pueden estar integradas en un solo componente. No obstante, un tal 10 componente es de alto coste y complejo, en particular en razón del multiplicador a realizar en tecnología analógica.
Una segunda solución, que suele utilizarse, está constituida por un dispositivo completamente numérico (o 15 digital). Todas las operaciones de control del circuito de corrección del factor de potencia, incluida la regulación de la tensión en el acumulador intermedio, el cálculo de la señal de corrección y la regulación de la corriente se realizan, entonces, con la ayuda de un 20 microprocesador. Los rendimientos requeridos del microprocesador dependen de la frecuencia de conmutación del circuito de compensación de fase así como del tiempo necesario para las demás operaciones (por ejemplo: estimaciones, cálculos, PLL (Phase Lock Loop – Bucle de 25 bloqueo de fase), etc...). En particular, la función de regulación de corriente por modulación de anchura de impulsos PWM, que proporciona la señal de control del módulo PFC del variador, así como la función de generación de perfil a partir de una medida de la 30 corriente rectificada, son funciones que pueden ser muy consumidoras de tiempo, cuando se realizan en tecnología
digital.
Como los rendimientos exigidos son, en general, bastante elevados, una tal solución completamente digital necesita utilizar un procesador de señal digital de alto rendimiento, en particular si este procesador debe 5 generar igualmente los algoritmos utilizados por el variador de velocidad para el control del motor. Si no es así, la utilización de un microprocesador suplementario dedicado para el circuito de compensación de fase sería también posible, pero esta solución se considerará, no 10 obstante, onerosa.
El objetivo de la invención es, por lo tanto, dar a conocer un dispositivo simple y económico de corrección del factor de potencia, adaptado a un variador de velocidad alimentado en monofásico, de modo que esté 15 conforme con las normas IEC61000 sobre la limitación del nivel de la corriente de armónicos emitidos.
Para ello, la invención describe un variador de velocidad para motor eléctrico trifásico, según la reivindicación 1, que comprende un módulo rectificador 20 que proporciona una tensión rectificada a partir de una red eléctrica monofásica alterna, un módulo elevador de tensión que suministra una tensión en el acumulador intermedio regulada a partir de dicha tensión rectificada, un módulo ondulador alimentado por dicha 25 tensión en el acumulador intermedio y que suministra una tensión de control al motor eléctrico trifásico a partir de una consigna de control y una unidad de procesamiento digital, que genera dicha consigna de control. El variador de velocidad está caracterizado porque comprende 30 un dispositivo híbrido de corrección del factor de potencia, que controla el módulo elevador de tensión y
que incluye un circuito digital provisto de un módulo regulador de tensión, que genera una señal de corrección a partir de una señal de medida de dicha tensión en el acumulador intermedio y un circuito analógico que genera una señal de control al módulo elevador a partir de una 5 señal de medida de dicha tensión rectificada y a partir de dicha señal de corrección. El circuito analógico está constituido por un circuito limitador que recibe, a la entrada, la señal de medida de dicha tensión rectificada y que genera, a la salida, una señal recortada de forma 10 prácticamente trapezoidal.
Como el dispositivo de corrección de factor de potencia es de diseño híbrido, es decir, en tecnología analógica y en tecnología numérica (digital), un tal dispositivo permite, en efecto, combinar las ventajas de 15 las dos tecnologías, a saber:
- un circuito digital capaz de efectuar un bucle de regulación de la tensión, de alto rendimiento, en el acumulador intermedio del variador para generar una señal de corrección regulada convertida en PWM (MLI), 20
- un circuito analógico cuya función es realizar un bucle de regulación de corriente a partir de esta señal de corrección PWM y a partir de una señal de medida de la tensión rectificada. El circuito analógico sirve, además, para limitar previamente, de forma simple, esta señal de 25 medida según una forma determinada. El circuito analógico suministra, a continuación, una señal de regulación a un conmutador estático del módulo elevador de tensión del variador.
Para optimizar la solución, el circuito digital está 30 preferentemente integrado en la unidad de procesamiento del variador que tiene la función, en particular, de
calcular los bucles de regulación y de control del motor del variador de velocidad. De este modo, se evita ventajosamente la utilización de una unidad de procesamiento específica.
