ES2628822T3

ES2628822T3 - Dispositivo y circuito de control de un componente electrónico de potencia, procedimiento de mando y distribuidor asociados

Info

Publication number: ES2628822T3
Application number: ES09153034.5T
Authority: ES
Inventors: Jean-Pierre Lepage
Original assignee: Alstom Transport Technologies SAS
Current assignee: Alstom Transport Technologies SAS
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2017-08-04
Anticipated expiration: 2029-02-17
Also published as: EP2093868A3; CN101521455A; CN101521455B; JP5322687B2; RU2009105731A; RU2485678C2; PL2093868T3; FR2927738A1; JP2009201110A; EP2093868B1; EP2093868A2; FR2927738B1

Abstract

Circuito de control (26, 28, 30) de la apertura y del cierre de un componente electrónico de potencia (12, 14, 16), teniendo el componente electrónico de potencia (12, 14, 16) un electrodo de compuerta, un electrodo de emisor y un electrodo de colector, caracterizado porque el circuito comprende un puente en H que comprende: - una primera rama vertical (33A) que comprende un primer interruptor (34) y un primer generador de corriente (40) controlado digitalmente, estando el primer interruptor (34) separado del primer generador de corriente (40) por un punto medio (32A) destinado a estar conectado al electrodo de emisor del componente electrónico de potencia (12, 14, 16); y - una segunda rama vertical (33B) paralela a la primera rama vertical (33A), comprendiendo la segunda rama vertical (33B) un segundo interruptor (36) y un segundo generador de corriente (44) controlado digitalmente, estando el segundo interruptor (36) separado del segundo generador (44) por un punto medio (32B) destinado a estar conectado al electrodo de compuerta del componente electrónico de potencia (12, 14, 16); - siendo el primer generador de corriente (40) apropiado para suministrar una corriente de alimentación (Ig) dirigida según una primera dirección (F1) para alimentar el electrodo de compuerta del componente electrónico de potencia (12, 14, 16); y siendo el segundo generador de corriente (44) apropiado para suministrar una corriente de alimentación (Ig) dirigida según una segunda dirección (F2) inversa a la primera dirección (F1) para alimentar el electrodo de emisor del componente electrónico de potencia (12, 14, 16).

Description

DESCRIPCION

Dispositivo y circuito de control de un componente electronico de potencia, procedimiento de mando y distribuidor asociados 5

[0001] La presente invention se refiere a un dispositivo, un circuito y un procedimiento de control de un componente electronico de potencia.

[0002] Los componentes electronicos de potencia se utilizan, por ejemplo, en dispositivos de conmutacion de 10 alta tension para «adaptar» la forma de una corriente a su utilization en una maquina rotativa o un motor de un

vehlculo electrico.

[0003] El dispositivo de conmutacion puede convertir corriente alterna en corriente continua o a la inversa, o modificar la forma, la amplitud y la frecuencia de la onda de la corriente.

15

[0004] El dispositivo de conmutacion consta de componentes electronicos de potencia, por ejemplo transistores de potencia IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors), que, cuando son conmutados de un estado de apertura a un estado de cierre, trocean una tension continua en ondas secundarias para modificar la naturaleza de la corriente y formar, por ejemplo, una corriente alterna.

20

[0005] A tal efecto, el dispositivo de conmutacion recibe consignas de control de una computadora que traduce en ordenes de apertura y de cierre de los transistores IGBT. Para accionar la apertura o el cierre de los transistores IGBT, se aplica una tension entre el electrodo de compuerta y el electrodo de emisor de los transistores IGBT. Esta aplicacion es realizada generalmente por circuitos RC (resistencia-capacidad).

25

[0006] Sin embargo, los valores de resistividad y de capacitancia de los componentes de estos circuitos RC deben ser modificados para cada nueva aplicacion, es decir cada vez que el dispositivo de conmutacion controla una nueva maquina o incluso cuando se modifican los parametros de funcionamiento de esta nueva maquina.

30 [0007] El documento US 200422327 describe un circuito de control de al menos un componente electronico

de potencia apropiado para estar controlado para adaptarse a cada nueva aplicacion sin tener que cambiar componentes del circuito RC.

El resumen de la solicitud japonesa publicada JP2002094363 describe un circuito de control (5a, 5b, 6a, 6b) de la apertura y del cierre de un transistor de potencia (1), comprendiendo dicho circuito de control un puente en H 35 compuesto por dos interruptores (6a, 6b) conectados en serie y dos fuentes de corriente controladas (5a, 5b) conectadas en serie, estando un punto medio entre los interruptores conectado a la compuerta del transistor de potencia (1), y estando un punto medio entre las fuentes de corriente controladas conectado al emisor del transistor de potencia.

