ES2398884A1

ES2398884A1 - PROCEDIMIENTOS DE CONTROL ACTIVO PARA LA CONEXIÓN DE CARGAS ALTAMENTE CAPACITIVAS MEDIANTE SSPCs.

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Publication number: ES2398884A1
Application number: ES201031921A
Authority: ES
Inventors: Daniel IZQUIERDO GIL; Andrés BARRADO BAUTISTA; Clara Marina SANZ GARCÍA; Roberto Carlos HERNÁNDEZ MORGADO
Original assignee: Universidad Carlos III de Madrid; EADS Construcciones Aeronauticas SA
Current assignee: Universidad Carlos III de Madrid; Airbus Defence and Space SA
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2013-03-22
Anticipated expiration: 2030-12-22
Also published as: EP2656471B1; EP2656471A1; BR112013016243A2; US20150035498A1; WO2012084269A1; ES2398884B1

Abstract

Procedimientos de control activo para la conexión de cargas altamente capacitivas mediante SSPCs. Se trata de procedimientos de conexión de una carga altamente capacitiva, (17) a un bus de tensión (13) de un sistema de distribución eléctrica, utilizando un controlador de potencia de estado sólido (SSPC) (15) en los que se controla de modo activo la corriente del SSPC (15), manteniendo constante uno de sus parámetros (sea la corriente o la derivada de la corriente) durante la totalidad del tiempo de conexión (tc) de dicha carga altamente capacitiva (17) o durante cada uno de un conjunto de tramos del mismo. La invención también se refiere a SSPCs estructurados para llevar a cabo dichos procedimientos.

Description

Procedimientos de control activo para la conexión de cargas altamente capacitivas mediante SSPCs

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere a procedimientos de control activo de la corriente para la conexión de cargas altamente capacitivas, mediante SSPCs, en sistemas de distribución de energía eléctrica y, más particularmente, a sistemas de distribución de energía eléctrica en aeronaves y otros vehículos. La invención también se refiere a los SSPCs que permiten implementar dichos procedimientos.

ANTECEDENTES

En la industria aeronáutica hay una fuerte tendencia hacia el concepto de aeronave más eléctrica (MEA), como consecuencia de la sustitución de equipamientos convencionales, que dependen de la energía neumática, mecánica o hidráulica, por equipamientos que dependen de energía eléctrica. Estos nuevos equipamientos proporcionan una mejor operatividad al sistema gracias al incremento de la fiabilidad, al menor mantenimiento, a la eficiencia de la conversión de energía y, por tanto, a una mayor eficiencia de la aeronave en general.

Para hacer frente a este incremento de la energía eléctrica, en las nuevas arquitecturas de distribución, se usan niveles elevados de tensión con el objetivo de reducir los niveles de corriente y, consecuentemente, la sección de los cables y su peso. Por otra parte, las cargas eléctricas más importantes pueden ser alimentadas directamente con corriente continua, en lugar de con corriente alterna trifásica, lo que también supone una disminución del número de cables usados para conectar las distintas cargas eléctricas.

Este considerable crecimiento del número y tipos de cargas eléctricas, en estas nuevas arquitecturas de distribución eléctrica, ha contribuido a un incremento de la cantidad de componentes eléctricos y electrónicos, lo que puede provocar inestabilidad en todo el sistema, debido a las interacciones entre los distintos equipos que lo componen. A su vez, el incremento del nivel de la tensión provoca la aparición de nuevos problemas: unos relativos a la función de algunos dispositivos tales como las protecciones convencionales; y otros originados por efectos físicos en los cables que soportan los nuevos niveles de tensión, tales como el efecto corona, descargas por arco eléctrico y otros.

En la industria aeronáutica hay una demanda creciente de Sistemas de Energía Eléctrica gestionados por sistemas inteligentes de control para, en particular, gestionar la conexión y desconexión de las cargas eléctricas en función del modo de operación y las fuentes de energía disponibles.

