ES2353734T3

ES2353734T3 - Circuito de control.

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Publication number: ES2353734T3
Application number: ES01990576T
Authority: ES
Inventors: Horst Flock; Matthias Roder
Original assignee: Flextronics International Kft
Current assignee: Flextronics International Kft
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2011-03-04
Anticipated expiration: 2021-12-19
Also published as: EP1344317B1; EP1344317A1; US20030034808A1; ATE485629T1; DE50115671D1; JP4098625B2; WO2002051010A1; DE10065194A1; US6621309B2; JP2004516791A

Abstract

Circuito de control para al menos una carga inductiva (M1, M2), que comprende primeras y segundas ramas de carga (20, 50) situadas entre una primera conexión de tensión (12) y una segunda conexión de tensión (14), de las cuales cada una comprende un conmutador electrónico (S1, S2) y la carga inductiva (M1, M2) conectados en serie, donde el conmutador electrónico (S1, S2) se encuentra entre una primera conexión (22, 52) de la carga inductiva (L ) y la primera conexión de tensión (12) y una segunda conexión (24, 54) de la carga inductiva (M1, M2) está unida con la segunda conexión de tensión (14), un brazo de rueda libre (30, 30'), que presenta como conexión en serie un condensador (C) unido con la primera conexión de tensión y un inductor (L) unido con la segunda conexión (24, 54) de la carga inductiva (M1, M2) así como respectivamente un diodo de funcionamiento libre (D1, D2) situado entre una toma central (36) entre el condensador (C) y el inductor (L) del brazo de funcionamiento libre (30, 30') y la primera conexión (22, 52) de la respectiva carga inductiva (M1, M2), por el que con el conmutador electrónico (S1, S2) abierto fluye una corriente de funcionamiento libre (IM1F, IM2F) de la carga inductiva (M1, M2), caracterizado porque la carga inductiva en la primera rama de carga (20) es un primer motor (M1) y la carga inductiva en la segunda rama de carga (50), un segundo motor (M2), porque el momento de conexión (EF1) de uno de los conmutadores electrónicos (S1) y el momento de desconexión (AF2) del otro de los conmutadores electrónicos están fijados relativamente entre sí y porque el espacio de tiempo entre el momento de conexión (EF1) de uno de los conmutadores electrónicos (S1, S2) y el momento de conexión (EF2) del otro de los conmutadores electrónicos (S2, S1) varía de forma correspondiente al valor de la relación de PWM a ajustar.

Description

La invención se refiere a un circuito de control para al menos una carga inductiva, que comprende primeras y segundas ramas de carga situadas entre una primera conexión de tensión y una segunda conexión de tensión, de las cuales cada una comprende un conmutador electrónico y la carga inductiva conectados en serie, donde el conmutador electrónico se encuentra entre una primera conexión de la carga inductiva y la primera conexión de tensión y una segunda conexión de la carga inductiva está unida con la segunda conexión de tensión, un brazo de funcionamiento libre, que presenta como conexión en serie un condensador unido con la primera conexión de tensión y un inductor unido con la segunda conexión de la carga inductiva así como respectivamente un diodo de funcionamiento libre situado entre una toma central entre el condensador y el inductor del brazo de funcionamiento libre y la primera conexión de la respectiva carga inductiva, por el que con el conmutador electrónico abierto fluye una corriente de funcionamiento libre de la carga inductiva.

Un circuito de control de este tipo se conoce del estado de la técnica, a modo de ejemplo, del documento DE 197 02 949 A1 o EP-A2-1 028 527.

En tales circuitos de funcionamiento libre existe el problema de que la corriente de suministro debido a la desconexión del conmutador electrónico está sometida a considerables variaciones y que, a pesar de un control adecuado del conmutador electrónico, aparecen picos de tensión.

Por tanto, la invención se basa en el objetivo de mejorar un circuito de control del tipo genérico de tal forma que en las conexiones de tensión aparezcan variaciones pequeñas en la medida de lo posible de la corriente de suministro y picos de tensión pequeños en la medida de lo posible.

Este objetivo se resuelve en un circuito de control del tipo que se ha mencionado al principio de acuerdo con la invención si la carga inductiva en la primera rama de carga es un primer motor y la carga inductiva en la segunda rama de carga, un segundo motor y si el momento de conexión de uno de los conmutadores electrónicos y el momento de desconexión del otro conmutador electrónico están fijados relativamente entre sí y si el espacio de tiempo entre el momento de conexión de uno de los conmutadores electrónicos y el momento de conexión del otro conmutador electrónico varía de forma correspondiente al valor de la relación de PWM, (Puls weiten modulation, modulación de duración de impulsos) a ajustar.

Esta solución permite accionar los conmutadores electrónicos con señales de PWM con la misma duración de periodo con sincronización de fase y variar al mismo

tiempo todavía la relación de PWM.