Otras características y ventajas aparecerán en la 5 descripción detallada, que sigue, haciéndose referencia a una forma de realización dada a título de ejemplo y representada por los dibujos adjuntos en los que:
- la figura 1 representa un diagrama simplificado de una forma de realización de un variador de velocidad 10 conforme a la invención,
- la figura 2 detalla el módulo elevador de tensión del variador de velocidad de la figura 1,
- las figuras 3 y 4 detallan, respectivamente, el circuito analógico y el circuito digital de un 15 dispositivo híbrido de corrección del factor de potencia del variador de velocidad,
- la figura 5 representa un diagrama de las señales que circulan en el dispositivo híbrido de corrección del factor de potencia, 20
- la figura 6 detalla un ejemplo de circuito de conmutación del dispositivo híbrido de corrección del factor de potencia,
- la figura 7 detalla un ejemplo de circuito limitador del dispositivo híbrido de corrección del 25 factor de potencia,
- la figura 8 representa una variante de la forma de realización de la figura 1.
Haciendo referencia a la figura 1, un variador de velocidad está destinado al control y a la regulación de 30 un motor eléctrico alterno trifásico M, de tipo asíncrono. El variador de velocidad está alimentado por
una red eléctrica alterna monofásica exterior 5. El variador comprende un módulo rectificador 10 que recibe, a la entrada, la red eléctrica 5 de modo que se proporcione, a la salida, una tensión de entrada VIN rectificada 15. El módulo rectificador 10 está, por 5 ejemplo, constituido por un puente de diodos de tipo conocido, que permite suministrar fácilmente una señal periódica rectificada a partir de la red alterna de entrada 5.
En flujo ascendente del módulo rectificador 10, el 10 variador comprende un módulo elevador de tensión 40 conectado al módulo rectificador 10. A partir de la tensión rectificada VIN 15, el módulo elevador 40 tiene la función de proporcionar una tensión regulada en el acumulador intermedio de corriente continua Vbus 45. 15
El variador comprende, a continuación, un módulo ondulador 50 del tipo PWM alimentado por la tensión regulada en el acumulador intermedio de corriente continua Vbus 45 y destinado a suministrar una tensión de control en las tres fases del motor M a partir de una 20 consigna de control. Esta consigna de control procede de una unidad de procesamiento (no representada en las figuras) del variador. Esta unidad de procesamiento tiene como función, en particular, la gestión del control del motor (llamada también MCC Motor Control Core) y está 25 basada en un microcontrolador, un microprocesador, un procesador DSP (Procesador de Señal Digital) o equivalente.
Como se indica en la figura 2, el módulo elevador de tensión 40 del variador de velocidad posee una estructura 30 conocida que comprende una inductancia 41 (llamada, a veces, inductancia elevadora (denominada boost) conectada
entre el terminal positivo de la tensión rectificada VIN 15 y el ánodo de un diodo 42 (diodo elevador). El cátodo del diodo 42 está conectado a la salida del módulo elevador 40, es decir, al terminal positivo de la tensión en el acumulador intermedio de corriente continua Vbus 45. 5 Un condensador en el acumulador intermedio de corriente continua 43 (por ejemplo del tipo condensador electrolítico) está conectado entre el cátodo del diodo 42 y el terminal negativo de la tensión en el acumulador intermedio de corriente continua Vbus 45. Un conmutador 44 10 (preferentemente del tipo conmutador estático, como un transistor de potencia) posee un extremo conectado entre la inductancia 41 y el ánodo del diodo 42 y otro extremo conectado al terminal negativo de la tensión rectificada VIN 15. Estos dos extremos están conectados cuando el 15 conmutador 44 está cerrado y están desconectados cuando el conmutador 44 está abierto. El conmutador 44 está regulado por una señal de regulación 25 procedente de un dispositivo de corrección del factor de potencia del variador. 20
Según la invención, el dispositivo de corrección del factor de potencia del variador es un circuito híbrido, es decir, realizado en tecnología numérica (digital) y en tecnología analógica.