En consecuencia, se ha introducido la tecnología de los controladores de potencia de estado sólido (SSPCs) en los centros de gestión eléctrica. Estos componentes se han agrupado en Unidades de Gestión de la Energía Eléctrica en las Cargas (EPLMUs), que ofrecen varias ventajas respecto a los relés electromecánicos y los interruptores convencionales (CBs).

Otras características de los SSPCs son su gran fiabilidad, su baja disipación de energía y su capacidad de control remoto por medio de un hardware complejo. Adicionalmente, estos dispositivos, basados en semiconductores de potencia, proporcionan una respuesta rápida y una baja susceptibilidad a las vibraciones, en comparación con los componentes electromagnéticos y electromecánicos tales como los CBs.

En estos sistemas, la conexión de cargas altamente capacitivas a través de SSPCs puede ocasionar sobrecorrientes que, por un lado, pueden llegar a dañar irreversiblemente al SSPC y que, por otro lado, introducen perturbaciones que pueden afectar al resto de los componentes cercanos, o a la propia fuente generadora.

Estas perturbaciones y sobrecorrientes generan serios inconvenientes en los sistemas de distribución eléctricos embarcados, a cuya solución está orientada la presente invención.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Un objetivo de la presente invención es proporcionar procedimientos de conexión de cargas altamente capacitivas a sistemas de distribución eléctrica a través de SSPCs, que permiten disminuir las perturbaciones introducidas en el sistema durante los transitorios en la conexión.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar procedimientos de conexión de cargas altamente capacitivas a sistemas de distribución eléctrica a través de SSPCs, que permiten controlar las sobrecorrientes en los SSPCs.

En un aspecto, esos y otros objetivos se consiguen mediante un procedimiento de conexión, de una carga altamente capacitiva a un bus de tensión de un sistema de distribución eléctrica a través de un SSPC, en el que se controla de modo activo la corriente del SSPC, manteniendo constante uno de sus parámetros durante la totalidad del tiempo de conexión tc de dicha carga altamente capacitiva o durante cada uno de un conjunto de tramos del mismo.

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En una realización preferente dicho parámetro es la magnitud de la corriente iSSPC, que se mantiene constante en un valor inferior o igual al valor máximo iMAX soportado por el SSPC, durante la totalidad del tiempo de conexión tc. Se consigue con ello reducir la corriente máxima.

En otra realización preferente dicho parámetro es la derivada K de la corriente iSSPC, que se mantiene constante durante la totalidad del tiempo de conexión tc, manteniéndose el valor absoluto de la corriente iSSPC inferior

o igual al valor máximo iMAX soportado por el SSPC. Se consigue con ello reducir el tiempo de conexión y, muy particularmente, reducir la potencia máxima disipada en los instantes iniciales.

En otra realización preferente, en un primer tramo ts dicho parámetro es la derivada K de la corriente iSSPC hasta llegar a un valor absoluto objetivo inferior o igual al valor máximo iMAX soportado por el SSPC; y en un segundo tramo tm dicho parámetro es la magnitud de la corriente ISSPC que se mantiene constante en dicho valor máximo iMAX. Preferiblemente dicho primer tramo ts está comprendido entre el 70-80% del tiempo de conexión tc y dicho segundo tramo tm está comprendido entre el 30-20% del tiempo de conexión tc. Se consigue con ello reducir el tiempo de conexión y la potencia disipada durante los instantes iniciales.

En otra realización preferente, en cada uno de los primeros tramos t1, …, tn-1 del tiempo de conexión tc dicho parámetro es una derivada K1, …, Kn-1 de la corriente iSSPC hasta llegar su valor absoluto al valor máximo iMAX soportado por el SSPC, y en el tramo final tn dicho parámetro es la magnitud de la corriente iSSPC que se mantiene constante en dicho valor máximo iMAX. Preferentemente, en cada uno de dichos tramos la corriente iSSPC está dentro de la curva de operación segura del semiconductor (SOA). Se consigue con ello optimizar la trayectoria de la corriente en función de las limitaciones del SSPC, la pendiente de la corriente y la corriente máxima por el SSPC, de forma que se obtiene un máximo aprovechamiento del semiconductor y se limita su potencia máxima disipada.

