ES2633300T3 - Convertidor de frecuencia para operar un motor eléctrico, sistema mecatrónico y aparato eléctrico - Google Patents

Convertidor de frecuencia para operar un motor eléctrico, sistema mecatrónico y aparato eléctrico Download PDF

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Abstract

Sistema mecatrónico, que incluye - un motor eléctrico monofásico o polifásico (3); - un convertidor de frecuencia (4) para operar el motor (3), que incluye un rectificador (6), que puede conectarse mediante una línea de alimentación (5) a una red de corriente alterna, un ondulador (12) con semipuentes controlados (14u, 14v, 14w), para conectar y desconectar el suministro de corriente al o a los varios devanados (16u, 16v, 16w) del motor (3) y un equipo de control (11) para controlar los semipuentes (14u, 14v, 14w); - un equipo de captación (15u, 15v, 15w) para cada uno de los devanados (16u, 16v, 16w), para captar las distintas corrientes de fase (Iu, Iv, Iw); - un elemento amortiguador (17) en la línea de alimentación (5) para amortiguar armónicos retroindexados en la línea de alimentación (5), estando diseñado el elemento amortiguador (17) tal que para la máxima potencia permanente del motor se encuentra ligeramente por debajo del límite de temperatura admisible; en el que el equipo de control (11) está equipado para - determinar una corriente total (IDC) en base a las distintas corrientes de fase (Iu, Iv, Iw) captadas e - impedir o interrumpir la aportación de la corriente a los distintos devanados (16u, 16v, 16w) desconectando los semipuentes (14u, 14v, 14w), cuando la corriente total (IDC) sobrepasa una corriente máxima admisible (IDCmax), al sobrepasar la cual se origina un sobrecalentamiento inadmisible del elemento amortiguador (17).

Description

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CONVERTIDOR DE FRECUENCIA PARA OPERAR UN MOTOR ELECTRICO, SISTEMA MECATRONICO Y
APARATO ELECTRICO
DESCRIPCION
La invencion se refiere a un convertidor de frecuencia para operar un motor electrico, que incluye un rectificador, un ondulador con semipuentes controlados, para conectar y desconectar el suministro de corriente a al menos un devanado de un motor electrico monofasico o polifasico y a un equipo de control para controlar los semipuentes y captar la corriente aportada a los distintos devanados.
Por el documento EP 0 247 996 A2 se conoce un equipo para vigilar la corriente en un motor de corriente trifasica. Allf se capta la senal de corriente en un polo comun del circuito intermedio de tension continua mediante una resistencia de medida en la lmea, integrandose la senal de corriente y desconectandose en funcion de este resultado el suministro de corriente al convertidor y con ello al motor. No obstante, entonces no queda asegurado que se detecten todos los estados de servicio inadmisibles que podnan originar un sobrecalentamiento. Ademas se necesitan numerosos componentes estructurales para el equipo destinado a captar la corriente en un polo comun del circuito intermedio de tension continua, que exigen un calibrado bastante delicado.
Otro estado de la tecnica se conoce por los documentos WO 2005/109592A1, EP 2 409 630 A2 y US 6 992 448 B2.
La invencion tiene asf como objetivo basico proporcionar de manera sencilla un convertidor de frecuencia en el que de manera sencilla se vigile con fiabilidad la carga termica individual de componentes del convertidor de frecuencia y/o en el motor para evitar sobrecargas termicas.
Segun la invencion se logra el objetivo mediante un sistema mecatronico de acuerdo con la reivindicacion 1 y mediante un aparato electrico de acuerdo con la reivindicacion 14. Ventajosas mejoras y perfeccionamientos de la invencion resultan de las correspondientes reivindicaciones dependientes que siguen a continuacion.
Las ventajas que pueden lograrse con la invencion consisten, ademas de en la vigilancia fiable del calentamiento del convertidor y/o del motor, en que no se necesita ningun medio de captacion complicado, con lo que se logra una estructura muy sencilla y economica para el convertidor de frecuencia. Para ello se forma el equipo para captar la corriente total tal que se determina una corriente sumatoria mediante las corrientes de fase que de todos modos se captan por medio del equipo de control, con lo que el equipo de control ya existente, en conexion operativa, teniendo en cuenta correspondientemente las intensidades captadas, aportadas a los correspondientes devanados del motor, puede determinar una medida del calentamiento del convertidor de frecuencia, de componentes individuales del mismo y/o del motor.
