ES2693458T3 - Dispositivo de suministro de potencia - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de suministro de potencia (10) incluyendo: un medio de rectificación (13) que convierte potencia CA entrada desde un suministro de potencia CA (11) a potencia CC y suministra la potencia CC a una carga (15); un elemento inductivo (12) conectado en serie entre un terminal de entrada de suministro de potencia CA (11) y el medio de rectificación (13); un medio de conmutación (16) que está conectado en paralelo entre recorridos de un voltaje CA aplicado mediante el elemento inductivo (12) al medio de rectificación (13), y realiza operaciones de apertura y cierre; un medio de aplanamiento (14, 14a) conectado a un lado de terminal CC del medio de rectificación (13) en paralelo con el medio de rectificación; un medio de detección de cruce por cero (21) para detectar un punto de cruce por cero de una forma de onda de un voltaje CA salido del suministro de potencia CA; y un medio de control (20) que controla las operaciones de apertura y cierre del medio de conmutación (16), donde el medio de control (20) compara una señal de forma de onda de referencia predeterminada (S10) con un nivel de referencia (Vth1, Vth2) para generar una señal de pulso de accionamiento (S40) con el fin de hacer que el medio de conmutación (16) realice una pluralidad de operaciones de apertura y cierre en ciclos predeterminados, la señal de pulso de accionamiento (S40) tiene un pulso largo (P1) con un tiempo de abertura largo del medio de conmutación (16), y un pulso corto (P2, P3, P4) con un tiempo de abertura más corto que el pulso largo (P1), el pulso largo (P1) se genera comparando la señal de forma de onda de referencia (S10) con un primer nivel de referencia (Vth1), y el pulso corto (P2, P3, P4) se genera comparando la señal de forma de onda de referencia (S10) con un segundo nivel de referencia (Vth2) diferente del primer nivel de referencia (Vth1). caracterizado porque el pulso largo (P1) se genera comparando una onda trapezoidal (S11a) contenida en la señal de forma de onda de referencia (S10) con el primer nivel de referencia (Vth1), y el pulso corto (P2, P3, P4) se genera comparando una onda triangular (S11b, S11c, S11d) contenida en la señal de forma de onda de referencia (S10) con el segundo nivel de referencia (Vth2) diferente del primer nivel de referencia (Vth1).
Description
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DESCRIPCION
Dispositivo de suministro de potencia Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un dispositivo de suministro de potencia que convierte CA a CC.
Tecnica anterior
Un compresor que constituye un acondicionador de aire se controla usando un convertidor. Se reducen deseablemente los componentes armonicos contenidos en una corriente de entrada al convertidor, y se han propuesto varios metodos para ello (por ejemplo, Documento de Patente 1).
Tambien se ha propuesto una configuracion en la que, despues de que un voltaje CA de un suministro de potencia CA llega a 0 V (a continuacion, este estado se denomina a veces cruce por cero), el suministro de potencia CA es cortocircuitada durante un cierto tiempo y a continuacion conmutada a un cortocircuito intermitente; entonces, despues de transcurrir un tiempo establecido, el cortocircuito del suministro de potencia CA se abre hasta el cruce por cero siguiente.
Tambien se ha propuesto una configuracion en la que el numero de cortocircuitos del medio de conmutacion por cada medio ciclo de variacion de voltaje CA desde un suministro de potencia CA se cambia dependiendo de la carga o frecuencia de un inversor para lograr un factor de potencia alto y una alta capacidad de aumento.
Tambien se ha propuesto una configuracion en la que por cada medio ciclo de variacion de voltaje CA, se cambia gradualmente una anchura de pulso de una senal de pulso que cortocircuita un suministro de potencia CA con el fin de reducir los cambios en la corriente que fluye en un reactor.
Tambien se ha propuesto una configuracion en la que por cada medio ciclo de variacion de voltaje CA, un medio de conmutacion que cortocircuita un suministro de potencia CA se conmuta multiples veces en ciclos predeterminados.
Se describe una configuracion en la que se aplica un pulso de reduccion de armonicos despues de haber transcurrido un tiempo de retardo predeterminado desde el cruce por cero de la variacion de voltaje CA (o variacion de corriente CA) de un suministro de potencia CA para aumentar un factor de potencia.
Lista de citas
Documentos de Patente
Documento de Patente 1: Patente japonesa publicada numero 2-299470 Documento de Patente 2: Solicitud de Patente japonesa JP 2001 186770 Documento de Patente 3: Solicitud de Patente de Estados Unidos 2008/012539 Resumen de la invencion Problemas a resolver con la invencion
Sin embargo, aunque se han propuesto varios metodos como los descritos anteriormente, siempre se ha deseado una mejora para reducir mas los componentes armonicos y aumentar el factor de potencia. Algunos metodos requieren calculo con una carga pesada en un circuito de control con el fin de reducir los componentes armonicos, y tambien se necesita una mejora en vista de esta materia.