En otro aspecto, los objetivos mencionados anteriormente se consiguen proporcionando un SSPC, que pueda ser utilizado en un sistema de distribución eléctrica entre un bus de tensión y una carga altamente capacitiva, que comprende un semiconductor (preferiblemente un MOSFET o un IGBT), un driver, un microcontrolador, una fuente de alimentación interna, una unidad de medida de la corriente del SSPC, una unidad medida de la tensión de la carga y también unos circuitos de control de corriente conectados a dicho microcontrolador y a dicho driver, que permiten llevar a cabo cualquiera de dichos procedimientos de conexión de cargas altamente capacitivas. Esos circuitos de control permiten optimizar el diseño del SSPC, para mejorar sus tiempos de respuesta y disminuir la potencia requerida en el semiconductor durante los transitorios de conexión.

En una realización preferente dichos circuitos incluyen componentes apropiados para realizar el control activo de la corriente iSSPC por el SSPC, regulando la tensión vGS o vCE del condensador Cg colocado en la entrada de control del semiconductor.

Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue, a continuación, de una realización ilustrativa de su objeto, en relación con las figuras que le acompañan.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 muestra el diagrama durante la conexión de una carga capacitiva a un bus de tensión a través de un SSPC y la Figura 2 muestra gráficos temporales de la sobrecorriente y la tensión durante el transitorio de conexión de una carga altamente capacitiva.

La Figura 3 muestra la evolución temporal de la corriente en el SSPC durante la conexión de la carga altamente capacitiva en el procedimiento de control activo con corriente constante, según la presente invención.

La Figura 4 muestra la evolución temporal de la corriente en el SSPC durante la conexión de la carga altamente capacitiva en el procedimiento de control activo con derivada de la corriente constante, según la presente invención.

La Figura 5 muestra la evolución temporal de la corriente en el SSPC durante la conexión de la carga altamente capacitiva en el procedimiento de control activo generalizado, según la presente invención.

La Figura 6 muestra la evolución temporal de la corriente en el SSPC durante la conexión de la carga altamente capacitiva en el procedimiento de control activo de la trayectoria óptima de la corriente, según la presente invención.

La Figura 7 muestra la potencia disipada en el semiconductor, durante el transitorio de conexión de una carga altamente capacitiva, para los cuatro procedimientos mencionados.

La Figura 8 es un diagrama de bloques de un SSPC, según la presente invención.

La Figura 9 en diagrama de bloques que ilustra la funcionalidad de los circuitos de control incorporados al SSPC, según la presente invención.

Las Figuras 10, 11, 12 son diagramas detallados de realizaciones preferentes de dichos circuitos de control del SSPC.

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DESCRIPCION DETALLADA DE REALIZACIONES PREFERENTES

En un sistema de distribución eléctrica de una aeronave que utiliza SSPCs como dispositivos de control de la conexión de cargas, uno de los problemas planteados es la conexión de cargas altamente capacitivas, que están presentes en un gran número de dispositivos de la aeronave que requieren alimentación eléctrica y que, como es sabido, pueden ocasionar sobrecorrientes en los SSPCs que los deterioran.

Así, por ejemplo, en el sistema ilustrado en la Figura 1, durante la conexión de la carga de carácter muy capacitivo 17 mediante el SSPC 15, se producen sobrecorrientes que están directamente relacionadas con el valor del condensador de la carga 17 que se conecta al bus 13. En la Figura 2 se muestran las variaciones temporales de la corriente iSSPC(t) en el SSPC 15 y de las tensiones vC(t), vSSPC(t) en, respectivamente, la carga 17 y el SSPC 15, durante el período de conexión que termina en el tiempo tc.

La sobrecorriente está provocada por la demanda inicial de energía por parte del condensador, ya que inicialmente se encuentra descargado. Así pues, si no se controla la corriente por el SSPC 15 durante la conexión de una carga altamente capacitiva 17, se produce una sobrecorriente que alcanza el nivel suficiente para cargar el condensador a la salida del SSPC 15, con la tensión VBUS fijada por el bus principal 13.