Al respecto esta dispuesto al menos en una de las lmeas de entrada para la alimentacion electrica del convertidor de frecuencia un elemento amortiguador para amortiguar los armonicos retroindexados en la lmea. Al respecto puede utilizarse como elemento amortiguador una reactancia o bobina conectada en la lmea de alimentacion. Una medida del calentamiento de este elemento amortiguador o de la bobina se determina entonces en base a la prueba de plausibilidad antes citada, quedando fijado el valor lfmite en base a la estabilidad frente a la temperatura y a otros parametros, como resistencia y capacidad de irradiacion del calor del elemento amortiguador.
El equipo esta entonces equipado convenientemente para determinar en base a la corriente sumatoria averiguada una potencia generada en el elemento amortiguador o reactancia. Puesto que en base a la vigilancia puede evitarse un calentamiento inadmisible del elemento amortiguador, es suficiente que el elemento amortiguador este dimensionado para el servicio nominal del motor. Un llamado sobredimensionado del componente estructural debido a posibles casos de sobrecarga en situaciones de falta, no es aqrn necesario.
En una realizacion ventajosa esta preparado el equipo ademas para determinar la magnitud de una carga termica del elemento amortiguador en base a una prueba de plausibilidad a partir de la corriente determinada en la lmea de alimentacion o en la potencia generada en el elemento amortiguador en la evolucion en el tiempo. De esta manera se determina con mucha fiabilidad la energfa aportada al elemento amortiguador y se incluye tambien la capacidad de cesion de energfa. Esto significa que mientras la energfa aportada sea mayor que la cedida, resulta un calentamiento creciente del componente. La energfa aportada resulta aqrn de la corriente aportada al componente y de la resistencia activa o resistencia que provoca el calor. El calentamiento maximo se define entonces como valor lfmite que aun no origina un deterioro inadmisible o un peligro de incendio por causa del componente.
En otra realizacion esta preparado el equipo ademas para determinar la magnitud de la carga termica del elemento amortiguador o del motor o del convertidor en base a un modelo matematico del comportamiento termico del convertidor de un componente estructural y/o del motor a partir de la corriente determinada en la lmea de alimentacion o en la potencia generada en el elemento amortiguador en la evolucion en el tiempo. El modelo puede estar memorizado como lista de valores en la memoria del equipo de control, con lo que mediante operaciones de calculo sencillas y rapidas o bien comparaciones de valores, puede realizarse una prueba de plausibilidad fiable.
En una realizacion ventajosa esta configurado el equipo para realizar como prueba de plausibilidad una suma de valores de potencia o valores de intensidad de la corriente individuales, que se forman a partir de la diferencia entre cada valor de potencia o valor de la intensidad de la corriente captado y un valor lfmite predeterminado. De esta
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manera se logra mediante operaciones de calculo muy sencillas un comportamiento fiable del calentamiento del convertidor de frecuencia o del elemento amortiguador en la lmea de alimentacion y/o los devanados del motor.
En otra realizacion esta configurado el equipo para realizar, como prueba de plausibilidad, una operacion matematica formando la integral de distintos valores de potencia o valores de la intensidad de corriente que estan formados por la diferencia entre el valor de potencia o el valor de la intensidad de corriente captado en cada caso y un valor lfmite predeterminado. Esta operacion de calculo se realiza con bastante facilidad.
En una realizacion ventajosa en su conjunto esta configurado el equipo para impedir o interrumpir la aportacion de la corriente a los distintos devanados desconectando los semipuentes, cuando se alcanza o sobrepasa un valor lfmite predeterminado para la suma o la integral del valor de potencia o del valor de la intensidad de la corriente. Asf no se necesitan otros componentes estructurales, como interruptores electromecanicos o interruptores electronicos. Los interruptores electronicos que de todos modos existen en los semipuentes se utilizan para desconectar el motor y con ello para interrumpir o bien reducir claramente el suministro de corriente al convertidor de frecuencia cuando se presenta una falta que originana una sobrecarga de los componentes estructurales. Alternativamente puede interrumpirse tambien el suministro de corriente completo a la entrada del convertidor de frecuencia o del circuito intermedio de tension continua mediante un interruptor electromecanico controlado, por ejemplo un rele.