Por lo tanto, comprende un primer circuito digital 25 30 que recibe, a la entrada, una señal de medida 46 representativa de la tensión en el acumulador intermedio Vbus. Esta señal de medida 46 puede, por supuesto, obtenerse a partir de la tensión en el acumulador intermedio de corriente continua Vbus 45 mediante un 30 puente divisor no representado en las figuras. Según la forma de realización de la figura 4, el circuito digital
30 comprende un convertidor analógico/digital 31 conectado a la señal de entrada 46. La salida del convertidor 31 está conectada a una de las entradas de un sumador 32, cuya otra entrada recibe un valor de consigna 36 de tensión en el acumulador intermedio Vbus ref. Este 5 valor de consigna Vbus ref se puede generar por la unidad de procesamiento del variador por diferentes medios no aquí detallados (cálculo interno, consigna exterior, etc.).
La salida del sumador 32 suministra, por lo tanto, 10 la diferencia entre las señales 36 y 46, es decir, una señal Verr, que representa el error en la tensión en el acumulador intermedio de corriente continua. Esta diferencia Verr se recibe por un módulo regulador de tensión 33, que proporciona, a la salida, una señal de 15 corrección regulada que permitirá corregir la tensión en el acumulador intermedio de corriente continua bus 45. A continuación, la señal de corrección se convierte en una señal de tipo PWM por un circuito modulador PWM 34, que proporciona la señal de corrección VPWM 35 como salida del 20 circuito digital 30.
El dispositivo de corrección del factor de potencia comprende, además, un segundo circuito analógico 20, que recibe, a la entrada, la señal de corrección VPWM 35.
Según la forma de realización representada en la 25 figura 3, el circuito analógico 20 comprende un circuito limitador 21 (llamado también Shape Generator), que recibe, a la entrada, una señal de medida 12 representativa de la tensión periódica rectificada VIN. Esta señal de medida 12 se puede obtener a partir de la 30 tensión rectificada VIN 15 mediante un puente divisor no representado en las figuras. En la forma de realización
preferida, el circuito limitador 21 tiene por función generar, lo más simplemente posible, una señal recortada VSG 26, cuyo perfil es prácticamente trapezoidal, limitando la señal de medida 12 a un valor predeterminado V0 (ver figura 5). 5
Un ejemplo de representación del esquema de principio de funcionamiento del circuito limitador 21 se representa en la figura 7. La señal de entrada 12, que representa VIN, está conectada a un puente divisor de resistencias formado por dos resistencias R1 y R2 en 10 serie (o mediante dos grupos de resistencias R1 el R2 en serie). El punto medio del puente divisor entre las resistencias R1 y R2 está conectado al ánodo de un diodo de limitación D1, cuyo cátodo está conectado a una fuente de tensión de limitación del valor V0. El punto medio del 15 puente divisor suministra también la señal de salida VSG 26 de forma trapezoidal del circuito limitador 21.
