ES2634689T3 - Dispositivo de recuperación de energía en un variador de velocidad - Google Patents
Dispositivo de recuperación de energía en un variador de velocidad Download PDFInfo
- Publication number
- ES2634689T3 ES2634689T3 ES09757567.4T ES09757567T ES2634689T3 ES 2634689 T3 ES2634689 T3 ES 2634689T3 ES 09757567 T ES09757567 T ES 09757567T ES 2634689 T3 ES2634689 T3 ES 2634689T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- converter
- continuous
- bus
- speed variator
- output stage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 29
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000009429 distress Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
- H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
- H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M5/4585—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
- H02P3/02—Details of stopping control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0083—Converters characterised by their input or output configuration
- H02M1/0093—Converters characterised by their input or output configuration wherein the output is created by adding a regulated voltage to or subtracting it from an unregulated input
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Variador de velocidad que comprende un bus de continua de alimentación de potencia dotado de una línea (16) positiva y de una línea (17) negativa, un módulo (14) ondulador alimentado por el bus de continua para proporcionar una tensión variable a una carga eléctrica (M), y un dispositivo (10) de recuperación de energía, caracterizado porque el dispositivo (10) de recuperación de energía incluye: - un primer convertidor (20) continua/continua que comprende una etapa de entrada y una etapa de salida, estando conectada en serie la etapa de salida del primer convertidor (20) sobre la línea positiva del bus de continua, - un segundo convertidor (30) continua/continua que comprende una etapa de entrada y una etapa de salida, estando conectada la etapa de entrada del segundo convertidor (30) entre la línea positiva y la línea negativa del bus de continua, - un módulo (CS) de almacenamiento de la energía eléctrica que se conecta en paralelo con la etapa de entrada del primer convertidor (20) y en paralelo con la etapa de salida del segundo convertidor (30).
Description
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
DESCRIPCION
Dispositivo de recuperacion de ene^a en un variador de velocidad
La presente invencion se refiere a un variador de velocidad que incluye un dispositivo de recuperacion de energfa que integra un modulo de almacenamiento de la energfa recuperada. Un variador de ese tipo se utiliza en particular para controlar un motor electrico en unas aplicaciones que tengan frecuentes aceleraciones y deceleraciones como las aplicaciones de elevacion o las aplicaciones de regulacion de posicion.
Un dispositivo de recuperacion de energfa sirve habitualmente para poder almacenar la energfa cuando el motor esta en modo frenado (o modo recuperacion), y posteriormente para restituir la ene^a asf almacenada cuando el motor esta en modo traccion (o modo motor), y eventualmente para proporcionar una energfa de socorro en caso de desaparicion de la red de alimentacion del variador.
Unos documentos de la tecnica anterior tales como los US2001017234, EP1641110, US6.742.630, US6.938.733, WO2006/016002 o EP1586527A1 proponen ya unas soluciones de recuperacion de energfa asociadas con un variador de velocidad. Las topologfas existentes se basan generalmente en un convertidor de potencia adicional y un modulo de almacenamiento de energfa, en el que el convertidor de potencia se conecta en paralelo al bus de continua de potencia del variador de velocidad. El modulo de almacenamiento de energfa incluye frecuentemente uno o varios “super-condensadores” o una combinacion de un “super-condensador” y una batena.
El termino “super-condensador” (super-capacitor) o “ultra-condensador” (ultra-capacitor) designa un componente conocido que es capaz de almacenar una cantidad de energfa electrica mayor que un condensador clasico, proxima por ejemplo a la de una batena de tipo electroqmmico, pero que puede igualmente admitir grandes corrientes de carga y descarga como un condensador clasico, contrariamente a una batena de tipo electroqmmico.
