ES2600202T3

ES2600202T3 - Convertidor CA/CC

Info

Publication number: ES2600202T3
Application number: ES06118636.7T
Authority: ES
Inventors: Yoshihiko Takeda
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2006-08-09
Publication date: 2017-02-07
Anticipated expiration: 2026-08-09
Also published as: EP1758233A2; EP1758233B1; JP4725248B2; EP1758233A3; CN100505486C; JP2007060856A; CN1921276A

Abstract

Una fuente de alimentación, que comprende: una fuente de alimentación de CA trifásica (1); un primer puente de diodos (5) que comprende seis diodos que están conectados a la fuente de alimentación de CA trifásica a través de unos reactores (2, 3, 4); un segundo puente de diodos (6) que comprende seis diodos, que tiene un terminal de salida de polaridad positiva (POUT6) comúnmente conectado a un terminal de salida de polaridad positiva (POUT5) del primer puente de diodos (5); caracterizada por que la fuente de alimentación comprende, además: un tercer puente de diodos (7) que comprende seis diodos, que tiene un terminal de salida de polaridad negativa (NOUT7) comúnmente conectado a un terminal de salida de polaridad negativa (NOUT5) del primer puente de diodos (5) y que tiene un terminal de salida de polaridad positiva (POUT7) conectado a un terminal de salida de polaridad negativa (NOUT6) del segundo puente de diodos (6); y un total de seis condensadores (8, 10, 12; 9, 11, 13), con tres condensadores (8, 10, 12) de los mismos conectados entre los terminales de entrada de CA (u1, v1, w1) del primer puente de diodos y los terminales de entrada de CA (u2, v2, w2) del segundo puente de diodos, respectivamente, con un condensador por fase y con los tres condensadores restantes (9, 11, 13) de los mismos conectados entre los terminales de entrada de CA (u1, v1, w1) del primer puente de diodos y los terminales de entrada de CA (u3, v3, w3) del tercer puente de diodos, respectivamente, con un condensador por fase.

Description

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DESCRIPCION

Convertidor CA/CC

La presente invencion se refiere a una fuente de alimentacion que convierte alimentacion de corriente alterna trifasica en corriente continua, mientras se reduce una corriente armonica que fluye a traves de una fuente de alimentacion de corriente alterna trifasica para mejorar un factor de potencia de entrada.

Como una fuente de alimentacion convencional para la conversion de corriente alterna trifasica (en adelante, indicada como "CA") en corriente continua (en adelante, indicada "CC"), ampliamente y en general se ha utilizado una fuente de alimentacion como una basica que incluye un puente de diodos formado por seis diodos en combinacion con reactores de CC provisto en su lado de salida de CC, realizando la rectificacion de onda completa trifasica. Sin embargo, la fuente de alimentacion de un tipo simple no puede mejorar un factor de potencia mas de un nivel predeterminado, y un efecto adverso en un sistema debido a una corriente armonica generada se ha convertido en un problema. Desde este punto de vista, se ha desarrollado una fuente de alimentacion en la que la corriente de la fuente de alimentacion de CA trifasica se pone cerca de una onda sinusoidal para convertirse en una corriente continua, para mejorar un factor de potencia y reducir una corriente armonica.

La fuente de alimentacion como se describe anteriormente emplea en la mayona de los casos un sistema en el que un dispositivo de conmutacion es accionado a varios kilohercios a diez kilohertzios para hacer que la corriente que fluye a traves del dispositivo de conmutacion siga una forma tz de onda sinusoidal de referencia objetivo a traves de un control de alta velocidad a la corriente. Sin embargo, implica problemas de aumento del numero de componentes, complicados medios de control, generacion de ruido, aumento de los costes, y similares.

Por otro lado, una fuente de alimentacion sin la utilizacion de un dispositivo de conmutacion emplea un sistema en el que se inserta un reactor de CA en un lado de entrada de CA como un medio popular para mejorar un factor de potencia y reducir una corriente armonica. Sin embargo, es necesario ajustar la inductancia del reactor de CA a varias decenas de milihenrios para corresponder a una regulacion de la corriente armonica externa. En este caso, surgen problemas de que la corriente de cC se reduce en gran medida al aumentar una cantidad de carga y que el factor de potencia de entrada se convierte en un factor de potencia de retardo y se deteriora. Por lo tanto, el intervalo aplicable es limitado.

En vista de esto, una fuente de alimentacion (en lo sucesivo denominada "fuente de alimentacion de factor de alta potencia") se ha propuesto recientemente, que puede realizar una simplificacion de un circuito y un coste reducido para un suministro de potencia que tiene un dispositivo de conmutacion, evitando la reduccion de la corriente de CC y el deterioro del factor de potencia bajo una carga pesada en comparacion a la mera aplicacion de un reactor de CA, y que permite reducir una corriente armonica.

Como un ejemplo de un factor de potencia de alimentacion de alta potencia con el objetivo de mejorar un factor de potencia y reducir una corriente armonica en combinacion con un componente pasivo convencional, hay una fuente de alimentacion como se describe en, por ejemplo, la solicitud de patente japonesa no examinada n.° 2002-369530 (indicada como "referencia de patente 1" a continuacion). Esta fuente de alimentacion incluye un puente de diodos formado por seis diodos que estan conectados a una fuente de alimentacion de CA trifasica, tres condensadores conectados cada uno en paralelo a cada uno de los tres diodos en el lado de salida de polaridad positiva del puente de diodos, y tres reactores interpuestos entre los terminales de entrada de CA del puente de diodos y la fuente de alimentacion de CA trifasica para formar, con los tres condensadores, un circuito de resonancia que tiene una frecuencia igual a una frecuencia de la fuente de alimentacion de CA trifasica.

Una fuente de alimentacion de alto factor de potencia convencional se explicara con referencia a los dibujos. La figura 25 es un diagrama de la fuente de alimentacion de alto factor de potencia convencional descrita en la referencia de patente 1, que puede obtener alimentacion de CC desde una fuente de alimentacion de CA trifasica. Un puente de diodos 5 de esta fuente de alimentacion de alto factor de potencia se compone de tres diodos D1, D2 y D3 proporcionados en el lado de salida de polaridad positiva y tres diodos D4, D5 y D6 proporcionados en el lado de salida de polaridad negativa. Unos condensadores C1, C2 y C3 estan conectados respectivamente en paralelo a los diodos D1, D2 y D3 en el lado de salida de polaridad positiva.

Un primer reactor L1 esta interpuesto en serie entre una fuente de alimentacion de fase U Ug de la fuente de alimentacion de CA trifasica 1, que tiene tres fases de fase U. La fase V y la fase W y un primer terminal de entrada de alimentacion u del puente de diodos 5. El terminal u es un punto de conexion entre un anodo del diodo D1 y un catodo del diodo D4. Del mismo modo, un segundo reactor L2 esta interpuesto entre una fuente de alimentacion de fase V Vg y un segundo terminal de entrada de alimentacion v que es un punto de conexion entre un anodo del diodo D2 y un catodo del diodo D5, y un tercer reactor L3 esta interpuesto entre una fuente de alimentacion de fase W Wg y un tercer terminal de entrada de alimentacion w que es un punto de conexion entre un anodo del diodo D3 y un catodo del diodo D6.

El lado de salida de polaridad positiva del puente de diodos 5 esta conectado a un terminal de salida OUT1 y el lado de salida de polaridad negativa del mismo esta conectado a un terminal de salida OUT2. Debe indicarse que, cuando se conecta a tierra el terminal de salida OUT2, la tension de CC de la fuente de alimentacion se convierte en una

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tension positiva. La tension de CC se alisa mediante, por ejemplo, un circuito de suavizado compuesto de un reactor Lf y un condensador Cf, y se suministra a una resistencia de carga RL.

En la alimentacion de alto factor de potencia configurado de este modo, cada una de las corrientes de fase iu, iv, y iw que fluye a traves de los terminales de entrada de alimentacion u, v y w mediante las fuentes de alimentacion de fase Ug, Vg, y Wg se convierte en una onda sinusoidal, independientemente de la rectificacion mediante los diodos D1 a D6. La operacion de obtencion de una onda sinusoidal a partir de la corriente se explicara, citando la fase U como un ejemplo.

La figura 26 es un diagrama de forma de onda para explicar la corriente que fluye a traves del primer terminal de entrada de alimentacion u del puente de diodos 5, los diodos D1 y D4, y el condensador C1 mediante la fuente de alimentacion de fase U Ug, y una forma de onda de alimentacion de la fuente de alimentacion de CA trifasica 1.

Las figuras 27(a) a 27(e) son vistas para explicar la corriente de fase U iu mediante la fuente de alimentacion de fase U Ug. Cada una de las tensiones de salida de las fuentes de alimentacion de fase Ug, Vg, y Wg (en lo sucesivo denominadas "tension de fase U eu, tension de fase V ev, tension de fase W ew") se definen como sigue:

eu = Em X sinut

ev = Em X sin (rot - 2^/3)

ew = Em x sin (rot - 4^/3)

Debe indicarse que Em es la tension maxima de cada tension de fase, la unidad del angulo es en radianes, ro es una frecuencia angular de la fuente de alimentacion de CA 1 trifasica, y T es un tiempo.

Como se muestra en la figura 26, se supone que la relacion de la tension de fase U eu, la tension de fase V ev, y tension de fase W ew se establece de tal manera que la tension de fase U eu es negativa, la tension de fase V ev es positiva, y la tension de fase W ew es positiva, y el tiempo cuando la tension de fase U eu se convierte generalmente en el valor maximo negativo es el tiempo t0. Por consiguiente, como se muestra en la figura 27(a), el diodo D4 esta activado, de manera que la corriente id4 fluye desde el lado de salida de polaridad negativa. La cafda de tension en sentido directo Vf del diodo D4 se supone que es generalmente de cero voltios.

Por otro lado, el diodo D1 se corta, y la corriente de valor absoluto Ic (en adelante, la corriente Ic indica el valor absoluto de la corriente ic) fluye a traves del condensador C1 desde el lado de salida de polaridad positiva como la corriente de carga. Por lo tanto, el condensador C1 es cargado por una tension positiva del terminal conectado al lado de salida de polaridad positiva. Por lo tanto, la corriente id4 y la corriente ic se convierten en la corriente de fase U iu que fluye hacia la fuente de alimentacion de la fase U Ug desde el terminal de entrada de alimentacion u a traves del reactor L1, en el que el valor absoluto Iu de la corriente de fase U iu (en lo sucesivo, la corriente de fase U Iu indica el valor absoluto de la corriente iu de fase U) esta representado por:

Iu = id4 + Ic (1)

Con el fin de aclarar la direccion del flujo de la corriente, la corriente de fase U iu y la corriente ic del condensador C1 estan representados por sus valores absolutos. Ademas, el valor absoluto de la tension de fase U eu se define como una tension Eu. La corriente o similar representada por el valor absoluto es para clarificar la direccion del flujo de la corriente o similares.

