ES2614204T3 - Dispositivo de accionamiento de motor y acondicionador de aire que incluye el mismo - Google Patents

Dispositivo de accionamiento de motor y acondicionador de aire que incluye el mismo Download PDF

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Abstract

Un dispositivo de accionamiento de motor que comprende: un convertidor multinivel (210) para recibir potencia AC, sacando por ello potencia multinivel, el convertidor multinivel que comprende una pluralidad de diodos (Da, Db, Dc, D'a, D'b, D'c) y una pluralidad de elementos de conmutación (415); una pluralidad de condensadores (Cdc1, Cdc2) para almacenar la potencia multinivel sacada del convertidor multinivel; y un generador de señal de accionamiento de puerta (700) para generar señales de accionamiento de puerta para la pluralidad de elementos de conmutación del convertidor multinivel, caracterizado por que: convertidor multinivel (210) se configura de manera que un extremo de la pluralidad de condensadores es un terminal de tierra flotante del generador de señal de accionamiento de puerta; y el generador de señal de accionamiento de puerta (700) comprende: una fuente de potencia de accionamiento de puerta (Vpuerta) para suministrar una tensión de accionamiento de puerta, un accionador de puerta (610) para generar las señales de accionamiento de puerta, usando la tensión de accionamiento de puerta, un primer condensador (Cm) para almacenar la tensión de accionamiento de puerta conectado a ambos terminales de la fuente de alimentación del accionador de puerta, un primer elemento de conmutación (Sm) conectado entre un extremo del primer condensador (Cm) y dicho un extremo de uno de la pluralidad de condensadores (Cdc1, Cdc2), dicho primer elemento de conmutación que se dispone para realizar la conmutación para almacenar la tensión de accionamiento de puerta y un diodo (Dm) y un resistor (Rm) conectados entre el otro extremo del primer condensador (Cm) y un terminal de la fuente de alimentación de accionamiento de puerta (Vpuerta), en donde el diodo (Dm) evita el flujo de retorno de una corriente a la fuente de alimentación de accionamiento de puerta (Vpuerta).

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo de accionamiento de motor y acondicionador de aire que incluye el mismo REFERENCIA CRUZADA A LA SOLICITUD RELACIONADA
Esta solicitud reivindica el beneficio de prioridad de la Solicitud de Patente Coreana N° 10-2013-0153375, presentada el 10 de diciembre de 2013, en la Oficina Coreana de Propiedad Intelectual.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
1. Campo de la Invencion
La presente invencion se refiere a un dispositivo de accionamiento de motor y un acondicionador de aire que incluye el mismo y mas particularmente a un dispositivo de accionamiento de motor capaz de generar una senal de accionamiento de puerta para un convertidor multinivel y un acondicionador de aire que incluye el mismo.
2. Descripcion de la tecnica relacionada
Un acondicionador de aire se instala para proporcionar un entorno interior placentero para personas ajustando la temperatura interior y acondicionando el aire interior a traves de la descarga de aire fno o caliente en un espacio interior. Generalmente, tal acondicionador de aire incluye una unidad interior instalada en un espacio interior que incluye al mismo tiempo un intercambiador de calor y una unidad exterior que incluye un compresor y un intercambiador de calor para suministrar refrigerante a la unidad interior.
El documento WO 2013/179771 A1 se refiere a un circuito rectificador para una fuente de alimentacion AC trifasica, que tiene un sistema de circuito rectificador capaz de controlar libremente la variacion de tension de diferentes tipos que oscilan desde la tension en rectificacion de onda completa a la tension en rectificacion de multiplicacion de tension.
Jahns T. M. et al.: “A self-boost charge pump topology for a gate drive high-side power supply”, Actas del IEEE en electronica de potencia, Instituto de Ingeniena Electrica y Electronica, EE.UU., vol. 20, n° 2, 1 de marzo de 2005, paginas 300-307 se refiere a una topologfa de bomba de carga de auto refuerzo para una fuente de alimentacion aislada de zona alta con aislamiento de alta tension y capacidad de corriente alta para uso en accionadores de puerta IPEM.
El documento US 7.466.168 B1 se refiere a circuitos de conversion de potencia electronicos y mas espedficamente a circuitos de accionamiento de puerta para convertidores de potencia electronicos de modo conmutado, de alta frecuencia.
COMPENDIO DE LA INVENCION
Es un objeto de la presente invencion proporcionar un dispositivo de accionamiento de motor capaz de generar una senal de accionamiento de puerta para un convertidor multinivel y un acondicionador de aire que incluye el mismo.
Segun un aspecto de la presente invencion, el anterior y otros objetos se pueden lograr mediante el suministro de un dispositivo de accionamiento de motor segun la reivindicacion 1.
En otro aspecto de la presente invencion, se proporciona un acondicionador de aire que incluye un compresor para comprimir un refrigerante, un intercambiador de calor para realizar intercambio de calor, usando el refrigerante comprimido y un dispositivo de accionamiento de motor segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 para accionar un motor equipado en el compresor.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Los anteriores y otros objetos, rasgos y otras ventajas de la presente invencion se entenderan mas claramente a partir de la siguiente descripcion detallada tomada en conjunto con los dibujos anexos, en los cuales:
la FIGURA 1 es una vista que ilustra una configuracion de un acondicionador de aire segun una realizacion de la presente invencion;
la FIGURA 2 es una vista esquematica de una unidad exterior y una unidad interior, que se incluyen en el acondicionador de aire de la FIGURA 1;
la FIGURA 3 es un diagrama de bloques de un dispositivo de accionamiento de motor de compresor equipado en cada unidad exterior ilustrada en la FIGURA 1;
la FIGURA 4 es un diagrama de circuito que ilustra un ejemplo de un circuito interno de un convertidor ilustrado en la FIGURA 3;
la FIGURA 5 ilustra una forma de onda de una salida de potencia multinivel desde un convertidor multinivel ilustrado en la FIGURA 4;
las FIGURA 6A y 6B son diagramas que explican un metodo de generacion de senales de accionamiento de puerta a ser aplicado al convertidor multinivel de la FIGURA 4;
la FIGURA 7 es un diagrama de circuito que ilustra un dispositivo de accionamiento de motor que incluye un generador de senal de accionamiento de puerta segun una realizacion de la presente invencion; y
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las FIGURA 8A a 9 son diagramas que explican la operacion del generador de senal de accionamiento de puerta ilustrado en la FIGURA 7.