Las soluciones existentes no permiten amplificar (o reforzar) la tension del bus de continua a un valor superior a la tension proporcionada en la salida del rectificador por la red de alimentacion del variador. Igualmente, no puede regularse la tension del bus de continua para disminuir las oscilaciones del bus de continua de manera que se reduzca la tasa de distorsion de las corrientes del motor y por tanto la ondulacion del par cuando la tension aplicada a la salida del ondulador es maxima. Ademas, la corriente absorbida por el rectificador no puede tener una tasa de distorsion armonica total en corriente (THDI) por debajo del 30 %. Por otro lado, no se optimiza el factor de utilizacion de los conmutadores utilizados en el dispositivo de recuperacion de energfa.
El objetivo de la invencion es por tanto proponer un variador de velocidad que incluye un dispositivo de recuperacion de energfa para economizar la energfa, mejorar los rendimientos del variador y que no presente los inconvenientes anteriores. En particular, el dispositivo de recuperacion de energfa debe permitir en particular:
- recuperar y almacenar la energfa electrica cuando el variador de velocidad funciona en modo frenado.
- restituir al variador la energfa electrica almacenada en modo frenado.
- reducir a aproximadamente el 30 % la tasa de distorsion armonica total en corriente (THDI) sobre las fases de la red de alimentacion en la entrada del variador.
- suprimir las variaciones de esta tension del bus de continua (funcion libre de rizado) a la frecuencia de red (aproximadamente 50 Hz), a pesar de las perturbaciones eventuales de la red de alimentacion externa, incluso en el caso de un variador que no incluya condensador de bus (topologfa sin C). Una regulacion de la tension del bus de continua permite particularmente tener un mejor control del par y del flujo del motor.
- aumentar si es necesario la tension del bus de continua proporcionada por el modulo rectificador del variador (funcion de refuerzo), lo que permite tener una reserva de energfa.
Para ello, la invencion describe un variador de velocidad que comprende un bus de continua de alimentacion de potencia dotado de una lmea positiva y de una lmea negativa, y un modulo ondulador alimentado por el bus de continua para proporcionar una tension variable a una carga electrica. El variador comprende un dispositivo de recuperacion de energfa que incluye un primer convertidor continua/continua que comprende una etapa de entrada y una etapa de salida, estando conectada en serie la etapa de salida del primer convertidor sobre la lmea positiva del bus de continua, un segundo convertidor continua/continua que comprende una etapa de entrada y una etapa de salida, estando conectada la etapa de entrada del segundo convertidor entre la lmea positiva y la lmea negativa del bus de continua, y un modulo de almacenamiento de la energfa electrica que se conecta en paralelo con la etapa de entrada del primer convertidor y en paralelo con la etapa de salida del segundo convertidor.
Segun una caractenstica, el modulo de almacenamiento de la energfa electrica incluye uno o varios super- condensadores.
Segun otra caractenstica, el primer convertidor continua/continua es un convertidor monodireccional no aislado que incluye un interruptor activo y un interruptor pasivo.
En el presente documento, la expresion “interruptor activo” hace referencia a un interruptor que es de conmutacion controlada a la apertura y/o al cierre, tal como un transistor, un tiristor o un triac. A la inversa, la expresion “interruptor pasivo” hace referencia a un interruptor que es de conmutacion espontanea, tal como un diodo.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Segun otra caracteiistica, el interruptor pasivo es un diodo que se conecta en serie sobre la lmea positiva del bus de continua, estando conectada la etapa de salida del primer convertidor a los bornes del diodo, y estando conectada la etapa de entrada del primer convertidor a los bornes del conjunto formado por el interruptor activo y el interruptor pasivo conectados en serie. El interruptor activo es un transistor de potencia que se controla mediante una primera senal de control generada por el variador de velocidad.
Segun otra caractenstica, el segundo convertidor continua/continua es un convertidor bidireccional no aislado que incluye un primer interruptor activo conectado en serie con un segundo interruptor activo. La etapa de salida del segundo convertidor se conecta a los bornes del segundo interruptor activo, y la etapa de entrada del segundo convertidor se conecta a los bornes del conjunto formado por el primer interruptor activo y el segundo interruptor activo.
Segun otra caractenstica, el segundo convertidor continua/continua es un convertidor bidireccional aislado que comprende un transformador de alta frecuencia.