40 [0008] El objetivo de la presente invencion es proponer un circuito de control mejorado.

[0009] A tal efecto, la invencion tiene por objeto un circuito de control de la apertura y del cierre de un componente electronico de potencia, un procedimiento de mando de un circuito de control, un conjunto que consta de dicho circuito de control y un dispositivo de control de dicho circuito de control segun las reivindicaciones.

45

[0010] La invencion se entendera mejor con la lectura de la description a continuation, dada unicamente a modo de ilustracion, y realizada remitiendose a los dibujos, en los que:

- la figura 1 es una ilustracion esquematica de una cadena de control de una maquina rotativa;

50 - la figura 2 es una ilustracion esquematica de un interruptor constituido por tres paquetes de componentes electronicos de potencia;

- la figura 3 es una ilustracion esquematica de la arquitectura de un dispositivo de control y de tres circuitos de control apropiados para controlar, cada uno, un componente electronico de potencia de un interruptor;

- la figura 4 es una ilustracion esquematica del detalle de un circuito de control ilustrado en la figura 3;

55 - la figura 5 es un organigrama de un procedimiento de mando de los componentes del circuito de control ilustrado en la figura 4;

- las figuras 6 a 9 son ilustraciones esquematicas que representan partes del circuito de control ilustrado en la figura 4; y

- las figuras 10 y 11 son graficos que ilustran la evolution a lo largo del tiempo de diferentes parametros de

funcionamiento de un componente electronico de potencia durante la aplicacion del procedimiento de la figura 5.

[0011] En referencia a la figura 1, una cadena de control de una maquina electrica rotativa 2 comprende de forma convencional una computadora 4 apropiada para suministrar consignas de control de potencia a un

5 distribuidor electronico 6. El distribuidor 6 tiene la funcion de convertir estas consignas de control de potencia en instrucciones de control de un interruptor 10 de un dispositivo de conmutacion 8.

[0012] El dispositivo de conmutacion 8 es, por ejemplo, un convertidor CC/CA trifasico. Este comprende seis interruptores 10.

10

[0013] En las figuras 1 y 2, se ha representado un solo interruptor 10. Este interruptor 10 comprende tres paquetes 11A, 11B, 11C. Cada paquete 11A, 11B, 11C comprende un transistor 12, 14, 16 de potencia IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors) montado en antiparalelo con su diodo 18, 20, 22. Cada transistor de potencia comprende un electrodo de compuerta, un electrodo de colector y un electrodo de emisor llamados en lo sucesivo

15 compuerta, colector y emisor, respectivamente.

[0014] Cada transistor de potencia 12, 14, 16 es tlpicamente capaz de conmutar corrientes que van hasta 1200 A. El interruptor 10, es decir los tres transistores 12, 14, 16 montados en paralelo, es capaz de conmutar corrientes que van hasta aproximadamente 2500 A. Cada transistor de potencia 12, 14, 16 es capaz de soportar una

20 tension Vce entre el colector y el emisor en estado no de conduccion, es decir en estado abierto, que va hasta 4000 V, y en estado de conduccion, es decir en estado cerrado, una tension Vce generalmente inferior a 5 V.

[0015] El distribuidor 6 es apropiado para controlar la conmutacion del interruptor 10. Comprende un codificador/decodificador, un sistema de alimentacion y un sistema digital no representados.

25

[0016] Comprende ademas una memoria flash 23 y un dispositivo de control 24 de conmutacion de los transistores de potencia del paquete.

[0017] La memoria flash 23 es apropiada para almacenar parametros de funcionamiento y de control de los 30 transistores de potencia 12, 14, 16. Es borrable y reescribible electricamente. A tal efecto, esta dotada de contactos

electricos apropiados para estar conectados a un ordenador para modificar los parametros de funcionamiento y de control de los transistores de potencia 12, 14, 16, cada vez que el dispositivo de conmutacion 8 controla una nueva maquina.