DESCRIPCION DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS
En lo sucesivo, la presente invencion se describira con referencia a los dibujos para explicar conjuntos de modulos de celdas segun las realizaciones de la presente invencion. Aunque “modulo” o “unidad” se anade como sufijo a elementos constituyentes descritos en la siguiente descripcion, esto se pretende solamente por facilidad de descripcion de la especificacion. Estos sufijos por sf mismos no tienen el significado o la funcion de distinguir el elemento constituyente que usa el sufijo del elemento constituyente que no usa el sufijo.
La FIGURA 1 es una vista que ilustra una configuracion de un acondicionador de aire segun una realizacion de la presente invencion.
Como se ilustra en la FIGURA 1, el acondicionador de aire segun la realizacion ilustrada de la presente invencion puede incluir una pluralidad de unidades interiores 31 a 35, una pluralidad de unidades exteriores 21 y 22 cada una conectada a las asociadas de las unidades interiores 31 a 35 y controladores remotos 41 a 45 conectados a las unidades interiores 31 a 35 respectivas. El acondicionador de aire puede incluir ademas una unidad de control remoto 10 para controlar las unidades interiores 31 a 35 plurales y las unidades exteriores 21 y 22.
La unidad de control remoto 10 se conecta a las unidades interiores 31 a 35 y las unidades exteriores 21 y 22 y monitoriza y controla las operaciones de las unidades interiores 31 a 35 y las unidades exteriores 21 y 22. En este caso, la unidad de control remoto 10 puede realizar ajuste de operacion, ajuste de bloqueo, ajuste de programacion, control de grupo, etc. para las unidades interiores 31 a 35 conectadas a la misma.
Como el acondicionador de aire, es aplicable cualquiera de un acondicionador de aire de tipo pie, un acondicionador de aire montado en la pared y un acondicionador de aire montado en el techo. Por comodidad de descripcion, no obstante, la siguiente descripcion se dara solamente en conjunto con un acondicionador de aire montado en el techo. Mientras tanto, el acondicionador de aire puede incluir ademas al menos uno de un ventilador, un filtro de aire, un humidificador y un calentador. Estos dispositivos se pueden conectar operativamente a las unidades interiores y las unidades exteriores.
Cada una de las unidades exteriores 21 y 22 incluye un compresor (no mostrado) para comprimir el refrigerante suministrado a la misma, un intercambiador de calor exterior (no mostrado) para intercambiar calor entre el refrigerante y el aire exterior, un acumulador (no mostrado) para separar refrigerante gaseoso de refrigerante suministrado al mismo y suministrar el refrigerante gaseoso separado al compresor y una valvula de 4 vfas (no mostrada) para seleccionar un camino de flujo del refrigerante segun la operacion de calentamiento. Aunque cada una de las unidades exteriores 21 y 22 incluye ademas una pluralidad de sensores, una pluralidad de valvulas y un colector de aceite, etc., no se dara ninguna descripcion de las configuraciones de estos elementos.
Cada una de las unidades exteriores 21 y 22 opera el compresor y el intercambiador de calor exterior incluido dentro del mismo, para realizar compresion e intercambio de calor de refrigerante y suministra el refrigerante resultante a las asociadas de las unidades interiores 31 a 35. Cada una de las unidades exteriores 21 y 22 se acciona segun una peticion de la unidad de control remoto 10 o la o las asociadas de las unidades interiores 31 a 35. De esta manera, el numero de unidades exteriores operativas y el numero de compresores operativos incluidos en las unidades exteriores operativas se vana a medida que se vana la capacidad de enfriamiento/calentamiento del acondicionador de aire segun el numero de unidades interiores operativas.
Aunque las unidades exteriores 21 y 22 se describen en conjunto con el caso en que cada unidad exterior suministra refrigerante a las asociadas de las unidades interiores, la disposicion de conexion de las unidades exteriores y las unidades interiores se puede variar de manera que se interconecten unidades exteriores plurales para suministrar refrigerante a cada unidad interior.
Cada una de las unidades interiores 31 a 35 se conecta a una de las unidades exteriores 21 y 22 plurales y, por tanto, recibe refrigerante desde la unidad exterior conectada a la misma y descarga aire fno a un espacio interior. Cada una de las unidades interiores 31 a 35 incluye un intercambiador de calor interior (no mostrado), un ventilador interior (no mostrado), una valvula de expansion (no mostrada) para expandir el refrigerante suministrado a la misma y una pluralidad de sensores (no mostrados).
Cada una de las unidades interiores 31 a 35 y una asociada de las unidades exteriores 21 y 22 se conectan por una lmea de comunicacion y, por tanto, reciben y transmiten datos entre las mismas. Cada unidad exterior y cada unidad interior se conectan a la unidad de control remoto 10 por una lmea de comunicacion separada y, por tanto, operan bajo el control de la unidad de control remoto 10.