Surgiran otras caractensticas y ventajas en la descripcion que sigue con referencia a un modo de realizacion dado a tttulo de ejemplo y representado por los dibujos adjuntos en los que:
- la figura 1 muestra un ejemplo simplificado de arquitectura de un variador de acuerdo con la invencion,
- la figura 2 detalla un modo de realizacion preferido del primer convertidor continua/continua,
- la figura 3 representa un diagrama de la tension del bus de continua y de la tension rectificada,
- las figuras 4a a 4d ilustran los diferentes modos de funcionamiento del variador,
- las figuras 5 y 6 detallan varios modos de realizacion del segundo convertidor continua/continua.
Con referencia a la figura 1, un variador de velocidad, del tipo convertidor de frecuencia, se alimenta mediante una red 5 exterior de alimentacion trifasica. El variador incluye un modulo 12 rectificador que proporciona una tension rectificada Vin entre una lmea 16 positiva y una lmea 17 negativa de un bus de continua de alimentacion de potencia. Preferentemente, el modulo 12 rectificador utiliza unos diodos y no necesita tiristores. Preferentemente, se coloca una inductancia 13 de filtro suplementaria de reducido valor, en serie sobre la lmea 16 positiva del bus de continua.
El variador incluye a continuacion un modulo 14 ondulador alimentado por el bus de continua y que proporciona una tension variable a una carga electrica M exterior, en particular un motor electrico smcrono o asmcrono. Un modulo 14 ondulador de ese tipo incluye habitualmente unos transistores de potencia que estan controlados mediante unas senales de control procedentes de una unidad de control del variador de velocidad (no representada en las figuras). El variador puede incluir tambien un condensador Cb del bus conectado entre las lmeas 16 positiva y 17 negativa del bus de continua, del lado del modulo 14 ondulador. La tension de continua en los bornes de este condensador Cb del bus se denomina tension Vb de bus.
El variador incluye un dispositivo 10 de recuperacion de energfa destinado a recuperar y almacenar la energfa electrica cuando la carga electrica M se convierte en arrastre (frenado motor). Segun la invencion, el dispositivo 10 de recuperacion de energfa incluye un primer convertidor 20 continua/continua (o convertidor CC/CC), un segundo convertidor 30 continua/continua (o convertidor CC/CC) y un modulo Cs de almacenamiento de la energfa electrica. El primer convertidor 20 continua/continua comprende una etapa 20b de entrada formada por dos bornes de entrada y una etapa 20a de salida formada por dos bornes de salida. Igualmente, el segundo convertidor 30 continua/continua comprende una etapa 30b de entrada formada por dos bornes de entrada y una etapa 30a de salida formada por dos bornes de salida.
La etapa 20a de salida del primer convertidor 20 esta conectada en serie sobre la lmea 16 positiva del bus de continua, entre la inductancia 13 de filtro y el condensador Cb del bus. Existe una tension V0 entre los dos bornes de esta etapa 20a de salida, de tal manera que: Vb = Vin + V0, no teniendo en cuenta la tension en los bornes de la inductancia 13. La etapa 30b de entrada del segundo convertidor 30 se une entre la lmea 16 positiva y la lmea 17 negativa del bus de continua, aguas arriba del condensador Cb del bus, es decir entre el modulo 12 rectificador y el condensador Cb del bus.
El modulo Cs de almacenamiento se conecta en paralelo con la etapa 20b de entrada del primer convertidor 20 y en paralelo con la etapa 30a de salida del segundo convertidor 30. La tension en los bornes del modulo Cs de almacenamiento, es decir en los bornes de la etapa 30a de salida y en los bornes de la etapa 20b de entrada, se denomina Vs. Preferentemente, el modulo Cs de almacenamiento esta compuesto de uno o varios super- condensadores, de manera que permita al almacenamiento de una gran cantidad de energfa electrica y permita unas corrientes elevadas de carga/descarga.