En la iniciación operativa, el valor de la señal periódica VsG(t) progresa con el valor de la señal periódica VIN(t)con un ratio (R2/R1+R2), hasta alcanzar 20 el valor V0. Este instante corresponde a un ángulo o. Luego, el valor de VSG(t) queda al nivel de V0 hasta el instante en el que alcanza el valor( - o), ω que representa la frecuencia de la señal periódica VIN(t). Por último, a partir del instante, VSG(t) sigue, de 25 nuevo, el valor de la señal periódica VIN(t) y la relación (R2/R1+R2), según se indica en la figura 5. El ángulo o representa el ángulo del flanco ascendente/descendente de VSG(t) y su valor depende de la relación (R2/R1+R2) del puente divisor. Así: 30
VSG(t) = VIN(t) * (R2/R1+R2) cuando: 0 <= t < o
VSG(t) = V0 cuando: o <= t < - o
VSG(t) = VIN(t) * (R2/R1+R2) cuando: - o <= t <
Una elección prudente de los valores R1 y R2 permite optimizar el valor del ángulo o. Preferentemente, un ángulo o comprendido entre 5° y 300º proporciona 5 resultados satisfactorios, que permiten minimizar los armónicos generados por el variador de velocidad y poder minimizar así la magnitud del condensador en el acumulador intermedio de corriente continua 43. Por otro lado, la forma trapezoidal de la señal recortada VSG 26 10 proporciona mejores resultados que una forma sinusoidal de amplitud atenuada y es más sencilla de realizar que una forma en escalera que necesitaría medios de procesamiento digital, consumidores de tiempo en el circuito limitador 21. 15
El circuito analógico 20 comprende, a continuación, un circuito de conmutación 22 (denominado también Switching Network), que recibe, a la entrada, la señal VsG 26 así como la señal de corrección VPWM 35, de modo que se genere, a la salida, una señal 27 (ver figura 5). 20 Un ejemplo simplificado del esquema de principio de funcionamiento del circuito de conmutación 22 se proporciona en la figura 6. La señal de salida 27 se conmuta alternativamente, bien sea hacia la señal 26, bien sea hacia el cero (Masa) en función de los impulsos 25 procedentes de la señal 35 gracias a dos conmutadores S1 y S2 accionado, respectivamente, por la señal 35 y por la inversa de la señal 35.
La señal de salida 27 del circuito de conmutación 22 se introduce, a continuación, en un filtro de paso bajo 30 23 para proporcionar una señal de referencia de corriente 28 analógica. Esta señal 28 representa así la señal de
referencia para la corriente presente a la entrada del módulo elevador de tensión 40.
El circuito analógico 20 comprende, a continuación, un regulador de corriente 24 cuya entrada es la señal de referencia de corriente 28 y cuya otra entrada es una 5 señal de medida 13 representativa de la corriente de entrada IIN proporcionada al módulo elevador de tensión 40. A la salida, el regulador de corriente 24 genera una señal TOR (―Todo o nada‖) de regulación 25 que se aplicará en la rejilla del conmutador estático 44 para 10 abrir o cerrar este conmutador.
Según una forma de realización simple, representada en la figura 5, el regulador de corriente 24 puede ser un regulador simple del tipo de histéresis, que proporcione una salida TOR (―Todo o nada‖), en donde: 15
- cuando la señal 28 se hace superior a IN+, entonces la señal de regulación 25 ordena un cierre del conmutador 44, de modo que se pueda aumentar IIN y
- cuando la señal 28 se hace inferior a IIN-, entonces la señal de regulación 25 ordena una apertura 20 del conmutador 44, representando el valor de la histéresis.
La orden de regulación 25 se transmite a la rejilla del conmutador 44 mediante un circuito clásico de tipo gate driver (excitador de puerta de transistor), no 25 representado en las figuras.
La figura 8 describe una variante de la forma de realización de la figura 1 de la invención en donde se introduce un modo de funcionamiento suplementario (modo de reserva o modo en stand-by) que permite forzar la 30 apertura del conmutador 44 cuando el variador de velocidad no comprende carga del motor, por ejemplo en
caso de motor parado. Esta funcionalidad permite, en particular, minimizar el consumo de energía eléctrica evitado descargar inútilmente el condensador en el acumulador intermedio.
Para ello, una señal de medida 47 representativa de 5 la corriente de carga del variador se envía hacia un convertidor analógico/digital 37 del circuito digital 30. La salida del convertidor 37 se envía al módulo regulador de tensión 33. En esta variante, el módulo 33 realiza, por lo tanto, una función suplementaria de selección 10 entre dos modos de funcionamiento: un modo de régimen "normal" que corresponde al funcionamiento normal descrito anteriormente y un modo de régimen "stand-by" en el que el módulo 33 activa una señal de inhibición INB con destino al regulador de corriente 24. Cuando la señal 15 de inhibición INB está activa, entonces el regulador de corriente 24 fuerza la señal de control 25 de modo que controle la apertura del conmutador 44.