Cada uno de los controladores remotos 41 a 45 se conecta a una asociada de las unidades interiores 31 a 35 y, por tanto, puede introducir un comando de control desde el usuario a la unidad interior conectada y puede recibir informacion de estado desde la unidad interior conectada, para visualizar la informacion de estado recibida. En este
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caso, cada uno de los controladores remotos 41 a 45 comunica con la unidad interior conectada al mismo de una manera cableada o inalambrica segun el tipo de conexion del mismo. En algunos casos, un controlador remoto unico se puede conectar a una pluralidad de unidades interiores, por tanto, el ajuste de las unidades interiores plurales se puede cambiar mediante una entrada del controlador remoto unico.
Ademas, cada uno de los controladores remotos 41 a 45 puede incluir un sensor de temperatura equipado en el mismo.
La FIGURA 2 es una vista esquematica de una unidad exterior y una unidad interior, que estan incluidas en el acondicionador de aire de la FIGURA 1.
Con referencia a la FIGURA 2, el acondicionador de aire, que se designa por el numero de referencia “50”, incluye principalmente una unidad interior, por ejemplo, la unidad interior 31 y una unidad exterior, por ejemplo, la unidad exterior 21.
La unidad exterior 21 incluye un compresor 102 que funciona para comprimir refrigerante, un motor compresor 102b para accionar el compresor 102, un intercambiador de calor exterior 104 que funciona para descargar calor a partir del refrigerante comprimido y una unidad de soplado exterior 105 que incluye un ventilador exterior 105a dispuesto en un lado del intercambiador de calor exterior 104, para fomentar la descarga de calor del refrigerante y un motor 105b para rotar el ventilador exterior 105a. La unidad exterior 21 ademas incluye un dispositivo de expansion 106 para expandir el refrigerante concentrado, una valvula de conmutacion de enfriamiento/calentamiento 110 para cambiar un camino de flujo del refrigerante comprimido y un acumulador 103 para almacenar temporalmente refrigerante gasificado y entonces suministrar el refrigerante almacenado al compresor a una presion constante despues de eliminar la humedad y las materias extranas del refrigerante.
La unidad interior 31 incluye un intercambiador de calor interior 108 dispuesto en un espacio interior, para realizar una funcion de enfriamiento/calentamiento y una unidad de soplado interior 109 que incluye un ventilador interior 109a dispuesto en un lado del intercambiador de calor interior 108, para fomentar la descarga de calor del refrigerante y un motor 109b para rotar el ventilador interior 109a.
La unidad interior 31 puede incluir al menos un intercambiador de calor interior 109. Como el compresor 102, se puede usar al menos uno de un compresor inversor y un compresor de velocidad constante.
Mientras tanto, el acondicionador de aire 50 se puede configurar como un enfriador para enfriar un espacio interior. Alternativamente, el acondicionador de aire 50 se puede configurar como una bomba de calor para enfriar o calentar un espacio interior.
Aunque una unidad interior 31 y una unidad exterior 21 se ilustran en la FIGURA 2, el acondicionador de aire segun la realizacion ilustrada de la presente invencion no esta limitado a las mismas. Por ejemplo, las realizaciones de la presente invencion son aplicables a un acondicionador de aire de multiples tipos que incluye una pluralidad de unidades interiores y una pluralidad de unidades exteriores y una acondicionador de aire que incluye una unidad interior unica y una pluralidad de unidades exteriores.
La FIGURA 3 es un diagrama de bloques de un dispositivo de accionamiento de motor de compresor equipado en cada unidad exterior ilustrada en la FIGURA 1. La FIGURA 4 es un diagrama de circuito que ilustra un ejemplo de un circuito interno de un convertidor ilustrado en la FIGURA 3. La FIGURA 5 ilustra una forma de onda de salida de potencia multinivel de un convertidor multinivel ilustrado en la FIGURA 4.
El compresor 102 incluido en cada unidad exterior ilustrada en la FIGURA 1, por ejemplo, la unidad exterior 21, se puede accionar por un dispositivo de accionamiento de motor de compresor 200 para accionar el motor de compresor 250.
El dispositivo de accionamiento de motor de compresor 200 puede incluir un inversor 220 para sacar corriente AC trifasica al motor de compresor 250, un controlador de inversor 230 para controlar el inversor 220 y un convertidor 210 para suministrar potencia DC al inversor 220. El dispositivo de accionamiento de motor de compresor 200 puede incluir ademas un controlador de convertidor 215 para controlar el convertidor 210.
El dispositivo de accionamiento de motor 200 recibe potencia AC desde el sistema de fuente de alimentacion, convierte la potencia recibida y entonces suministra la potencia convertida al motor 250. A este respecto, el dispositivo de accionamiento de motor 200 se puede conocer como un “dispositivo de conversion de potencia”.
Mientras tanto, segun la presente invencion, el convertidor 210 para suministrar potencia DC al inversor 220 es un convertidor multinivel capaz de sacar potencia multinivel. El convertidor multinivel puede tener una configuracion ilustrada en la FIGURA 4.
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En particular, el convertidor multinivel puede incluir una pluralidad de diodos y una pluralidad de elementos de conmutacion. En este caso, las senales de accionamiento de puerta para los elementos de conmutacion plurales se pueden generar en el controlador de convertidor 215.
Con referencia a la FIGURA 4, el convertidor multinivel 210 puede incluir una pluralidad de reactores 405, un rectificador trifasico 410 y una unidad de conmutacion 415 que incluye una pluralidad de elementos de conmutacion.
Cada uno de los reactores 405 plurales se conecta entre una asociada de las fuentes de potencia AC trifasicas 201a, 201b y 201c y el rectificador trifasico 410, para reducir el ruido causado por la fuente de alimentacion AC trifasica 201a, 201b o 201c asociada o un componente de ruido causado por una carga dispuesta aguas abajo del convertidor.
El rectificador trifasico 410 se puede conectar entre los reactores 405 plurales y la unidad de conmutacion 415, para rectificar potencia AC trifasica.