La presente invencion se logra en vista de tales problemas tecnicos, y tiene por objeto proporcionar un dispositivo de suministro de potencia que puede reducir mas los componentes armonicos contenidos en una corriente de entrada.
Solucion de los problemas
Con el fin de lograr el objeto, la presente invencion proporciona un dispositivo de suministro de potencia incluyendo: un medio de rectificacion que convierte potencia CA entrada desde un suministro de potencia CA a potencia CC y suministra la potencia CC a una carga; un elemento inductivo conectado en serie entre un terminal de entrada de suministro de potencia CA y el medio de rectificacion; un medio de conmutacion que esta conectado en paralelo entre recorridos de un voltaje CA aplicado mediante el elemento inductivo al medio de rectificacion, y realiza operaciones de apertura y cierre; un medio de aplanamiento conectado a un lado de terminal CC del medio de rectificacion en paralelo con el medio de rectificacion; un medio de deteccion de cruce por cero para detectar un
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punto de cruce por cero de una forma de onda de un voltaje CA salido del suministro de potencia CA; y un medio de control que controla las operaciones de apertura y cierre del medio de conmutacion. El medio de control compara una senal de forma de onda de referencia predeterminada con un nivel de referencia para generar una senal de pulso de accionamiento con el fin de hacer que el medio de conmutacion realice una pluralidad de operaciones de apertura y cierre en ciclos predeterminados. La senal de pulso de accionamiento tiene un pulso largo con un tiempo de abertura largo del medio de conmutacion, y un pulso corto con un tiempo de abertura mas corto que el pulso largo, el pulso largo se genera comparando la senal de forma de onda de referencia con un primer nivel de referencia, y el pulso corto se genera comparando la senal de forma de onda de referencia con un segundo nivel de referencia diferente del primer nivel de referencia.
Con tal dispositivo de suministro de potencia, el pulso largo y el pulso corto son generados por comparacion con el primer nivel de referencia y el segundo nivel de referencia diferentes uno de otro para proporcionar facilmente diferentes anchuras de pulso.
Por ejemplo, el medio de control genera un pulso para abrir el medio de conmutacion en la senal de pulso de accionamiento cuando la senal de forma de onda de referencia excede del primer nivel de referencia o el segundo nivel de referencia. En este caso, si el primer nivel de referencia se pone de manera que sea mas bajo que el segundo nivel de referencia, un pulso generado por comparacion con el primer nivel de referencia puede asegurar una mayor anchura de pulso que un pulso generado por comparacion con el segundo nivel de referencia incluso para la misma forma de onda.
El pulso largo se genera comparando una onda trapezoidal contenida en la senal de forma de onda de referencia con el primer nivel de referencia, y el pulso corto se genera comparando una onda triangular contenida en la senal de forma de onda de referencia con el segundo nivel de referencia diferente del primer nivel de referencia. Esto puede asegurar una gran diferencia en la anchura de pulso entre el pulso largo y el pulso corto.
La senal de pulso de accionamiento puede tener un primer pulso constituido por el pulso largo y un segundo pulso y un tercer pulso constituidos por los pulsos cortos en un primer medio penodo de una media longitud de onda de la forma de onda de voltaje CA que empieza en el punto de cruce por cero, y puede tener un cuarto pulso constituido por el pulso corto en un ultimo medio penodo de la media longitud de onda de la forma de onda de voltaje CA.
En la senal de forma de onda de referencia, la onda trapezoidal para generar el primer pulso mantiene preferiblemente un estado de encendido durante una duracion Tl, y luego tiene un tiempo de cafda de la duracion T1.
En la senal de forma de onda de referencia, las ondas triangulares para generar el segundo pulso, el tercer pulso y el cuarto pulso tienen preferiblemente la misma duracion T2.
El tercer pulso se retarda preferiblemente con respecto al segundo pulso la misma duracion T2 que la duracion T2 de la onda triangular para generar el segundo pulso.
El cuarto pulso surge preferiblemente en un tiempo en el que un tiempo T3 desde el punto de cruce por cero es 0,8T < T3 < 0,9T, donde T es una media longitud de onda de la forma de onda de voltaje CA.
Con la configuracion de la presente invencion, el primer nivel de referencia y el segundo nivel de referencia son diferentes uno de otro, permitiendo por ello que el pulso largo y el pulso corto tengan diferentes anchuras de pulso sin desplazar fases del pulso largo y el pulso corto.
El primer nivel de referencia y el segundo nivel de referencia pueden ser fijos, pero el primer nivel de referencia y el segundo nivel de referencia se pueden variar durante la operacion del dispositivo de suministro de potencia.