El primer convertidor 20 es un convertidor continua/continua monodireccional que no esta aislado. Recibe en la entrada la tension Vs del modulo Cs de almacenamiento y proporciona en la salida la tension V0 sobre la lmea 16 positiva del bus de continua. Se detalla un modo de realizacion muy simple del primer convertidor 20 en la figura 2. Comprende simplemente un interruptor 22 pasivo en serie con un interruptor 21 activo. De manera preferida, el interruptor activo es un transistor 21 de potencia de tipo IGBT, MOSFET u otro, y el interruptor pasivo es un diodo 22 cuyo anodo se coloca del lado del interruptor 21 activo. El transistor 21 de potencia se controla mediante una senal S21 de control procedente de la unidad de control del variador de velocidad. La senal S21 de control es una senal de
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
modulacion de ancho de impulso (PWM - Pulse Width Modulation) que particularmente permite variar la tension Vo de salida del primer convertidor 20.
La etapa 20b de salida del primer convertidor 20 se conecta directamente a los bornes del diodo 22, y la etapa 20a de entrada el primer convertidor 20 se conecta directamente a los bornes el conjunto formado por el transistor 21 de potencia y el diodo 22 conectados en serie. El diodo 22 se coloca por tanto en serie sobre la lmea 16 positiva del bus de continua y la tension Vd en los bornes del diodo es igual a la tension V0 de salida del primer convertidor 20.
Cuando el transistor 21 de potencia esta abierto (estado OFF), entonces la corriente del bus de continua circula en el diodo 22. La tension Vd en los bornes del diodo es por tanto nula, por lo que V0 = 0 y Vb = Vin. Cuando el transistor 21 de potencia esta cerrado (estado ON), la corriente circula en el transistor 21 y la tension Vd se convierte entonces en igual a la tension Vs del modulo Cs de almacenamiento, por tanto, Vb = Vin + Vs. La tension V0 de salida vana por tanto entre 0 y Vs y es siempre positiva o nula. De ese modo, actuando sobre la senal S21 de control del transistor 21 de potencia, es posible regular la tension Vb y la corriente que circula en la inductancia 13.
El segundo convertidor 30 es un convertidor continua/continua bidireccional. Recibe en la entrada la tension Vb del bus de continua y proporciona en la salida la tension Vs del modulo Cs de almacenamiento. La etapa 30b de entrada del segundo convertidor 30 se une por tanto directamente al condensador Cb del bus y la etapa 30a de salida del segundo convertidor 30 se une directamente al modulo Cs de almacenamiento.
De una manera general, el segundo convertidor 30 puede ser un convertidor continua/continua bidireccional en corriente y puede ser aislado o no aislado. Las topologfas no aisladas son del tipo semi-puente (half-bridge) en dos niveles o de varios niveles de tension —por ejemplo, del tipo NPC (Neutral Point Capacitor) o Flying capacitor (condensador flotante)—. Las topologfas aisladas son de tipo de conmutacion suave totalmente de semiconductores que comprende un transformador de HF enmarcado por dos convertidores continua/continua de tipo semi-puente o puente completo (full bridge).
Se detallan en las figuras 5 y 6 varios modos de realizacion simples del segundo convertidor 30.
La figura 5 muestra un modo de realizacion muy simple de un segundo convertidor 30 en topologfa no aislada. Comprende un primer interruptor 31 activo en serie con un segundo interruptor 32 activo. De manera preferida, estos interruptores activos son unos interruptores de corriente bidireccionales tales como unos transistores de potencia de tipo IGBT, MOSFET o JFET, dotados cada uno de un diodo de rueda libre en paralelo. Los transistores 31 de potencia, respectivamente 32, estan controlados por unas senales S31 de control, respectivamente S32, procedentes de la unidad de control del variador de velocidad. Las senales S31, S32 de control son unas senales de modulacion de ancho de impulso (PWM).