La tension de carga del condensador C1 se define como una tension Vc. El condensador C1 ya ha estado en un estado de carga antes del tiempo t0, tal como se describira mas adelante, y despues de tiempo t0, el condensador C1 se recarga tambien con la corriente Ic, por lo que la tension Vc se eleva hasta su valor maximo. Cuando la tension de fase U eu se cambia para ser positiva despues de eso, la corriente Ic cambia desde la corriente de carga a una corriente de descarga, como se muestra en la figura 27 (b). La corriente de fase U Iu en este momento esta representada por:

Iu = Ic - id4 (2)

La tension de fase V ev es inferior a la tension de fase U eu en el momento cuando la corriente Ic se cambia a la corriente de descarga desde la corriente de carga (este tiempo se define como tc) como se muestra en la figura 26, de modo que el diodo D5 al que se aplica la tension de fase V ev pronto se enciende. A continuacion, la corriente id4 que fluye por el diodo D4 fluye a traves del diodo D5, resultando en que el diodo D4 se corta. Como se describio anteriormente, el momento en que el diodo D4 se corta es el tiempo t1. En este momento, la tension entre el anodo y el catodo del diodo D4 se convierte en una tension en sentido inverso. Suponiendo que la tension en sentido inverso se defina como Vr, la tension en sentido inverso Vr es negativa.

Por lo tanto, una corriente de resonancia que resuena con la frecuencia de alimentacion fluye a traves del circuito de resonancia formado por el reactor L1 y el condensador C1 durante el penodo del tiempo t0 al tiempo t1 (en adelante, el circuito de resonancia que resuena con la frecuencia de red se conoce como "circuito de resonancia"). Despues del

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tiempo t1, el diodo D4 se corta y la corriente Ic ya se convierte en la corriente de descarga de la tension Vc del condensador C1, como se describe anteriormente. En un penodo hasta que el condensador C1 se descargue completamente, el diodo D1 conectado en paralelo con el condensador C1 que tiene una tension positiva en el catodo se corta como se muestra en la figura 27(c). Por lo tanto, la corriente de fase U lu y la corriente Ic son iguales entre sf durante este penodo, con lo que se establece la siguiente ecuacion.

lu = Ic (3)

Despues de que el condensador C1 se descargue por completo, el diodo D1 se activa, y la corriente id1 fluye a traves del mismo. El momento en que el diodo D1 se activa es el tiempo t2.

Por otro lado, durante el penodo desde el tiempo t1 al tiempo t2, la tension en sentido inverso Vr del diodo D4 se eleva gradualmente desde 0V con la cafda de la tension Vc debido a la descarga del condensador C1. Por lo tanto, la corriente de resonancia fluye a traves del circuito de resonancia formado por el reactor L1 y el condensador C1 durante el penodo desde el tiempo t1 al tiempo t2.

Cuando el condensador C1 se descarga completamente y la corriente id1 fluye a traves del diodo D1 como se ha descrito anteriormente (despues del tiempo t2), la tension Vc (igual a la cafda de tension en sentido directo Vf del diodo D1) se convierte generalmente en cero voltios. En este momento, la corriente de fase U lu y el valor absoluto Id1 de la corriente se hacen iguales entre sf (en adelante, la corriente Id1 representa el valor absoluto de la corriente de fase U id1), es decir, se establece la siguiente ecuacion.

Iu = Id1 (4)

Por lo tanto, se suministra la corriente de fase U iu (corriente id1) a la carga desde el terminal de salida OUT1. La polaridad de la corriente de fase U iu pronto se invierte, y el momento en que se invierte la polaridad se define como el tiempo t3.

Como se describio anteriormente, el reactor L1 no compone un circuito de resonancia con el condensador C1 durante el penodo desde el tiempo t2 al tiempo t3. Sin embargo, como el puente de diodos 5, el reactor L2 y el condensador C2 en la fase V y el reactor L3 y el condensador C3 en la fase W actuan como los circuitos de resonancia, como se muestra en la figura 28, de modo que la corriente de resonancia de cada una de la fase W y la fase W (la corriente que fluye desde los terminales de entrada de alimentacion v y w) fluye a traves del terminal de entrada de alimentacion u a traves del reactor L1.

Por lo tanto, la corriente de resonancia fluye a traves del reactor L1 durante el penodo desde el tiempo t2 al tiempo t3. Debe indicarse que los diodos en el estado de corte no se muestran y los diodos en el estado activado solo se muestran en la figura 28. El condensador C1 no actua como un condensador, ya que el diodo D1 esta en el estado activado, el condensador C1 se omite de la figura.

La polaridad de la corriente de fase U iu se invierte y el diodo D1 se corta en el tiempo t3, y aun despues del tiempo t3, el diodo D4 aun no esta activado. Por lo tanto, la corriente (de carga) ic fluye a traves del condensador C1 hacia el terminal de entrada de potencia u, lo que resulta en que la tension Vc se eleva. Esta corriente se convierte en la corriente de fase U iu. En consecuencia, la corriente de fase U lu y la corriente Ic se hacen iguales entre sf durante este periodo, de modo que se establece la siguiente ecuacion.

Iu = Ic (5)

Por otra parte, la tension en sentido inverso Vr se aplica al diodo D4 despues del tiempo t1. Suponiendo que la tension de CC generada en los terminales de salida OUT1 y OUT2 se defina como V10, se establece la siguiente ecuacion.

V10 = Vc + Vr

La tension de CC V10 es la tension que tiene el valor absoluto mas alto de cada uno de la tension instantanea generada en los terminales de entrada de alimentacion u, v y w mediante la tension de fase U eu, la tension de fase V ev y la tension de fase W ew. Por lo tanto, la corriente de CC V10 es la tension ligada a (relacionada con) no solo la tension de fase U ue, sino tambien con la tension de fase V ev y la tension de fase W ew.

La tension en sentido inverso Vr que corta el diodo D4 se eleva temporalmente como vinculada a la tension de fase V ev y la tension de fase W ew, pero pronto cae a cero voltios con el aumento de la tension Vc y la cafda de la corriente de CC V10, y la polaridad de la tension entre el anodo y el catodo del diodo D4 se invierte para activar el diodo D4. El momento en que el diodo D4 se activa se define como el tiempo t4. En este momento, el condensador C1 se carga continuamente con la corriente ic.

Por lo tanto, la corriente de resonancia fluye a traves del circuito de resonancia formado por el reactor L1 y el condensador C1 durante el penodo desde el tiempo t3 al tiempo t4. El estado de operacion del puente de diodos 5 en el tiempo t4 es igual al estado de operacion del puente de diodos 5 en el tiempo t0, de modo que el condensador C1 ya esta en el estado de carga en el tiempo t0 como se describe anteriormente. De esta manera, el puente de diodos 5

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repite la operacion antes mencionada del penodo desde el tiempo t0 al tiempo t4.

Como se describio anteriormente, en la fuente de alimentacion convencional, la corriente de fase U iu se hace en una forma de onda sinusoidal mediante el circuito de resonancia, y de manera similar, la corriente de fase V y la corriente de fase W se convierten en formas de onda sinusoidales y, por lo tanto, la corriente armonica se puede reducir. Ademas, es posible hacer que el factor de potencia de entrada de aproximadamente 1 bajo la carga nominal seleccionando apropiadamente la inductancia de los reactores L1 a L3 y las constantes de los condensadores C1 a C3, dependiendo de la capacidad de carga.

Sin embargo, en esta configuracion convencional, cuando las constantes de los condensadores conectados en paralelo a los reactores y los diodos se seleccionan para que el factor de potencia de entrada tenga un valor maximo de mas del 99% de la carga nominal, el factor de potencia de entrada cae por debajo del 90% bajo la carga del 50% en la mayona de los casos. Esto es causado por la influencia de la corriente de avance de fase de los condensadores. De acuerdo con ello, no importa en caso de que la fuente de alimentacion siempre sea conducida por debajo de la carga nominal, pero esto es desfavorable en caso de que la fuente de alimentacion sea conducida generalmente con un factor de carga de no mas del 50%. Con el fin de reducir la corriente armonica para adaptarse a la regulacion de la corriente armonica IEC y aumentar el factor de potencia de entrada al 99% o mas, la inductancia del reactor utilizado aumenta, lo que plantea problemas, en la dimension exterior de todo el circuito, el peso y el coste.

“A novel three-phase zero current transition and quasi-zero voltage transmission (ZCT-QZVT) inverter/rectifier with reduced stresses on devices and components” Applied Power Electronics Conference, IEEE, volumen 2, 6 de febrero de 2000, paginas 1030 a 1036, divulga una estrategia de conmutacion suave para aplicaciones de inversor y de rectificador trifasicas. El documento US-A-5933336 divulga un convertidor elevador trifasico con multiples ramas L-C.

La presente invencion se realiza para resolver los problemas convencionales antes mencionados, y tiene como objetivo mantener la reduccion en el factor de potencia de entrada dentro del 5% bajo el factor de carga del 50%, incluso si una constante de cada componente se selecciona para que el factor de potencia de entrada en la carga nominal se convierta en el 99% o mas, y para reducir las inductancias de los reactores en un 30% en comparacion con el circuito convencional, que logra la mejora en el factor de potencia de entrada y la reduccion de la corriente armonica, lo que reduce el tamano general, el peso, y el coste.

Para resolver los problemas convencionales antes mencionados, una fuente de alimentacion de acuerdo con la presente invencion tiene una fuente de alimentacion de CA trifasica, un primer puente de diodos conectado a la fuente de alimentacion de CA trifasica a traves de un reactor, un segundo y tercer puentes de diodos, que estan conectados en serie y tambien conectados en paralelo a la salida de CC del primer puente de diodos, y condensadores entre los terminales de entrada de CA del primer puente de diodos y los terminales de entrada de CA del segundo y tercer puentes de diodos. Mediante esta configuracion, la corriente armonica puede reducirse y el factor de potencia de entrada se puede mejorar con una configuracion simple.

La fuente de alimentacion de acuerdo con la presente invencion tiene una configuracion simple que tiene dos puentes de diodos y seis condensadores conectados a la misma, ademas de la configuracion del circuito de rectificacion de onda completa trifasica basico usando tres reactores y un puente de diodos. En consecuencia, la fuente de alimentacion de la presente invencion puede reducir la corriente armonica haciendo la corriente de entrada en una forma de onda sinusoidal, y puede mejorar un factor de potencia de entrada. En comparacion con la fuente de alimentacion de alto factor de potencia convencional, la fuente de alimentacion de la presente invencion puede reducir el tamano del reactor y puede suprimir la reduccion del factor de potencia de entrada bajo una carga ligera.

En los dibujos:

La figura 1 es un diagrama de circuito de una fuente de alimentacion de acuerdo con una primera realizacion de la presente invencion.

La figura 2 es una vista explicativa de los componentes que contribuyen a la mejora en un factor de potencia de entrada de acuerdo con la primera realizacion de la presente invencion.

Las figuras 3(a) a 3(c) son diagramas de circuito equivalentes para explicar un principio de la mejora en el factor de potencia de entrada de acuerdo con la primera realizacion de la presente invencion.

La figura 4 es una vista de distribucion de tension de condensadores en un estado inicial de acuerdo con la primera realizacion de la presente invencion.

La figura 5 es una vista explicativa de una trayectoria de corriente durante un periodo T1 de acuerdo con la primera realizacion de la presente invencion.

La figura 6 es una vista explicativa de una trayectoria de corriente durante un periodo T2 de acuerdo con la primera realizacion de la presente invencion.