Este tipo de conexiones presenta, en primer lugar, el problema de que puede llegar a dañar irreversiblemente el semiconductor y como consecuencia el SSPC 15 y, en segundo lugar, que, como consecuencia de las sobrecorrientes, se introducen perturbaciones que pueden afectar al resto de los componentes cercanos o a la propia fuente generadora.

A los efectos de la presente invención se entiende por carga altamente capacitiva 17 una carga con, preferentemente, una capacidad superior a 150 microfaradios.

La idea básica de la presente invención, para hacer frente a ese problema, es proporcionar un procedimiento de conexión de una carga altamente capacitiva 17 a un bus de tensión 13 utilizando un SSPC 15 en el que se lleva a cabo un control activo, que mantiene constante un parámetro de la corriente iSSPC(t) del SSPC 15 durante la totalidad del tiempo de conexión tc de dicha carga altamente capacitiva 17 o durante cada uno de un conjunto de tramos del mismo.

En una primera realización del procedimiento, que llamaremos procedimiento de control activo con corriente constante, ilustrada en la Figura 3, se lleva a cabo un control activo que mantiene un valor constante de la corriente iSSPC(t) en el SPPC 15, por encima del valor nominal iNOM pero por debajo del nivel máximo iMAX soportado por él, durante el tiempo de conexión que termina en el tiempo tc. En la Figura 3 también se muestra la variación temporal de la corriente iR(t) en la carga 17 durante el tiempo de conexión. Este procedimiento de control activo con corriente constante por el SSPC 15 es mejor que procedimientos de control pasivo conocidos en la técnica, y permite la conexión de condensadores grandes en tiempos de conexión pequeños. Además, se pueden configurar los tiempos de conexión de las cargas y no se requieren de modificaciones hardware del dispositivo para implementar otros tiempos de conexión. La conexión de la carga mediante el mantenimiento de la corriente constante implica que el semiconductor tiene que soportar elevadas potencias durante los instantes iniciales.

En una segunda realización del procedimiento, que llamaremos procedimiento de control activo con derivada de la corriente constante, ilustrada en la Figura 4, se lleva a cabo un control activo para conectar la carga muy capacitiva 17 mediante una rampa de corriente iSSPC(t) en el SPPC 15, cuya derivada K se mantiene constante durante un tiempo de conexión tc, que es variable dependiendo de la capacidad de la carga 17, no alcanzando nunca esa corriente iSSPC(t) el nivel máximo iMAX soportado por el SSPC 15. En la Figura 4 también se muestra la variación temporal de la corriente iR(t) en la carga 17 durante el tiempo de conexión. Este procedimiento de control activo con derivada K de la corriente constante por el SSPC 15 es también mejor que los procedimientos de control pasivo y permite la conexión de condensadores grandes en tiempos de conexión pequeños (aunque mayores que los conseguidos con el procedimiento de control activo con mantenimiento de la corriente constante, si bien la disipación de potencia es menor). Por otro lado, se pueden configurar los tiempos de conexión de las cargas y no se requieren modificaciones hardware del dispositivo para implementar otros tiempos de conexión.

En una tercera realización del procedimiento, que llamaremos procedimiento de control activo generalizado, ilustrada en la Figura 5, se lleva a cabo un control activo para conectar una carga muy capacitiva 17 en dos tramos: el primero mediante una rampa de corriente iSSPC(t) cuya derivada K se mantiene constante durante un tiempo ts hasta alcanzar el valor máximo iMAX soportado por el SSPC 15, y el segundo tramo en el que mantiene la corriente constante durante un tiempo de mantenimiento tm, hasta cargar completamente el condensador. En la Figura 5 también se muestra la variación temporal de la corriente iR(t) en la carga 17 durante el tiempo de conexión. Si bien los tiempos ts y tm asignados a dichos tramos son tiempos variables determinados en función de las características de la carga 17, en una realización preferente de la invención se asigna un tiempo ts comprendido entre el 70-80% de tc y un tiempo tm comprendido entre el 30-20% de tc. Este procedimiento de control activo generalizado es más versátil que los anteriores ya que permite la conexión de condensadores grandes en tiempos de conexión pequeños, con menores potencias disipadas si se le compara con el procedimiento de control activo con corriente constante, aunque la disipación de potencia es mayor que en el caso del procedimiento de control activo con derivada K de la corriente constante. Por otro