La ventaja de la solución de acuerdo con la invención se tiene que ver en que en la transición del estado con corriente al estado de funcionamiento libre del condensador y del inductor del brazo de funcionamiento libre las variaciones de la corriente de suministro que fluye a las conexiones de tensión se reducen y además se compensan las puntas de tensión que aparecen en el conmutador electrónico y en la toma central del brazo de funcionamiento libre y no influyen o influyen sólo de forma no esencial sobre la primera conexión de tensión y la segunda conexión de tensión y, por tanto, la primera conexión de tensión y la segunda conexión de tensión se apantallan contra puntas de tensión no deseadas.

Mediante una conexión en paralelo de una segunda rama de carga se puede conseguir con el mismo brazo de funcionamiento libre las ventajas de acuerdo con la invención con dos o incluso más ramas de carga, de tal forma que se puede conseguir un ahorro con respecto a la complejidad de conmutación.

A este respecto no es necesario que las magnitudes eléctricas de los elementos de construcción de la segunda rama de carga sean idénticas a las de la primera rama de carga. Más bien, es posible sin problemas trabajar en las ramas de carga con elementos de construcción que presentan diferentes magnitudes eléctricas, a modo de ejemplo, con diferentes cargas inductivas.

Para mantener las puntas de tensión no deseadas en la toma central de la respectiva rama de carga lo más pequeñas posibles, preferiblemente está previsto que una primera conexión del condensador del brazo de funcionamiento libre se una con una primera conexión del conmutador electrónico mediante una línea, cuya inductividad es menor de 50 Nanohenry. Con una unión de inductividad baja de este tipo se puede conseguir una modificación de corriente lo más rápida posible de la corriente por el condensador.

Además es adecuado, para mantener pequeñas las puntas de tensión, que una segunda conexión del condensador del brazo de funcionamiento libre está unida con el respectivo diodo con una línea cuya inductividad sea menor de 50 Nanohenry, de tal forma que también en esta línea se pueda realizar una modificación lo más rápida posible de la corriente.

Con respecto al control de los conmutadores electrónicos para dos ramas de carga hasta ahora no se han realizado indicaciones más detalladas. De esta forma, un ejemplo de realización ventajoso prevé que se proporcione un control para los conmutadores electrónicos de las al menos dos ramas de carga, que controle los conmutadores electrónicos con señales de control con modulación de duración de impulsos o señales de control de PWM con la misma duración de periodo, de tal forma que con respecto a la generación de las señales de control de PWM sean posibles simplificaciones en cuanto a la técnica de conmutación.

Sin embargo, para poder sincronizar las señales de control de PWM para ambas ramas de carga, preferiblemente está previsto que las señales de control de PWM para ambas ramas de carga tengan sincronización de fase entre sí.

Todavía es más ventajoso que las señales de control de PWM tengan un desplazamiento de fase entre sí, de tal forma que exista la posibilidad de accionar la rama de funcionamiento libre con una carga lo más pequeña posible, al intentar asignar un estado con corriente en un brazo de carga a un estado de funcionamiento libre en otra rama de carga.

Es particularmente adecuado a este respecto que un control controle los conmutadores electrónicos en la primera y segunda rama de carga de tal forma, que uno de los conmutadores electrónicos se conecte cuando el otro conmutador electrónico esté desconectado. De este modo se puede conseguir al menos para una parte de la duración del periodo un estado, en el que al menos brevemente un brazo de carga está en el estado de funcionamiento libre y la otra, en el estado con corriente.

Es particularmente ventajoso que en un primer intervalo de funcionamiento se realice una conexión de cada uno de los conmutadores electrónicos solamente cuando el respectivo otro conmutador electrónico esté desconectado.

Este tipo de funcionamiento permite cargar lo menos posible la rama de funcionamiento libre en un primer intervalo de funcionamiento, ya que siempre se garantiza que una de las ramas de carga está en el estado de funcionamiento libre, siempre que la otra de las ramas de carga esté en el estado con corriente.

Ventajosamente, esto se puede realizar cuando en el primer intervalo de funcionamiento se realiza la desconexión de cada uno de los conmutadores electrónicos con un espacio intermedio temporal antes de una conexión del respectivo otro conmutador electrónico.

Una solución ventajosa prevé a este respecto que en el primer intervalo de funcionamiento entre la desconexión de cada uno de los conmutadores electrónicos y la conexión del respectivo otro conmutador electrónico esté prevista una duración mínima de, a modo de ejemplo, el 0,5% de la duración de periodo, de tal forma que el conmutador electrónico que se desconecta esté desconectado de forma segura.

Además, en el primer intervalo de funcionamiento a pesar de funcionamiento con

sincronización de fase de los conmutadores electrónicos se pueden variar las señales de control de PWM por el hecho de que en el primer intervalo de funcionamiento el momento de conexión de uno de los conmutadores electrónicos y el momento de desconexión del otro conmutador electrónico varían con respecto al momento de desconexión de este uno de los conmutadores electrónicos y con respecto al momento de conexión del otro conmutador electrónico.

Un funcionamiento de los conmutadores electrónicos en el primer intervalo de funcionamiento, sin embargo, solamente es posible hasta alcanzar una relación de PWM de aproximadamente el 50%.

Con una relación de PWM de más del 50% no se pueden implementar las condiciones que se han explicado anteriormente.