La figura 7 es una vista explicativa de una trayectoria de corriente durante un periodo T3 de acuerdo con la primera

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realizacion de la presente invencion.

La figura 8 es una vista explicativa de una trayectoria de corriente durante un periodo T4 de acuerdo con la primera realizacion de la presente invencion.

La figura 9 es una vista explicativa de una trayectoria de corriente durante un periodo T5 de acuerdo con la primera realizacion de la presente invencion.

La figura 10 es una vista explicativa de una trayectoria de corriente durante un periodo T6 de acuerdo con la primera realizacion de la presente invencion.

La figura 11 es un diagrama de forma de onda de una tension de entrada y la tension de los condensadores de acuerdo con la primera realizacion de la presente invencion.

La figura 12 es una vista caractenstica de un factor de potencia de entrada a la potencia de entrada de acuerdo con la primera realizacion de la presente invencion.

La figura 13 es una vista caractenstica de una corriente armonica a la potencia de entrada de acuerdo con la primera realizacion de la presente invencion.

La figura 14 es un diagrama de forma de onda de una tension de entrada y la corriente de entrada a la carga nominal de acuerdo con la primera realizacion de la presente invencion.

La figura 15 es un diagrama de circuito de una fuente de alimentacion de acuerdo con una segunda realizacion de la presente invencion.

Las figuras 16(a) a 16(c) son vistas que muestran una operacion de medios de conmutacion y un cambio en diversas caractensticas de acuerdo con la segunda realizacion de la presente invencion.

La figura 17 es un diagrama de circuito de una fuente de alimentacion de acuerdo con una tercera realizacion de la presente invencion.

La figura 18 es un diagrama de circuito de una fuente de alimentacion de acuerdo con una cuarta realizacion de la presente invencion.

La figura 19 es un diagrama de circuito que usa un dispositivo semiconductor de acuerdo con una cuarta realizacion de la presente invencion.

La figura 20 es un diagrama de circuito que usa medios de deteccion de tension de CC de acuerdo con una cuarta realizacion de la presente invencion.

La figura 21 es un diagrama de circuito de una fuente de alimentacion de acuerdo con una quinta realizacion de la presente invencion.

La figura 22 es un diagrama de circuito de una fuente de alimentacion de acuerdo con una sexta realizacion de la presente invencion.

La figura 23 es un diagrama de circuito de una fuente de alimentacion de acuerdo con una septima realizacion de la presente invencion.

La figura 24 es un diagrama de circuito de una fuente de alimentacion de acuerdo con una octava realizacion de la presente invencion.

La figura 25 es un diagrama de circuito de una fuente de alimentacion convencional;

La figura 26 es un diagrama de forma de onda de cada parte de la fuente de alimentacion convencional.

Las figuras 27(a) a 27(e) son vistas explicativas de una trayectoria de corriente de la fuente de alimentacion convencional.

La figura 28 es un diagrama de circuito equivalente en el que se omite un diodo de corte desde la fuente de alimentacion convencional.

En un primer aspecto de la presente invencion, una fuente de alimentacion comprende: una fuente de alimentacion de CA trifasica; un primer puente de diodos que comprende seis diodos, cada uno de los cuales esta conectado a la fuente de alimentacion de CA trifasica a traves de un reactor, un segundo puente de diodos que comprende seis diodos, que tiene un terminal de salida de polaridad positiva comunmente conectado a un terminal de salida de polaridad positiva del primer puente de diodos; un tercer puente de diodos que comprende seis diodos, que tiene un terminal de salida de polaridad negativa comunmente conectado a un terminal de salida de polaridad negativa del primer puente de diodos y que tiene un terminal de salida de polaridad positiva conectado a un terminal de salida de

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polaridad negativa del segundo puente de diodos. La fuente de alimentacion comprende ademas un total de seis condensadores, de los cuales los tres condensadores del primer grupo estan conectados entre los terminales de entrada CA del primer puente de diodos y los terminales de entrada de CA del segundo puente de diodos, respectivamente cada tres fases, y de que los tres condensadores del segundo grupo estan conectados entre los terminales de entrada de CA del primer puente de diodos y los terminales de entrada de CA del tercer puente de diodos, respectivamente, cada tres fases. Esto puede reducir una corriente armonica y mejorar un factor de potencia de entrada.

En un segundo aspecto de la invencion, la fuente de alimentacion como se define en el primer aspecto puede comprender ademas unos primeros medios de conmutacion que se proporcionan entre los terminales de entrada de CA del primer puente de diodos y los seis condensadores. Esta configuracion permite cambiar entre una operacion como una fuente de alimentacion de rectificacion de onda completa trifasica y una operacion como una fuente de alimentacion de alto factor de alimentacion.

En un tercer aspecto de la invencion, la fuente de alimentacion como se define en el primer aspecto puede comprender ademas unos segundos medios de conmutacion que estan dispuestos en una union entre el segundo puente de diodos y el tercer puente de diodos. Esta configuracion permite realizar el cambio entre una operacion como una fuente de alimentacion de rectificacion de onda completa trifasica y una operacion como una fuente de alimentacion de alto factor de alimentacion como un unico punto.

En un cuarto aspecto de la invencion, los segundos medios de conmutacion tal como se definen en el tercer aspecto pueden estar compuestos de un unico dispositivo semiconductor polar que puede controlar la corriente que fluye en una sola direccion. En esta configuracion, el dispositivo semiconductor polar puede comprender, por ejemplo, un transistor, tiristor, FET, diodo o similar. Esta configuracion permite realizar el cambio entre la operacion como una fuente de alimentacion de rectificacion de onda completa trifasica y la operacion como una fuente de alimentacion de alto factor de alimentacion como un unico punto con alta velocidad, y puede solucionar un problema de una vida mecanica como los medios de conmutacion.

En un quinto aspecto de la invencion, la fuente de alimentacion como se define en uno cualquiera del segundo a cuarto aspectos puede comprender ademas medios de deteccion de tension de CC para la deteccion de una tension de CC aplicada a una carga desde la fuente de alimentacion de CA trifasica y controlar una operacion de conmutacion de los primeros o segundos medios de conmutacion basados en la tension de CC detectada. Esta configuracion hace que sea posible reducir la corriente armonica y mejorar un factor de potencia de entrada en un estado accionado normal y evitar el aumento de la tension de CC bajo una carga ligera, y evitar la reduccion en el factor de potencia de entrada y aumentar en la corriente armonica implicada con los mismos.

En un sexto aspecto de la invencion, la fuente de alimentacion como se define en uno cualquiera del segundo a cuarto aspectos puede comprender ademas medios de deteccion de la corriente de entrada para la deteccion de una corriente aplicada a una carga desde la fuente de alimentacion de CA trifasica y controlar una operacion de conmutacion de los primeros o segundos medios de conmutacion basados en la corriente de entrada detectada. Esta configuracion hace que sea posible reducir la corriente armonica y mejorar un factor de potencia de entrada en un estado accionado normal y evitar el aumento de la tension de CC bajo una carga ligera, y evitar la reduccion en el factor de potencia de entrada y aumentar en la corriente armonica implicada con los mismos.

En un septimo aspecto de la invencion, la fuente de alimentacion como se define en uno cualquiera del segundo a cuarto aspectos puede comprender ademas medios de deteccion de la alimentacion de salida para la deteccion de una alimentacion de salida aplicada a una carga desde la fuente de alimentacion de CA trifasica y controlar una operacion de conmutacion de los primeros o segundos medios de conmutacion basados en la alimentacion de salida detectada. Esta configuracion hace que sea posible reducir la corriente armonica y mejorar un factor de potencia de entrada en un estado accionado normal y evitar el aumento de la tension de CC bajo la carga ligera, y evitar la reduccion en el factor de potencia de entrada y aumentar en la corriente armonica implicada con los mismos.

En un octavo aspecto de la invencion, la fuente de alimentacion como se define en uno cualquiera del segundo a cuarto aspectos puede comprender ademas medios de deteccion de la corriente de CC para la deteccion de una corriente de CC que fluye a traves de una carga y controlar una operacion de conmutacion de los primeros o segundos medios de conmutacion basados en la corriente de CC detectada. Esta configuracion hace que sea posible reducir la corriente armonica y mejorar un factor de potencia de entrada en un estado accionado normal y evitar el aumento de la tension de CC bajo una carga ligera, y la reduccion en el factor de potencia de entrada y evitar el aumento en la corriente armonica implicada con los mismos.

En un noveno aspecto de la invencion, la fuente de alimentacion como se define en uno cualquiera del segundo a octavo aspectos puede comprender ademas medios de control de la precarga para controlar una corriente que fluye a los seis condensadores cuando se activan los primeros o segundos medios de conmutacion. Esta configuracion hace que sea posible evitar la generacion de una corriente excesiva que fluye a traves del condensador cuando los medios de conmutacion estan activados.

En un decimo aspecto de la invencion, la fuente de alimentacion como se define en uno cualquiera del primer a

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noveno aspectos puede comprender ademas seis condensadores anadidos y medios de conmutacion de los condensadores anadidos para la conexion y desconexion de los condensadores anadidos, en donde dichos condensadores anadidos estan conectados, respectivamente, en paralelo a los seis condensadores a traves de dichos medios de conmutacion de los condensadores anadidos.

En un undecimo aspecto de la invencion, la fuente de alimentacion como se define en el decimo aspecto puede comprender ademas medios de deteccion de tension de CC para la deteccion de una tension de CC aplicada a una carga desde la fuente de alimentacion de CA trifasica y controlar una operacion de conmutacion de los medios de conmutacion de los condensadores anadidos en base a la tension de CC detectada. Esta configuracion hace que sea posible evitar la reduccion de la tension de CC y la reduccion en el factor de potencia de entrada bajo una carga pesada.

En un duodecimo aspecto de la invencion, la fuente de alimentacion como se define en el decimo aspecto puede comprender ademas medios de deteccion de la corriente de entrada para la deteccion de una corriente aplicada a una carga desde la fuente de alimentacion de CA trifasica y controlar una operacion de conmutacion de los medios de conmutacion de los condensadores anadidos en base a la corriente de entrada detectada. Esta configuracion hace que sea posible evitar la reduccion de la tension de CC y la reduccion en el factor de potencia de entrada bajo una carga pesada.

En un decimotercer aspecto de la invencion, la fuente de alimentacion como se define en el decimo aspecto puede comprender ademas medios de deteccion de la alimentacion de salida para la deteccion de una alimentacion de salida aplicada a una carga desde la fuente de alimentacion de CA trifasica y controlar una operacion de conmutacion de los medios de conmutacion de los condensadores anadidos en base a la alimentacion de salida detectada. Esta configuracion hace que sea posible evitar la reduccion de la tension de CC y la reduccion en el factor de potencia de entrada bajo una carga pesada.

En un decimocuarto aspecto de la invencion, la fuente de alimentacion como se define en el decimo aspecto puede comprender ademas medios de deteccion de corriente de CC para detectar una corriente que fluye a traves de una carga y controlar una operacion de los medios de conmutacion de los condensadores anadidos en base a la corriente de CC detectada. Esta configuracion hace que sea posible evitar la reduccion de la tension de CC y la reduccion en el factor de potencia de entrada bajo una carga pesada.