Es preferible que el dispositivo de suministro de potencia incluya ademas una unidad de deteccion de corriente de carga que detecte una corriente de carga suministrada a la carga, y el medio de control vana, dependiendo de la magnitud de la corriente de carga detectada por la unidad de deteccion de corriente de carga, al menos una de las anchuras de pulso del primer pulso, el segundo pulso, el tercer pulso y el cuarto pulso, un tiempo de retardo del segundo pulso con respecto al primer pulso, y un tiempo de retardo del cuarto pulso con respecto al punto de cruce por cero.
Entonces, el medio de control guarda preferiblemente preliminarmente informacion acerca de la magnitud de la corriente de carga detectada por la unidad de deteccion de corriente de carga asociada con al menos uno de los valores establecidos de las anchuras de pulso del primer pulso, el segundo pulso, el tercer pulso y el cuarto pulso, el tiempo de retardo del segundo pulso con respecto al primer pulso, y el tiempo de retardo del cuarto pulso con respecto al punto de cruce por cero. Esto reduce la carga de calculo en el medio de control.
Efectos ventajosos de la invencion
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Segun la presente invencion, la senal de pulso de accionamiento para hacer que el medio de conmutacion realice la pluralidad de operaciones de apertura y cierre en los ciclos predeterminados tiene el pulso largo con el tiempo de abertura largo del medio de conmutacion y el pulso corto con el tiempo de abertura corto, el pulso largo se genera comparando la senal de forma de onda de referencia con el primer nivel de referencia, y el pulso corto se genera comparando la senal de forma de onda de referencia con el segundo nivel de referencia diferente del primer nivel de referencia. Asf, el pulso largo y el pulso corto son generados por comparacion con el primer nivel de referencia y el segundo nivel de referencia diferentes uno de otro para proporcionar facilmente diferentes anchuras de pulso. Esto puede reducir mas efectivamente los componentes armonicos contenidos en una corriente de entrada, y puede aumentar un factor de potencia. La senal de forma de onda de referencia se compara con el primer nivel de referencia y el segundo nivel de referencia de ciertos niveles, reduciendo por ello la carga de calculo para generar la senal de pulso de accionamiento.
Breve descripcion de los dibujos
[Figura 1] La figura 1 representa una configuracion de circuito de un dispositivo de suministro de potencia segun la presente invencion.
[Figura 2] La figura 2A representa una forma de onda de voltaje de suministro de potencia de un suministro de potencia CA, la figura 2B representa una forma de onda de una senal de pulso de accionamiento generada en un circuito de control, y la figura 2C muestra cambios de una corriente de entrada.
[Figura 3] La figura 3 representa un metodo de generacion de una senal de pulso de accionamiento.
Descripcion de realizaciones
Ahora, la presente invencion se describira en detalle en base a una realizacion representada en los dibujos acompanantes.
La figura 1 ilustra una configuracion de circuito de un dispositivo de suministro de potencia 10 para controlar un compresor de un acondicionador de aire segun esta realizacion.
Como se representa en la figura 1, el dispositivo de suministro de potencia 10 incluye un reactor (elemento inductivo) 12 conectado en serie con un suministro de potencia CA 11, un circuito rectificador (medio de rectificacion) 13 constituido por puentes de diodos 13a a 13d conectados al suministro de potencia CA 11 y el reactor 12, un circuito de aplanamiento (medio de aplanamiento) 14 constituido por un condensador 14a conectado en paralelo con el circuito rectificador 13, y una carga 15 conectada al circuito de aplanamiento 14.
El dispositivo de suministro de potencia 10 tambien incluye un elemento de conmutacion (medio de conmutacion) 16 que cortocircuita el suministro de potencia CA 11 mediante el reactor 12, y un circuito de control (medio de control) 20 constituido por un microordenador o analogos que controla el encendido/apagado del elemento de conmutacion 16.
El dispositivo de suministro de potencia 10 incluye, en extremos opuestos del suministro de potencia CA 11, una unidad de deteccion de cruce por cero (medio de deteccion de cruce por cero) 21 que detecta un voltaje del suministro de potencia CA 11 para detectar un punto de cruce por cero del suministro de potencia CA 11, una unidad de deteccion de corriente de carga 22 que detecta una corriente suministrada a la carga 15 en un lado situado hacia arriba del reactor 12, y una unidad de deteccion de voltaje de carga 23 que detecta un voltaje CC suministrado a la carga 15 en un lado situado hacia arriba de la carga 15.