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lado, se pueden configurar los tiempos de conexión de las cargas y no requiere de modificaciones hardware del dispositivo para implementar otros tiempos de conexión, al igual que en los otros dos procedimientos mencionados.

En una cuarta realización del procedimiento, que llamaremos procedimiento de control activo de la trayectoria óptima de la corriente, ilustrada en la Figura 6, se lleva a cabo un control activo que permite conectar una carga muy capacitiva 17 en varios tramos de tres tipos:

-: Tramo a derivada de corriente constante, con valor inicial cero.

-: Tramo a derivada de corriente constante con valor inicial distinto de cero.

-: Tramo a corriente constante.

En todo caso el primer tramo de conexión es un tramo a derivada de corriente constante, que es el método que menos disipación térmica del semiconductor impone en el instante inicial, y que el tramo final es a corriente constante. En el caso más general de n tramos la trayectoria de la corriente en dichos n tramos de una duración temporal t1, t2, … tn

se determina fijando las derivadas constantes K1, …, Kn de cada tramo, teniendo en cuenta la curva de operación segura del semiconductor (SOA). Este procedimiento, por control activo de la trayectoria óptima de la corriente, mejora la conexión de la carga en comparación con los tres procedimientos anteriores ya que permite la conexión de condensadores grandes en tiempos de conexión pequeños, optimizando las potencias disipadas. Por otro lado, al igual que en los procedimientos anteriores se pueden configurar los tiempos de conexión de las cargas y no se requieren modificaciones hardware del dispositivo para implementar otros tiempos de conexión. La principal ventaja es que permite reducir el número de elementos semiconductores necesarios para la conmutación de una gran carga capacitiva, ya que mediante este procedimiento el SSPC ajusta los tiempos de conexión en función de la carga independientemente de su valor. Además, mejora los tiempos de conexión de la carga, en comparación con los otros procedimientos de control activo, ya que aprovecha al 100% las regiones de funcionamiento del semiconductor y se ajusta a la SOA del semiconductor principal.

En la Figura 7 se muestra la evolución temporal de las potencias disipadas 3, 5, 7, 9 en, respectivamente, el procedimiento de control activo con corriente constante, el procedimiento de control activo con derivada de corriente constante, el procedimiento de control activo generalizado y el procedimiento de control activo de la trayectoria óptima de la corriente. Considerando las potencias disipadas puede observarse que el aprovechamiento máximo del semiconductor se produce en el procedimiento de control activo de la trayectoria óptima de la corriente, y que el menor aprovechamiento del semiconductor se produce en el procedimiento de control activo con corriente constante.

Por su parte en la Tabla 1 se muestran, a modo de ejemplo, los resultados que se obtienen con los cuatro procedimientos mencionados respecto del aprovechamiento del semiconductor. Como se puede observar la relación entre la potencia media disipada por el semiconductor durante el tiempo de conexión, tc, y la potencia máxima que puede disipar según la SOA es distinta en función del procedimiento de conexión. La capacidad que es posible conectar en el mismo tiempo de conexión, tc, se incrementa conforme se consigue un mayor aprovechamiento del semiconductor.