35 [0018] El dispositivo de control 24 se ilustra en la figura 3. Esta implantado en una red predifundida

programable por el usuario, generalmente llamada componente FPGA (del ingles «Field Programmable Gate Array»). Comprende una logica de control capaz de controlar de manera slncrona e independiente tres circuitos de control 26, 28, 30, cada uno apropiado para controlar un par compuerta/emisor de un transistor de potencia 12, 14, 16 del interruptor 10. Solamente el circuito de control 26 y el transistor de potencia 12 se han ilustrado en la figura 4. 40 Los circuitos de control 28 y 30 son capaces de controlar la conmutacion de los transistores 14 y 16, respectivamente. Estos circuitos son identicos al circuito 26 y no se describiran en detalle.

[0019] Como el transistor de potencia 12 se comporta como si comprendiera intrlnsecamente un condensador, se ha representado en las figuras 4 a 9 con un condensador 32 conectado a su compuerta y a su

45 emisor.

[0020] El circuito 26 es un puente en H que sirve para fijar el potencial entre la compuerta y el emisor del transistor de potencia 12. Esta delimitado por una llnea cerrada y comprende dos conexiones electricas paralelas que forman una primera 33A y una segunda 33B ramas verticales de una H. La primera rama 33A consta de un

50 primer transistor MOS 34, un primer generador de corriente 40 conectado en paralelo a un tercer transistor MOS 42. El primer transistor MOS 34 esta separado del conjunto generador de corriente 40 - transistor MOS 42 por un punto medio 32A destinado a estar conectado al emisor del transistor de potencia 12. La segunda rama 33B consta de un segundo transistor MOS 36, un segundo generador de corriente 44 conectado en paralelo a un cuarto transistor MOS 46. El segundo transistor MOS 36 esta separado del conjunto generador de corriente 44 - cuarto transistor 55 MOS 46 por un segundo punto medio 32B destinado a estar conectado a la compuerta de transistor de potencia 12.

[0021] Cuando no se aplica ninguna tension a su compuerta, los transistores MOS dejan pasar la corriente de su fuente hacia su drenaje (canal N) o de su drenaje hacia su fuente (canal P). Es por esto que se esquematizan en las figuras 4 y 6 a 9 mediante interruptores montados en paralelo con un diodo.

[0022] Los generadores 40 y 44 son generadores de corriente con resistencia variable controlados

digitalmente por medio de un convertidor digital/analogico no representado.

5 [0023] El control de la apertura y del cierre de los transistores MOS 34, 36, 42, 46 es realizado directamente

por el dispositivo de control 24 o por unidades de mando controladas por el dispositivo de control 24.

[0024] Los transistores MOS 34, 42 y 36, 46 son interruptores que tienen por funcion fijar la polaridad de la compuerta y del emisor del transistor de potencia 12 para hacer circular una corriente que entra en la compuerta del

10 transistor de potencia 12 (corriente en el sentido de las agujas de un reloj F1) o que sale de esta (corriente en sentido contrario a las agujas de un reloj F2).

[0025] El puente en H esta alimentado por un condensador 50 conectado en un nodo 54 situado entre los transistores MOS 34 y 36, as! como en un nodo 56 situado entre los conjuntos transistores MOS 34, 36 -

15 generadores de corriente 40, 44. La tension del condensador 50 esta regulada a 15 V por una fuente de tension 57. Esta suministra la corriente necesaria para el funcionamiento compensando las perdidas por efecto Joule inevitables en el proceso de control de la compuerta del transistor 12.

[0026] El procedimiento de mando del circuito 26 comienza por una etapa 58 durante la cual se verifica que el 20 condensador 32 no esta en cortocircuito debido, por ejemplo, a una averla de un transistor MOS.

[0027] Si el condensador 32 esta en cortocircuito, se implementa un procedimiento de seguridad para no danar el distribuidor 6.

25 [0028] Si el condensador 32 no esta en cortocircuito, la tension Vge entre la compuerta y el emisor del

transistor 12 se carga inicialmente a -15 V.

[0029] En la etapa 60, el transistor 36 esta cerrado, es decir en un estado de conduccion. Los transistores 42

y 46 estan en un estado abierto, es decir en un estado no de conduccion. Los generadores de corriente 40, 44 se 30 desconectan de la tension o del circuito, es decir que no generan corriente. Una corriente Ig de descarga del condensador 32 se establece en la parte superior del puente en H en el sentido de las agujas de un reloj F1 hasta que la tension entre la compuerta y el emisor Vge del transistor 12 sea aproximadamente igual a 0 V. La parte del circuito 26 en la que la corriente Ig circula se ilustra en la figura 6.

35 [0030] La corriente Ig presenta un pico de fuerte intensidad comprendida entre 5 y 10 A. Este pico de

corriente permite llevar la compuerta del transistor de potencia 12 al umbral de conduccion.