En un decimoquinto aspecto de la invencion, la fuente de alimentacion como se define en uno cualquiera del decimo a decimocuarto aspectos puede comprender ademas medios de control de la precarga para controlar la corriente que fluye a traves de los condensadores anadidos cuando los medios de conmutacion de los condensadores anadidos estan activados. Esta configuracion hace que sea posible evitar la generacion de una corriente excesiva que fluye a traves de los condensadores anadidos cuando los medios de conmutacion de los condensadores anadidos estan activados.

En un decimosexto aspecto de la invencion, la fuente de alimentacion como se define en uno cualquiera del primer a decimoquinto aspectos puede tener caractensticas de saturacion, de tal manera que, cuando la corriente que fluye a traves de los reactores se convierte en no menos de un valor prescrito, la inductancia de los reactores se reduce de acuerdo con la corriente. Esta configuracion hace que sea posible evitar la reduccion de la tension de CC bajo una carga pesada.

En un decimoseptimo aspecto de la invencion, cada uno de los reactores como se define en uno cualquiera del primer a decimosexto aspectos puede ser un reactor trifasico que tiene un solo nucleo y tres patas del mismo y una bobina dispuesta alrededor de cada una de las patas. Esta configuracion hace que sea posible proporcionar una reduccion en el tamano y en el peso del reactor.

Las realizaciones de la presente invencion se describiran a continuacion con referencia a los dibujos. Los componentes iguales a los del ejemplo convencional se identifican con los mismos numeros, y la explicacion detallada se omite. La presente invencion proporciona una fuente de alimentacion de acuerdo con la reivindicacion 1. Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.

La figura 1 muestra una construccion de circuito de una fuente de alimentacion de acuerdo con la primera realizacion de la presente invencion.

En la fuente de alimentacion como se muestra en la figura 1, una fuente de alimentacion de corriente alterna trifasica 1 es una fuente de alimentacion para uso comercial, y terminales de fase U, V y W estan conectados respectivamente a los reactores 2, 3 y 4. Los reactores estan conectados respectivamente a los terminales de entrada de CA u1, v1, w1 de un primer puente de diodos 5 que comprende seis diodos. Se hace notar aqrn que, en la siguiente descripcion, la expresion "puente de diodos" significa un "circuito rectificador de puente", y terminales de salida de la fuente de alimentacion de corriente alterna trifasica 1 se denominan simplemente como "fase U, fase V y fase W", y tambien las expresiones "tension de la lmea" entre los terminales de salida de la fuente de alimentacion de corriente alterna trifasica 1 se denomina simplemente "tension UV", "tension VW", y "tension WU".

El primer puente de diodos 5 comprende seis diodos 5a a 5f y los tres diodos 5a a 5c de los mismos estan situados en

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un lado terminal de salida de polaridad positiva Pout5 y los otros tres diodos 5d a 5f de los mismos estan situados en un lado terminal de salida de polaridad negativa Nout5 del primer puente de diodos 5, que corresponden respectivamente a las tres fases U, V y W. Se observa que los terminos "tension uv", "tension vw", y "tension wu" representan a continuacion la tension entre estos terminales de entrada. Por lo tanto, el primer puente de diodos 5 es electricamente conductor solo en un penodo de la tension de lmea de entrada superior a la tension de CC.

La fuente de alimentacion incluye ademas un segundo puente de diodos 6 y un tercer puente de diodos 7. El segundo puente de diodos 6 comprende seis diodos 6a a 6f y los tres diodos 6a a 6c de los mismos estan situados en un lado terminal de salida de polaridad positiva Pout6 y los otros tres diodos 6d a 6f de los mismos estan situados en un lado terminal de salida de polaridad negativa Nout6 del segundo puente de diodos 6. De manera similar, el tercer puente de diodos 7 comprende seis diodos 7a a 7f y los tres diodos 7a a 7c de los mismos estan situados en un lado terminal de salida de polaridad positiva Pout7 y los otros tres diodos 7d a 7f de los mismos estan situados en un lado terminal de salida de polaridad negativa Nout7 del tercer puente de diodos 7.

El terminal de salida de polaridad positiva Pout5 del primer puente de diodos 5 esta conectado comunmente con el terminal de salida de polaridad positiva Pout6 del segundo puente de diodos 6, y el terminal de salida de polaridad negativa Nout5 del primer puente de diodos 5 esta comunmente conectado con el terminal de salida de polaridad negativa Nout7 del tercer puente de diodos 7. Un terminal de salida de polaridad negativa Nout6 del segundo puente de diodos 6 esta conectado en serie a un terminal de salida de polaridad positiva Pout7 del tercer puente de diodos 7 a traves de un punto de conexion n.

En esta construccion, la fuente de alimentacion incluye ademas seis condensadores 8 a 13 para mejorar los factores de potencia de entrada, y sus tres condensadores 8, 10, 12 estan conectados entre los terminales de entrada de CA (u1, v1, w1) del primer puente de diodos 5 y los terminales de entrada de CA (u2, v2, w2) del segundo puente de diodos 6 que corresponden respectivamente a las tres fases, y los otros tres condensadores 9, 11, 13 estan conectados entre los terminales de entrada de CA (u1, v1, w1) del primer puente de diodos 5 y los terminales de entrada de CA (u3, v3, w3) del tercer puente de diodos 7 que corresponden respectivamente a las tres fases. Un condensador electrolftico 14 esta conectado entre el terminal de salida de polaridad positiva Pout6 del segundo puente de diodos 6 y el terminal de salida de polaridad negativa Nout7 del tercer puente de diodos 7 para suavizar la tension de salida de CC de estos primer a tercer puente de diodos 5 a 7, de modo que la tension de CC suavizada se suministra a una carga 15 que esta conectada en paralelo con el condensador electrolftico 14 en un lado de salida de la fuente de alimentacion.

Se observa que, los terminales de entrada de CA (u1, v1, w1), (u2, v2, w2), (u3, v3, w3) del primer a tercer puentes de diodos 5 a 7 son simplemente representados por (u, v, w), de aqrn en adelante.

La accion y la operacion de la fuente de alimentacion configurada como se ha descrito anteriormente se describiran con referencia a las figuras 2 a 11. En primer lugar, se explicara un principio basico para la realizacion de una mejora del factor de potencia de entrada. La figura 2 solo muestra los componentes que contribuyen a la mejora del factor de potencia de entrada. El principio de la mejora del factor de potencia de entrada puede describirse mediante la explicacion acerca de un flujo de una corriente de entrada cuya fase esta de acuerdo con la tension de fase de entrada. El puente de diodos 5 que es electricamente conductor solo durante el penodo en que la tension de la lmea de entrada supera la tension de CC no es necesario para esta explicacion y, por lo tanto, se omite aqrn el puente de diodos 5.

A continuacion, se requiere la explicacion acerca de la tension aplicada a los condensadores 8 a 13. Si la explicacion se continua con los condensadores como componentes, se hace necesario tener en cuenta una trayectoria de descarga, de manera que se hace diffcil simplificar el circuito para la explicacion del principio. Por lo tanto, la figura 3(a) muestra un diagrama de circuito equivalente, en el que los condensadores 8 a 13 en la figura 2 se sustituyen con los resistores R1 a R6 y los componentes que contribuyen a la mejora del factor de potencia de entrada son limitados. En la figura 3(a), se omiten los reactores 2 a 4, el condensador electrolftico 14, la carga 15, los diodos 6a, 6b y 6c, y los diodos 7d, 7e y 7f que son innecesarios para explicar la tension aplicada a los resistores R1 a R6. Estos componentes se han omitido por las siguientes razones. Espedficamente, los reactores pueden ser omitidos en la explicacion de la tension aplicada a los resistores R1 a R6, y seis diodos se omiten debido a que no estan activados debido a la sustitucion de los condensadores con las resistencias, y se consideran que estan en un estado abierto.

La figura 3(b) ilustra los componentes de la figura 3(a) como es mas facil de entender, y la figura 3(c) es una vista en la que los resistores R1 a R6 se sustituyen con resistores R7 a R9 para simplificar aun mas los componentes, cada uno de los cuales esta conectado a cada una de las tres fases, ya que los resistores R1 a R6 tienen la misma constante y los diodos estan conectados en sentido inverso en paralelo a las resistencias, cada una de las cuales esta conectada a cada una de las tres fases. Las resistencias de los resistores R7 a R9 son la mitad de las de los resistores R1 a R6.

Como es evidente a partir de la figura 3(c), la tension de fase de cada fase de la fuente de alimentacion de CA trifasica 1 se aplica a los resistores R7 a R9, que representan colectivamente los componentes conectados a los terminales de entrada de CA del segundo y tercer puentes de diodos 6 y 7 en esta realizacion. Esto es porque, mediante la conexion en serie de los puentes de diodos 6 y 7, la union n constituye un punto neutro virtual.

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El principio de la mejora del factor de potencia de entrada en este modo de realizacion es tal que, dado que la tension de fase se aplica a los componentes conectados a los terminales de entrada de CA de los puentes de diodos 6 y 7 debido a la formacion del punto neutro virtual (n) como se describe anteriormente, la corriente de entrada de cada fase comienza a fluir desde el punto de paso por cero de la tension de fase independientemente de la cantidad de carga o constante de los componentes y, por lo tanto, se mejora el factor de potencia de entrada.

En consecuencia, la tension de fase se aplica alternativamente, que es el objeto de rectificacion de media onda, a los resistores R1 a R6 que estan conectados a los terminales de entrada de CA de los puentes de diodos 6 y 7. Se supone aqu que los resistores R1 a R6 son devueltos a los condensadores 8 a 13. Incluso si la tension de fase que esta sujeta a la rectificacion de onda media se aplica a los condensadores 8 a 13, la corriente puede fluir desde el punto de paso por cero de la tension de fase en el inicio, a menos que los condensadores 8 a l3 se puedan cargar, pero una vez que se cargan, la corriente no fluye a menos que esten descargados.

Posteriormente se explicara con referencia a las figuras 4-11 la operacion en la que, incluso si los resistores R1 a R6 son devueltos a los condensadores 8 a 13, la corriente de entrada fluye desde el punto de paso por cero de la tension de fase, y las cargas que se cargan a los condensadores 8 a 13 son efectivamente utilizadas por la operacion de descarga. La siguiente explicacion se hace bajo la condicion de carga nominal en el caso donde la constante de cada componente se selecciona apropiadamente y el factor de potencia de entrada de la carga nominal se convierte en no menos del 99%. Como espedficamente se ha explicado, en una fuente de alimentacion que tiene una tension de lmea de entrada de 380 V y una calificacion de 6,5 kW, la inductancia de los reactores 2 a 4 es de alrededor de 20 mH a 30 mH, la capacidad de los condensadores 8 a 13 es de 10 uF a 20 uF, y la capacidad del condensador electrolftico es de aproximadamente 1 mF a 2,2 mF.

La figura 4 muestra una distribucion de la tension de los condensadores 8 a 13 en el estado inicial en el punto de cruce por cero de la tension de fase U eu para explicar el flujo de corriente en el circuito en esta realizacion. Las figuras 5-10 son vistas explicativas para mostrar el flujo de corriente en cada uno de seis penodos T1 a T6 que se obtienen dividiendo el ciclo medio positivo de la tension de fase U eu en los tiempos t0 a t6 cuando la trayectoria de la corriente que fluye a traves del circuito cambia. Los tiempos t0 a t6 se establecen para aproximadamente 30 grados en el caso de la condicion de ajuste constante del circuito antes mencionado.