En una realizacion conveniente en su conjunto incluye el equipo de control del convertidor de frecuencia un microcontrolador, que ademas interactua con distintos medios de captacion para captar las distintas corrientes de fase, para determinar la corriente total. Asf es posible una estructura muy sencilla.
Para proporcionar de manera sencilla senales de entrada que puedan procesarse en el microcontrolador, incluyen los medios de captacion para captar las correspondientes intensidades de fase individuales un divisor de tension y/o adicionalmente un amplificador para acondicionar la senal medida para el microcontrolador.
En una realizacion conveniente en su conjunto incluye el microcontrolador o bien el equipo de control una memoria, que contiene un programa de computadora para el tratamiento o la realizacion de la secuencia mediante el microcontrolador, para proporcionar el funcionamiento del equipo para determinar la intensidad de corriente en al menos una lmea de alimentacion en funcion de una de las descripciones anteriores.
La invencion se refiere a un sistema mecatronico que incluye un convertidor de frecuencia de una ejecucion tal como antes se ha descrito y un motor alimentado electricamente por el convertidor de frecuencia. El sistema mecatronico ha de considerarse entonces como unidad funcional, en la que se conocen los parametros para los componentes estructurales, las cargas del motor y las exigencias a las actividades del motor y se utilizan para fijar los valores lfmite y como magnitudes el calculo para calcular o determinar la temperatura del convertidor de frecuencia, del motor y/o de los devanados del motor y/o de distintos componentes estructurales, como por ejemplo el elemento amortiguador en la lmea de alimentacion hacia el convertidor de frecuencia. Es conveniente en conjunto que el convertidor de frecuencia reciba mediante una introduccion de datos o introduccion de senales las prescripciones o valores de consigna para accionar el motor.
La invencion se refiere ademas a un aparato electrico, como maquina lavadora, secadora, lavavajillas, armario frigonfico, campana extractora de vapores o aparato para cocinar, que incluye al menos un accionamiento motorizado, incluyendo el accionamiento motorizado el correspondiente sistema mecatronico. Al respecto transmite el equipo de control del aparato domestico senales o datos al convertidor de frecuencia, que contienen las prescripciones para la actividad del motor. Las prescripciones vienen determinadas por lo general por la secuencia de un programa del aparato domestico.
Un ejemplo de realizacion de la invencion se representa de manera simplemente esquematica en los dibujos y se describira a continuacion mas en detalle. Se muestra en:
figura 1: una maquina lavadora como aparato electrico;
figura 2: esquematicamente, una configuracion de circuitos de un convertidor de frecuencia con el motor y figura 3: tres diagramas para visualizar la forma de actuacion de la funcion de vigilancia
En la figura 1 se representa esquematicamente una maquina lavadora 1 en una representacion en seccion en la posicion de funcionamiento. La maquina lavadora 1 incluye una cubeta para la colada 19, en la que esta dispuesto un tambor 18 que gira esencialmente en horizontal. El tambor 18 o bien el eje del tambor 18a se acciona con ayuda de un motor 3 y un sistema de accionamiento 2. El motor 3 se controla mediante un convertidor de frecuencia 4 y esta conectado mediante un cable 25 al convertidor de frecuencia 4. En este ejemplo se utiliza un motor smcrono sin escobillas, aqrn un llamado motor sin escobillas con rotor excitado por iman permanente (BLPM), proporcionando el convertidor de frecuencia 4 la potencia o suministro de corriente para el motor 3. Las ordenes de control las recibe el convertidor de frecuencia 4 del sistema de control del programa 10, que mediante una lmea de datos 10a esta conectado con el convertidor de frecuencia 4. La maquina lavadora 1 incluye ademas un cable de alimentacion 5, que cuando el sistema esta preparado para el funcionamiento esta conectado mediante un conector 5a a la red de suministro de la vivienda, en Europa predominantemente de aprox. 230 V. El cable de alimentacion 5 se conduce por el interior del aparato 1, conduciendose la alimentacion mediante interruptores o distribuidores a los distintos consumidores, como elemento calentador 56, bomba de desague 27 y/o el convertidor de frecuencia 4 para el motor de accionamiento 3.