Por este motivo se prevé preferiblemente que en un segundo intervalo de funcionamiento se realice una conexión de uno de los conmutadores electrónicos solamente con la desconexión o después de la desconexión del otro de los conmutadores electrónicos. Esta forma de proceder posibilita, al menos parcialmente, realizar todavía la desconexión de uno de los conmutadores electrónicos y la conexión del otro conmutador electrónico aproximadamente al mismo tiempo o al menos de forma próxima en el tiempo.

Esta solución es particularmente adecuada cuando se pasa desde el primer estado de funcionamiento a un segundo estado de funcionamiento y las relaciones de PWM de más del 50% en el segundo estado de funcionamiento se utilizan para el control de los conmutadores electrónicos.

Otra posibilidad prevé que en el segundo intervalo de funcionamiento se realice una conexión de cada uno de los conmutadores electrónicos después de la conexión y antes de la desconexión del respectivo otro conmutador electrónico.

En relación con la explicación anterior de la solución de acuerdo con la invención no se detalló el dimensionado del brazo de funcionamiento libre.

De esta forma, un ejemplo de realización particularmente ventajoso prevé que el producto del valor de la inductividad y el valor de la capacitancia en la rama de funcionamiento libre sea mayor que el cuadrado del tiempo de ciclo de las señales de control con modulación de duración de impulsos.

Con este dimensionado se consigue que las modificaciones de corriente y las puntas de tensión durante la desconexión y la conexión de los conmutadores electrónicos influyan solamente en la reducida medida deseada sobre la conexión de tensión de alimentación y la conexión a masa.

Para conseguir la mejor represión en la medida de lo posible de modificaciones de corriente y puntas de tensión preferiblemente está previsto que el valor de la capacitancia del brazo de funcionamiento libre sea mayor que el producto del valor máximo de la corriente por la carga inductiva o las cargas inductivas con el tiempo de ciclo, dividido por la tensión entre la primera conexión de tensión y la segunda conexión de tensión.

En un dimensionamiento se tiene que tener observar a este respecto que como corriente por la carga inductiva con varias ramas de carga siempre se tiene que tener en cuenta el mayor valor de las respectivas corrientes máximas posibles por las ramas de carga.

La solución de acuerdo con la invención trabaja en todos los casos, en los que una de las conexiones de tensión está unida con la conexión de tensión de alimentación y la otra conexión de tensión, con la conexión a masa.

Sin embargo, es particularmente adecuado, particularmente para la aplicación de la solución de acuerdo con la invención en un vehículo motorizado, que la primera conexión de tensión esté unida con la conexión de tensión de alimentación y la segunda conexión de tensión, con la conexión a masa.

Otras características y ventajas de la invención son objeto de la siguiente descripción así como de la representación gráfica de algunos ejemplos de realización. En el dibujo se muestra:

En la Figura 1,: un diagrama de conexiones de un circuito de control con una

primera rama de carga en el estado con corriente;

En la Figura 2,: un diagrama de conexiones del circuito de control de la Figura 1 en

el estado de funcionamiento libre de la primera rama de carga;

En la Figura 3,: un diagrama de conexiones de un ejemplo de realización de un

circuito de control de acuerdo: con la invención con un brazo de

funcionamiento libre y dos ramas de carga, que están ambas en el

estado con corriente;

En la Figura 4,: un diagrama de conexiones del ejemplo de realización en el estado

de funcionamiento libre de ambas ramas de carga;

En la Figura 5,: un diagrama de conexiones del ejemplo de realización en el estado

de funcionamiento libre de la segunda rama de carga y en el estado

con corriente de la primera rama de carga;

En la Figura 6,: una representación de valores de medición en el ejemplo de

realización en una relación de modulación de duración de impulsos

del 30%; En la Figura 7, una representación de valores de medición en el ejemplo de

realización con una relación de modulación de duración de impulsos

del 50% y En la Figura 8, una representación de valores de medición del ejemplo de

realización con una relación de modulación de duración de impulsos

del 80%.

Un primer ejemplo de realización de un circuito de control 10, a modo de ejemplo, para un motor M1 que representa una carga inductiva, con el que se acciona, por ejemplo, en un vehículo motorizado una rueda de ventilador, comprende una fuente de tensión V, que se encuentra entre una conexión de tensión de alimentación 12 y una conexión a masa 14 del circuito de control 10 y genera una tensión de alimentación U.

Además, el circuito de control 10 comprende una primera rama de carga 20, en la que un conmutador electrónico S1 y la carga inductiva, en este caso, el motor M1, están conectados en serie, donde el conmutador electrónico S1 se encuentra entre una primera conexión 22 de la carga inductiva y la conexión de tensión de alimentación 12 y a este respecto está unido con una primera conexión ES1 con la conexión de tensión de alimentación 12 y una segunda conexión 24 de la carga inductiva M1 está unida con la conexión a masa 14.

Además, la primera conexión 22 de la carga inductiva está unida con una toma central 26 de la primera rama de carga 20.