La FIGURA 4 ilustra tres pares de diodos de brazo conectados en paralelo, esto es, un par de diodos de brazo Da y D'a, un par de diodos de brazo Db y D'b y un par de diodos de brazo Dc y D'c. Cada par de diodos de brazo incluye un diodo de brazo superior Da, Db o Dc y un diodo de brazo inferior D'a, D'b o D'c, que estan conectados en serie.
Con referencia a la FIGURA 4, el nodo entre los diodos de brazo superior e inferior conectados en serie Da y D'a se conoce como un “nodo a”, el nodo entre los diodos de brazo superior e inferior conectados en serie Db y D'b se conoce como un “nodo b” y el nodo entre los diodos de brazo superior e inferior conectados en serie Dc y D'c se conoce como un “nodo c”.
Cada uno de los elementos de conmutacion plurales en la unidad de conmutacion 415, esto es, los elementos de conmutacion Spuerta1, Spuerta2 y Spuerta3, puede ser un elemento de conmutacion de tipo transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) y se puede conectar entre el rectificador trifasico 410 y un punto neutral virtual entre una pluralidad de condensadores, por ejemplo, un punto neutral virtual N entre dos condensadores Cdc1 y Cdc2 en el caso ilustrado.
En detalle, el primer elemento de conmutacion Spuerta1 se conecta entre el nodo a y el punto neutral virtual N, el segundo elemento de conmutacion Spuerta2 se conecta entre el nodo b y el punto neutral virtual N y el tercer elemento de conmutacion Spuerta3 se conecta entre el nodo c y el punto neutral virtual N.
Segun las operaciones de los elementos de conmutacion Spuerta1, Spuerta2 y Spuerta3, se puede sacar una forma de onda de potencia multinivel. Es decir, como se ilustra en la FIGURA 5, una forma de onda de potencia multinivel que tiene cinco niveles L2, L1, L0, -L1 y -L2 se puede sacar del convertidor 210.
Los condensadores Cdc1 y Cdc2 plurales pueden almacenar la salida de potencia multinivel del convertidor. El primer condensador Cdc1 y el segundo condensador Cdc2 estan conectados en serie. El nodo entre el primer condensador Cdc1 y el segundo condensador Cdc2 puede ser un punto neutral virtual N.
Por consiguiente, cuando el primer condensador Cdc1 y el segundo condensador Cdc2 tienen la misma capacitancia, una tension que corresponde a 1/2 Vdc se puede almacenar en cada uno del primer condensador Cdc1 y el segundo condensador Cdc2 y, por tanto, una tension Vdc se puede almacenar entre ambos extremos Vx y Vg de los condensadores Cdc1 y Cdc2.
El controlador de convertidor 215 puede controlar el convertidor multinivel 210, que incluye los elementos de conmutacion Spuerta1, Spuerta2 y Spuerta3 plurales. En particular, el controlador de convertidor 215 puede sacar senales de control de conmutacion para los elementos de conmutacion respectivos. Cuando los elementos de conmutacion Spuerta1, Spuerta2 y Spuerta3 son elementos de conmutacion de tipo IGBT, el controlador de convertidor 215 puede generar senales de accionamiento de puerta.
Cada senal de accionamiento de puerta sacada del controlador de convertidor 215 se aplica a uno asociado de los elementos de conmutacion Spuerta1, Spuerta2 y Spuerta3. En este caso, cada senal de accionamiento de puerta puede tener un nivel de tension mayor que el punto neutral virtual N por una tension de accionamiento de puerta para el elemento de conmutacion asociado. Esto se describira mas tarde con referencia a las FIGURA 7 a 9.
El inversor 220 puede incluir una pluralidad de elementos de conmutacion de inversor, para convertir potencia DC suavizada Vdc en potencia AC trifasica que tiene una frecuencia predeterminada y entonces sacar la potencia AC trifasica al motor 250, que puede ser un motor trifasico, segun operaciones de ENCENDIDO/ApAGADO de los elementos de conmutacion.
En detalle, el inversor 220 incluye una pluralidad de elementos de conmutacion. por ejemplo, el inversor 220 incluye tres pares de elementos de conmutacion de brazo conectados en paralelo. Cada par de elementos de conmutacion incluye un elemento de conmutacion de brazo superior y un elemento de conmutacion de brazo inferior, que estan conectados en serie. Un diodo esta conectado a cada elemento de conmutacion de brazo en antiparalelo.
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El controlador de inversor 230 puede sacar una senal de control de conmutacion de inversor Sic al inversor 220, para controlar la operacion de conmutacion del inversor 220. La senal de control de conmutacion de inversor Sic es una senal de control de conmutacion de modulacion de impulsos en anchura (PWM). La senal de control de conmutacion de inversor Sic se puede generar, en base a sacar una corriente io que fluye a traves del motor 250 o una tension de enlace DC Vdc entre ambos extremos Vx y Vg de los condensadores plurales. En este caso, la corriente de salida io se puede detectar por un detector de corriente de salida E y la tension de enlace DC Vdc se puede detectar por un detector de tension de enlace DC B.
El detector de corriente de salida E puede detectar la corriente de salida io que fluye entre el inversor 220 y el motor 250. Es decir, el detector de corriente de salida E detecta una corriente que fluye a traves del motor 250. El detector de corriente de salida E puede detectar corrientes de salida de todas las fases, esto es, la corriente de salida ia, ib e ic. Alternativamente, el detector de corriente de salida E puede detectar corrientes de salida de dos fases a traves del equilibrio de tres fases.
El detector de corriente de salida E se puede disponer entre el inversor 220 y el motor 250. Para deteccion de corriente, un transformador de corriente (CT), un resistencia en derivacion o similares se pueden emplear como el detector de corriente de salida E.
El controlador de inversor 230 puede incluir un transformador axial (no mostrado), un calculador de velocidad (no mostrado), un generador de comando de corriente (no mostrado), un generador de comando de tension (no mostrado) y una unidad de salida de senal de control de conmutacion (no mostrada).