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En la figura 2 se dibuja esquematicamente la configuracion del convertidor de frecuencia 4 para alimentar electricamente el motor 3. Puesto que convertidor de frecuencia esta dimensionado coordinadamente con el motor 3 o bien con los parametros de los devanados, puede denominarse esta combinacion sistema mecatronico. La tension de alimentacion 5 aplicada a la entrada del convertidor 4 (por ejemplo 230 c.a.) se rectifica en un rectificador 6 para formar una tension continua con un polo positivo 9 y un polo negativo 8. La tension continua en el circuito intermedio de tension continua 7 se encuentra aqu en la gama de 230V a 325 V, resultando en el circuito intermedio de tension continua 7 la intensidad de corriente IDC. Para otros valores de la tension de alimentacion 5 aportada, resultanan correspondientemente otros valores para la tension rectificada en el circuito intermedio de tension continua 7. En el circuito intermedio de tension continua 7 esta conectado el ondulador 12, que para cada fase U, V, W del motor posee el respectivo semipuente 14u, 14v, 14w. Los semipuentes 14u, 14v, 14w conectan con ayuda de transistores T1 a T6 la corriente del motor IU, IV, IW en las fases U, V, W, utilizandose una modulacion en anchura de impulso, que sirve para proporcionar corrientes sinusoidales IU, IV, IW o corrientes continuas en las fases U, V, W. Como motor 3 se utiliza en este ejemplo un motor trifasico con un devanado estatorico 16 de tres ramales, que esta realizado con forma de estrella. En el circuito intermedio de tension continua 7 se encuentra el controlador por microprocesador 11, que esta configurado para controlar los semipuentes 14u, 14v, 14w en funcion de los valores captados, para alimentar electricamente los distintos devanados 16u, 16v, 16w para el funcionamiento del motor 3. El convertidor de frecuencia 4 incluye ademas para las distintas intensidades de fase IU, IV, IW respectivos dispositivos detectores 15u, 15v, 15w, que retransmiten las intensidades de fase como senal al controlador de microprocesador 11, para que el mismo pueda realizar el control de los semipuentes 14u, 14v, 14w correspondientemente en base a los valores captados. Los dispositivos detectores 15u, 15v, 15w estan ademas preparados para llevar una magnitud relativa a la potencia o bien la intensidad IU, IV, IW Nevada los distintos devanados 16u, 16v, 16w como senal MU, MV, MW al microcontrolador 11.
Los correspondientes dispositivos detectores 15u, 15v, 15w incluyen en una realizacion sencilla un divisor de tension, para generar junto con un amplificador o bien amplificador operacional una senal MU. MV, MW que puede evaluar el microcontrolador 11. El microcontrolador 11 incluye ademas una memoria 11a o bien interactua con la misma, la cual contiene un programa de computadora Prog para procesarlo mediante el microcontrolador 11, para realizar el funcionamiento del convertidor de frecuencia 4 mediante el correspondiente control de los semipuentes 14u, 14v, 14w y el funcionamiento del dispositivo para detectar la corriente de alimentacion llevada al convertidor de frecuencia 4 y/o un posible calentamiento. En la figura 2 puede verse ademas que al menos en una fase de la lmea de alimentacion 5 esta dispuesto un elemento amortiguador 17, que impide la propagacion de armonicos de la red a la red de alimentacion hasta un grado predeterminado. En una realizacion sencilla esta compuesto el elemento 5a por una bobina o reactancia correspondientemente dimensionada.