La figura 11 es un diagrama de forma de onda en cada seccion, que muestra cada una de las tensiones de fase eu, ev, y ew, y las tensiones Vc8 de Vc13 de los condensadores 8 a 13. Debe indicarse que el potencial en el lado conectado al puente de diodos 6 asume una polaridad positiva como para Vc8, Vc10 y Vc12, y el potencial en el lado de la fuente de potencia de entrada asume una polaridad positiva como para Vc9, Vc11, y Vc13. Con referencia a las vistas explicativas antes mencionadas, la operacion de la fuente de alimentacion en el periodo del medio ciclo positivo de la tension de fase U se explicara a continuacion.

En primer lugar, la tension de fase U eu es de cero voltios en el estado inicial en el tiempo t0 mostrado en la figura 4. En este caso, la tension del condensador 8 conectado a la fase U es de aproximadamente dos tercios de la tension continua Vcc. Ademas, la tension del condensador 9 es de cero voltios, y como se muestra en la tension en el tiempo t0 en la figura 11, el condensador 10 se carga a 1/3 Vcc, el condensador 11 se carga a 0 voltios, el condensador 12 se carga a 0 voltios, y el condensador 13 se carga a 2/3 Vcc. El hecho de que la tension inicial se convierta en un tercio o dos tercios de la tension de CC Vcc se describiran mas adelante en la explicacion de la operacion del circuito.

A continuacion, se explicara la operacion durante cada uno de los penodos T1 a T6, al tiempo que se aclara el significado de t0 a t6 que se muestran en la figura 11. En primer lugar, t0 es un punto de cruce por cero de tension donde la tension de fase U cambia de negativa a positiva. Durante el penodo T1, el condensador 9 conectado a la fase U se carga a traves del diodo 7a y el condensador 8 se descarga a traves del diodo 6a al condensador electrolftico 14, en el que la corriente descargada fluye a la fase V a traves del diodo 5e, como se muestra en la figura 5. Como la tension de fase V se aproxima a la tension pico negativa, la corriente que carga el condensador 9 tambien carga el condensador 10 a traves del diodo 6e y fluye a la fase V. Luego, durante este penodo, la corriente fluye desde la fase W hacia la fase V a traves de los diodos 5c y 5e como una rectificacion normal. Esto es porque la corriente continua debido a la accion de liberacion de energfa de los reactores 3 y 4, independientemente de la reduccion en la tension de la fase W. La operacion durante el penodo que implica la carga y la descarga del condensador se refiere como "modo de carga y descarga", en lo sucesivo.

Debe indicarse que, en la figura 5, la corriente correspondiente a la carga y descarga de los condensadores 8 a 13 se muestra con una lmea continua, y la corriente que carga el condensador electrolftico 14 solo a traves de los diodos integrados del puente de diodos 5 sin a traves de los condensadores 8 de 13 se muestra por una lmea discontinua, para facilitar la comprension. Lo mismo es cierto para las figuras 6 a 10.

La operacion antes mencionada se explicara con mas detalle sobre la base de la tension de lmea. Haciendo referencia a los condensadores 9 y 10 conectados en serie entre las fases U y V, la tension del condensador 9 es de cero voltios y la tension del condensador 10 es de 1/3 Vcc, de manera que se supone que la corriente empieza a fluir despues de que el valor instantaneo de la tension de la lmea UV supera 1/3 de la tension de CC Vcc. Cuando se hace el calculo suponiendo que el valor de pico de la tension de lmea UV es igual a Vcc, su angulo es de aproximadamente 20 grados con respecto a la tension del punto de cruce por cero de la tension de UV, y la corriente empieza a fluir en

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el angulo de avance en aproximadamente 10 grados desde el punto de cruce por cero de tension de la tension de la fase U. Sin embargo, la corriente fluye desde la fase W a la fase U debido a la accion de liberacion de energfa de los reactores 2 y 4 inmediatamente antes del punto de cruce por cero de la tension de la fase U, a excepcion de la corriente que fluye desde la fase W a la fase V descrita anteriormente. Por lo tanto, la tension uv del puente de diodos 5 se convierte en 0 voltios y, por lo tanto, la corriente no fluye a traves de los condensadores 9 y 10. Cuando la liberacion de la energfa acumulada en el reactor 2 se ha completado y la corriente de fase U se convierte en 0 amperios, una diferencia de potencial superior a un 1/3 Vcc se produce entre las fases u y v del puente de diodos 5 y, por lo tanto, la corriente fluye a traves de los condensadores 9 y 10.

En la fuente de alimentacion de acuerdo con esta realizacion, en sentido estricto, la corriente no siempre comienza a fluir desde el punto de cruce por cero de la tension de cada fase en cualquier caso. Sin embargo, la corriente no fluye hasta que la tension uv se eleve a 1/3 Vcc, incluso bajo una carga ligera. En consecuencia, la reduccion del factor de potencia de entrada se puede evitar en comparacion con la configuracion del circuito convencional. En general, la reduccion del factor de potencia de entrada no es particularmente un problema en un factor de carga del 50% o mas a causa de la presencia del reactor para reducir una corriente armonica. La confirmacion del estado del cambio de tension en cada parte del circuito durante el penodo T1 con referencia a la figura 11, el potencial Vc8 del condensador 8 disminuye monotonamente desde 2/3 Vcc a 0 voltios, el potencial Vc9 del condensador 9 se eleva desde 0 voltios a 1/3 Vcc, y el potencial Vc10 del condensador 10 se eleva desde 1/3 Vcc a 2/3 Vcc.

La operacion durante el penodo T2 se explicara a continuacion. El tiempo t1 es un punto cuando la tension uv del diodo 5 esta de acuerdo con la tension de CC Vcc. Por consiguiente, los diodos 5a y 5e estan conduciendo durante este penodo, pero la carga a los condensadores 9 y 10 se detiene, ya que la suma de las tensiones cargadas a los condensadores 9 y 10 se hace igual a Vcc. Por otra parte, la corriente desde la fase W a la fase V fluye continuamente debido a la accion de los reactores 3 y 4, lo que resulta en que la corriente fluye solamente a traves del puente de diodos 5, como se muestra en la figura 6. Esto indica una rectificacion de onda completa similar a la de un circuito rectificador normal (en lo sucesivo, denominado "modo de rectificacion de onda completa"). Se puede confirmar a partir de la figura 11 que un cambio en la tension no se observa en cada condensador durante el penodo T2, y que la carga y descarga desde y hacia los condensadores no se ejecutan en este periodo.

Por otro lado, la temporizacion t1 esta de acuerdo con el punto en que la fase de la tension de fase U es de 30 grados, y el valor instantaneo de la tension de fase U es una mitad del valor de pico de la tension de fase. En esta temporizacion, la tension de fase V se convierte en el valor de pico del ciclo medio negativo en este caso y, por lo tanto, la relacion de las tensiones de los condensadores 9 y 10 es de 1: 2. Esto se puede explicar que las tensiones se dividen en 1/3 Vcc y 2/3 Vcc respectivamente.

Haciendo referencia al penodo T3, como la temporizacion t2 es el punto de cruce por cero de la tension de la fase W de positivo a negativo, durante el penodo T3, los condensadores 12 y 13 conectados a la fase W se cargan gradualmente desde 0 voltios a traves del diodo 6f sobre la base de la union de la fase W, porque la tension del condensador 12 en la temporizacion t2 es de 0 voltios, como se muestra en la figura 11. Puesto que el condensador 13 se carga a 2/3 Vcc con la union de la fase W como positivo, se descarga hacia la fase W a traves del diodo 7f, y esta corriente fluye desde la fase U a traves del diodo 5a, cargando el condensador electrolftico 14 y volviendo al condensador 13. Por lo tanto, las cargas acumuladas pueden ser utilizadas efectivamente. Por otra parte, en el penodo T3, la tension de la fase U se eleva hasta el valor maximo, de modo que la corriente de carga tambien fluye al condensador 9. La carga de corriente del condensador 9 carga simultaneamente el condensador 12 a traves del diodo 7a a traves del diodo 6f. Ademas, durante este penodo, la tension uv del puente de diodos 5 permanece sujeta a Vcc y, por lo tanto, en este penodo T3, la operacion se convierte en el modo de carga y de descarga que implica una rectificacion normal a traves de los diodos 5a y 5e. El flujo de corriente durante este penodo T3 se muestra en la figura 7.

Posteriormente, se explicara la operacion durante el penodo T4. La temporizacion t3 es un punto cuando la tension uw del puente de diodos 5 esta de acuerdo con la tension de CC Vcc. Por lo tanto, los diodos 5a y 5f estan conduciendo durante este penodo, pero la carga a los condensadores 9 y 12 se detiene, ya que la suma de la tension cargada a los condensadores 9 y 12 se hace igual a Vcc. Por otra parte, la corriente fluye continuamente desde la fase U a la fase V a traves de los diodos 5a y 5e debido a la accion de los reactores 2 y 3, lo que resulta en que la operacion se convierte en un modo de rectificacion de onda completa en la que la corriente fluye solamente a traves del puente de diodos 5, como se muestra en la figura 8.

Haciendo referencia a la operacion durante el penodo T5, ya que la temporizacion t4 es un punto de cruce por cero de la tension de la fase V de negativo a positivo, se considera como un modo de carga y de descarga similar a la operacion durante el penodo T1 a partir del punto de cruce por cero t0 de la fase U. Espedficamente, el condensador 10 descarga sus cargas hacia la fase W en la direccion de la carga del condensador electrolftico 14 a traves de los diodos 6b y 5f mediante la corriente desde la fase V y, al mismo tiempo, carga los condensadores 11 y 12 a traves de los diodos 7b y 6f, como se muestra en la figura 9. Ademas, los reactores 2 y 4 realizan simultaneamente la rectificacion normal al condensador electrolftico 14 a traves de los diodos 5a y 5f. Por lo tanto, la operacion es como un modo de carga y de descarga.

Finalmente, se explicara la operacion durante el penodo T6. La temporizacion t5 es un punto cuando la tension vw del

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puente de diodos 5 esta de acuerdo con la tension de CC Vcc. En consecuencia, durante este periodo, los diodos 5b y 5f estan conduciendo, pero la carga a los condensadores 11 y 12 se detiene porque la suma de las tensiones cargadas a los condensadores 11 y 12 se hacen iguales a Vcc. Por otra parte, la corriente fluye continuamente desde la fase U a la fase W a traves de los diodos 5a y 5f debido a las acciones de los reactores 2 y 4. Por lo tanto, la operacion se convierte en un modo de rectificacion de onda completa en el que la corriente fluye solamente a traves del puente de diodos 5, como se muestra en la figura 10.

En esta realizacion, la operacion de la fuente de alimentacion se explica para el medio ciclo positivo de la tension de fase U. Sin embargo, la operacion simetrica se realiza durante el semiciclo negativo. Ademas, la fase V y fase W pueden tambien considerarse de la misma manera.