El transformador axial (no mostrado) recibe las corrientes de salida trifasicas ia, ib e ic detectadas por el detector de corriente de salida E y transforma las corrientes de salida trifasicas ia, ib e ic en las corrientes bifasicas ia e ip en un marco de referencia estacionario.
Mientras tanto, el transformador axial (no mostrado) puede transformar las corrientes bifasicas ia e ip en el marco de referencia estacionario en las corrientes bifasicas id e iq en un marco de referencia de rotacion.
El calculador de velocidad (no mostrado) puede calcular una velocidad G)r, en base a una senal de posicion de
rotor H introducida desde un sensor de posicion (no mostrado). Es decir, es posible calcular la velocidad G)r dividiendo una posicion de rotor en base a la senal de posicion en el tiempo.
Mientras tanto, el sensor de posicion (no mostrado) puede detectar una posicion de rotor del motor 250. Para esta funcion, el sensor de posicion (no mostrado) puede incluir un sensor Hall.
Mientras tanto, el calculador de velocidad (no mostrado) puede sacar una posicion 0r y una velocidad G)r, que se calculan, en base a la senal de posicion de rotor H introducida al calculador de velocidad.
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Mientras tanto, el generador de comando de corriente (no mostrado) calcula un valor de comando de velocidad (Dr,
en base a la velocidad calculada G)r y una velocidad objetivo ffl . El generador de comando de corriente (no
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mostrado) tambien genera un valor de comando de corriente i q, en base al valor de comando de velocidad (Dr. Por ejemplo, el generador de comando de corriente (no mostrado) puede realizar control proporcional integral (PI) a
traves de un controlador PI incluido dentro del mismo, en base a una diferencia entre la velocidad calculada G)r y la
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velocidad objetivo ffl , esto es, el valor de comando de velocidad (Dr y, por tanto, puede generar un valor de comando de corriente i*q. Aunque el generador de comando de corriente genera el valor de comando de corriente i*q, esto es, un valor de comando de corriente de eje q, puede ser posible generar un valor de comando de corriente de eje d i*d, junto con el valor de comando de corriente de eje q i*q. El valor de comando de corriente de eje d i*d se puede fijar a “0”.
Mientras tanto, el generador de comando de corriente (no mostrado) puede incluir ademas un limitador (no mostrado) para limitar el nivel del valor de comando de corriente i*q a fin de evitar que el valor de comando de corriente i*q este fuera de un intervalo predeterminado.
El generador de comando de tension (no mostrado) genera los valores de comando de tension de eje d y q v*d y v*q, en base a las corrientes del eje d y q id e iq generadas a traves de transformacion axial para un marco de referencia de rotacion bifasico en el transformador axial y los valores de comando de corriente i*d e iq desde el generador de comando de corriente (no mostrado). Por ejemplo, el generador de comando de tension (no mostrado) puede realizar el control PI a traves del controlador PI, en base a una diferencia entre la corriente de eje q iq y el valor de
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comando de corriente de eje q iq y, por tanto, puede generar un valor de comando de tension de eje q Vq. El generador de comando de tension (no mostrado) puede realizar adicionalmente control PI a traves del controlador PI, en base a una diferencia entre la corriente de eje d id y el valor de comando de corriente de eje d i*d y, por tanto, puede generar un valor de comando de tension de eje d v*d. Cuando el valor de comando de corriente de eje d i*d se fija a “0”, el valor de comando de tension de eje d v*d se puede fijar a “0”.
Mientras tanto, el generador de comando de tension (no mostrado) puede incluir ademas un limitador (no mostrado) para limitar los niveles de los valores de comando de tension v*d y v*q a fin de evitar que los valores de comando de tension v*d y v*q esten fuera de un intervalo predeterminado.
Los valores de comando de tension de eje d y q v*d y v*q se introducen al transformador axial (no mostrado).
El transformador axial (no mostrado) recibe la posicion 0r calculada por el calculador de velocidad (no mostrado) y los valores de comando de tension de eje d y q v*d y v*q y, por tanto, realiza la transformacion axial.
Primero, el transformador axial (no mostrado) realiza la transformacion desde un marco de referencia de rotacion
bifasico a un marco de referencia estacionario bifasico. En este caso, se puede usar la posicion 0r calculada por el calculador de velocidad (no mostrado).
El transformador axial (no mostrado) realiza la transformacion desde un marco de referencia estacionario bifasico a un marco de referencia estacionario trifasico. A traves de la transformacion axial, el transformador axial (no mostrado) saca los valores de comando de tension de salida trifasica v*a, v*b y v*c.
La unidad de salida de senal de control de conmutacion (no mostrada) genera una senal de control de conmutacion de inversor Sic segun una PWM, en base a los valores de comando de tension de salida trifasica v*a, v*b y v*c.
La senal de control de conmutacion de inversor Sic sacada desde la unidad de salida de senal de control de conmutacion (no mostrada) se puede convertir a una senal de accionamiento de puerta en un accionador de puerta (no mostrado). La senal de accionamiento de puerta se puede introducir a la puerta de cada elemento de conmutacion en el inversor 220. Como resultado, los elementos de conmutacion en el inversor 220 realizan operaciones de conmutacion, respectivamente.
Las FIGURA 6A y 6B son diagramas que explican un metodo de generacion de senales de accionamiento de puerta a ser aplicadas al convertidor multinivel de la FIGURA 4.
La FIGURA 6A ilustra una conexion del primer elemento de conmutacion Spuertai entre el nodo entre el primer diodo de brazo superior Da y el primer diodo de brazo inferior D'a, esto es, el nodo a y el punto neutral virtual N.
La FIGURA 6A ilustra una estructura de tipo de no aislamiento en la cual una etapa DC y un generador de senal de accionamiento de puerta 600a usan un terminal de tierra comun GND1.