En conjunto resulta la siguiente forma de funcionamiento: El elemento amortiguador 17 se situa en la entrada de red 5 del convertidor de frecuencia 4. Pero tambien puede estar dispuesto a eleccion detras del rectificador 6 en el circuito intermedio de tension continua 9. El elemento amortiguador 17 o la reactancia de repercusion en la red esta disenado/a usualmente tal que no se calienta demasiado con la maxima potencia permanente del motor. Pero cuando el motor 3, debido por ejemplo a una sobrecarga, absorbe una potencia claramente superior, puede llegarse a un sobrecalentamiento del elemento amortiguador 17. Es decisiva para el calentamiento del elemento amortiguador 17 la intensidad que fluye a traves del elemento amortiguador 17. La intensidad que fluye a traves del elemento amortiguador 17 puede calcularse con relativa sencillez a partir de la potencia cedida por el motor y de la tension en el circuito intermedio UDC.
La potencia absorbida por el motor o bien la potencia del motor proporcionada por el convertidor de frecuencia 4 se calcula en una realizacion preferente o conveniente como sigue:
P_Motor = I_u-U_u+I_V-U_V+I_W'U_W
PMotor potencia absorbida por el motor IU intensidad en la fase U
UU tension de la fase U
Las tres intensidades de fase IU, IV, IW se miden directamente, tal como puede verse en la figura 2. La correspondiente tension de fase no se mide directamente, sino que se calcula a partir de la tension del circuito intermedio y del tiempo de conexion de la modulacion en anchura de impulso para el control de los transistores T1 a T6 de los semipuentes 14u, 14v, 14w en la correspondiente fase. Asf resulta para la tension de fase Uu la siguiente relacion:
Uu = UDC*D_U,
en la que UDC es la tension del circuito intermedio y Du el llamado "duty cycle" (ciclo de trabajo) de la fase U, es decir, la duracion de la conexion de la tension o bien de la corriente lu para un devanado o fase Uu. Lo correspondiente es valido tambien para las fases v y w. La tension UDC no se conecta por completo a la fase U, sino a traves de una modulacion en anchura de impulso (PWM), que se proporciona mediante la evolucion en el tiempo del control de los semipuentes 14u, 14v, 14w mediante el microcontrolador 11. De esta manera puede someterse la fase U a una tension entre cero y UDC. Con ayuda de los parametros conocidos para el devanado del motor 16u, dado el caso otros parametros del motor y la potencia que de ello resulta, puede calcularse ahora mediante la siguiente formula la intensidad de corriente le que fluye a traves del elemento amortiguador 5a:
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le = K*IDC = K*P_Motor/U_DC
le intensidad de corriente a traves de la etapa de amortiguacion
IDC intensidad de corriente en el circuito intermedio
PMotor potencia absorbida por el motor UDC tension en el circuito intermedio de corriente continua
K = f(IDC) factor de correccion: corriente en el circuito intermedio - corriente a la entrada de la red.
El factor de correccion K no es un valor fijo, sino que representa una curva caractenstica no lineal, que describe la relacion entre IDC e le. La relacion entre IDC e le (efectiva) puede tener un aspecto, para una tension de red constante, por ejemplo tal como se ve esquematicamente en la figura 4.
La influencia de la tension de red en la lmea 5 sobre el factor de correccion K es relativamente pequena y puede despreciarse en la mayona de los casos, ya que la tension de red, por ejemplo 230 V efectivos, vana normalmente muy poco. Tambien el factor de correccion K puede eliminarse en algunos casos. En funcion de la aplicacion y de las exigencias de exactitud, ha de decidirse cuando se tiene en cuenta este factor K o no. En las consideraciones que van a continuacion se desprecia el factor de correccion K, con lo que la corriente le que fluye a traves del elemento amortiguador 17 puede igualarse a IDC. Si se incluye ahora en la formula para calcular la corriente de entrada le la potencia del motor o bien la potencia absorbida por el convertidor 4, entonces resulta como tension del circuito intermedio abreviadamente:
IDC = P_Motor/UDC = (lu x Uu + Iv x Uv + Iw x Uw/UDC = (UDC x (lu x Du + Iv x Du + Iv x Dv + Iw x Dw))/UDC
con lo que resulta
IDC = Iu x Du + Iv x Dv + Iw x Dw
Asf puede calcularse la intensidad le a traves del elemento amortiguador 17 con ayuda de las intensidades de fase medidas lu, Iv, Iw y de los tiempos de conexion conocidos.