La etapa 30a de salida del segundo convertidor 30 se conecta a los bornes del segundo transistor 32 de potencia, y la etapa 30b de entrada se conecta a los bornes del conjunto formado por el primer transistor 31 de potencia y el segundo transistor 32 de potencia conectados en serie. El segundo convertidor 30 incluye igualmente una inductancia 33 de lmea conectada entre el punto medio de los dos transistores 31, 32 de potencia y el borne negativo del modulo Cs de almacenamiento. La inductancia 33 permite limitar la variacion de la corriente del modulo Cs de almacenamiento durante la carga o la descarga del modulo Cs de almacenamiento.
Este modo de realizacion simplificado del segundo convertidor 30 presenta la ventaja de ser muy economico y de utilizar muy pocos componentes, pero presenta el inconveniente de una conexion directa entre el modulo Cs de almacenamiento y el bus de continua, lo que puede implicar unas grandes solicitaciones sobre los transistores 31, 32 de potencia: tension elevada determinada por la tension Vb del bus y corriente elevada determinada por la corriente del modulo Cs de almacenamiento.
La figura 6 muestra un ejemplo de realizacion de un segundo convertidor 30 en topologfa aislada que incluye un transformador 35 de alta frecuencia de dos arrollamientos que permite un aislamiento galvanico mientras permite la transferencia de energfa. En cada lado del transformador 35, el segundo convertidor 30 comprende cuatro interruptores activos montados en serie de dos en dos, indicados por 31a, 31b, 32a, 32b del lado del condensador Cb del bus y 33a, 33b, 34a, 34b del lado del modulo Cs de almacenamiento. Todos estos interruptores activos son unos interruptores de corriente bidireccionales, tales como unos transistores de potencia de tipo IGBT, MOSFET, dotados cada uno de un diodo de rueda libre y de una capacidad de amortiguamiento (snubber capacitor) en paralelo (no representados). Las senales de control de estos ocho interruptores son unas senales de modulacion de cambio de fase (Phase Shift Modulation) procedentes de la unidad de control del variador de velocidad. Los arrollamientos del transformador 35 se conectan entre los puntos medios de los interruptores activos, tal como se ha representado en la figura 6. Ademas, se conecta una inductancia 36 de fugas del lado del condensador Cb del bus entre un arrollamiento del transformador 35 y un punto medio de los dos interruptores 31b, 32b. Esta inductancia 36 permite particularmente una conmutacion de los interruptores con una tension nula (conmutacion suave o soft switching).
En una variante del modo de realizacion de la figura 6, es posible sustituir los interruptores 31b, 32b, 33b, 34b por unos condensadores. El segundo convertidor 30 incluye entonces cuatro condensadores y solamente cuatro interruptores activos. En este caso, los cuatro interruptores activos no necesitan mas capacidad de amortiguacion y
5
10
15
20
25
30
su senal de control es una senal de modulacion de frecuencia (Frequency modulation). Esta variante presenta la ventaja de ser mas economica.
Los diferentes casos de funcionamiento del dispositivo 10 de recuperacion de energfa se ilustran en las figuras 4a a 4d:
- El modo normal de funcionamiento (fig. 4a - modo motor) corresponde a un modo en el que el variador se alimenta por la red 5 exterior, a traves del rectificador 12, y utiliza la energfa proporcionada por la red 5 para alimentar y arrastrar la carga M. La tension Vb del bus se mantiene constante y superior a la tension Vin rectificada gracias al aporte de la tension Vo en la salida del primer convertidor 20. Como se indica en la figura 3, la tension Vo tiene como mision incrementar la tension Vin rectificada del modulo 12 rectificador (funcion refuerzo) y anular las ondulaciones de la tension Vin rectificada (funcion libre de rizado). Otra funcion importante del primer convertidor 20 es mantener practicamente constante la corriente que circula en la inductancia 13, a pesar de eventuales variaciones de la tension de alimentacion de la red 5 exterior. Durante este modo, la energfa proporcionada por la red 5 permite igualmente al segundo convertidor 30 cargar el super-condensador Cs y/o mantener la tension Vs en los bornes del super-condensador Cs en un valor mmimo Vsmin.