Cuando el generador de senal de accionamiento de puerta 600a que se ilustra en la FIGURA 6A se usa para generacion de una senal de accionamiento de puerta DSpuerta para el primer elemento de conmutacion Spuertai, es necesario suministrar una tension que corresponde a “Vdc/2 + Vpuerta” a un accionador de puerta 610. Cuando la tension Vpuerta es 15V y la tension Vdc/2 es de alrededor de 385V, es necesario suministrar una tension de 400V. Para este fin, el accionador de puerta 610 debena tener durabilidad a 400V. Tambien se requiere un condensador de puerta Cga que tenga durabilidad a 400V. Por esta razon, es diffcil disenar eficientemente el dispositivo de accionamiento de motor y, por tanto, puede ocurrir un aumento en el coste de fabricacion.
La FIGURA 6B ilustra una conexion del primer elemento de conmutacion Spuertai entre el nodo entre el primer diodo de brazo superior Da y el primer diodo de brazo inferior D'a, esto es, el nodo a y el punto neutral virtual N, de manera similar a la FIGURA 6A.
La FIGURA 6B ilustra una estructura de tipo aislamiento en la cual una etapa DC y un generador de senal de accionamiento de puerta 600b usan diferentes terminales de tierra GND1 y GND2, respectivamente.
Cuando el generador de senal de accionamiento de puerta 600b que se ilustra en la FIGURA 6B se usa para generacion de una senal de accionamiento de puerta DSpuerta para el primer elemento de conmutacion Spuertai, es necesario suministrar una tension Vpuerta al accionador de puerta 610.
Mientras tanto, la tension Vpuerta se suministra a un extremo del condensador de puerta Cga. En este caso, un terminal de tierra separado, esto es, el terminal de tierra GND2, es necesario para puesta a tierra del condensador de puerta Cga en el otro extremo del mismo, de manera diferente que el caso de la FIGURA 6A en el que el terminal de tierra GND1 esta conectado al otro extremo del condensador de puerta Cga.
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Es decir, se requiere una formacion de terminal de tierra adicional. Para este fin, es necesario proporcionar un canal adicional en una fuente de alimentacion de modo conmutado (SMPS) para suministrar diversas tensiones de accionamiento u operacion al dispositivo de accionamiento de motor 200.
La presente invencion propone una fuente de alimentacion de accionamiento de puerta, que no se requiere para suministrar una alta tension y, por tanto, no requiere un canal adicional para la SMPS, de manera diferente que los casos de las FIGURA 6A y 6B. Esto se describira en lo sucesivo con referencia a las FIGURA 7 a 9.
La FIGURA 7 es un diagrama de circuito que ilustra un dispositivo de accionamiento de motor que incluye un generador de senal de accionamiento de puerta segun una realizacion de la presente invencion. Las FIGURA 8a a 9 son diagramas que explican una operacion del generador de senal de accionamiento de puerta ilustrado en la FIGURA 7.
Con referencia a la FIGURA 7, el generador de senal de accionamiento de puerta, que se designa por el numero de referencia “700”, puede incluir una fuente de alimentacion de accionamiento de puerta Vpuerta, un accionador de puerta 610, un condensador de puerta Cm y un elemento de conmutacion de puerta Sm. El generador de senal de accionamiento de puerta 700 puede incluir ademas un diodo Dm y una resistencia Rm.
La fuente de alimentacion de accionamiento de puerta Vpuerta puede suministrar una tension de accionamiento de puerta. Por ejemplo, la fuente de alimentacion de accionamiento de puerta Vpuerta puede suministrar una tension de alrededor de 15V.
El accionador de puerta 610 genera las senales de accionamiento de puerta DSpuertai a DSpuerta3 para los elementos de conmutacion Spuertai, Spuerta2 y Spuerta3 respectivos del convertidor multinivel 210. para esta funcion, el condensador de puerta Cm se conecta entre ambos terminales del accionador de puerta 610. La tension de accionamiento de puerta desde la fuente de alimentacion de accionamiento de puerta Vpuerta se almacena en el condensador de puerta Cm. Usando la tension de puerta almacenada en el condensador de puerta Cm, el accionador de puerta 610 puede generar las senales de accionamiento de puerta DSpuerta1 a DSpuerta3 en base a la tension de accionamiento de puerta.
Mientras tanto, el elemento de conmutacion de puerta Sm se puede conectar entre un extremo del condensador de puerta Cm y un extremo de uno seleccionado de los condensadores plurales, esto es, un extremo Vg del segundo condensador Cdc2.
El extremo Vg del segundo condensador Cdc2 se conecta al elemento de conmutacion de puerta Sm y puede ser, por ejemplo, un terminal flotante.
Mientras tanto, el diodo Dm y la resistencia Rm se pueden conectar electricamente entre la fuente de alimentacion de accionamiento de puerta Vpuerta y el accionador de puerta, esto es, entre la fuente de alimentacion de accionamiento de puerta Vpuerta y el otro extremo del condensador de puerta Cm.
puede ser posible evitar el flujo de retorno de una corriente a la fuente de alimentacion de accionamiento de puerta Vpuerta mediante el diodo Dm. Otros elementos de circuito se pueden proteger por la resistencia Rm.
Con referencia a la FIGURA 8A, el elemento de conmutacion de puerta Sm del generador de senal de accionamiento de puerta 700 se puede encender cuando todos los elementos de conmutacion del convertidor multinivel 210 estan en un estado ApAgADO. En este caso, la tension de accionamiento de puerta de la fuente de alimentacion de accionamiento de puerta Vpuerta se almacena en el condensador de puerta Cm a traves del diodo Dm y la resistencia Rm.