Con ayuda de la corriente Ie que fluye a traves del elemento amortiguador 17, puede calcularse y vigilarse ahora la temperatura del elemento amortiguador 17, del convertidor de frecuencia 4 o del motor 3. En este ejemplo se vigila la temperatura del elemento amortiguador 17 relevante para la seguridad. Para determinar la temperatura se utiliza un modelo I2t sencillo. El modelo I2t es un procedimiento usual en la tecnica y significa que el valor instantaneo de la intensidad Ie se eleva al cuadrado y se integra a lo largo del tiempo. La potencia de perdidas PNRD del elemento amortiguador 17 se calcula como sigue:
PNRD= leA2 dtxRnrd
PNRD potencia de perdidas del elemento amortiguador Ie intensidad de corriente a traves del elemento amortiguador Rrnd resistencia activa del elemento amortiguador o reactancia 17.
La evolucion en el tiempo de la potencia de perdidas PNRD corresponde, al menos aproximadamente, a la evolucion en el tiempo de la temperatura. Asf puede calcularse la evolucion de la temperatura del elemento amortiguador 17 con el modelo I2t. Primeramente se calcula la proporcion de potencia de perdidas por encima de la intensidad de corriente permanente admisible:
AIDCA2 = IDCA2-IDCmaxA2
IDC intensidad de corriente en el circuito intermedio IDCmax valor calculado para una corriente maxima admisible,
al sobrepasarse la cual se origina un sobrecalentamiento inadmisible del elemento amortiguador 17.
La intensidad de corriente permanente permitida se define tal que para dicha intensidad de corriente el elemento amortiguador 17 se encontrana ligeramente por debajo del lfmite de temperatura admisible. El valor ahora calculado AIDCA2 se integra a continuacion en funcion del signo que resulta a partir de la diferencia antes citada:
(IDC Integral)A2(t) = {(J[(A IDCA2dt)] para AIDCA2>0) y (J[(A IDCA2)/d dt] para AIDCA2<0)
Mediante la escalacion adicional con d (d >1) para un valor AIDCA2 negativo, se realiza el decremento mas lentamente que el incremento. El valor de la integral I(DC Integral^ (t) se limita a como mmimo 0. Cuando sobrepasa (iDc Integral(t))A2 un valor lfmite superior, se desconecta el motor 3 bloqueando los semipuentes 14u, 14v, 14w, hasta que el valor (IDC Integral(t))A2 haya cafdo por debajo de un valor lfmite inferior. El diagrama de la figura 3 muestra las circunstancias aqrn descritas. Tal como ya se ha mencionado antes, puede realizarse la
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desconexion tambien centralmente mediante un rele en el cable de alimentacion o la lmea 5 del convertidor de frecuencia 4 o mediante interrupcion en el circuito intermedio 9.
Al comienzo, a partir del instante t=0, la intensidad de la corriente IDC o Ie es inferior al valor lfmite prescrito IDCmax. Debido a ello la integral I2t es cero, con lo que se representa un calentamiento o temperatura constante, admisible, para el componente estructural. Para t=1 se presenta una falta debida a sobrecarga en el motor 3 y entonces iDc aumenta bruscamente y sobrepasa el valor lfmite IDCmax. Con ello aumenta tambien la temperatura del elemento amortiguador 17. Tambien aumenta la integral I2t. Para t=2 alcanza la integral I2t el valor maximo para I2t, que igualmente es un valor lfmite predefinido. Como reaccion relevante para la seguridad, se desconecta entonces el motor 3, con lo que a partir del instante t=2 ya no se conduce corriente alguna a las distintas fases 14u, 14v, 14w. Debido a ello resulta como intensidad de corriente IDC o le cero. La integral I2t y tambien la temperatura TNRD del elemento amortiguador 17 descienden. Debido a la escalacion en la integracion regresiva (decremento), resulta el gradiente de la integral l2t claramente inferior a la pendiente entre los instantes t=1 yt=2. En el instante t=3 alcanza la integral l2t el valor l2t mmimo, es decir, otro valor lfmite inferior predefinido y el motor 3 es alimentado de nuevo con corriente mediante los semipuentes 14u, 14v, 14w, activandose asf, ya que durante el espacio de tiempo precedente de t=2 a t=3, el convertidor de frecuencia 4, el elemento amortiguador 17 o el motor 3 se han enfriado correspondientemente. Una falta por