- La figura 4b corresponde al modo de frenado, en el que el variador recupera y almacena la energfa electrica proporcionada por la carga M cuando esta es de arrastre (como un motor de ascensor en fase de descenso). Esta energfa de frenado recuperada permite cargar el super-condensador Cs. El segundo convertidor 30 tiene como mision regular la tension Vb del bus y aumentar la tension Vs en los bornes del super-condensador Cs. En este modo, la senal S21 de control mantiene el interruptor 21 activo en el estado abierto.
- La figura 4c corresponde a un modo en el que no se consume o recupera ninguna energfa por la carga M (modo de espera).
- La figura 4d corresponde al modo de restitucion, en el que la energfa acumulada en el super-condensador Cs durante el modo de frenado es restituida al variador gracias al segundo convertidor 30. En este modo, la energfa almacenada en el super-condensador Cs se reenvfa hacia la carga M y la tension Vs disminuye por tanto hasta alcanzar el valor mmimo Vsmin. En este modo, la senal S21 de control mantiene al interruptor 21 activo en el estado abierto. Cuando la tension Vs alcanzar valor mmimo Vsmin, la carga M debe alimentarse de nuevo a partir de la red 5 exterior y el variador puede pasar por tanto al modo 4a de funcionamiento normal.
Por otro lado, la arquitectura propuesta por la invencion permite igualmente protegerse contra cortas interrupciones de la red 5 exterior, permitiendo en este caso una descarga mayor del super-condensador Cs de modo que pueda mantener la alimentacion de la carga M.
Por supuesto que se pueden imaginar, sin salirse del marco de la invencion, otras variantes y perfeccionamientos de detalle e incluso concebir el empleo de medios equivalentes.
Claims (8)
- 5101520253035REIVINDICACIONES1. Variador de velocidad que comprende un bus de continua de alimentacion de potencia dotado de una lmea (16) positiva y de una lmea (17) negativa, un modulo (14) ondulador alimentado por el bus de continua para proporcionar una tension variable a una carga electrica (M), y un dispositivo (10) de recuperacion de energfa, caracterizado porque el dispositivo (10) de recuperacion de energfa incluye:- un primer convertidor (20) continua/continua que comprende una etapa de entrada y una etapa de salida, estando conectada en serie la etapa de salida del primer convertidor (20) sobre la lmea positiva del bus de continua,- un segundo convertidor (30) continua/continua que comprende una etapa de entrada y una etapa de salida, estando conectada la etapa de entrada del segundo convertidor (30) entre la lmea positiva y la lmea negativa del bus de continua,- un modulo (Cs) de almacenamiento de la energfa electrica que se conecta en paralelo con la etapa de entrada del primer convertidor (20) y en paralelo con la etapa de salida del segundo convertidor (30).
- 2. Variador de velocidad segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el modulo de almacenamiento de la energfa electrica incluye uno o varios super-condensadores (Cs).
- 3. Variador de velocidad segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el primer convertidor (20) continua/continua es un convertidor monodireccional no aislado que incluye un interruptor (21) activo y un interruptor (22) pasivo.
- 4. Variador de velocidad segun la reivindicacion 3, caracterizado porque el interruptor pasivo del primer convertidor (20) es un diodo (22) que se conecta en serie sobre la lmea positiva del bus de continua, estando conectada la etapa de salida del primer convertidor (20) a los bornes del diodo (22), y estando conectada la etapa de entrada del primer convertidor (20) a los bornes del conjunto formado por el interruptor (21) activo y el interruptor (22) pasivo conectados en serie.
- 5. Variador de velocidad segun la reivindicacion 4, caracterizado porque el interruptor activo del primer convertidor (20) es un transistor (21) de potencia de tipo MOSFET o IGBT, que se controla mediante una primera senal (S21) de control generada por el variador de velocidad.