Como se describio anteriormente, la fuente de alimentacion de acuerdo con esta realizacion esta configurada para tener los tres puentes de diodos 5, 6 y 7 dispuestos en el lado de la fuente de alimentacion de CA trifasica para aplicar la tension de fase a los seis condensadores, y esta configurada ademas para repetir alternativamente el modo de carga y de descarga y el modo de rectificacion de onda completa cambiando la carga y descarga de los condensadores. Por lo tanto, la corriente puede fluir continuamente correspondiente al punto de cruce por cero de la tension de cada tension de fase, por lo que el factor de potencia de entrada se puede mejorar.

La figura 12 es una vista caractenstica que muestra una relacion entre la potencia de entrada y el factor de potencia de entrada en caso de que la inductancia del reactor sea de 20 mH, la capacidad del condensador es 15 uF, y la capacidad del condensador electrolftico es 1,1 mF, bajo la condicion de que la potencia nominal sea de 6,5 kW con la frecuencia de entrada de 50 Hz y la entrada de tension de lmea de 380 V. Para mostrar el cambio caractenstico mediante una variacion en la tension de entrada, la figura 12 muestra dos casos, uno es el caso en el que la tension de entrada es de 380 V y el otro es el caso en el que la tension de entrada es de 342 V, que es un 10% menor que 380 V. Tal como se entiende a partir de la figura 12, en caso de que el factor de potencia de entrada en la proximidad de la tension nominal se establezca en el 99% o mas, el factor de potencia de entrada del 95% o mas se puede asegurar incluso en un factor de carga de 1/2 y, ademas, el factor de potencia de entrada de cerca del 90%, puede conseguirse con un factor de carga de 1/3. Por otra parte, se entiende que el cambio en el factor de potencia de entrada es pequeno incluso cuando se reduce la tension de entrada, proporcionando de esta manera una caractenstica satisfactoria.

La operacion del circuito en esta realizacion como se ha explicado anteriormente se realiza desde el punto de vista de la mejora en el factor de potencia de entrada. A continuacion, se explicara el efecto de reducir la corriente armonica. La figura 13 es una vista caractenstica que muestra una relacion entre la potencia de entrada y la relacion del valor de regulacion de corriente armonica IEC a la corriente armonica en esta realizacion. Las condiciones tales como la constante en cada parte son las mismas que las de la figura 12. Ademas, la figura 12 solo muestra la corriente armonica de las tres ordenes cuya relacion con el valor de regulacion de la corriente armonica es el mas grande. Las corrientes armonicas distintas de la corriente armonica antes mencionada no se convierten en un problema, ya que son mas pequenas que las mismas.

Segun la figura 13, aunque la relacion con el valor de regulacion del quinto armonico que tiene la mayor relacion con respecto al valor de regulacion es un maximo del 88%, lo que significa que hay un ajuste del 12% para el valor de regulacion. Ademas, el factor de carga en este momento es de aproximadamente 1/4, por lo que el diseno que tiene un ajuste adicional puede hacerse en el area que no es el area normalmente conducida.

La figura 14 muestra formas de onda de la tension de fase U eu y la corriente de fase U lu bajo la entrada de 6,6 kW con las constantes establecidas como se ha descrito anteriormente, donde Vu se representa por 50 V/div, lu se representa por 10 A/div y el tiempo se representa por 2 ms/div. Tal como se entiende a partir de esta figura, la fase de la corriente y la fase de la tension estan generalmente de acuerdo entre sf, y como la corriente tiene una forma de onda sinusoidal, son posibles la mejora en el factor de potencia de entrada y la reduccion en la corriente armonica.

La fuente de alimentacion de acuerdo con esta realizacion se compara con una fuente de alimentacion convencional con respecto al efecto de la mejora en el factor de potencia de entrada y la reduccion en el tamano del reactor. Con el fin de asegurar el 10% o mas del margen para el valor de regulacion de armonicos en el que las constantes se fijan bajo la condicion en la que la potencia nominal sea de 6,5 kW y la tension de entrada sea de 380 V para obtener el 99% o mas del factor de potencia de entrada bajo la carga nominal, se requieren aproximadamente 30 mH de la inductancia del reactor. En este caso, el factor de potencia de entrada se convierte en aproximadamente el 90% en el factor de carga de 1/2 debido a la influencia de la corriente de avance de fase del condensador bajo una carga ligera. Esto significa que la reduccion en el factor de potencia de entrada es grande debido a la reduccion en el factor de carga.

El principal factor para el hecho de que solo el pequeno reactor es suficiente en esta realizacion es el siguiente. Como se utiliza la aplicacion de la tension de fase para cada condensador bajo la sustitucion con el circuito equivalente, el valor absoluto de la tension aplicada al reactor y la velocidad de cambio de la tension con el tiempo son mas pequenos que los de la fuente de alimentacion convencional cuando la corriente empieza a fluir desde el punto de cruce por cero de la tension. Por lo tanto, es posible darse cuenta de la reduccion de la velocidad de cambio de la corriente con el tiempo necesario para la reduccion de la corriente armonica con una inductancia reducida.

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Como se describio anteriormente, la fuente de alimentacion de acuerdo con la presente invencion puede llevar a cabo de la mejora del factor de potencia de entrada y la reduccion de la corriente armonica con el reactor que es mas pequeno que el convencional y, ademas, puede mejorar la reduccion del factor de potencia de entrada bajo una carga ligera.

En esta realizacion, no se especifica particularmente la caractenstica de inductancia para los reactores 2, 3 y 4. Sin embargo, puede ser posible ajustar la inductancia de una manera tal que la inductancia se reduzca desde el punto superior a un valor de corriente predeterminado, es decir, cada uno de los reactores 2, 3 y 4 se puede usar como un denominado reactor saturable. Esta configuracion puede evitar la reduccion de la tension de Cc causada por una cafda de tension por los reactores 2, 3 y 4 cuando la tension de la fuente de alimentacion de CA trifasica 1 cae sobre una carga pesada y, ademas, puede evitar la reduccion del factor de potencia de entrada causada por el cambio de fase entre la corriente de entrada y corriente de alimentacion que se produce cuando la tension de CC cae.

En esta realizacion, el reactor se utiliza como dividido en tres. Sin embargo, el reactor puede ser utilizado como reactor trifasico que tiene una configuracion de un nucleo y una bobina proporcionada en sus tres patas. El reactor trifasico tiene una ventaja bien conocida, de tal manera que la cantidad menos usada del nucleo para obtener la igualdad de inductancia es suficiente mediante la utilizacion de que el total de la corriente de cada fase es cero, en comparacion con el caso en el que se usen tres reactores monofasicos. Por lo tanto, es eficaz para la reduccion de todo el suministro de energfa y la reduccion del peso del mismo.

La figura 15 es un diagrama de circuito de una fuente de alimentacion de acuerdo con la segunda realizacion de la presente invencion. La diferencia de la segunda realizacion en comparacion con el diagrama de circuito de la fuente de alimentacion de acuerdo con la primera realizacion reside en una caractenstica de proporcionar unos medios de conmutacion 16 en la union entre los condensadores 8 a 13 y el puente de diodos 5. Como un ejemplo de configuracion de los medios de conmutacion 16, los elementos de conmutacion 16a, 16b y 16c incluidos en un bloque 16 que se muestran por una lmea discontinua en la figura 15 se proporcionan correspondientes a las fases U, V, W respectivamente, para cambiar la conexion de los seis condensadores 8 a 13. La operacion del circuito basico de este modo de realizacion es la misma que la de la primera realizacion. Esta realizacion hace frente al caso en el que hay un estado conducido con una carga ligera que tiene un factor de carga del 30% o menos, y tiene por objeto evitar una sobretension de CC causada por el aumento de la tension de los condensadores 8 a 13 bajo una carga ligera, y pretende mejorar el factor de potencia de entrada bajo la carga ligera y reducir la corriente armonica.

En primer lugar, se explicara la prevencion de la sobretension de CC. Si se continua con la operacion del circuito basico con los medios de conmutacion 16 cerrados en esta realizacion, la tension de cada uno de los condensadores 8 a 13 se carga a alrededor de 2/3 Vcc, y luego, las cargas se descargan hacia el condensador electrolftico 14, y esta operacion se repite, como se explica en el primer modo de realizacion. En la operacion dentro de un intervalo del factor de carga que es del 30% o mas, en general, el total de la energfa acumulada en los condensadores 8 a 13, la energfa acumulada en los reactores 2 a 4, y la energfa suministrada desde la fuente de alimentacion de CA trifasica 1 equilibra el consumo de energfa de la carga, de modo que la tension de CC no vana. Sin embargo, cuando el factor de carga cae por debajo del 30% para ser del 20% o menos, el equilibrio empieza a aflojarse. Esto se traduce en el aumento de la tension de CC solo con la energfa acumulada en los condensadores 8 a 13 y la energfa acumulada en los reactores 2 a 4.

Si esta situacion continua, el circuito cae en el estado de sobretension de CC, lo que podna danar los componentes del circuito, por el aumento de la tension de CC. Por lo tanto, uno de los objetos de la fuente de alimentacion de acuerdo con este modo de realizacion es, en el caso de la operacion de carga ligera, detener la carga y descarga desde y hacia los condensadores 8 a 13 mediante la apertura de los medios de conmutacion 16 para la prevencion de danos de los componentes del circuito con la fuente de alimentacion a la carga asegurada.

A continuacion, se explicara la operacion de esta realizacion con el objetivo de mejorar el factor de potencia de entrada y para reducir la corriente armonica bajo una carga ligera. Si se continua la operacion del circuito basico con los medios de conmutacion 16 mantenidos cerrados en este modo de realizacion, la tension de CC se eleva como se ha descrito anteriormente cuando la carga se vuelve mas ligera. El problema de sobretension debido al aumento en la tension de CC no esta causada en el intervalo en el que el factor de carga es menor que aproximadamente el 30%. Sin embargo, el aumento de la tension de CC provoca el deterioro del factor de potencia de entrada y el aumento de la corriente armonica. Explicandose desde el punto de vista del deterioro del factor de potencia de entrada; esto es causado por el hecho de que la velocidad de cambio con el tiempo de la corriente que fluye a traves del reactor se incrementa debido a la alta tension de CC. En concreto, esta es la causa de elevar el valor de pico de la corriente de entrada, y, ademas, la corriente reactor no continua hace que la fase de la corriente que fluye a traves de los condensadores 8 a 13 avanza ligeramente como se describe en la primera realizacion. Ademas, la tension cargada en los condensadores 8 a 13 tambien se eleva proporcionalmente, de modo que la velocidad de cambio con el tiempo de la corriente de descarga tambien se eleva para elevar el valor pico de la corriente, que es una de las causas del deterioro en el factor de potencia de entrada.

El aumento de la velocidad de cambio con el tiempo de las corrientes que fluyen a traves del reactor y los condensadores incluye un gran numero de componentes de corriente armonica, de manera que esta es la causa del aumento de la corriente armonica.

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En esta realizacion, durante la operacion de carga ligera, los medios de conmutacion 16 se abren para cortar los condensadores 8 a 13, para evitar la influencia perjudicial causada por el aumento de la tension de CC y dicho aumento de la velocidad de cambio con el tiempo de la corriente.