El circuito de control 20 controla el encendido/apagado del elemento de conmutacion 16 en sincronismo con cambios (onda sinusoidal) en el voltaje de suministro de potencia del suministro de potencia CA 11 en base a resultados de la deteccion de la unidad de deteccion de cruce por cero 21, la unidad de deteccion de corriente de carga 22, y la unidad de deteccion de voltaje de carga 23. El circuito de control 20 genera una senal de accionamiento para mover el elemento de conmutacion 16 en sincronismo con el punto de cruce por cero detectado por la unidad de deteccion de cruce por cero 21, y la senal de accionamiento es transmitida a un circuito de accionamiento (no representado) del elemento de conmutacion 16 para encender/apagar el elemento de conmutacion 16. Tal operacion la realiza el circuito de control 20 realizando una operacion predeterminada en base a un programa y un valor establecido previamente almacenado en el circuito de control 20.
A continuacion se describira la operacion del dispositivo de suministro de potencia 10.
Cuando el circuito de control 20 envfa una senal de encendido en sincronismo con el voltaje de suministro de potencia del suministro de potencia CA 11, el elemento de conmutacion 16 se cierra, el suministro de potencia CA 11 se cortocircuita mediante el reactor 12 y los puentes de diodos 13a y 13d (o 13b y 13c) y empieza a fluir una corriente, y la corriente aumenta gradualmente. Entonces, cuando el circuito de control 20 envfa una senal de apagado en sincronismo con el voltaje de suministro de potencia, el elemento de conmutacion 16 se abre, y la
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corriente de cortocircuito que ha fluido a traves del reactor 12 es una corriente de carga para el condensador 14a del circuito de aplanamiento 14 mediante el circuito rectificador 13 y empieza a disminuir. Entonces, cuando el voltaje de suministro de potencia del suministro de potencia CA 11 se aproxima a un voltaje pico, como en un dispositivo de suministro de potencia CC convencional descrito anteriormente, la corriente de carga del condensador 14a fluye mediante el reactor 12 y el circuito rectificador 13 por la accion de los puentes de diodos 13a y 13d (o 13b y 13c). Entonces, se aplica a la carga 15 un voltaje cargado en el condensador 14a.
La figura 2 representa una forma de onda de operacion de cada parte en este tiempo. La figura 2A representa medio ciclo de una forma de onda de voltaje de suministro de potencia del suministro de potencia CA, la figura 2B representa una forma de onda de una senal de pulso de accionamiento generada en el circuito de control, y la figura 2C representa cambios en la corriente de entrada.
El circuito de control 20 genera y envfa la senal de pulso de accionamiento como se representa en la figura 2B, y sus detalles se describiran a continuacion.
El circuito de control 20 genera una senal de forma de onda de referencia S10 como se representa en la figura 3 en sincronismo con el punto de cruce por cero detectado por la unidad de deteccion de cruce por cero 21. La senal de forma de onda de referencia S10 incluye una onda trapezoidal Slla, una primera onda de dientes de sierra (onda triangular) Sllb, una segunda onda de dientes de sierra (onda triangular) Sllc, y una tercera onda de dientes de sierra (onda triangular) S11d.
La onda trapezoidal Slla se genera de tal manera que una senal se encienda cuando la unidad de deteccion de cruce por cero 21 detecte el punto de cruce por cero (este tiempo es un tiempo T0), y despues de un retardo de una duracion T1a, una senal cae durante una duracion T1b (= T1a).
La primera onda de dientes de sierra Sllb se genera de tal manera que una senal se encienda en un tiempo (= T1a + T1b) cuando la onda trapezoidal Slla haya cafdo, y la senal cae durante una duracion T2a.
La segunda onda de dientes de sierra Sllc se genera de tal manera que una senal se encienda en un tiempo (= T1a + T1b + T2a + T2b) retardado una duracion T2b (= T2a) desde un tiempo (= T1a + T1b + T2a) cuando la primera onda de dientes de sierra Sllb haya cafdo, y la senal cae durante una duracion T2c (T2c = T2a en esta realizacion).
La tercera onda de dientes de sierra S11d se genera de tal manera que una senal se encienda en un tiempo cuando el tiempo T3 haya pasado desde el punto de cruce por cero despues de la segunda onda de dientes de sierra Sllc, y la senal cae durante una duracion T2d (T2d = T2a en esta realizacion).
El circuito de control 20 compara la onda trapezoidal Slla, la primera onda de dientes de sierra Sllb, la segunda onda de dientes de sierra Sllc, y la tercera onda de dientes de sierra S11d de la senal de forma de onda de referencia S10 generada como se ha descrito anteriormente con una senal de primer nivel de referencia S20 y una senal de segundo nivel de referencia S30 generado como se describe mas adelante para enviar una senal de pulso de accionamiento S40.