- 6. Variador de velocidad segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el segundo convertidor (30) continua/continua es un convertidor bidireccional no aislado que incluye un primer interruptor (31) activo conectado en serie con un segundo interruptor (32) activo.
- 7. Variador de velocidad segun la reivindicacion 6, caracterizado porque la etapa de salida del segundo convertidor (30) se conecta a los bornes del segundo interruptor (32) activo, y la etapa de entrada del segundo convertidor (30) se conecta a los bornes del conjunto formado por el primer interruptor (31) activo y el segundo interruptor (32) activo.
- 8. Variador de velocidad segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el segundo convertidor (30) continua/continua es un convertidor bidireccional aislado que comprende un transformador (35) de alta frecuencia.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0853773A FR2932329B1 (fr) | 2008-06-06 | 2008-06-06 | Dispositif de recuperation d'energie dans un variateur de vitesse |
| FR0853773 | 2008-06-06 | ||
| PCT/EP2009/056836 WO2009147186A1 (fr) | 2008-06-06 | 2009-06-03 | Dispositif de recuperation d'energie dans un variateur de vitesse |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2634689T3 true ES2634689T3 (es) | 2017-09-28 |
Family
ID=40282353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES09757567.4T Active ES2634689T3 (es) | 2008-06-06 | 2009-06-03 | Dispositivo de recuperación de energía en un variador de velocidad |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8368330B2 (es) |
| EP (1) | EP2281337B1 (es) |
| JP (1) | JP5539337B2 (es) |
| CN (1) | CN102037640B (es) |
| ES (1) | ES2634689T3 (es) |
| FR (1) | FR2932329B1 (es) |
| WO (1) | WO2009147186A1 (es) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2937479B1 (fr) * | 2008-10-21 | 2010-10-29 | Schneider Toshiba Inverter | Dispositif de recuperation d'energie dans un variateur de vitesse |
| NO331295B1 (no) * | 2010-07-06 | 2011-11-21 | Rolls Royce Marine As Power Electric Systems Bergen | Styringsinnretning og fremgangsmåte for styring av en vekselstrømsmotor |
| FR2967315B1 (fr) | 2010-11-05 | 2012-11-16 | Schneider Toshiba Inverter | Convertisseur de puissance a source de courant commandee |
| FR2968148B1 (fr) | 2010-11-25 | 2012-11-16 | Schneider Toshiba Inverter | Convertisseur de puissance dote d'une source de courant commandee et connecte en monophase |
| FR2969418B1 (fr) * | 2010-12-20 | 2012-12-14 | Schneider Toshiba Inverter | Convertisseur de puissance ac/dc a facteur de puissance et thdi ameliores |
| JP2014007942A (ja) * | 2012-06-01 | 2014-01-16 | Denso Corp | 双方向電力伝送装置 |
| CA3191568A1 (en) * | 2020-08-10 | 2022-02-17 | Terminal Power LLC | Dc-dc auto-converter module |
| CN113162109B (zh) * | 2021-03-16 | 2024-03-12 | 江苏政田重工股份有限公司 | 船用起重机能量供给及回收系统及基于其的能量回收与再利用方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2957344B2 (ja) * | 1992-03-06 | 1999-10-04 | 日野自動車工業株式会社 | 双方向ｄｃ・ｄｃコンバータ |
| JP3609592B2 (ja) * | 1997-09-30 | 2005-01-12 | 三洋電機株式会社 | 電源回路 |
| JP4347983B2 (ja) * | 2000-02-28 | 2009-10-21 | 三菱電機株式会社 | エレベーターの制御装置 |
| EP1436891A1 (en) * | 2001-09-19 | 2004-07-14 | Newage International Limited | An electrical machine and an electrical power generating system |
| JP4056512B2 (ja) * | 2004-09-28 | 2008-03-05 | ファナック株式会社 | モータ駆動装置 |