El módulo 33 selecciona el modo de régimen de funcionamiento "stand-by" cuando la señal 47 indica que 20 no circula ninguna corriente de carga, es decir, cuando detecta que no hay carga del motor. Además, se podría considerar, de forma equivalente, que la información de detección de ausencia de carga de motor regulada por el módulo regulador de tensión 33 sea efectuada por otros 25 medios (por ejemplo, mediante una detección de motor parado).
Cuando la señal 47 indica que está presente una corriente de carga, el módulo 33 selecciona el modo de funcionamiento "normal", de modo que regule la apertura y 30 el cierre del conmutador 44 según se describió anteriormente.
Queda entendido que se puede, sin salirse del marco de la invención, según se define en las reivindicaciones adjuntas, imaginar otras variantes y perfeccionamientos de detalle e incluso considerar la posibilidad de emplear medios equivalentes. 5
Claims (9)
- REIVINDICACIONES1.- Variador de velocidad para motor eléctrico trifásico (M), que comprende:- un módulo rectificador(10) que suministra una tensión rectificada (15) a partir de una red eléctrica 5 monofásica alterna (5),- un módulo elevador de tensión (40) que proporciona una tensión regulada en el acumulador intermedio de corriente continua (45) a partir de dicha tensión rectificada (15), 10- un módulo ondulador (50) alimentado por dicha tensión en el acumulador intermedio de corriente continua (45) y que suministra una tensión de control al motor eléctrico trifásico (M) a partir de una consigna de control, 15- una unidad de procesamiento digital que proporciona dicha consigna de control,caracterizado porque el variador de velocidad comprende un dispositivo híbrido de corrección del factor de potencia que regula el módulo elevador de tensión (40) 20 y que comprende:- un circuito digital (30) provisto de un módulo regulador de tensión (33) que genera una señal de corrección (35) a partir de una señal de medida (46) de dicha tensión en el acumulador intermedio, 25- un circuito analógico (20) que genera una señal de regulación (25) al módulo elevador (40) a partir de una señal de medida (12) de dicha tensión rectificada y a partir de dicha señal de corrección (35), el circuito analógico (20) que comprende un circuito limitador (21) 30 que recibe, a la entrada, la señal de medida (12) de dicha tensión rectificada y que genera, a la salida, unaseñal recortada (26) de forma prácticamente trapezoidal.
- 2.- Variador de velocidad según la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito digital (30) está integrado en dicha unidad de procesamiento.
- 3.- Variador de velocidad según la reivindicación 1, 5 caracterizado porque la señal de corrección (35) es una señal de modulación por anchura de impulsos PWM.
- 4.- Variador de velocidad según la reivindicación 1, caracterizado porque el módulo elevador (40) comprende un conmutador estático (44) accionado por dicha señal de 10 regulación (25).
- 5.- Variador de velocidad según la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito limitador (21) comprende un puente divisor de resistencias (R1, R2) y un diodo de limitación (D1), cuyo ánodo está conectado a un punto 15 medio del puente divisor.
- 6.- Variador de velocidad según la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito analógico (20) comprende un circuito de conmutación (22) que recibe, a la entrada, dicha señal recortada (26) y dicha señal de corrección 20 (35) para generar una señal de referencia de corriente (28).
- 7.- Variador de velocidad según la reivindicación 6, caracterizado porque el circuito analógico (20) comprende un regulador de corriente (24) que es un regulador simple 25 del tipo de histéresis y que recibe, a la entrada, dicha señal de referencia de corriente (28) y una señal de medida (13) de corriente para suministrar, a la salida, dicha señal de regulación (25) al conmutador (44).
- 8.- Variador de velocidad según la reivindicación 1, 30 caracterizado porque el módulo regulador de tensión (33) fuerza al regulador de corriente (24) a proporcionar unaseñal de regulación (25) que ordena la apertura del conmutador (44) en caso de ausencia de corriente de carga del variador.
- 9.- Variador de velocidad según la reivindicación 8, caracterizado porque el circuito digital (30) recibe una 5 señal de medida (47) representativa de la corriente de carga del variador.