La FIGURA 8A ilustra una corriente Ixde la tension de accionamiento de puerta desde la fuente de alimentacion de accionamiento de puerta Vpuerta que fluye hacia el condensador de puerta Cm a traves del diodo Dm y la resistencia Rm. Como resultado, una tension de puerta se almacena en el condensador de puerta Cm.
Con referencia a la FIGURA 8B, segun el almacenamiento de tension de puerta en el condensador de puerta Cm, se puede apagar entonces el elemento de conmutacion de puerta Sm del generador de senal de accionamiento de puerta 700.
El accionador de puerta 610 puede generar las senales de accionamiento de puerta DSpuerta1 a DSpuerta3, que se basan en la tension de accionamiento de puerta, usando la tension de puerta almacenada en el condensador de puerta Cm, esto es, una tension de alrededor de 15V.
Mientras tanto, cuando el terminal Vg es flotado, el accionador de puerta 610 puede generar las senales de accionamiento de puerta DSpuerta1 a DSpuerta3, que se basan en la tension de accionamiento de puerta, usando una
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tension que corresponde a “Vg + 15V”, debido a que se anade la tension de puerta Vg almacenada en el condensador de puerta Cm, comparado con el terminal flotado Vg.
Por consiguiente, se pueden encender o apagar los elementos de conmutacion Spuertai, Spuerta2 y Spuerta3, en base a las senales de accionamiento de puerta DSpuertai, DSpuerta2 y DSpuerta3 respectivas, que se basan en la tension de accionamiento de puerta.
por ejemplo, cuando cada una de las senales de accionamiento de puerta DSpuertai a DSpuerta3 tiene un alto nivel, se enciende el elemento de conmutacion asociado con la senal de accionamiento de puerta. por otra parte, cuando cada una de las senales de accionamiento de puerta DSpuertai a DSpuerta3 tiene un bajo nivel, se apaga el elemento de conmutacion asociado con la senal de accionamiento de puerta.
Mientras tanto, el generador de senal de accionamiento de puerta 700 se puede equipar en el controlador de convertidor descrito anteriormente 215.
De esta manera, en virtud del generador de senal de accionamiento de puerta 700 que se ilustra en las FIGURA 7 a 8B, es innecesario para la fuente de alimentacion de accionamiento de puerta Vpuerta suministrar una alta tension. Tambien es innecesario proporcionar un canal adicional en la SMpS, de manera diferente que el caso de la FIGURA 6B. por consiguiente, es posible disenar eficazmente el dispositivo de accionamiento de motor 200.
Mientras tanto, la etapa DC y el generador de senal de accionamiento de puerta 700 se implementan en forma de un tipo de no aislamiento en que un extremo Vg del segundo condensador Cdc2 se conecta a un extremo del elemento de conmutacion de puerta Sm. por consiguiente, no se requiere ningun patron de tierra separado para el generador de senal de accionamiento de puerta 700 y, por tanto, se puede lograr un diseno de circuito facil. Ademas, no se requiere ningun patron de tierra separado para la etapa DC.
Mientras tanto, la FIGURA 9 ilustra un generador de senal de conmutacion de puerta 900 para generar una senal de control para el elemento de conmutacion de puerta Sm.
El generador de senal de control de conmutacion de puerta 900 opera cuando todos los elementos de conmutacion Spuertai, Spuerta2 y Spuerta3 del convertidor multinivel 210 estan en un estado ApAGADO, esto es, un estado de bajo nivel. por consiguiente, el generador de senal de control de accionamiento de puerta 900 puede incluir los inversores 9i0a, 9i0b y 9i0c conectados a las senales de accionamiento de puerta DSpuertai, DSpuerta2 y DSpuerta3 respectivas y una puerta AND 920 para ejecutar una operacion AND logica para senales de alto nivel obtenidas a traves de operaciones de conversion de los inversores 9i0a, 9i0b y 9i0c.
Como resultado, se genera una senal de control DSm que tiene un nivel alto para el elemento de conmutacion Sm. De esta manera, es posible controlar el elemento de conmutacion de puerta Sm de una manera simple.
Segun un aspecto de la presente invencion, cada uno del dispositivo de accionamiento de motor y el acondicionador de aire que incluye el mismo incluye un convertidor multinivel para recibir potencia AC, sacando por ello potencia multinivel, el convertidor multinivel que incluye una pluralidad de diodos y una pluralidad de elementos de conmutacion, condensadores plurales para almacenar la potencia multinivel del convertidor multinivel y un generador de senal de accionamiento de puerta para generar senales de accionamiento de puerta para los elementos de conmutacion del convertidor multinivel. El generador de senal de accionamiento de puerta incluye una fuente de alimentacion de accionamiento de puerta para suministrar una tension de accionamiento de puerta, un accionador de puerta para generar las senales de accionamiento de puerta, usando la tension de accionamiento de puerta, un condensador de puerta conectado a ambos terminales del accionador de puerta y un elemento de conmutacion de puerta conectado entre un extremo del condensador de puerta y un extremo de uno de los condensadores plurales. por consiguiente, se pueden generar las senales de accionamiento de puerta para el convertidor multinivel.
En particular, la tension de accionamiento de puerta de la fuente de alimentacion de accionamiento de puerta se almacena en el condensador de puerta cuando esta encendido el elemento de conmutacion de puerta. Cuando el elemento de conmutacion de puerta esta apagado, el accionador de puerta puede generar las senales de accionamiento de puerta, que se basan en la tension de accionamiento de puerta, usando la tension de accionamiento de puerta almacenada en el condensador de puerta.
En particular, el grado de libertad de diseno del dispositivo de accionamiento de motor se puede mejorar debido a que el generador de senal de accionamiento de puerta se puede configurar sin adicion de un canal SMpS separado.