Por lo demás, el circuito de control comprende un brazo de funcionamiento libre 30, en la que un condensador C y un inductor N están conectados en serie, donde una primera conexión 32 del condensador C está unida con la conexión de tensión de alimentación 12 y una segunda conexión 34 del condensador C está unida con una toma central 36 del brazo de funcionamiento libre 30 que, a su vez, está unida con una primera conexión 38 del inductor L, que se une por una segunda conexión 40 con la conexión a masa 14.

Además, entre la toma central 36 del brazo de funcionamiento libre 30 y la toma central 26 de la primera rama de carga 20 se encuentra un diodo de funcionamiento libre D1 del brazo de funcionamiento libre 30, cuyo sentido de paso se selecciona de tal forma que deja fluir una corriente desde la toma central 36 hasta la toma central 26, sin embargo, la bloquea en sentido inverso.

El conmutador electrónico S1 se puede controlar además mediante una primera señal de control con modulación de duración de impulsos S1A, que se genera por un circuito de control de motor 42 de forma correspondiente a la potencia requerida del

motor M1 y con un tiempo de ciclo TZ fijo.

Este circuito de control trabaja entonces del siguiente modo:

Si el conmutador electrónico S1 está cerrado por la señal de control con modulación de duración de impulsos S1A, entonces para el funcionamiento del motor M1 durante un tiempo de flujo de corriente TS una corriente IM1 indicada de forma discontinua con flechas fluye desde la conexión de tensión de alimentación 12 por el primer conmutador electrónico S1, la toma central 26 y el motor M1 hasta la conexión a masa 14.

La corriente IM1 por el motor M1 a este respecto es la suma de las corrientes parciales IV e IC1E que se aúnan en la conexión de tensión de alimentación 12, donde la fuente de tensión V suministra la corriente parcial IV y la corriente parcial IC1E por descarga del condensador C fluye desde su primera conexión 32 en dirección a la conexión de tensión de alimentación 12.

Además, de la conexión a masa 14 fluye una corriente IL1 por el inductor L y, de hecho, en dirección a la toma central 36 y de la toma central 36 como corriente IC1E a la segunda conexión 34 del condensador C, de tal forma en la conexión a masa 14 la corriente IM1 se divide, donde la corriente parcial IV fluye a la fuente de tensión V, mientras que la corriente parcial IL1 fluye por el inductor L hacia el condensador C, donde IC1E e IL1 en este caso son igual de grandes. Si, por el contrario, como se representa en la Figura 2, el conmutador S1 se abre por la señal de control S1A, entonces no fluye desde la conexión de tensión de alimentación 12 por el conmutador electrónico S1 ninguna corriente y el motor M1 se hace funcionar para la duración de un tiempo de funcionamiento libre TF en el estado de funcionamiento libre. Durante este tiempo fluye desde la conexión de tensión de alimentación 12 una corriente IC1L que fluye de forma opuesta a la corriente IC1E hacia la primera conexión 32 del condensador C y carga el mismo, donde la corriente IC1L se corresponde a la corriente IV, que fluye desde la fuente de tensión V a la conexión de tensión de alimentación 12. A este respecto, la corriente IV durante el periodo de flujo de corriente TS y el periodo de funcionamiento libre es aproximadamente igual de grande.

Además, desde la segunda conexión 34 del condensador C la corriente IC1L fluye a la toma central 36.

En el estado de funcionamiento libre fluye desde la toma central 36 una corriente IM1F por el diodo 1 a la toma central 26 de la primera rama de carga 20 y desde la misma por el motor M1 a la conexión a masa 14.

Esta corriente IM1F está formada por dos corrientes parciales, de hecho, como primera corriente parcial la corriente IC1L, que se produce por carga del condensador C y, por otro lado, por la corriente IL1, que fluye al igual que antes por el inductor L a la toma central 36 del brazo de funcionamiento libre 30.

Además, la corriente IM1 se divide en la conexión a masa 14 a su vez en la corriente IL1, que fluye a la segunda conexión 40 del inductor L y a través del mismo, así como en una corriente IV, que fluye de vuelta a la fuente de tensión V.

l a la corriente IC1L, donde la corriente IC1L

sador C esté cargado.

uncionamiento libre 30 se pueden conseguir

ndensador C y el inductor L.

imagen1

En un ejemplo de realización de un circuito de control de acuerdo con la invención 10’, representado en las Figuras 3 a 5, entre la conexión de tensión de alimentación 12 y la conexión a masa 14 se proporciona no solamente la primera rama de carga 20, sino una segunda rama de carga 50, que está configurada de forma similar a la primera rama de carga 20. Por tanto, la segunda rama de carga 50 comprende asimismo un conmutador electrónico S2, que está conectado en serie con una carga inductiva, de hecho, un segundo motor M2, donde el conmutador electrónico S1 se sitúa entre la conexión de tensión de alimentación 12 y una primera conexión 52 del segundo motor M2 y a este respecto está unido con una primera conexión ES1 con la conexión de tensión de alimentación 12 y una segunda conexión 54 del segundo motor M2 está unida con la conexión a masa 14.