[0031] Durante esta etapa, la tension entre el colector y el emisor Vce del transistor 12 es elevada (superior a la tension de utilizacion dividida por 2). Ninguna corriente pasa entre el colector y el emisor del transistor de potencia

40 12.

[0032] Durante una etapa 62, el generador de corriente 40 se conecta a la tension para generar una corriente Ig. Esta corriente Ig es inyectada en la compuerta del transistor de potencia 12 mediante el condensador 50 y el transistor 36, como es visible en las figuras 7 y 10.

45

[0033] El generador 40 esta controlado de modo que la corriente Ig disminuya progresivamente siguiendo un perfil de curva predefinida P6, a continuation el generador 40 se desconecta de la tension. El perfil de corriente P6 comprende una meseta en el momento en el que el transistor de potencia 12 pasa al estado de conduccion, como se ilustra en la figura 10, o varla segun una curva exponencial inversa como se ilustra en la figura 11.

50

[0034] Como es visible en la figura 10, se establece una corriente Ic entre el colector y el emisor de este transistor 12 mientras que la tension Vce disminuye progresivamente.

[0035] Cuando la corriente Ig es demasiado grande, la corriente Ic que se establece entre el colector y el 55 emisor del transistor 12 puede volverse bruscamente demasiado grande (dlc/dt demasiado elevado), lo que pude

conllevar danos irreversibles en el transistor de potencia 12.

[0036] Como el generador de corriente 40 segun la invention esta controlado digitalmente, la disminucion de la corriente Ig esta regulada de forma precisa por el dispositivo de control 24 para evitar cualquier deterioro del

transistor de potencia 12.

[0037] Ventajosamente, este perfil de curva P6 puede modificarse facilmente cuando el dispositivo de conmutacion 8 se utiliza para una nueva aplicacion, como se explica posteriormente.

5

[0038] En el transcurso de una etapa 64, el transistor 42 esta cerrado. El condensador 50 se descarga y genera un pulso de descarga D visible en la figura 10. Este pulso de descarga permite mantener el transistor de potencia 12 en estado de conduccion evitando fenomenos oscilatorios de apertura y de cierre sucesivos que podrlan danar el transistor 12.

10

[0039] La tension Vce es entonces aproximadamente igual a 5 V. La tension Vge entre la compuerta y el emisor es de +15 V.

[0040] Durante las etapas 60 y 64, la fuente de tension 57 recarga el condensador 50 para compensar las 15 perdidas por efecto Joule acumuladas durante los ciclos de carga y descarga del condensador 32.

[0041] El procedimiento de apertura de los transistores de potencia 12, 14, 16 comienza por una etapa 68 durante la cual el transistor 46 esta cerrado (llnea discontinua en la figura 8), estando los transistores 34, 36 y 42 abiertos. Una fuente corriente Ig de descarga del condensador 32 se establece en el circuito 26 en sentido inverso a

20 las agujas de un reloj F2 como se ilustra en las figuras 8 y 10. Esto alcanza un valor de 5 a 10 A segun el tipo de IGBT. Al final de la etapa 68, la tension Vge es aproximadamente igual a la tension umbral de conduccion del IGBT.

[0042] A continuacion, en el transcurso de una etapa 70, el transistor 46 esta abierto (representado en llnea continua en la figura 8) y el generador de corriente 44 se conecta a la tension. Genera una corriente Ig de baja

25 intensidad en sentido inverso a las agujas de un reloj F2, como se ilustra en la figura 10.

[0043] La corriente Ig es disminuida progresivamente por el generador de corriente 44 y es opcionalmente mantenida a un mismo nivel en el momento en el que el transistor de potencia 12 pasa al estado bloqueado o no de conduccion. Finalmente, el generador de corriente 44 se desconecta de la tension.

30

[0044] En el transcurso de una etapa 72 ilustrada en la figura 9, los transistores 46 y 34 estan cerrados. El condensador 50 genera un pulso de corriente de descarga D ilustrado en la figura 10. La descarga del condensador 50 en el condensador 32 permite llevar rapidamente la corriente que circula entre el colector y el emisor del transistor de potencia 12 a un valor nulo. Este pulso permite eliminar el fenomeno oscilatorio que tiene lugar generalmente

35 durante la apertura de los transistores de potencia de nueva generacion. Como la corriente Ic es llevada rapidamente a 0, las perdidas de conmutacion disminuyen.