El dispositivo de accionamiento de motor segun la presente invencion y el acondicionador de aire que incluye el mismo no estan limitados a las configuraciones y los metodos segun las realizaciones descritas anteriormente. Las realizaciones descritas anteriormente se pueden combinar completa o parcialmente para implementar diversas modificaciones.
Mientras tanto, el metodo de operacion del dispositivo de accionamiento de motor o acondicionador de aire segun la presente invencion se puede realizar como un codigo, que se puede escribir en un medio de grabacion que se puede leer por un procesador equipado en el dispositivo de accionamiento de motor o acondicionador de aire y se puede leer por un procesador. El medio de grabacion que se puede leer por un procesador incluye todo tipo de 5 medios de grabacion, en los cuales se escriben los datos que se pueden leer por un procesador, tal como una memora de solo lectura (ROM), una memoria de acceso aleatorio (RAM), un CD-ROM, una cinta magnetica, un disco flexible, un almacenamiento de datos optico y un tipo de onda portadora (por ejemplo, transmision sobre Internet). El medio de grabacion que se puede leer por un procesador puede estar disperso en sistemas informaticos conectados unos a otros en una red y codigos que se pueden leer por un procesador se pueden almacenar en el 10 medio de grabacion de una manera dispersa y se pueden ejecutar.
Aunque las realizaciones preferidas de la presente invencion se han descrito con propositos ilustrativos, los expertos en la tecnica apreciaran que son posibles diversas modificaciones, adiciones y sustituciones, sin apartarse del alcance de la invencion como se describe en las reivindicaciones anexas.
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Claims (8)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un dispositivo de accionamiento de motor que comprende:
    un convertidor multinivel (210) para recibir potencia AC, sacando por ello potencia multinivel, el convertidor multinivel que comprende una pluralidad de diodos (Da, Db, Dc, D'a, D'b, D'c) y una pluralidad de elementos de conmutacion (415);
    una pluralidad de condensadores (Cdci, Cdc2) para almacenar la potencia multinivel sacada del convertidor multinivel; y
    un generador de senal de accionamiento de puerta (700) para generar senales de accionamiento de puerta para la pluralidad de elementos de conmutacion del convertidor multinivel,
    caracterizado por que:
    convertidor multinivel (210) se configura de manera que un extremo de la pluralidad de condensadores es un terminal de tierra flotante del generador de senal de accionamiento de puerta; y el generador de senal de accionamiento de puerta (700) comprende:
    una fuente de potencia de accionamiento de puerta (Vpuerta) para suministrar una tension de accionamiento de puerta,
    un accionador de puerta (610) para generar las senales de accionamiento de puerta, usando la tension de accionamiento de puerta,
    un primer condensador (Cm) para almacenar la tension de accionamiento de puerta conectado a ambos terminales de la fuente de alimentacion del accionador de puerta,
    un primer elemento de conmutacion (Sm) conectado entre un extremo del primer condensador (Cm) y dicho un extremo de uno de la pluralidad de condensadores (Cdc1, Cdc2), dicho primer elemento de conmutacion que se dispone para realizar la conmutacion para almacenar la tension de accionamiento de puerta y
    un diodo (Dm) y un resistor (Rm) conectados entre el otro extremo del primer condensador (Cm) y un terminal de la fuente de alimentacion de accionamiento de puerta (Vpuerta),
    en donde el diodo (Dm) evita el flujo de retorno de una corriente a la fuente de alimentacion de accionamiento de puerta (Vpuerta).
  2. 2. El dispositivo de accionamiento de motor segun la reivindicacion 1, en donde:
    el dispositivo se configura para almacenar la tension de accionamiento de puerta suministrada desde la fuente de alimentacion de accionamiento de puerta (Vpuerta) en el primer condensador (Cm) cuando el primer elemento de conmutacion (Sm) se enciende; y
    el accionador de puerta (610) se configura para generar las senales de accionamiento de puerta, que se basan en la tension de accionamiento de puerta, usando la tension de accionamiento de puerta almacenada en el primer condensador (Cm), cuando se apaga el primer elemento de conmutacion (Sm).
  3. 3. El dispositivo de accionamiento de motor segun la reivindicacion 1 o 2, configurado para encender el primer elemento de conmutacion (Sm) cuando se apagan todos de la pluralidad de elementos de conmutacion (415).
  4. 4. El dispositivo de accionamiento de motor segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde cada uno de la pluralidad de elementos de conmutacion (415) se conecta a un punto neutral virtual entre la pluralidad de condensadores (Cdc1, Cdc2).
  5. 5. El dispositivo de accionamiento de motor segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que ademas comprende:
    un inversor (220) configurado para sacar potencia AC, usando una tension almacenada en la pluralidad de condensadores (Cdc1, Cdc2), el inversor que comprende una pluralidad de elementos de conmutacion; y un controlador de inversor (230) para controlar el inversor.
  6. 6. El dispositivo de accionamiento de motor segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el convertidor multinivel (210) comprende:
    un rectificador trifasico (410); y
    la pluralidad de elementos de conmutacion (415) cada uno conectado entre el rectificador trifasico y un punto neutral virtual entre la pluralidad de condensadores (Cdc1, Cdc2).
    10
  7. 7. El dispositivo de accionamiento de motor segun la reivindicacion 8, en donde el convertidor multinivel (210) ademas comprende una pluralidad de reactores (405) conectados entre el rectificador trifasico (410) y una fuente de alimentacion AC (201a, 201b, 201c) para suministrar la potencia AC.
  8. 8. Un acondicionador de aire que comprende:
    un compresor (102) para comprimir un refrigerante;
    un intercambiador de calor (104) para realizar intercambio de calor, usando el refrigerante comprimido; y un dispositivo de accionamiento de motor de compresor (200) para accionar un motor equipado en el compresor,
    en donde el dispositivo de accionamiento de motor de compresor (200) es un dispositivo de accionamiento de motor segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
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