Además, la segunda rama de carga 50 está provista de una toma central 56, donde entre la toma central 56 y la toma central 36 del brazo de funcionamiento libre 30’ se proporciona un diodo D2, mediante el que se complementa la rama de funcionamiento libre 30’, donde el diodo D2 está conectado con su sentido de paso de tal forma que permite una corriente desde la toma central 36 a la toma central 56, sin embargo, la bloquea en sentido inverso.

Además, el conmutador electrónico S2 se puede controlar mediante un segundo circuito de control de motor 62 mediante una señal de control con modulación de duración de impulsos S2A, donde la señal de control S2A presenta preferiblemente el mismo tipo de ciclo TZ que la señal de control S1A.

Para el dimensionado del condensador C se aplica en el segundo ejemplo de realización

imagen1

donde para el (valor máximo de IM1, IM2) se tiene que introducir el valor que corresponde a la mayor corriente máxima por la carga inductiva en las ramas de carga 20, 50.

Si ahora en el ejemplo de realización del circuito de control 10’ de acuerdo con la invención los dos conmutadores S1 y S2 están cerrados, entonces fluye de forma análoga al primer ejemplo de realización por el primer motor M1 la corriente IM1 y por el motor M2, la corriente IM2, donde las corrientes IM1 e IM2 están formadas respectivamente por dos corrientes parciales, de las cuales una se suministra por la corriente IV suministrada por la fuente de tensión V y la otra corriente parcial, por las corrientes IC1E o IC2E, que se producen durante la descarga del condensador C, donde la corriente parcial IC1E contribuye a la corriente IM1 por el primer motor M1 y la corriente parcial IC2E, a la corriente IM2 por el segundo motor M2.

Además, de forma correspondiente al caso representado en la Figura 1 del primer ejemplo de realización también en el ejemplo de realización representado en la Figura 3 fluyen las corrientes IL1 e IL2 por el inductor L, donde las corrientes IL1 e IL2 se corresponden a las corrientes IC1E e IC2E.

Además, las corrientes IM1 e IM2 se dividen en la conexión a masa 14 a su vez en las corrientes parciales IL1 o IL2 así como otras corrientes parciales, que producen la corriente IV que fluye a la fuente de tensión V.

Si, como se representa en la Figura 4, los dos conmutadores S1 y S2 están desconectados, entonces se producen las condiciones que se corresponden a las del primer ejemplo de realización, que se representa en la Figura 2. Es decir, que respectivamente por los motores M1 y M2 pasan las corrientes de funcionamiento libre IM1F e IM2F, que representan respectivamente de nuevo la suma de las corrientes IC1L

o IC2L así como IL1 e IL2, de forma análoga al estado de funcionamiento libre del primer ejemplo de realización, que se representa y describe en la Figura 2.

El ejemplo de realización del circuito de control 10’ de acuerdo con la invención, sin embargo, como se representa en la Figura 5, se puede hacer funcionar en otro estado, de hecho, en un estado en el que, a modo de ejemplo, el conmutador electrónico S1 está cerrado y el conmutador electrónico S2 está abierto.

En este caso, en la primera rama de carga 20 fluye de forma análoga al caso representado en las Figuras 1 y 3 la corriente IM1 por el motor M1, mientras que en la segunda rama de carga 50 debido al conmutador abierto S2 está presente el estado de funcionamiento libre, de tal forma que en la misma fluye la corriente IM2F.

Esto conduce en el brazo de funcionamiento libre 30 a que de forma correspondiente al estado de la primera rama de carga 20 fluye de la primera conexión 32 del condensador C la corriente IC1E a la conexión de tensión de alimentación 12, para formar como corriente parcial con una corriente parcial adicional de la corriente IV la corriente IM1, donde debido a la corriente IM1 por la primera rama de carga 20 también fluye la inductividad de la corriente IL1.

Por otro lado, la segunda rama de carga 50 está en el estado de funcionamiento libre, lo que significa que desde la segunda conexión 34 del condensador C fluye una corriente IC2L a la toma central 36 y además desde la conexión de tensión de alimentación 12 fluye una corriente IC2L a la primera conexión 34 del condensador C, donde la corriente IC2L se realiza una carga del condensador C.

Además, el estado de funcionamiento libre en la segunda rama de carga 50 conduce a que por el inductor L la corriente IL2 lleve desde la conexión de base 14 a la toma central 36 y junto con la corriente IC2L se añada a la corriente IM2F, que fluye a través del segundo motor M2.

Como muestra una comparación de las direcciones de las corrientes IC1E e IC2L, las mismas fluyen en sentido opuesto, de tal forma que las mismas se anulan al menos parcialmente, de tal forma que dependiendo de si predomina la corriente IC1E o la corriente IC2L, una corriente resultante descarga o carga el condensador C, siendo esta corriente resultante menor que las magnitudes de las corrientes IC1E e IC2L.