[0045] En el transcurso de las etapas 68 y 72, la fuente de tension 57 recarga el condensador 50 para compensar las perdidas por efecto Joule acumuladas durante los ciclos de carga y descarga del condensador 32.

40

[0046] Las otras unidades del dispositivo de control 24 se describiran a continuacion en relacion con la figura 3.

[0047] El dispositivo de control 24 comprende una unidad de mando 79 apropiada para decidir que tension 45 Vge debe aplicarse entre la compuerta y el emisor de los transistores 12, 14, 16.

[0048] La unidad de mando 79 es una maquina con estados finitos, capaz de pasar automaticamente de un estado de control a otro cuando se satisface una condicion de paso al estado siguiente.

50 [0049] La unidad de mando 79 es capaz de convertir las consignas de control de potencia de la computadora

4 recibidas por el codificador/decodificador del distribuidor 6 en senales de control para inyectar o extraer corriente en las compuertas de transistores de potencia 12, 14, 16.

[0050] El dispositivo de control 24 comprende, ademas, una memoria 80, una unidad de logica periferica 82 y 55 un circuito 84 de adquisicion de informaciones relativas a la tension Vce entre el colector y el emisor de los

transistores de potencia 12, 14, 16.

[0051] La memoria 80 es una memoria de acceso aleatorio de tipo RAM con doble puerto, precargada desde la memoria 23 FLASH programable electricamente. Esta contiene parametros de funcionamiento de cada transistor

de potencia 12, 14, 16, y parametros de control de la corriente Ig destinados a ser aplicados a la compuerta y al emisor de cada transistor de potencia 12, 14, 16. Estos parametros son transferidos desde la memoria flash 23 hacia el puerto en serie de la memoria 80 en la conexion a tension del distribuidor 6 y son a continuacion capaces de ser transferidos desde el puerto de 16 bits de la memoria 80 para programar la unidad de logica periferica 82.

5

[0052] Cuando el dispositivo de conmutacion 8 es asignado a una nueva aplicacion, los parametros de

funcionamiento y los parametros de control pueden modificarse facilmente mediante la conexion de la memoria flash 23 a un ordenador que consta de un programa que permite modificar estos parametros.

10 [0053] El circuito de adquisicion 84 es apropiado para determinar en cualquier momento la tension Vce entre

el colector y el emisor de los transistores de potencia 12, 14, 16, as! como la variacion de esta con respecto al tiempo. El principio de funcionamiento de este circuito se explica en la solicitud de patente publicada con el numero 02 851 056, y no se describira en esta solicitud.

15 [0054] La unidad de mando 79 es capaz de recibir informaciones de medida de la tension Vce, as! como

medidas de la variacion de esta tension Vce con respecto al tiempo, del circuito de adquisicion 84 para controlar de forma permanente la coherencia entre las consignas de control recibidas de la computadora 4 con el estado de cada transistor de potencia 12, 14, 16 tanto en el momento de las conmutaciones como durante los estados estacionarios.

20 [0055] La unidad de logica periferica 82 comprende un bloque de filtrado temporal 88 de las senales recibidas

del circuito de adquisicion 84, un primer 90 y un segundo 92 cronometros, una unidad 94 de regulacion del perfil de la corriente inyectada en la compuerta de los transistores de potencia 12, 14, 16 y finalmente una unidad de verificacion 96.

25 [0056] El bloque de filtrado temporal 88 es capaz de realizar un filtrado de la tension Vce en un intervalo

temporal predefinido para retirar senales representativas de variaciones parasitas de estas.

[0057] El primer cronometro 90 es capaz de cronometrar tiempos del orden de la decena de microsegundo

bajo control de la unidad de mando 79. Es apropiado para recibir de la memoria 80 los parametros de 30 funcionamiento y los parametros de control. Estos comprenden concretamente la duracion P1 minima de un pulso tolerado en la compuerta de cada transistor de potencia 12, 14, 16, as! como el plazo P2 mlnimo de saturacion de cada transistor de potencia, es decir el plazo mlnimo entre dos ordenes de conmutacion. Ejemplos de parametros de funcionamiento y de parametros de control se ilustran en la figura 11.

35 [0058] El segundo cronometro 92 es capaz de medir tiempos de 25 hs a varios microsegundos bajo control

de la unidad de mando 79. Este recibe los parametros a cronometrar de la memoria 80. Se utiliza concretamente para cronometrar los momentos P3, P4, P5 de inyeccion de las corrientes Ig en cada compuerta de los transistores de potencia 12, 14, 16 del interruptor, la longitud de un pulso de corriente P7, as! como el tiempo de regulacion P8.