Tabla 1

VBUS [V]: IMAX [A] INOM [A] tC [ms] C [�F] PMedia [W] PMax [W] PMedia/PMa x [%]

Control activo con corriente constante: 270 4,4 1 10 568 1200 47,33%

Control activo con derivada de corriente constante: 270 11,7 1 10 204,3 781 1200 65,08%

Control activo generalizado (75% ts ;25% tm): 270 10,95 1 10 239,5 794 1200 66,17%

Control activo con control óptimo de la trayectoria de la corriente: 270 200 1 10 316,4 1200 1200 100%

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En la Figura 8 se muestra un diagrama de bloques de un SSPC 15, en el que se pueden implementar los anteriores procedimientos de control activo, que incluye un semiconductor 21 (tal como), un driver 23, unos circuitos de control de corriente 25, 26, una fuente de alimentación interna 27, una unidad de medida de la tensión en la carga 31, una unidad de medida de la corriente del SSPC 29, un microcontrolador 33. La invención es aplicable para cualquier semiconductor (bipolar, SIC, etc.) y preferentemente para un MOSFET ó un IGBT.

Dichos circuitos de control de la corriente 25, 26 están constituidos por componentes que permiten implementar los procedimientos de conexión mencionados.

Seguidamente describiremos una realización preferente de dichos circuitos en referencia a las Figuras 8, 9, 10,

11.

El objetivo del driver 23 de control del semiconductor 21 es controlar la tensión entre puerta y fuente del semiconductor utilizado, a partir de las señales de salida optoacopladas que proporcionará el microcontrolador 33. Teniendo en cuenta que existe un driver 23 que enciende y apaga el semiconductor 21, se opta por definir un circuito de control 26, que permiten realizar un control de la corriente por el SSPC 15, regulando la tensión vGS o vCE del condensador Cg colocado en la entrada de control del semiconductor 21 (ver Figura 9).

En la Figura 10 se muestra el circuito 26 de regulación de la tensión estable en el condensador Cg, que funciona en combinación con el driver 23, el cual permite regular la carga y descarga del condensador de puerta Cg, con diferentes constantes de tiempo. De esta forma la regulación es óptima y no hay saltos bruscos en la tensión de Cg y en la puerta del semiconductor 21, y como consecuencia se evitan grandes cambios en los niveles de corriente por el SSPC 15. Para lograr estos tiempos se ha incluido un circuito formado por dos redes de diodos más resistencias (RgON y RgOFF), cada una de las cuales limita la carga y descarga del condensador, respectivamente.

Los pulsos de disparo del driver 23 están regulados por el microcontrolador y son programables de acuerdo con los requisitos de corriente máxima, tiempo de conexión o área de operación segura del semiconductor (SOA). Para ello, se ha añadido un lazo de realimentación 25 basado en un amplificador operacional en configuración de comparador (ver Figura 11). Mediante este amplificador se compara el nivel de corriente medida en el SSPC 15, a partir de la unidad de medida de corriente 29, con el nivel fijado por el microcontrolador ya sea una rampa, un nivel constante ó cualquier otra señal de control. Este comparador genera los pulsos de disparo necesarios durante el transitorio de conexión, de forma que regula la carga y descarga de la tensión del condensador Cg, y de ese modo la corriente por el SSPC 15 durante el transitorio de conexión de una carga altamente capacitiva 17.

Aunque la presente invención ha sido descrita completamente en relación con realizaciones preferentes, es evidente que se pueden introducir en ella modificaciones dentro de su alcance, entendiendo que no está limitado a esas realizaciones sino por el contenido de las siguientes reivindicaciones.