Por lo demás, en el estado de conexión del ejemplo de realización de acuerdo con la Figura 5 se puede observar claramente que las corrientes IL1 e IL2, como también se observa en los estados de conexión de acuerdo con la Figura 3 y la Figura 4, al menos conservan su dirección y pueden variar solamente en cuanto a la magnitud, mientras que con la comparación de las corrientes IC1E o IC2E e IC1L o IC2L se muestra que las mismas, dependiendo de cuál de los motores M1 y/o M2 está en el estado de funcionamiento libre, modifica su dirección, donde en el caso de que uno de los motores, de hecho, el motor M1, esté en el estado con corriente y el otro de los motores, de hecho, el motor M2, esté en el estado de funcionamiento libre, las corrientes IC1E e IC2L al menos se anulan parcialmente, de tal forma que como suma fluye solamente una corriente de descarga o carga pequeña del condensador.

Por lo demás, la rama de funcionamiento libre 30 garantiza que la corriente IV que fluye de la fuente de tensión V independientemente de la posición de los conmutadores electrónicos S1 o S2 esencialmente no se interrumpa y, por lo tanto, siempre continúa fluyendo y como mucho varía en cuanto a la magnitud.

Ya que cuando de acuerdo con la Figura 5 uno de los motores, por ejemplo, el primer motor M1, está en el estado con corriente y el otro de los motores, a modo de ejemplo, el segundo motor M2, está en el estado sin corriente, las corrientes IC1E e IC2L se anulan al menos parcialmente, la carga del brazo de funcionamiento libre 30 es mínima cuando durante periodos lo más largos posibles dentro del tiempo de ciclo TZ se pretende la aparición de un estado de este tipo.

Preferiblemente, los circuitos de control del motor 42 y 62 se hacen funcionar de tal forma que su tiempo de ciclo TZ es idéntico.

Además esta previsto preferiblemente que las señales de control con modulación de duración de impulsos S1A y S2A no presenten los mismos tiempos de ciclo TZ, sino que también tengan sincronización de fase entre sí, para el estado en el que uno de los motores M1, M2, a modo de ejemplo, el primer motor M1, está en el estado con corriente, mientras que el otro de los motores M2, M1, a modo de ejemplo, el segundo motor M2, está en el estado de funcionamiento libre. Por este motivo, con una señal de control con modulación de duración de impulsos S1A la señal de control con modulación de duración de impulsos S2A se dispone con sincronización de fase y, de hecho, de tal forma que su espacio de tiempo de conexión TE1 correspondiente al tiempo de flujo de corriente TS entra dentro de un espacio de tiempo de desconexión TA2 correspondiente al tiempo de funcionamiento libre TF de la señal de control S2A, mientras que por otro lado un espacio de tiempo de conexión TE2 se sitúa de tal forma que el mismo entra en un espacio de tiempo de desconexión TA1 de la primera señal de control con modulación de duración de impulsos S1A.

Los conmutadores electrónicos S1 y S2 de forma correspondiente a la primera señal de control S1A o la segunda señal de control S2A en los espacios de tiempo TE1 o TE2 están cerrados y en los espacios de tiempo TA1 o TA2, abiertos.

De forma correspondiente se forman las corrientes IM1 e IM2 por los motores M1 e M2, como se representa en las Figuras 6c o d, donde los diferentes tamaños de los motores M1 y M2 conducen a diferentes corrientes IM1 e IM2.

Además, por esto se produce, como se ha representado en la Figura 6e, una corriente IL1 más IL2, por el inductor L, que es esencialmente constante a lo largo del tiempo, mientras que la corriente IC1 más IC2, como se representa en la Figura 6f, varía.

Finalmente la Figura 6h muestra que en la transición del estado de funcionamiento libre al estado con corriente se pueden presentar picos de tensión de la tensión U36 en la toma central 36. Estos picos de tensión tienen su origen en un condensador de funcionamiento libre no ideal, que posee una inductividad longitudinal no despreciable, que conduce a que la corriente por el condensador C no se pueda modificar bruscamente y, por tanto, aparezcan puntas de tensión en la toma central 36 con respecto a la conexión a masa 14.

imagen1

Estos picos de tensión se pueden mantener pequeños por una unión de la primera conexión 32 del condensador C con los conmutadores S1, S2 y de la segunda conexión 34 con los diodos D1, D2, que presenta una inductividad de menos de 50 Nanohenry.

Estos picos de tensión tampoco influyen en la conexión de tensión de alimentación 12 o la conexión a masa 14, ya que las mismas están apantalladas con respecto a la toma central 36 por el condensador C o el inductor L. Por tanto, la corriente IV, que fluye desde la fuente de tensión V a la conexión de tensión de alimentación 12 y de la conexión a masa 14 a la fuente de tensión V, es esencialmente constante, como se observa en la Figura 6g.

Además, en la Figura 6h se puede observar que la modificación de la tensión en el condensador C durante un tiempo de ciclo TZ es pequeña, preferiblemente menor de ran condensador C de, a modo de ejemplo, .

Si se modifica ahora la modulación de duración de impulsos, es decir, el espacio de tiempo de desconexión TA1 se modifica a favor del espacio de tiempo de conexión TE1, se realiza preferiblemente sólo un desplazamiento de un flanco de desconexión AF1 de la primera señal de control S1A, mientras que un flanco de conexión EF1 no se desplaza.

Por el contrario, en la segunda señal de control S2A se desplaza el flanco de conexión EF2, mientras que el flanco de desconexión AF2 permanece sin modificar.