40 [0059] La unidad de regulacion 94 es apta para hacer variar las curvas de corriente Ig1, Ig2, Ig3 de

alimentacion de los transistores de potencia 12, 14, 16 segun uno P6 o varios perfiles de corriente predefinidos recibidos de la memoria 80. El perfil de corriente P6 puede formar un peldano de escalera como el ilustrado en la figura 10 o una exponencial decreciente, como se ilustra en la figura 11.

45 [0060] La unidad de regulacion 94 es apropiada para controlar los generadores de corriente 40 y 44 de los

circuitos de control 26, 28 y 30. A tal efecto, esta conectada a convertidores digitales-analogicos, conectados a su

vez a cada uno de los generadores 40, 44.

[0061] La unidad de verificacion 96 recibe ordenes de la unidad de mando 79 para controlar unidades de 50 mando de los transistores 34, 36, 42 y 46. La unidad de verificacion 96 garantiza la no recuperacion de conduccion

de los transistores MOS. Ademas, la unidad de verificacion 96 permite activar la inyeccion de las corrientes Ig1, Ig2, Ig3 en las compuertas de cada uno de los transistores 12, 14, 16 en los momentos P3, P4, P5 predefinidos.

[0062] Los parametros de funcionamiento y los parametros de control almacenados en la memoria 80

55 comprenden concretamente la duracion P1 minima de un pulso tolerado en la compuerta de cada transistor de

potencia, el plazo P2 mlnimo de saturacion, los momentos P3, P4, P5 de inyeccion de corriente en cada compuerta de los transistores de potencia 12, 14, 16, y el perfil P6 de decrecimiento de la corriente de compuerta.

[0063] El dispositivo de control 24 y los circuitos de control 26, 28, 30 permiten controlar de forma precisa y

rapida el conjunto de los tres transistores 12, 14, 16 teniendo en cuenta el estado de funcionamiento de cada uno de estos transistores de potencia, siendo el dispositivo de control 24 capaz de implementar un procedimiento de emergencia en caso de disfuncion de uno o varios de estos transistores de potencia.

5 [0064] Los transistores de potencia 12, 14, 16 presentan momentos diferentes de paso del estado de

conduccion al estado no de conduccion y viceversa. Estas diferencias de momentos de paso de un estado al otro se derivan de diferencias menores en el comportamiento de su silicio, y de su posicion en el bucle de conmutacion de potencia. La disparidad industrial de los parametros de los paquetes 11A, 11B, 11C y las ligeras asimetrlas del bucle de conmutacion aportan, por lo tanto, desequilibrios en la distribucion instantanea de la corriente en los paquetes en

10 paralelo durante las conmutaciones. Esto limita la utilizacion del pleno poder de corte de los paquetes en los montajes en paralelo.

[0065] Dicho de otro modo, el primer transistor del interruptor que conmuta debe soportar una corriente transitoria mas elevada que las otras hasta que los otros transistores montados en paralelo esten totalmente

15 encendidos. Por esta razon, es necesario limitar la corriente nominal de conmutacion del convertidor, es decir la corriente conmutada por el interruptor 10.

[0066] Los paquetes 11A, 11B, 11C son puestos a prueba previamente a su utilizacion para determinar exactamente las diferencias relativas entre si. Los momentos de activacion P3, P4, P5 de la corriente Ig se

20 determinan en funcion de estas diferencias. La unidad de verificacion 96 del dispositivo de control activa la conexion y la desconexion de tension de los generadores de corriente 40, 44 para que el conjunto de los transistores de potencia 12, 14, 16 pase al estado de conduccion en el mismo momento, como se ilustra en la figura 11 de modo que la corriente nominal del convertidor puede aumentarse.

25 [0067] Como variante, los generadores de corriente 40, 44 pueden realizarse mediante reguladores de

tension y amplificadores.

[0068] En los circuitos de control del estado de la tecnica, la energla que sirve para conmutar los transistores de potencia 12, 14, 16 se disipa en resistencias, mientras que ventajosamente, en la presente invencion, esta

30 energla es recuperada por el condensador 50. En consecuencia, el distribuidor 6 consume menos energla y los componentes de los circuitos de control 26, 28, 30 no se calientan y, por lo tanto, no resultan danados.