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| KR100871996B1 (ko) | 2008-08-04 | 2008-12-05 | (주) 한사 | 풀 디지털 방식의 전력절감 정류장치와 그 제어방법 |
| CN101662887B (zh) * | 2008-08-29 | 2011-11-09 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 印刷电路板及其感应点位置优化方法 |
| FI20086142A (fi) * | 2008-11-28 | 2010-05-29 | Abb Oy | Menetelmä ja laite taajuusmuuttajan yhteydessä |
| US20100148708A1 (en) * | 2008-12-11 | 2010-06-17 | Jorgenson Joel A | Voltage scaling of an electric motor load to reduce power consumption |
| US8302416B2 (en) * | 2009-03-02 | 2012-11-06 | Rocky Research | Liquid refrigerant composite cooling system |
| US8278778B2 (en) * | 2009-07-27 | 2012-10-02 | Rocky Research | HVAC/R battery back-up power supply system having a variable frequency drive (VFD) power supply |
| US8299646B2 (en) * | 2009-07-27 | 2012-10-30 | Rocky Research | HVAC/R system with variable frequency drive (VFD) power supply for multiple motors |
| US20110018474A1 (en) * | 2009-07-27 | 2011-01-27 | Rocky Research | Electromechanical system having a variable frequency drive power supply for 3-phase and 1-phase motors |
| US9160258B2 (en) | 2009-07-27 | 2015-10-13 | Rocky Research | Cooling system with increased efficiency |
| US20110018350A1 (en) * | 2009-07-27 | 2011-01-27 | Rocky Research | Power back-up system with a dc-dc converter |
| US20110016915A1 (en) * | 2009-07-27 | 2011-01-27 | Rocky Research | High efficiency dc compressor and hvac/r system using the compressor |
| US8299653B2 (en) * | 2009-07-27 | 2012-10-30 | Rocky Research | HVAC/R system with variable frequency drive power supply for three-phase and single-phase motors |
| US8193660B2 (en) * | 2009-07-27 | 2012-06-05 | Rocky Research | HVAC/R system having power back-up system with a DC-DC converter |
| US8508166B2 (en) * | 2009-08-10 | 2013-08-13 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Power factor correction with variable bus voltage |
| US8264192B2 (en) | 2009-08-10 | 2012-09-11 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Controller and method for transitioning between control angles |
| US8550388B2 (en) | 2010-03-15 | 2013-10-08 | Moog Inc. | Drive circuit with integrated power factor correction for blender/shaver machine |
| FR2967315B1 (fr) * | 2010-11-05 | 2012-11-16 | Schneider Toshiba Inverter | Convertisseur de puissance a source de courant commandee |
| FR2968148B1 (fr) * | 2010-11-25 | 2012-11-16 | Schneider Toshiba Inverter | Convertisseur de puissance dote d'une source de courant commandee et connecte en monophase |
| FR2969418B1 (fr) * | 2010-12-20 | 2012-12-14 | Schneider Toshiba Inverter | Convertisseur de puissance ac/dc a facteur de puissance et thdi ameliores |
| US9071078B2 (en) | 2011-01-24 | 2015-06-30 | Rocky Research | Enclosure housing electronic components having hybrid HVAC/R system with power back-up |
| US9228750B2 (en) | 2011-01-24 | 2016-01-05 | Rocky Research | HVAC/R system with multiple power sources and time-based selection logic |
| US8482266B2 (en) * | 2011-01-25 | 2013-07-09 | Freescale Semiconductor, Inc. | Voltage regulation circuitry and related operating methods |
| CN103280965B (zh) * | 2011-09-14 | 2014-11-05 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 一种降低emi的功率因数校正控制电路 |
| CN103023299B (zh) * | 2011-09-26 | 2015-05-20 | 南京博兰得电子科技有限公司 | 一种功率因数变换装置的控制方法 |