Finalmente, la primera señal de control S1A y la segunda señal de control S2A están sincronizadas de tal forma que el flanco de conexión EF1 y el flanco de desconexión AF2 se encuentran en una relación de fase constante entre sí, a modo de ejemplo, son sucesivos temporalmente con una separación tal, que el flanco de desconexión AF2 ha alcanzado el valor cero precisamente cuando el flanco de conexión EF1 se desvía desde el valor cero a mayores valores.

De este modo, mediante el flanco de conexión EF1 y el flanco de desconexión AF2 se predefine una relación de fases fija, que siempre garantiza que el respectivo espacio de tiempo de conexión TE1 o TE2 de una señal de control S1A o S2A aparezca cuando en la otra señal de control S2A o S1A existe el espacio de tiempo de desconexión TA2 o TA1.

Esto se puede hacer hasta que se haya conseguido una relación de modulación de duración de impulsos de prácticamente el 50%, ya que entonces en un tiempo de ciclo TZ idéntico predefinido para la primera señal de control S1A y la segunda señal de control S2A se ha agotado la posibilidad de que el espacio de tiempo de conexión de una de las señales de control S1A o S2A coincida con el espacio de tiempo de desconexión de la otra señal de control S2A o S1A.

Si, por el contrario, se consigue una relación de modulación de duración de impulsos de aproximadamente el 50%, tal como se representa, a modo de ejemplo, en la Figura 7, entonces no se puede evitar un solapamiento breve de la señal de control S1A y S2A, a modo de ejemplo, en la zona del flanco de desconexión AF1 y el flanco de conexión EF2.

De este modo, por un breve espacio de tiempo debido al solapamiento temporal del flanco de conexión EF2 con el estado cerrado del conmutador electrónico S1A hasta el flanco de desconexión AF1 de la primera señal de control S1A se consigue un estado, que se representa en la Figura 3, mientras que entre el flanco de desconexión AF2 y el flanco de conexión EF1 existe un estado, que se representa en la Figura 4, es decir, un estado en el que los dos conmutadores electrónicos están abiertos.

Esto influye de este modo de forma que se puede observar claramente en la suma de las corrientes IC1 más IC2, como se representa en la Figura 7f.

Por el contrario, el efecto sobre las corrientes de motor IM1 e IM2 en una comparación con las relaciones en una modulación de duración de impulsos del 30% es similar al menos cualitativamente (Figura 7c, 7d).

Si, por el contrario, las señales de control S1A y S2A presentan relaciones de modulación de duración de impulsos de aproximadamente el 80%, entonces predomina el espacio de tiempo de conexión TE1 y TE2 al espacio de tiempo de desconexión correspondiente TA1 o TA2 (Figura 8a, 8b). En este caso ya no es posible que las dos señales de control SA1 y S2A se dispongan temporalmente entre sí de tal forma que los espacios de tiempo de conexión TE1 y TE2 se solapen en la menor medida posible, donde se mantiene la relación de fases rígida entre el flanco de desconexión AF2 de la segunda señal de control S2A con respecto al flanco de conexión EF1 de la primera señal de control.

Entre el momento t1 y el momento t2 existen, por tanto, relaciones en el ejemplo de realización en el estado de acuerdo con la Figura 5, es decir, uno de los motores M1, M2 está en el estado con corriente, mientras que el otro está en el estado de funcionamiento libre (Figura 8a, 8b).

Entre el momento t2 y el momento t3 existen relaciones de acuerdo con la Figura 3, es decir, ambos motores están en el estado con corriente. Entre los momentos t3 a t4 y t4 a t5 existen asimismo también relaciones correspondientes a la Figura 5, es decir, uno de los motores M1, M2 está en el estado 5 con corriente y el otro, en el estado de funcionamiento libre.

De esto se deduce que en el ejemplo de realización con una modulación de duración de impulsos de más del 80% esencialmente se presentan estados de conmutación de acuerdo con la Figura 3 y de acuerdo con la Figura 5, mientras que no aparecen estados de conmutación de acuerdo con la Figura 4 del ejemplo de realización.

10 En relaciones de modulación de duración de impulsos de aproximadamente el 80%, las corrientes IM1 e IM2 son claramente mayores que en el resto de los casos (Figura 8c y 8d). Por lo demás, la corriente IL1 más IL2 alcanza con la modulación de duración de impulsos del 50% su máximo (Figura 8e y 8f).

15 En la suma de las corrientes IC1 e ICL se presentan, como se representa en la Figura 8f, variaciones, dependiendo de cuál de los dos motores M1, M2 diferentes esté en ese momento en el estado con corriente o en el estado de funcionamiento libre. Además, también en este caso la corriente IV de la fuente de tensión V a la conexión de tensión de alimentación 12 y de la conexión a masa 14 a la fuente de tensión V es

20 esencialmente constante (Figura 8g).