La senal de primer nivel de referencia S20 tiene un cierto nivel, y un primer nivel de referencia (nivel de referencia) Vth1 de la senal de primer nivel de referencia S20 se calcula con la expresion siguiente:
Vth1 = amplitud de onda trapezoidal x M a sen(T1b/T50x360°)
donde M es un coeficiente predeterminado que representa una relacion a amplitud de onda trapezoidal (por ejemplo, 80% de la amplitud de onda trapezoidal), y T50 es un ciclo de un suministro de potencia CA. Para un suministro de potencia CA que tiene una frecuencia de 50 Hz, T50 = 20 ms.
La senal de segundo nivel de referencia S30 tiene un nivel mas alto que la senal de primer nivel de referencia S20, y un segundo nivel de referencia (nivel de referencia) Vth2 se calcula con la expresion siguiente:
Vth2 = amplitud de onda de dientes de sierra x M x Sen((T1b+(T2a+T2b))/T50x360°)
La senal de primer nivel de referencia S20 y la senal de segundo nivel de referencia S30 se determinan por las duraciones T1b, T2a y T2b como en la expresion anterior. Como las duraciones T2a y T2b se usan valores de referencia preestablecidos. Las duraciones T2a y T2b se ponen preferiblemente a orden maximo de dos veces o mas (por ejemplo, 40 orden x 50 Hz) de medicion de armonicos, y por ejemplo, puede darse por T2a = T2b = 1/5 kHz = 200 ps.
Como la duracion T1b se usa un valor de referencia preestablecido inmediatamente despues de arranque del dispositivo de suministro de potencia 10. Entonces, en base a un valor de corriente suministrado a la carga 15 detectada por la unidad de deteccion de corriente de carga 22, una duracion T1 (= T1a = T1b) asociada con el valor de corriente se lee en una tabla previamente almacenada y se usa. Como el tiempo T3, de forma similar, una
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duracion T3 asociada con un valor de corriente se lee de la tabla previamente almacenada. La Tabla 1 expone un ejemplo de la tabla.
[Tabla 1]
- CORRIENTE
- Ti [mseg] T3 [mseg]
- DE ENTRADA
- SUMINISTRO DE SUMINISTRO DE SUMINISTRO DE SUMINISTRO DE
- [A]
- POTENCIA 50Hz POTENCIA 60Hz POTENCIA 50Hz POTENCIA 60Hz
- i,0
- 0,46 0,47 8,60 7,i7
- i,5
- 0,50 0,5i 8,60 7,i7
- 2,0
- 0,54 0,54 8,60 7,i7
- 2,5
- 0,58 0,57 8,60 7,i7
- 3,0
- 0,62 0,6i 8,60 7,i7
- 3,5
- 0,65 0,64 8,60 7,i7
- 4,0
- 0,68 0,66 8,60 7,i7
- 4,5
- 0,70 0,68 8,60 7,i7
- 5,0
- 0,72 0,70 8,60 7,i7
- 5,5
- 0,73 0,72 8,60 7,i7
- 6,0
- 0,75 0,74 8,60 7,i7
- 6,5
- 0,77 0,76 8,60 7,i7
La duracion T1 y el tiempo T3 lefdos de la tabla se usan para calcular el primer nivel de referencia Vth1 y el segundo nivel de referencia Vth2.
El circuito de control 20 compara el primer nivel de referencia Vth1 y el segundo nivel de referencia Vth2 calculados como se ha descrito anteriormente con la onda trapezoidal Slla, la primera onda de dientes de sierra Sllb, la segunda onda de dientes de sierra Sllc y la tercera onda de dientes de sierra Slid que constituyen la senal de forma de onda de referencia S10 para generar la senal de pulso de accionamiento S40. A este respecto, el encendido/apagado de un pulso se determina en las condiciones siguientes:
onda trapezoidal S11a > primer nivel de referencia Vthi: pulso encendido
onda trapezoidal S11a < primer nivel de referencia Vthi: pulso apagado
primera onda de dientes de sierra S11b > segundo nivel de referencia Vth2: pulso encendido
primera onda de dientes de sierra S11b < segundo nivel de referencia Vth2: pulso apagado
segunda onda de dientes de sierra S11c > segundo nivel de referencia Vth2: pulso encendido
segunda onda de dientes de sierra S11c < segundo nivel de referencia Vth2: pulso apagado
tercera onda de dientes de sierra Slid > segundo nivel de referencia Vth2: pulso encendido
tercera onda de dientes de sierra Slid < segundo nivel de referencia Vth2: pulso apagado
Un ejemplo de la senal de pulso de accionamiento S40 asf generada se representa en las figuras 2B y 3.
Originalmente, una onda sinusoidal y una onda triangular (onda de dientes de sierra) se comparan en general para generar una senal de pulso.