| CN103260292A (zh) * | 2012-02-17 | 2013-08-21 | 欧司朗股份有限公司 | 用于负载的驱动电路和包括该驱动电路的发光装置 |
| EP2642653A1 (de) * | 2012-03-20 | 2013-09-25 | C. & E. Fein GmbH | Treiberschaltung und Ansteuerverfahren |
| US9634593B2 (en) | 2012-04-26 | 2017-04-25 | Emerson Climate Technologies, Inc. | System and method for permanent magnet motor control |
| CN107645264B (zh) | 2012-08-10 | 2021-03-12 | 艾默生环境优化技术有限公司 | 控制电路、驱动电路以及控制压缩机的电动机的方法 |
| CN105490544B (zh) * | 2014-09-18 | 2018-05-08 | 康舒科技股份有限公司 | 电源供应器及其输出电压低频涟波补偿方法 |
| GB2537113B (en) * | 2015-04-01 | 2018-05-23 | High Voltage Partial Discharge Ltd | Apparatus and method for monitoring partial discharge |
| KR101979859B1 (ko) | 2015-05-08 | 2019-05-17 | 존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니 | 능동형 컨버터를 갖춘 가변 속도 드라이브 |
| US9667177B1 (en) * | 2015-12-15 | 2017-05-30 | Eaton Corporation | System and method for operating a three-phase load from a single phase source |
| EP3301806A1 (en) * | 2016-09-28 | 2018-04-04 | NXP USA, Inc. | Electric motor drive apparatus and method therefor |
| CN106655913B (zh) * | 2016-12-22 | 2018-12-11 | 哈尔滨工业大学 | 直流母线电压可调的三相逆变器拓扑结构及电压调节方法 |
| US11070139B2 (en) | 2017-04-17 | 2021-07-20 | Illinois Tool Works Inc. | Systems and methods to estimate magnetic flux in a switched mode power supply |
| US11095230B2 (en) * | 2017-06-18 | 2021-08-17 | King Kuen Hau | AC-to-DC conversion |
| US11077514B2 (en) | 2017-10-17 | 2021-08-03 | Illinois Tool Works Inc. | Systems and methods to reduce magnetic flux in a transformer in a switched mode power supply |
| US11031862B2 (en) * | 2018-01-15 | 2021-06-08 | Illinois Tool Works Inc. | Systems and methods to balance magnetic flux in a switched mode power supply |
| CN108809073B (zh) * | 2018-05-31 | 2020-01-17 | 奥克斯空调股份有限公司 | Apfc电路电压的控制方法、控制系统及空调器 |
| US11201540B2 (en) * | 2019-02-07 | 2021-12-14 | F'real! Foods, Llc | Motor control circuit with power factor correction |
| CN111697812B (zh) * | 2019-03-13 | 2022-03-04 | 青岛海尔智能技术研发有限公司 | 变频设备及其pfc电路的控制方法和装置、存储介质 |
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| CN114285303B (zh) * | 2021-11-11 | 2024-04-19 | 中车永济电机有限公司 | 一种四象限变流器的分段控制方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63240391A (ja) * | 1987-03-25 | 1988-10-06 | Hitachi Ltd | 電動機の速度制御装置 |
| US4879639A (en) * | 1987-05-11 | 1989-11-07 | Fuji Electric Co., Ltd. | Power converter for driving an AC motor at a variable speed |
| JPS63294263A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-30 | Toshiba Corp | 高力率電源装置 |
| JPH09201052A (ja) * | 1996-01-19 | 1997-07-31 | Tohoku Ricoh Co Ltd | 直流電源装置 |
| ES2167809T5 (es) * | 1996-12-20 | 2013-06-20 | Manuel Dos Santos Da Ponte | Aparato generador híbrido |
| JP2001169553A (ja) * | 1999-12-02 | 2001-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | スイッチドモード整流器 |
| US6329636B1 (en) * | 2000-03-31 | 2001-12-11 | Illinois Tool Works Inc. | Method and apparatus for receiving a universal input voltage in a welding plasma or heating power source |
| US6373734B1 (en) | 2000-09-15 | 2002-04-16 | Artesyn Technologies, Inc. | Power factor correction control circuit and power supply including same |
| JP3780481B2 (ja) * | 2002-02-22 | 2006-05-31 | 株式会社日立製作所 | モータ制御装置 |
| JP2005039976A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-02-10 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 電源装置、この電源装置を使用した放電灯点灯装置及び照明器具 |
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