| WO2006044934A2 (en) * | 2004-10-20 | 2006-04-27 | Ballard Power Systems Corporation | Power system method and apparatus |
| US20060267527A1 (en) * | 2005-05-26 | 2006-11-30 | Khopkar Rahul V | System, apparatus and method for driving permanent magnet electrical machine |
| JP4163222B2 (ja) * | 2006-05-26 | 2008-10-08 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池車両の電源システム |
| US7984776B2 (en) * | 2007-03-30 | 2011-07-26 | The Regents Of The University Of Michigan | Energy storage and control system for a vehicle electrified drivetrain |
-
2008
- 2008-06-06 FR FR0853773A patent/FR2932329B1/fr active Active
-
2009
- 2009-06-03 EP EP09757567.4A patent/EP2281337B1/fr active Active
- 2009-06-03 WO PCT/EP2009/056836 patent/WO2009147186A1/fr active Application Filing
- 2009-06-03 ES ES09757567.4T patent/ES2634689T3/es active Active
- 2009-06-03 CN CN2009801179815A patent/CN102037640B/zh active Active
- 2009-06-03 US US12/991,546 patent/US8368330B2/en active Active
- 2009-06-03 JP JP2011512117A patent/JP5539337B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102037640A (zh) | 2011-04-27 |
| JP5539337B2 (ja) | 2014-07-02 |
| FR2932329A1 (fr) | 2009-12-11 |
| US8368330B2 (en) | 2013-02-05 |
| JP2011522511A (ja) | 2011-07-28 |
| WO2009147186A1 (fr) | 2009-12-10 |
| EP2281337B1 (fr) | 2017-04-26 |
| CN102037640B (zh) | 2013-12-25 |
| FR2932329B1 (fr) | 2010-05-14 |
| US20110057587A1 (en) | 2011-03-10 |
| EP2281337A1 (fr) | 2011-02-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2634689T3 (es) | Dispositivo de recuperación de energía en un variador de velocidad | |
| US9705411B2 (en) | Soft-switched bidirectional buck-boost converters | |
| ES2327264T3 (es) | Dispositivo de circuito electrico y procedimiento, en particular para generadores fotovoltaicos. | |
| US6768655B1 (en) | Discontinuous mode PFC controller having a power saving modulator and operation method thereof | |
| JP4988925B2 (ja) | インバータ回路 | |
| ES2725571T3 (es) | Sistema de conversión eléctrica y de gestión de continuidad de alta eficiencia para fuentes de alimentación ininterrumpidas (UPS) y aparatos derivados | |
| TW200410471A (en) | Uninterruptible power system | |
| CN101710722B (zh) | 一种充电电路以及led灯装置 | |
| US11040634B2 (en) | Power electronics apparatus and control method for an electric machine and for electrical energy stores | |
| JP5415545B2 (ja) | 可変周波数ドライブ内のエネルギー回収デバイス | |
| WO2005101638A1 (en) | Discontinuous mode pfc controller having a power saving modulator and operation method thereof | |
| ES2664498T3 (es) | Variador de velocidad dotado de un módulo de supercondensadores | |
| ES2592701T3 (es) | Rectificador doblador para sistemas de transferencia de energía multifase sin contacto | |
| JP2003143713A (ja) | ハイブリッド電源システム | |
| US20240136847A1 (en) | Energy storage module with bypass circuit | |
| CN103326650A (zh) | 一种发电机的自并励励磁系统 | |
| JP5572838B2 (ja) | 双方向電力変換回路 | |
| CN218603188U (zh) | 一种储能控制系统 | |
| KR101965153B1 (ko) | 태양광 인버터 시스템 | |
| Yoon et al. | A frequency controlled bidirectional synchronous rectifier converter for HEV using super-capacitor | |
| CN112438008A (zh) | 不间断电源装置 | |
| TW201914184A (zh) | 具隔離式高升壓轉換器及串聯電池平衡模組的電力裝置 | |
| WO2011013528A1 (ja) | Ｄｃ－ｄｃコンバータ回路 | |
| CN107425706B (zh) | Dc/dc变换器的有源钳位电路 | |
| ES2367950T3 (es) | Variador de velocidad con supercondensador. |