[0069] Dicho de otro modo, el principio de mando del par compuerta/emisor de un transistor de potencia utilizado en el circuito de control de la presente invencion solamente permite disipar la energla en el encendido de

35 los transistores de potencia durante etapas reducidas. Esto permite dividir por un factor de 10 a 50 la energla disipada por los circuitos 26, 28, 30 durante el encendido de las compuertas de los transistores de potencia. En efecto, la energla se disipa unicamente durante las etapas 60 y 70 y no es necesario aumentar artificialmente el condensador intrlnseco 32 de los transistores de potencia 12, 14, 16 mediante adicion de un condensador exterior suplementario para ajustar un circuito RC.

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Claims

REIVINDICACIONES

1. Circuito de control (26, 28, 30) de la apertura y del cierre de un componente electronico de potencia (12, 14, 16), teniendo el componente electronico de potencia (12, 14, 16) un electrodo de compuerta, un electrodo de

5 emisor y un electrodo de colector, caracterizado porque el circuito comprende un puente en H que comprende:

- una primera rama vertical (33A) que comprende un primer interruptor (34) y un primer generador de corriente (40) controlado digitalmente, estando el primer interruptor (34) separado del primer generador de corriente (40) por un punto medio (32A) destinado a estar conectado al electrodo de emisor del componente electronico de potencia (12,

10 14, 16); y

- una segunda rama vertical (33B) paralela a la primera rama vertical (33A), comprendiendo la segunda rama vertical (33B) un segundo interruptor (36) y un segundo generador de corriente (44) controlado digitalmente, estando el segundo interruptor (36) separado del segundo generador (44) por un punto medio (32B) destinado a estar conectado al electrodo de compuerta del componente electronico de potencia (12, 14, 16);

15 - siendo el primer generador de corriente (40) apropiado para suministrar una corriente de alimentacion (Ig) dirigida segun una primera direccion (F1) para alimentar el electrodo de compuerta del componente electronico de potencia (12, 14, 16); y siendo el segundo generador de corriente (44) apropiado para suministrar una corriente de alimentacion (Ig) dirigida segun una segunda direccion (F2) inversa a la primera direccion (F1) para alimentar el electrodo de emisor del componente electronico de potencia (12, 14, 16).

20
2. Circuito de control (26, 28, 30) segun la reivindicacion 1, en el que el puente en H consta de un tercer interruptor (42) conectado en paralelo al primer generador de corriente (40), y un cuarto interruptor (46) conectado en paralelo al segundo generador de corriente (44), y porque el circuito (26, 28, 30) consta de una fuente de corriente (50, 57) apropiada para alimentar el puente en H, estando dicha fuente de corriente conectada entre, por

25 un lado, el primer (34) y el segundo (36) interruptores, y, por otro lado, el primer (40) y el segundo (44) generadores de corriente.
3. Circuito de control (26, 28, 30) segun la reivindicacion 2, en el que la fuente de tension (50, 57) comprende un condensador (50).

30
4. Circuito de control (26, 28, 30) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que los interruptores (34, 36, 42, 44) son transistores de tipo MOS.
5. Procedimiento de mando de un circuito de control (26, 28, 30) segun una cualquiera de las 35 reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque consta, en una orden de cierre del componente electronico de

potencia (12, 14, 16), de una etapa (62) de suministro, por el primer generador de corriente (40), de una corriente de alimentacion (Ig), estando el segundo interruptor (36) en estado de conduccion en la primera direccion (F1).
6. Procedimiento de mando segun la reivindicacion 5, procedimiento que consta de una etapa previa (60) 40 de puesta en estado de conduccion del segundo interruptor (36) en dicha primera direccion (F1), estando el primer

interruptor (34) en estado de conduccion en dicha primera direccion (F1).
7. Procedimiento de mando segun la reivindicacion 5 o 6 implementado por el circuito segun la reivindicacion 2, procedimiento que consta de:

45

- una etapa (64) de puesta en estado de conduccion del tercer interruptor (42) en la primera direccion (F1); estando el segundo interruptor (36) en estado de conduccion en la primera direccion (F1);

- una etapa (64) de suministro, por la fuente de corriente (50, 57), de un pulso de corriente dirigido segun la primera direccion (F1).

50
8. Procedimiento de mando segun una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, procedimiento que consta, en una orden de apertura del componente electronico de potencia (12, 14, 16), de una etapa (70) de suministro, por el segundo generador de corriente (44), de una corriente de alimentacion (Ig).