Las figuras 16(a) a 16(c) muestran varias caractensticas en caso de que los medios de conmutacion 16 se abren cuando el circuito es accionado con la energfa de entrada de 2 kW o menos, y en caso de que los medios de conmutacion 16 no se abran. La figura 16(a) es una vista caractenstica que muestra la relacion entre la potencia de entrada y el factor de potencia de entrada, en el que la tension de entrada y la constante de componente son las mismas que en la figura 12. La figura 16(b) es una vista caractenstica entre la potencia de entrada y la tension de CC en caso de que los medios de conmutacion 16 se abran y, en caso de que los medios de conmutacion 16 no se abran, y la figura 16(c) es una vista caractenstica entre la potencia de entrada y la quinta corriente armonica, en caso de que los medios de conmutacion 16 se abran y, en caso de que los medios de conmutacion 16 no se abran.

Como se ha descrito anteriormente, el presente modo de realizacion puede ser utilizado para la prevencion de la sobretension de CC, o para prevenir el deterioro en el factor de potencia de entrada y la prevencion del aumento de la corriente armonica de la carga ligera con la tension de CC mas bajo que el estado de sobretension de CC.

Aunque los medios de conmutacion 16 que cortan todos los condensadores tienen una estructura de triple polo en esta realizacion, un polo opcional puede omitirse y los condensadores se pueden cortar en dos polos solamente para impedir la carga y la descarga de los condensadores.

La figura 17 muestra un diagrama de circuito de una fuente de alimentacion de acuerdo con la tercera realizacion. La fuente de alimentacion del tercer modo de realizacion mostrado en la figura 17 ademas esta provisto de un detector de tension de CC 17, ademas de la configuracion de la segunda realizacion. En esta tercera realizacion, la operacion basica del circuito es la misma que en la primera realizacion, y esta realizacion tiene el mismo objeto que el de la segunda realizacion para evitar la sobretension debido a la subida de la tension en los condensadores 8 a 13 bajo una carga ligera, o para mejorar el factor de potencia de entrada y reducir la corriente armonica de la carga ligera mediante la apertura de los medios de conmutacion 16. La caractenstica espedfica de este modo de realizacion es para determinar la temporizacion de la apertura de los medios de conmutacion 16 de acuerdo con la tension de CC.

Espedficamente, la mejora de diversas caractensticas en caso de que los medios de conmutacion 16 se abren con la potencia de entrada de cerca de 2 kW se ha explicado con el uso de las figuras 16(a) a 16(c) en la explicacion de la segunda realizacion. Esto indica que el mismo resultado se puede obtener incluso con la apertura de los medios de conmutacion 16 a la tension de CC de alrededor de 570 V, tal como se entiende a partir de la figura 16(b). Por lo tanto, en esta tercera realizacion como se muestra en la figura 17, el detector de tension de CC 17 esta conectado en serie entre el terminal de salida polar positivo del segundo puente de diodos 6 y los medios de conmutacion 16 para detectar la tension de CC de la fuente de alimentacion suministrada a la carga 15 para determinar de este modo automaticamente la sincronizacion de la apertura de los medios de conmutacion 16.

En lugar del detector de tension de CC, un detector de corriente de entrada puede proporcionarse para controlar la apertura de los medios de conmutacion en una temporizacion cuando la corriente de entrada se convierte en no mas de un valor predeterminado. Esto se consigue por el hecho de que la potencia de entrada puede estimarse mediante la corriente de entrada. Alternativamente, el detector de tension de CC y el detector de corriente de entrada se pueden proporcionar para diferentes propositos, es decir, el detector de corriente de entrada puede ser utilizado para evitar el deterioro del factor de potencia de entrada y evitar el aumento de la corriente armonica bajo una carga ligera y, por otro lado, el detector de tension de corriente continua CC se puede utilizar para la proteccion de los componentes de la sobretension de CC.

En lugar del detector de tension de CC, un detector de alimentacion de salida puede proporcionarse para hacer un control para abrir los medios de conmutacion en una temporizacion cuando la alimentacion de salida se convierte en no mas de un valor predeterminado. El detector de tension de CC y el detector de alimentacion de salida se pueden proporcionar para diferentes propositos, es decir, el detector de alimentacion de salida puede ser utilizado para evitar el deterioro del factor de potencia de entrada y evitar el aumento de la corriente armonica bajo una carga ligera y, por otro lado, el detector de tension de corriente continua se puede utilizar para la proteccion de los componentes de la sobretension de CC.

En lugar del detector de tension de CC, un detector de corriente de CC puede proporcionarse para hacer un control para abrir los medios de conmutacion en una temporizacion cuando la corriente de CC se convierte en no mas de un valor predeterminado.

La figura 18 es un diagrama de circuito que muestra una fuente de alimentacion de acuerdo con la cuarta realizacion de la presente invencion. La configuracion de la cuarta realizacion mostrada en la figura 18 es diferente de la de la segunda realizacion mostrada en la figura 15 en el punto siguiente.

Es decir, aunque los medios de conmutacion 16 se colocan entre la entrada de CA del puente de diodos 5 y los condensadores 8 a 13 en la segunda realizacion, otros medios de conmutacion 16' se proporcionan compuestos de un elemento de conmutacion en una union entre el puente de diodos 6 y el puente de diodos 7. El lugar de proporcionar el elemento de conmutacion se corresponde con el punto de conexion n que se muestra en la figura 1.

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Esta configuracion puede lograr una estructura de contacto de un polo de los medios de conmutacion, mientras se obtiene el mismo efecto que el de la segunda realizacion, y ademas con una configuracion de circuito simplificada.

En esta realizacion, los medios de conmutacion 16' pueden estar compuestos de un unico dispositivo semiconductor polar 18 que puede controlar una corriente que fluye solo en una direccion como se muestra en la figura 19. En esta configuracion, el dispositivo semiconductor 18 puede comprender, por ejemplo, un transistor, tiristor, FET, diodo o similar. Esto puede resolver el problema de la vida de conmutacion y la propiedad de respuesta rapida de los medios de conmutacion, por lo que la fiabilidad de todo el circuito se puede mejorar. En el presente modo de realizacion, los medios de conmutacion 16' compuestos de un dispositivo semiconductor unico 18 se basa en la caractenstica de que la corriente que fluye a traves de la union entre los puentes de diodos 6 y 7 es siempre en una direccion debido a las acciones de los puentes de diodos 6 y 7.

Ademas, en la fuente de alimentacion de acuerdo con la presente realizacion, un detector de tension de CC 17, como se muestra en la figura 20 puede proporcionarse, de una manera similar a la de la tercera realizacion, para controlar automaticamente los medios de conmutacion 16' sobre la base de la tension de CC. De manera similar a la tercera realizacion, los medios de conmutacion pueden hacerse funcionar sobre la base de la corriente de entrada, la corriente de CC, o la alimentacion de salida, en lugar de la tension de CC.

La figura 21 es un diagrama de circuito que muestra una fuente de alimentacion de acuerdo con la quinta realizacion de la presente invencion.

La configuracion de la presente realizacion mostrada en la figura 21 esta provista ademas de un controlador de precarga 19 para controlar los medios de conmutacion 16', ademas de la configuracion de la cuarta realizacion mostrada en la figura 18. La operacion y el efecto en este modo de realizacion relacionado con la mejora del factor de potencia de entrada y la reduccion de la corriente armonica durante la operacion normal son los mismos que los de la primera realizacion. La operacion y el efecto de esta realizacion en el que los medios de conmutacion 16' se ponen en un estado abierto desde un estado de conduccion para de evitar una sobretension de CC, el deterioro del factor de potencia de entrada, y evitar un aumento de la corriente armonica bajo una carga ligera son los mismos que los de la segunda realizacion.

La caractenstica espedfica de la fuente de alimentacion de acuerdo con esta realizacion reside en la operacion para llevar los medios de conmutacion 16' a un estado de conduccion a partir de su estado abierto cuando se cambia la operacion al estado de operacion normal desde el estado de carga ligera. Si los medios de conmutacion 16' solamente se ponen en un estado de conduccion, hay un problema de que una corriente pico puede fluir en los condensadores 8 a 13 desde la fuente de alimentacion de CA trifasica 1, lo que resulta en el deterioro de los componentes que tienen un contacto o fusion. La presente realizacion evita este problema. Espedficamente, cuando los medios de conmutacion 16' se ponen en su estado de conduccion desde su estado abierto, la corriente pico se evita mediante el control, tal como el aumento gradual del periodo de conduccion mediante el controlador de precarga 19.

Aunque los medios de conmutacion 16' se proporcionan en la union entre el puente de diodos 6 y el puente de diodos 7 en esta realizacion, la posicion de los medios de conmutacion 16' puede modificarse a la posicion entre los terminales de entrada de CA del puente de diodos 5 y los condensadores 8 a 13.

Ademas, en esta realizacion, los medios de conmutacion 16' pueden ser reemplazados con el dispositivo semiconductor 18, como se muestra en la figura 19, mientras se obtiene el mismo efecto.

La figura 22 es un diagrama de circuito que muestra una fuente de alimentacion de acuerdo con la sexta realizacion de la presente invencion.

La configuracion de la presente realizacion mostrada en la figura 22 es diferente de la de la primera realizacion mostrado en la figura 1 en el punto siguiente. Mas espedficamente, la configuracion de la presente realizacion esta provista ademas de condensadores anadidos 20 a 25 y de medios de conmutacion de los condensadores anadidos 33 compuestos de elementos de conmutacion de los condensadores anadidos 26 a 31, ademas de la configuracion de la primera realizacion. Los condensadores anadidos 20, 22 y 24, respectivamente, conectados en serie a los elementos de conmutacion 26, 27 y 28 estan conectados en paralelo a los condensadores 8, 10 y 12, respectivamente. Los condensadores anadidos 21,23 y 25, respectivamente, conectados en serie a los elementos de conmutacion 29, 30 y 31 estan conectados en paralelo a los condensadores 9, 11 y 13, respectivamente.

La operacion y el efecto relacionado con la mejora del factor de potencia de entrada y la reduccion de la corriente armonica durante la operacion normal son los mismos que los de la primera realizacion. Las caractensticas de esta realizacion son obtener un efecto de impedir la reduccion en la tension de CC cuando la tension de entrada se reduce o bajo una carga pesada y evitar la reduccion del factor de potencia de entrada causado por un retraso en la fase de la corriente de entrada, y obtener un efecto de impedir la sobretension de CC, evitando la reduccion del factor de potencia de entrada debido a un avance en la fase de la corriente de entrada, y evitando el aumento de la corriente armonica, bajo una carga ligera.

Espedficamente de acuerdo con la configuracion de la primera realizacion, si las constantes de los condensadores 8

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a 13 aumentan, la cafda de tension de CC a partir de esta sobrecarga puede prevenirse por el efecto del aumento de la tension, pero la tension de CC se eleva debido a las acciones de los condensadores 8 a 13 bajo una carga ligera. Cuando la tension de CC aumenta, la corriente armonica aumenta con este aumento de tension y, por lo tanto, surge el problema de que la corriente armonica aumenta y el factor de potencia de entrada se reduce debido al avance en la fase de la corriente de entrada. Por el contrario, cuando se reducen las constantes de los condensadores 8 a 13, el factor de potencia de entrada se puede mejorar, la corriente armonica se puede reducir, y la sobretension de CC se puede evitar, bajo una carga ligera. Sin embargo, se convierte en un problema el que la tension de CC se reduce y el factor de potencia de entrada se deteriora debido a un retraso en la fase de la corriente de entrada, bajo una carga pesada.