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Claims

REIVINDICACIONES

1.- Un procedimiento de conexión de una carga altamente capacitiva, (17) a un bus de tensión (13) de un sistema de distribución eléctrica, utilizando un controlador de potencia de estado sólido (SSPC) (15) caracterizado porque se controla de modo activo la corriente del SSPC (15), manteniendo constante uno de sus parámetros durante la totalidad del tiempo de conexión (tc) de dicha carga altamente capacitiva (17) o durante cada uno de un conjunto de tramos del mismo.
2.- Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la capacidad de dicha carga altamente capacitiva (17) es mayor de 150 microfaradios.
3.- Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-2 , en el que dicho parámetro es la magnitud de la corriente (iSSPC) que se mantiene constante en un valor inferior o igual al valor máximo (iMAX) soportado por el SSPC (15), durante la totalidad del tiempo de conexión (tc).
4.- Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que dicho parámetro es la derivada (K) de la corriente (iSSPC) que se mantiene constante durante la totalidad del tiempo de conexión (tc), manteniéndose el valor absoluto de la corriente (iSSPC) inferior o igual al valor máximo (iMAX) soportado por el SSPC (15).
5.- Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que en un primer tramo (ts) dicho parámetro es la derivada (K) de la corriente (iSSPC) hasta llegar a un valor absoluto objetivo inferior o igual al valor máximo (iMAX) soportado por el SSPC (15), y en un segundo tramo (tm) dicho parámetro es la magnitud de la corriente (ISSPC) que se mantiene constante en dicho valor objetivo.
6.- Un procedimiento según la reivindicación 5, en el que dicho primer tramo (ts) está comprendido entre el 7080% del tiempo de conexión (tc) y dicho segundo tramo (tm) está comprendido entre el 30-20% del tiempo de conexión (tc).
7.- Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que en cada uno de los primeros tramos (t1, …, tn-1) del tiempo de conexión (tc) dicho parámetro es una derivada (K1, …, Kn-1) de la corriente (ISSPC) hasta llegar a un valor absoluto objetivo, inferior o igual al valor máximo (iMAX) soportado por el SSPC (15), y en el tramo final (tn) dicho parámetro es la magnitud de la corriente (iSSPC) que se mantiene constante en dicho valor objetivo.
8.- Un procedimiento según la reivindicación 7, en el que en todos los citados tramos (t1, …, tn) la corriente (ISSPC) está dentro de la curva de operación segura del semiconductor (SOA) del SSPC (15).
9.- Un SSPC (15) utilizado en un sistema de distribución eléctrica entre un bus de tensión (13) y una carga altamente capacitiva (17) que comprende un semiconductor (21), un driver (23), un microcontrolador (33), una fuente de alimentación interna (27), una unidad de medida de la corriente del SSPC (29), una unidad medida de la tensión de la carga (31), caracterizado porque también comprende circuitos de control de corriente (25, 26) conectados a dicho microcontrolador (33) y a dicho driver (23) que permiten llevar a cabo un procedimiento de conexión de dicha carga capacitiva (17) según cualquiera de las reivindicaciones 1-8.
10.- Un SSPC (15) según la reivindicación 9, en el que dichos circuitos de control de la corriente (25, 26) comprenden componentes apropiados para realizar el control activo de la corriente (iSSPC) por el SSPC (15) regulando la tensión (vGS o vCE) del condensador Cg colocado en la entrada de control del semiconductor (21).
11.- Un SSPC (15) según cualquiera de las reivindicaciones 9-10, en el que el semiconductor (21) es un MOSFET.
12.- Un SSPC (15) según cualquiera de las reivindicaciones 9-10, en el que el semiconductor (21) es un IGBT.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

N.º solicitud: 201031921

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 22.12.2010

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : H03K17/16 (2006.01) H02J7/00 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría

56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas

X

US 2002033727 A1 (OKAMOTO) 21.03.2002, 1-8

párrafos [32,33,36,37]; figuras 1-3,5-7.

Y

9-12

Y

US 5644269 A (WONG et al.) 01.07.1997, 9-12

párrafos [47,51-57]; figuras 1,3,8.

X

US 2006200688 A1 (TOFIGH et al.) 07.09.2006, 1-3

columna 1, líneas 26-40; figura 1A.

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

Fecha de realización del informe 07.03.2013

Examinador F. J. Olalde Sánchez Página 1/4

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 201031921

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) H03K, H02J Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de

búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC

Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201031921

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 07.03.2013

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 2,6,8,9-12 1,3,4,5,7 SI NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 1-12 SI NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

Base de la Opinión.-

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201031921

1. Documentos considerados.-

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento

Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

D01

US 2002033727 A1 (OKAMOTO) 21.03.2002

D02

US 5644269 A (WONG et al.) 01.07.1997

D03

US 2006200688 A1 (TOFIGH et al.) 07.09.2006
2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