Claims

1.: Circuito de control para al menos una carga inductiva (M1, M2), que comprende primeras y segundas ramas de carga (20, 50) situadas entre una primera conexión de tensión (12) y una segunda conexión de tensión (14), de las cuales cada una comprende un conmutador electrónico (S1, S2) y la carga inductiva (M1, M2) conectados en serie, donde el conmutador electrónico (S1, S2) se encuentra entre una primera conexión (22, 52) de la carga inductiva (L ) y la primera conexión de tensión (12) y una segunda conexión (24, 54) de la carga inductiva (M1, M2) está unida con la segunda conexión de tensión (14), un brazo de rueda libre (30, 30’), que presenta como conexión en serie un condensador (C) unido con la primera conexión de tensión y un inductor (L) unido con la segunda conexión (24, 54) de la carga inductiva (M1, M2) así como respectivamente un diodo de funcionamiento libre (D1, D2) situado entre una toma central (36) entre el condensador (C) y el inductor (L) del brazo de funcionamiento libre (30, 30’) y la primera conexión (22, 52) de la respectiva carga inductiva (M1, M2), por el que con el conmutador electrónico (S1, S2) abierto fluye una corriente de funcionamiento libre (IM1F, IM2F) de la carga inductiva (M1, M2), caracterizado porque la carga inductiva en la primera rama de carga (20) es un primer motor (M1) y la carga inductiva en la segunda rama de carga (50), un segundo motor (M2), porque el momento de conexión (EF1) de uno de los conmutadores electrónicos (S1) y el momento de desconexión (AF2) del otro de los conmutadores electrónicos están fijados relativamente entre sí y porque el espacio de tiempo entre el momento de conexión (EF1) de uno de los conmutadores electrónicos (S1, S2) y el momento de conexión (EF2) del otro de los conmutadores electrónicos (S2, S1) varía de forma correspondiente al valor de la relación de PWM a ajustar.

2.: Circuito de control de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque una primera conexión (32) del condensador (C) del brazo de funcionamiento libre (30) está unida con una primera conexión (ES1, ES2) del conmutador electrónico (S1, S2) mediante una línea, cuya inductividad es menor de 50 nanohenry.

3.: Circuito de control de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una segunda conexión (34) del condensador (C) del brazo de funcionamiento libre (30) está unida con el respectivo diodo (D1, D2) con una línea, cuya inductividad es menor de 50 nanohenry.

4.: Circuito de control de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque está provisto un control (42, 62) para los conmutadores electrónicos (51, 52) de las al menos dos ramas de carga (20, 50), que controla los conmutadores electrónicos (51, 52) con señales de control de PWM (S1A, S2A) de la misma duración de periodo (TZ).

5.: Circuito de control de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque las señales de control de PWM (S1A, S2A) para ambas ramas de carga (30, 50) tienen sincronización de fase entre sí.

6.: Circuito de control de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque las señales de control de PWM (S1A, S2A) tienen desplazamiento de fase entre sí.

7.: Circuito de control de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque un control (42, 62) controla los conmutadores electrónicos (S1, S2) de la primera (20) y de la segunda rama de carga (50) de tal forma, que uno de los conmutadores electrónicos (S1) se conecta cuando el otro de los conmutadores electrónicos (S2) está desconectado.

8.: Circuito de control de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en un primer intervalo de funcionamiento solamente se realiza una conexión de cada uno de los conmutadores electrónicos (S1, S2) cuando el respectivamente otro conmutador electrónico (S2, S1) está desconectado.

9.: Circuito de control de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque en el primer intervalo de funcionamiento la desconexión de cada uno de los conmutadores (S1, S2) se realiza con un espacio temporal intermedio antes de una conexión del respectivo otro conmutador (S2, S1).

10.: Circuito de control de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque en el primer intervalo de funcionamiento entre la desconexión de cada uno de los conmutadores (S1, S2) y la conexión del respectivo otro de los conmutadores (S2, S1) está prevista una duración mínima del 0,5% de la duración de periodo (TZ).

11.: Circuito de control de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque en el primer intervalo de funcionamiento el momento de la conexión (EF2) de uno de los conmutadores electrónicos (S2) y el momento de desconexión (AF1) del otro conmutador electrónico (S1) varían.

12.: Circuito de control de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en un segundo intervalo de funcionamiento se realiza una conexión de uno de los conmutadores electrónicos (S1, S2) solamente con la desconexión o después de la desconexión del otro de los conmutadores electrónicos (S2, S1).

13.: Circuito de control de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque en el segundo intervalo de funcionamiento se realiza una conexión de cada uno de los conmutadores electrónicos (S1, S2) después de la conexión y antes de la desconexión del respectivo otro de los conmutadores electrónicos (S2, S1).

14.: Circuito de control de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el producto del valor de la inductividad (L) y el valor de la capacdad (C) en el brazo de funcionamiento libre (30, 30’) es mayor que el cuadrado del tiempo de ciclo (TZ) de las señales de control con modulación de duración de impulsos (S1A, S2A).

15.: Circuito de control de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el valor de la capacidad (C) del brazo de funcionamiento libre (30, 30’) es mayor que el producto del valor máximo de la corriente por la carga inductiva (IM1, IM2) con diez veces el tiempo de ciclo (TZ) dividido por la tensión (U) entre la conexión de tensión de alimentación (12) y la conexión a masa (14).