La presente realizacion es para resolver los problemas anteriormente mencionados. Los medios de conmutacion de los condensadores anadidos 33 compuestos por los elementos de conmutacion 26 a 31 se operan de acuerdo con la cantidad de carga para controlar la carga y la descarga de los condensadores anadidos 20 a 25. Por lo tanto, se impide la reduccion de la tension de CC y el aumento de la corriente armonica, y mejora el factor de potencia de entrada al compensar el retardo de fase de la corriente de entrada. En caso de que las constantes de los condensadores 8 a 13 se establezca de tal manera que el factor de potencia de entrada en torno a la potencia nominal se convierte en el maximo, se puede obtener un efecto de impedir la reduccion de la tension de cC bajo la reduccion de la tension de entrada o bajo una carga pesada y evitando la reduccion del factor de potencia de entrada debido al retardo de fase de la corriente de entrada. En caso de que las constantes de los condensadores 8 a 13 se establecen de tal manera que el factor de potencia de entrada bajo una carga ligera se convierte en el maximo, se puede obtener un efecto de reduccion de la corriente armonica y mejorar el factor de potencia de entrada bajo una carga ligera.

(Septima realizacion)

La figura 23 es un diagrama de circuito que muestra una fuente de alimentacion de acuerdo con la septima realizacion de la presente invencion.

La configuracion de la presente realizacion mostrada en la figura 23 es diferente de la sexta realizacion mostrado en la figura 22 en el punto que se proporciona, ademas, un detector de tension de CC 17. Mas espedficamente, como se muestra en la figura 23, el detector de tension de CC 17 esta conectado en serie entre el terminal de salida polar positivo del segundo puente de diodos 6 y los medios de conmutacion de los condensadores anadidos 33 para detectar la tension de CC de la fuente de alimentacion suministrada a la carga 15 para determinar de este modo automaticamente la sincronizacion de la apertura de los medios de conmutacion de los condensadores anadidos 33.

En esta realizacion, la operacion del circuito basico es la misma que en la sexta realizacion. Ademas, el mismo efecto se puede obtener haciendo operar los elementos de conmutacion de los condensadores anadidos 26 a 31. La caractenstica de la fuente de alimentacion de acuerdo con esta realizacion reside en que la temporizacion de la apertura de los medios de conmutacion de los condensadores anadidos 26 a 31 se determina automaticamente de acuerdo con la tension de CC.

La temporizacion de la operacion de los elementos de conmutacion de los condensadores anadidos puede determinarse no por la tension de CC, sino por la corriente de entrada o la corriente de CC. Ademas, el mismo efecto puede obtenerse mediante la determinacion de la temporizacion de conmutacion mediante la alimentacion de salida.

La figura 24 es un diagrama de circuito que muestra una fuente de alimentacion de acuerdo con la octava realizacion de la presente invencion.

La configuracion de la octava realizacion mostrada en la figura 24 es diferente de la sexta realizacion mostrado en la figura 22 en el punto de que un controlador de precarga del condensador anadido 32 se proporciona ademas para controlar los medios de conmutacion de los condensadores anadidos 33 compuestos por los elementos de conmutacion de los condensadores anadidos 26 a 31. Mas espedficamente, el controlador de precarga del condensador anadido 32 esta conectado en serie entre el terminal de salida positivo polar del segundo puente de diodos 6 y los medios de conmutacion de los condensadores anadidos 33. En esta realizacion, la operacion y el efecto de la mejora del factor de potencia de entrada, la reduccion de la corriente armonica, y la prevencion de sobretension de CC son los mismos que los de la sexta realizacion.

La caractenstica espedfica de la fuente de alimentacion de acuerdo con la presente realizacion reside en la operacion para llevar los elementos de conmutacion de los condensadores anadidos 26 a 31 en el estado de conduccion desde el estado abierto. Si los elementos de conmutacion de los condensadores anadidos 26 a 31 simplemente se llevan en el estado de conduccion, un pico de corriente fluye en los condensadores anadidos 20 a 25 desde la fuente de alimentacion de CC trifasica 1, dando lugar a que existe el temor de deterioro de los componentes que tiene un contacto o fusion. Esta realizacion evita este problema. Espedficamente, cuando los elementos de conmutacion de los condensadores anadidos 26 a 31 se ponen en el estado de conduccion desde el estado abierto, el pico de corriente se evita por el control, de tal manera que aumenta gradualmente el periodo de conduccion usando el controlador de precarga del condensador anadido 32.

Como se describio anteriormente, la fuente de alimentacion de acuerdo con la presente invencion se puede utilizar

como una fuente de alimentacion de CC o una etapa previa de un dispositivo de accionamiento del compresor y, por lo tanto, una corriente armonica se puede reducir y se puede mejorar un factor de potencia de entrada. Por lo tanto, la fuente de alimentacion de acuerdo con la presente invencion proporciona un uso eficaz de la instalacion de alimentacion sin dar un efecto adverso en la otra instalacion de carga.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Una fuente de alimentacion, que comprende: una fuente de alimentacion de CA trifasica (1);

un primer puente de diodos (5) que comprende seis diodos que estan conectados a la fuente de alimentacion de CA trifasica a traves de unos reactores (2, 3, 4);

un segundo puente de diodos (6) que comprende seis diodos, que tiene un terminal de salida de polaridad positiva (Poirre) comunmente conectado a un terminal de salida de polaridad positiva (Pouts) del primer puente de diodos (5);

caracterizada por que la fuente de alimentacion comprende, ademas:

un tercer puente de diodos (7) que comprende seis diodos, que tiene un terminal de salida de polaridad negativa (Nout7) comunmente conectado a un terminal de salida de polaridad negativa (Nouts) del primer puente de diodos (5) y que tiene un terminal de salida de polaridad positiva (Pout7) conectado a un terminal de salida de polaridad negativa (Nout6) del segundo puente de diodos (6); y

un total de seis condensadores (8, 10, 12; 9, 11, 13), con tres condensadores (8, 10, 12) de los mismos conectados entre los terminales de entrada de CA (u1, v1, w1) del primer puente de diodos y los terminales de entrada de CA (u2, v2, w2) del segundo puente de diodos, respectivamente, con un condensador por fase y con los tres condensadores restantes (9, 11, 13) de los mismos conectados entre los terminales de entrada de CA (u1, v1, w1) del primer puente de diodos y los terminales de entrada de CA (u3, v3, w3) del tercer puente de diodos, respectivamente, con un condensador por fase.
2. La fuente de alimentacion segun la reivindicacion 1, que comprende ademas unos primeros medios de conmutacion (16) que se proporcionan entre los terminales de entrada de CA del primer puente de diodos y los seis condensadores.
3. La fuente de alimentacion segun la reivindicacion 1, que comprende ademas unos segundos medios de conmutacion (16') que se proporcionan en una union entre el segundo puente de diodos (6) y el tercer puente de diodos (7).
4. La fuente de alimentacion segun la reivindicacion 3, en la que dichos segundos medios de conmutacion (16') estan compuestos de un unico dispositivo semiconductor polar (18) que puede controlar la corriente que fluye en una sola direccion.
5. La fuente de alimentacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, que comprende, ademas, unos medios de deteccion de tension de CC (17) para detectar una tension de CC aplicada a una carga (15) desde la fuente de alimentacion de CA trifasica (1) y controlar una operacion de conmutacion de los primeros o segundos medios de conmutacion (16, 16') basados en la tension de CC detectada.
6. La fuente de alimentacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, que comprende, ademas, unos medios de deteccion de corriente para detectar una corriente aplicada a una carga (15) desde la fuente de alimentacion de CA trifasica (1) y controlar una operacion de conmutacion de los primeros o segundos medios de conmutacion (16, 16') basados en la corriente de entrada detectada.
7. La fuente de alimentacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, que comprende, ademas, unos medios de deteccion de alimentacion de salida para detectar una alimentacion de salida aplicada a una carga (15) desde la fuente de alimentacion de CA trifasica (1) y controlar una operacion de conmutacion de los primeros o segundos medios de conmutacion (16, 16') basados en la alimentacion de salida detectada.
8. La fuente de alimentacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, que comprende, ademas, unos medios de deteccion de corriente de CC para detectar una corriente de CC que fluye a traves de una carga (15) y controlar una operacion de conmutacion de los primeros o segundos medios de conmutacion (16, 16') basados en la corriente de CC detectada.
9. La fuente de alimentacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, que comprende ademas medios de control de precarga (19) para controlar una corriente que fluye a los seis condensadores cuando los primeros o segundos medios de conmutacion (16, 16') estan activados.
10. La fuente de alimentacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende ademas seis condensadores adicionales (20, 22, 24; 21, 23, 25) y medios de conmutacion de los condensadores adicionales (33) para la conexion y desconexion de los condensadores adicionales (20, 22 , 24; 21, 23, 25), donde dichos condensadores anadidos (20, 22, 24; 21, 23, 25) estan conectados respectivamente en paralelo a los seis condensadores (8, 10, 12; 9, 11, 13) a traves de dichos medios de conmutacion de los condensadores adicionales (33).

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11. La fuente de alimentacion segun la reivindicacion 10, que comprende, ademas, unos medios de deteccion de tension de CC (17) para detectar una tension de CC aplicada a una carga (15) desde la fuente de alimentacion de CA trifasica (1) y controlar una operacion de conmutacion de los medios de conmutacion de los condensadores adicionales (33) basados en la tension de CC detectada.
12. La fuente de alimentacion segun la reivindicacion 10, que comprende, ademas, medios de deteccion de la corriente de entrada para la deteccion de una corriente aplicada a una carga (15) desde la fuente de alimentacion de CA trifasica (1) y controlar una operacion de conmutacion de los medios de conmutacion de los condensadores adicionales (33) basados en la corriente de entrada detectada.
13. La fuente de alimentacion segun la reivindicacion 10, que comprende, ademas, unos medios de deteccion de la alimentacion de salida para la deteccion de una alimentacion de salida aplicada a una carga (15) desde la fuente de alimentacion de CA trifasica (1) y controlar una operacion de conmutacion de los medios de conmutacion de los condensadores adicionales (33) basados en la alimentacion de salida detectada.
14. La fuente de alimentacion segun la reivindicacion 10, que comprende, ademas, unos medios de deteccion de corriente de CC para detectar una corriente que fluye a traves de una carga (15) y controlar una operacion de conmutacion de los medios de conmutacion de los condensadores adicionales (33) basados en la corriente de CC detectada.
15. La fuente de alimentacion de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, que comprende ademas medios de control de precarga (32) para controlar la corriente que fluye a traves de los condensadores adicionales (20, 22, 24; 21,23, 25) cuando los medios de conmutacion de los condensadores adicionales (33) estan activados.
16. La fuente de alimentacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, que tiene caractensticas de saturacion, de tal manera que, cuando la corriente que fluye a traves de los reactores se convierte en no menos de un valor prescrito, la inductancia de los reactores se reduce de acuerdo con la corriente.
17. La fuente de alimentacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en la que cada uno de dichos reactores (2, 3, 4) es un reactor trifasico que tiene un solo nucleo y tres patas de los mismos y una bobina dispuesta alrededor de cada una de las patas.