Sin embargo, si la senal de pulso se genera comparando la onda triangular y la onda sinusoidal que cambian con el tiempo, se incrementa la carga de calculo en una unidad de procesado (microordenador o analogos) que constituye el circuito de control 20.
Asf, como se ha descrito anteriormente, el primer nivel de referencia Vthi y el segundo nivel de referencia Vth2 se comparan con la senal de forma de onda de referencia Si0 para generar una senal de pulso, reduciendo por ello la carga de calculo en el circuito de control 20.
Sin embargo, en este caso, el procesamiento usando el primer nivel de referencia Vthi y el segundo nivel de referencia Vth2 puede producir un error en la anchura de pulso de la senal de pulso. Las anchuras de pulso de un primer pulso (pulso largo) Pi generado por la onda trapezoidal Siia y el primer nivel de referencia Vthi, un segundo pulso (pulso corto) P2 generado por la primera onda de dientes de sierra Siib y el segundo nivel de referencia Vth2, un tercer pulso (pulso corto) P3 generado por la segunda onda de dientes de sierra Sllc y el segundo nivel de
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referencia Vth2, y el cuarto pulso (pulso corto) P4 generado por la tercera onda de dientes de sierra Slid y el segundo nivel de referencia Vth2 se indican con Wal, Wbl, Wcl y Wdl, respectivamente. Las anchuras de pulso cuando la onda trapezoidal Slla, la primera onda de dientes de sierra S11b, la segunda onda de dientes de sierra Sllc, y la tercera onda de dientes de sierra S11d se comparan con una onda sinusoidal X se indican Wa2, Wb2, Wc2 y Wd2. Entonces, los errores de las anchuras de pulso del primer pulso P1, el segundo pulso P2, el tercer pulso P3 y el cuarto pulso P4 son (Wa1-Wa2), (Wb1-Wb2), (Wc1-Wc2) y (Wd1-Wd2).
En esta realizacion, el segundo pulso P2, el tercer pulso P3 y el cuarto pulso P4 son controlados de modo que tengan la misma anchura de pulso, y as^ el segundo nivel de referencia Vth2 viene dado por Vth2 = amplitud de onda de dientes de sierra x M x Sen((T1b+(T2a+T2b))/T50x360°) como se ha descrito anteriormente.
En contraposicion a esto, por ejemplo, en vista de solamente el segundo pulso P2, la exactitud se incrementa cuando Vth2 = amplitud de onda de dientes de sierra x M x Sen((T1b+T2a))/T50x360°). Sin embargo, en esta realizacion, el segundo pulso P2, el tercer pulso P3 y el cuarto pulso P4 son controlados de modo que tengan la misma anchura de pulso (Wbl = Wcl = Wdl), y el segundo nivel de referencia Vth2 se determina por la expresion anterior. Esto puede reducir los errores en el segundo pulso P2, el tercer pulso P3 y el cuarto pulso P4.
El circuito de control 20 envfa la senal de pulso de accionamiento S40 asf generada, y asf una corriente de entrada a la carga 15 se asemeja estrechamente a la onda sinusoidal como se representa en la figura 2C, reduciendo por ello efectivamente los armonicos.
En este tiempo, el circuito de control 20 genera la senal de pulso de accionamiento S40 comparando la onda trapezoidal Slla, la primera onda de dientes de sierra Sllb, la segunda onda de dientes de sierra Sllc y la tercera onda de dientes de sierra Slid que constituyen la senal de forma de onda de referencia S10 con el primer nivel de referencia Vthi y el segundo nivel de referencia Vth2. Como tal, la senal de forma de onda de referencia S10 se compara con el primer nivel de referencia Vthi y el segundo nivel de referencia Vth2 de un cierto nivel mas bien que con la onda sinusoidal, reduciendo por ello la carga de calculo en el circuito de control 20.
La fijacion constante del numero de pulsos de la senal de pulso de accionamiento S40 y la fijacion de las anchuras del segundo pulso P2 al cuarto pulso P4 tambien pueden reducir la carga de calculo en el circuito de control 20.
Para la senal de pulso de accionamiento generada S40, en un primer medio penodo de medio ciclo del voltaje de suministro de potencia, se envfa el primer pulso Pi con una duracion de cortocircuito larga y luego se envfan el segundo pulso P2 y el tercer pulso P3 con duraciones de cortocircuito cortas, y en un ultimo medio penodo, se envfa el cuarto pulso P4 con una duracion de cortocircuito corta. En particular, el cuarto pulso P4 en el ultimo medio penodo permite que una forma de onda de la corriente de entrada a la carga 15 se asemeje estrechamente a la onda sinusoidal. La tercera onda de dientes de sierra Slid para generar el cuarto pulso P4 es controlada en el tiempo por el tiempo T3 independientemente de la onda trapezoidal Slla, la primera onda de dientes de sierra Sllb y la segunda onda de dientes de sierra Sllc. En esta realizacion, un rango del tiempo T3 para generar el cuarto pulso P4 es preferiblemente 0,8T < T3 < 0,9T, y mas preferiblemente 0,85T < T3 < 0,9T, donde T es medio ciclo de la variacion de voltaje de suministro de potencia.