sobrecarga para el motor 3 puede desactivarse ahora, ya que todos los componentes del accionamiento y del controlador se encuentran en la gama admisible de temperaturas o de cargas. Debido a ello, sigue descendiendo el valor de la integral l2t, aproximadamente proporcional o al menos como tendencia hacia una cafda de temperatura del componente estructural 17, 3, 4 correspondientemente vigilado. En el tercer diagrama de la figura 3 se dibuja ademas esquematicamente que mediante la desconexion temprana del motor 3 en caso de sobrecarga, no se alcanza el valor lfmite de temperatura TG a partir del cual es posible una destruccion o un incendio de un componente estructural 17, 3, 4

Claims (6)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    REIVINDICACIONES
    1. Sistema mecatronico, que incluye
    - un motor electrico monofasico o polifasico (3);
    - un convertidor de frecuencia (4) para operar el motor (3), que incluye un rectificador (6), que puede conectarse mediante una lmea de alimentacion (5) a una red de corriente alterna, un ondulador (12) con semipuentes controlados (14u, 14v, 14w), para conectar y desconectar el suministro de corriente al o a los varios devanados (16u, 16v, 16w) del motor (3) y un equipo de control (11) para controlar los semipuentes (14u, 14v, 14w);
    - un equipo de captacion (15u, 15v, 15w) para cada uno de los devanados (16u, 16v, 16w), para captar las distintas corrientes de fase (lu, Iv, Iw);
    - un elemento amortiguador (17) en la lmea de alimentacion (5) para amortiguar armonicos retroindexados en la lmea de alimentacion (5), estando disenado el elemento amortiguador (17) tal que para la maxima potencia permanente del motor se encuentra ligeramente por debajo del lfmite de temperatura admisible;
    en el que el equipo de control (11) esta equipado para
    - determinar una corriente total (IDC) en base a las distintas corrientes de fase (lu, Iv, Iw) captadas e
    - impedir o interrumpir la aportacion de la corriente a los distintos devanados (16u, 16v, 16w) desconectando los semipuentes (14u, 14v, 14w), cuando la corriente total (IDC) sobrepasa una corriente maxima admisible (IDCmax), al sobrepasar la cual se origina un sobrecalentamiento inadmisible del elemento amortiguador (17).
  2. 2. Sistema mecatronico de acuerdo con la reivindicacion 1,
    caracterizado porque el elemento amortiguador (17) incluye una reactancia o bobina conectada en la lmea de alimentacion (5).
  3. 3. Sistema mecatronico de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2,
    en el que el equipo de control (11) incluye un microcontrolador (uC), que interactua con los medios de captacion (15u, 15v, 15w) para captar las distintas corrientes de fase (Iu, Iv, Iw), para determinar la corriente total (IDC).
  4. 4. Sistema mecatronico de acuerdo con la reivindicacion 3,
    en el que los medios de captacion (15u, 15v, 15w) para captar las correspondientes intensidades de fase individuales (Iu, Iv, Iw) incluyen en cada caso un divisor de tension y/o adicionalmente un amplificador para acondicionar la senal medida para el microcontrolador (uC).
  5. 5. Sistema mecatronico de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4,
    en el que el equipo de control (11) esta equipado para determinar la carga termica del elemento amortiguador (17) mediante
    imagen1
    en donde
    AIDC2 = IDC2 - IDCmax2;
    IDCmax maxima intensidad admisible; d > 1; y |IDC2(t) > 0; y
    para impedir o interrumpir la aportacion de la corriente a los distintos devanados (16u, 16v, 16w) desconectando los semipuentes (14u, 14v, 14w), cuando jIDC2(t) sobrepasa un valor lfmite I2tmax predefinido y activar de nuevo la aportacion de corriente a los distintos devanados (16u, 16v, 16w) mediante los semipuentes (14u, 14v, 14w) cuando |IDC2(t) queda por debajo de un valor lfmite I2tmin predefinido.
  6. 6. Aparato electrico (1), como maquina lavadora, secadora, lavavajillas, armario frigorifico, campana extractora de vapores o aparato para cocinar, que incluye un sistema mecatronico de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5.
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