De acuerdo con el artículo 29.6 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/86 de Patentes se considera, preliminarmente y sin compromiso, que los objetos definidos por las reivindicaciones 1-12 no cumplen aparentemente los requisitos de novedad en el sentido del artículo 6.1 de la Ley 11/86 de Patentes (LP), y/o de actividad inventiva en el sentido del artículo
8.1 LP, en relación con el estado de la técnica establecido por el artículo 6.2 de dicha Ley. En concreto:

El documento D01 divulgó un procedimiento y sistema de conexión de una carga capacitiva (figuras: C1 y carga adicional; párrafos 33; 37, 56) de un sistema de distribución eléctrica (figura 1; párrafos 32, 33) utilizando un controlador de potencia de estado sólido, SSPC, (figuras:10-10d) en el que se controla de modo activo la corriente del SSPC (conmutador de potencia) manteniendo constante al menos uno de sus parámetros durante todo el tiempo de conexión o durante cada uno de un conjunto de tramos del mismo (figuras 3,7; párrafos 37,56), por lo que aparentemente el objeto definido por la reivindicación 1 carece de novedad frente a D01.

Adicionalmente, D01 divulgó como dicho parámetro:

1) la derivada de la corriente, que se mantiene constante durante la totalidad del tiempo de conexión manteniéndose

el valor absoluto de la corriente inferior o igual al valor máximo soportado (figura 3)

2) la derivada de la corriente en un primer tramo hasta llegar a un valor objetivo y la magnitud de la corriente en un

segundo tramo, siempre por debajo del valor máximo soportado (figura 3; párrafo 37)

3) la (s) derivada(s) de la corriente en una pluralidad de tramos hasta llegar a un valor objetivo y la magnitud de la

corriente que se mantiene constante en un tramo final, siempre por debajo del valor máximo soportado (figura 7;

párrafo 56)

Por lo que aparentemente el objeto definido por las reivindicaciones 4, 5 y 7 carecen de novedad frente a D01.

Los valores de carga capacitiva (reivindicación 2) y de duración de tramos (reivindicación 6) resultan elecciones arbitrarias/efectos que no resuelven problemas técnicos (carencia de actividad inventiva).

El mantenimiento de la corriente en todos los tramos dentro de la curva de operación segura del semiconductor (reivindicación 8) es una cuestión de diseño carente de actividad inventiva, resultando obvia para conseguir una operación segura.

Por tanto, aparentemente, las reivindicaciones 2, 6 y 8 carecen de actividad inventiva frente a D01.

Adicionalmente, el documento D02 divulgó ( figura 3) un SSPC utilizado en un sistema de distribución eléctrica entre un bus de tensión y una carga con un semiconductor, un driver un microcontrolador una fuente de alimentación interna una unidad de medida de la corriente del SSPC una unidad medida de la tensión de la carga circuitos de control de corriente conectados a dicho microcontrolador y a dicho driver, que el experto en la materia utilizaría de modo evidente para obtener el objeto de la reivindicación 9, llevando a cabo los procedimientos divulgados en D01, realizando el control activo de la corriente del SSPC (Mosfet) regulando la tensión del condensador (D01; C2) colocado en la entrada de control del semiconductor. Adicionalmente, la utilización de un MOSFET, IGBT u otro elemento semiconductor de conmutación resultan equivalentes sin actividad inventiva, por lo que aparentemente las reivindicaciones 9-12 carecen de actividad inventiva frente a la combinación de D01 y D02.

Adicionalmente, D03 divulgó (p.ej. fig 1A) sistemas y procedimientos de conexión de cargas a un bus de tensión de un sistema de distribución eléctrica utilizando un controlador de potencia de estado sólido en el que se controla de modo activo la corriente del SSPC manteniendo constante al menos uno de sus parámetros (magnitud de la corriente) durante todo el tiempo de conexión, por lo que aparentemente las reivindicaciones 1 y 3 carecen de novedad frente a D03.

Por propia definición, la falta de novedad implica la carencia de actividad inventiva.

Informe del Estado de la Técnica Página 4/4