55 9. Procedimiento de mando segun la reivindicacion 8 implementado por el circuito segun la reivindicacion

2, procedimiento que consta de una etapa previa (68) de puesta en estado de conduccion del cuarto interruptor (46) en dicha segunda direccion (F2), estando el tercer interruptor (42) en estado de conduccion en dicha segunda direccion (F2).
10. Procedimiento de mando segun la reivindicacion 8 o 9 implementado por el circuito segun la reivindicacion 2, procedimiento que consta de:

- una etapa (72) de puesta en estado de conduccion del primer (34) y del cuarto (46) interruptores en dicha segunda 5 direccion inversa (F2); y

- una etapa (72) de suministro por la fuente de corriente (50, 57) de un pulso de corriente en dicha segunda direccion (F2).
11. Procedimiento de mando segun la reivindicacion 7 o 10 implementado por el circuito segun la 10 reivindicacion 3, en el que la etapa (64, 72) de suministro del pulso de corriente es implementada por la descarga del

condensador (50).
12. Procedimiento de mando segun una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 11, en el que la etapa de suministro de un corriente de alimentacion (Ig) comprende una etapa (62, 70) de disminucion progresiva a lo largo

15 del tiempo de la corriente de alimentacion (Ig) segun un perfil predefinido.
13. Conjunto que consta al menos de un circuito de control (26, 28, 30) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 y un dispositivo de control (24) de dicho al menos un circuito de control (26, 28, 30), siendo el dispositivo de control (24) apropiado para recibir consignas de control de potencia, y para controlar el circuito de

20 control (26, 28, 30) para abrir y cerrar al menos un componente electronico de potencia (12, 14, 16) en funcion de las consignas de control de potencia, comprendiendo el dispositivo (24):

- una unidad de mando (79) capaz de convertir consignas de control de potencia en senales de control de apertura y/o de cierre de los interruptores (34, 36, 42, 46) y en senales de control de conexion y/o de desconexion a la tension

25 de los generadores de corriente (40, 44) del circuito de control (26, 28, 30);

- una memoria (80) de almacenamiento de parametros de funcionamiento (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8) del o de cada componente electronico de potencia (12, 14, 16), y de parametros de control de la corriente (Ig) destinado a ser aplicado al electrodo de compuerta y al electrodo de emisor del o de cada componente electronico de potencia (12,
14. 16), siendo dicha memoria (80) borrable y reescribible; y

30 - una unidad de logica periferica (82) capaz de recibir de dicha memoria (30), los parametros de funcionamiento y los parametros de control de la corriente de alimentacion (Ig), siendo la unidad de logica periferica (82) apropiada para ejecutar tareas para la unidad de mando (79) en funcion de los parametros de funcionamiento y de los parametros de control de corriente recibidos.

35 14. Conjunto segun la reivindicacion 13, comprendiendo el dispositivo de control (24) al menos un

cronometro (92, 94) apropiado para cronometrar los momentos de transmision de las senales de control de apertura y/o de cierre de los interruptores (34, 36, 42, 46) a partir de los parametros de funcionamiento y de los parametros de control recibidos de la memoria (80).

40 15. Conjunto segun la reivindicacion 13 o 14, comprendiendo el dispositivo de control (24) una unidad de

regulacion (94) apropiada para suministrar ordenes digitales de variacion de la corriente de alimentacion (Ig) segun un perfil predefinido (P6) a un convertidor digital a analogico para controlar los generadores de corriente (40, 44).
16. Conjunto segun una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, comprendiendo el dispositivo de

45 control (24):

- un circuito de adquisicion (84) de informaciones relativas a la tension (Vce) entre el electrodo de colector y el electrodo de emisor del componente electronico de potencia (12, 14, 16), y

- un bloque (88) de filtrado temporal de las informaciones adquiridas por el circuito de adquisicion (84),

50 - siendo la unidad de mando (79) apropiada para determinar el estado del componente electronico de potencia (12, 14, 16) a partir de las informaciones filtradas por el bloque de filtrado temporal (88), siento la unidad de mando (79) tambien capaz de controlar la coherencia entre las consignas de control de potencia, y el estado del componente electronico de potencia (12, 14, 16).

55 17. Conjunto segun una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, que comprende un distribuidor (6) que

comprende:

- dicho dispositivo de control (24), y

- una memoria (23) borrable y reescribible, estando dicha memoria (23) dotada de contactos electricos apropiados

para estar conectados a un ordenador para recibir parametros de control y parametros de funcionamiento, estando dicha memoria (23) conectada a la memoria (80) del dispositivo de control (24) para transmitirle dichos parametros de control y dichos parametros de funcionamiento.