Ademas, el tercer pulso P3 puede aumentar un efecto de reduccion de armonicos.
El ajuste de un intervalo entre el segundo pulso P2 y el tercer pulso P3 puede elegirse para proporcionar un efecto maximo de reduccion de armonicos, o puede reducir el sonido electromagnetico de un reactor producido controlando una pluralidad de pulsos aunque el efecto de reduccion de armonicos se reduzca ligeramente (un equilibrio entre el efecto de reduccion de armonicos y el efecto de reduccion de sonido electromagnetico del reactor puede ajustarse estableciendo la duracion T2b segun sea preciso).
Como se ha descrito anteriormente, segun el dispositivo de suministro de potencia i0 de esta realizacion, la carga de calculo en el circuito de control 20 puede reducirse, y los componentes armonicos contenidos en la corriente de entrada pueden reducirse de forma efectiva.
En la realizacion antes descrita se ha descrito la generacion de la senal de pulso de accionamiento S40 en el circuito de control 20 del dispositivo de suministro de potencia i0. Sin embargo, se entiende que los valores establecidos o analogos pueden cambiarse sin apartarse de lo esencial de la presente invencion.
El primer nivel de referencia Vthi se pone mas bajo que el segundo nivel de referencia Vth2 para aumentar la anchura de pulso del primer pulso Pi y asegurar un tiempo de cortocircuito largo. Sin embargo, tambien para los otros pulsos, se puede asegurar un tiempo de cortocircuito largo o corto proporcionando diferentes niveles. Ademas, se puede usar tres o mas niveles de referencia diferentes.
Lista de signos de referencia
i0: dispositivo de suministro de potencia,
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
11: suministro de potencia CA,
12: reactor (elemento inductivo),
13: circuito rectificador (medio de rectificacion),
13a a 13d: puente de diodos,
14: circuito de aplanamiento (medio de aplanamiento),
14a: condensador,
15: carga,
16: elemento de conmutacion (medio de conmutacion),
20: circuito de control (medio de control),
21: unidad de deteccion de cruce por cero (medio de deteccion de cruce por cero), 22: unidad de deteccion de corriente de carga,
23: unidad de deteccion de voltaje de carga,
P1: primer pulso (pulso largo),
P2: segundo pulso (pulso corto),
P3: tercer pulso (pulso corto),
P4: cuarto pulso (pulso corto),
S10: senal de forma de onda de referencia,
S11a: onda trapezoidal,
S11b, S11c, S11d: onda de dientes de sierra (onda triangular),
S20: senal de primer nivel de referencia,
S30: senal de segundo nivel de referencia,
S40: senal de pulso de accionamiento,
T0: tiempo,
T1, T1a, T1b: duracion,
T2, T2a, T2b, T2c, T2d: duracion,
T3: tiempo,
Vth1: primer nivel de referencia (nivel de referencia),
Vth2: segundo nivel de referencia (nivel de referencia)
Claims (9)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Un dispositivo de suministro de potencia (10) incluyendo:un medio de rectificacion (13) que convierte potencia CA entrada desde un suministro de potencia CA (11) a potencia CC y suministra la potencia CC a una carga (15);un elemento inductivo (12) conectado en serie entre un terminal de entrada de suministro de potencia CA (11) y el medio de rectificacion (13);un medio de conmutacion (16) que esta conectado en paralelo entre recorridos de un voltaje CA aplicado mediante el elemento inductivo (12) al medio de rectificacion (13), y realiza operaciones de apertura y cierre;un medio de aplanamiento (14, 14a) conectado a un lado de terminal CC del medio de rectificacion (13) en paralelo con el medio de rectificacion;un medio de deteccion de cruce por cero (21) para detectar un punto de cruce por cero de una forma de onda de un voltaje CA salido del suministro de potencia CA; yun medio de control (20) que controla las operaciones de apertura y cierre del medio de conmutacion (16), donde el medio de control (20) compara una senal de forma de onda de referencia predeterminada (S10) con un nivel de referencia (Vth1, Vth2) para generar una senal de pulso de accionamiento (S40) con el fin de hacer que el medio de conmutacion (16) realice una pluralidad de operaciones de apertura y cierre en ciclos predeterminados,la senal de pulso de accionamiento (S40) tiene un pulso largo (P1) con un tiempo de abertura largo del medio de conmutacion (16), y un pulso corto (P2, P3, P4) con un tiempo de abertura mas corto que el pulso largo (P1), el pulso largo (P1) se genera comparando la senal de forma de onda de referencia (S10) con un primer nivel de referencia (Vth1), y el pulso corto (P2, P3, P4) se genera comparando la senal de forma de onda de referencia (S10) con un segundo nivel de referencia (Vth2) diferente del primer nivel de referencia (Vth1).caracterizado porque el pulso largo (P1) se genera comparando una onda trapezoidal (S11a) contenida en la senal de forma de onda de referencia (S10) con el primer nivel de referencia (Vth1), y el pulso corto (P2, P3, P4) se genera comparando una onda triangular (S11b, S11c, S11d) contenida en la senal de forma de onda de referencia (S10) con el segundo nivel de referencia (Vth2) diferente del primer nivel de referencia (Vth1).
- 2. El dispositivo de suministro de potencia (10) segun la reivindicacion 1, donde el medio de control (20) genera un pulso para abrir el medio de conmutacion (16) en la senal de pulso de accionamiento (S40) cuando la senal de forma de onda de referencia (S10) excede del primer nivel de referencia (Vth1) o el segundo nivel de referencia (Vth2), yel primer nivel de referencia (Vth1) es inferior al segundo nivel de referencia (Vth2).
- 3. El dispositivo de suministro de potencia (10) segun alguna de las reivindicaciones 1 o 2, donde la senal de pulso de accionamiento (S40) tiene un primer pulso (P1) constituido por el pulso largo y un segundo pulso (P2) y un tercer pulso (P3) constituidos por los pulsos cortos en un primer medio penodo de media longitud de onda de la forma de onda de voltaje CA que empieza en el punto de cruce por cero, y tiene un cuarto pulso (P4) constituido por el pulso corto en un ultimo medio penodo de la media longitud de onda de la forma de onda de voltaje CA.
- 4. El dispositivo de suministro de potencia (10) segun la reivindicacion 3, donde, en la senal de forma de onda de referencia (S10), la onda trapezoidal (11a) para generar el primer pulso (P1) mantiene un estado de encendido durante una duracion T1, y luego tiene un tiempo de cafda de la duracion T1.
- 5. El dispositivo de suministro de potencia (10) segun la reivindicacion 3 o 4, donde, en la senal de forma de onda de referencia (S10), las ondas triangulares (S11b, S11c, S11d) para generar el segundo pulso (P2), el tercer pulso (P3), y el cuarto pulso (P4) tienen la misma duracion T2.
- 6. El dispositivo de suministro de potencia (10) segun la reivindicacion 5, donde el tercer pulso (P3) se retarda con respecto al segundo pulso (P2) la misma duracion T2 que la duracion T2 de la onda triangular (S11b, S11c, S11d) para generar el segundo pulso (P2).
- 7. El dispositivo de suministro de potencia (10) segun alguna de las reivindicaciones 3 a 6, donde el cuarto pulso (P4) surge en un tiempo en que un tiempo T3 del punto de cruce por cero es 0,8T < T3 < 0,9T, donde T es una media longitud de onda de la forma de onda de voltaje CA.
- 8. El dispositivo de suministro de potencia (10) segun alguna de las reivindicaciones 3 a 7, incluyendo ademas una unidad de deteccion de corriente de carga (22) que detecta una corriente de carga suministrada a la carga (15),donde el medio de control (20) vana, dependiendo de una magnitud de la corriente de carga detectada por la unidad de deteccion de corriente de carga (22), al menos uno delas anchuras de pulso del primer pulso (P1), el segundo pulso (P2), el tercer pulso (P3) y el cuarto pulso (P4),5un tiempo de retardo del segundo pulso (P2) con respecto al primer pulso (P1), yun tiempo de retardo del cuarto pulso (P4) con respecto al punto de cruce por cero.10 9. El dispositivo de suministro de potencia (10) segun la reivindicacion 8, donde el medio de control (20) guardapreliminarmente informacion acerca de la magnitud de la corriente de carga detectada por la unidad de deteccion de corriente de carga (22) asociada con al menos uno de valores establecidos de las anchuras de pulso del primer pulso (P1), el segundo pulso (P2), el tercer pulso (P3) y el cuarto pulso (P4), el tiempo de retardo del segundo pulso (P2) con respecto al primer pulso (P1), y 15el tiempo de retardo del cuarto pulso (P4) con respecto al punto de cruce por cero.
- 10. El dispositivo de suministro de potencia (10) segun alguna de las reivindicaciones 8 o 9, donde el medio de control (20) vana el primer nivel de referencia (Vth1) y el segundo nivel de referencia (Vth2) dependiendo de la 20 magnitud de la corriente de carga detectada por la unidad de deteccion de corriente de carga (22).
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