ES2712889T3

ES2712889T3 - Circuito de control de inversor y sistema inversor de interconexión que comprende dicho circuito de control de inversor

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Publication number: ES2712889T3
Application number: ES09812956T
Authority: ES
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2009-07-13
Publication date: 2019-05-16
Anticipated expiration: 2029-07-13
Also published as: EP3726720A1; ES2814602T3; AU2009290165A1; CN102099996A; EP2325991A4; EP3484037A1; US20110063883A1; US8446742B2; EP3726720B1; ES2907380T3; CN102099996B; AU2009290165B2; KR20110056261A; EP3484037B1; EP2325991A1; WO2010029808A1; EP2325991B1

Abstract

Circuito (6) de control de inversor para un sistema inversor interactivo con la red eléctrica configurado para generar y entregar señales PWM para controlar el funcionamiento de una serie de dispositivos de conmutación en un circuito inversor trifásico (2) de un sistema inversor interactivo con la red eléctrica, suministrando la salida del circuito inversor trifásico (2) alimentación a un sistema de alimentación trifásico (5), en el que el circuito de control de inversor está configurado para generar señales PWM que garantizan que una forma de onda de una tensión de fase entregada desde el circuito inversor trifásico (2) a través de un filtro paso bajo (3) es cero en un primer periodo de un tercio de un ciclo, es una onda sinusoidal correspondiente a una fase de 0 a 2π/3 en un subsiguiente periodo de un tercio del ciclo; y es una onda sinusoidal correspondiente a una fase de π/3 a π en un restante periodo de un tercio del ciclo, comprendiendo el circuito (6) de control de inversor: un generador (61) de señales de valor objetivo que está configurado para generar una primera señal del valor objetivo, una segunda señal del valor objetivo y una tercera señal del valor objetivo, teniendo la primera señal del valor objetivo una forma de onda que es cero en el primer periodo de un tercio del ciclo, es una onda sinusoidal correspondiente a una fase de 0 a 2π/3 en el subsiguiente segundo periodo de un tercio del ciclo, y es una onda sinusoidal correspondiente a una fase de π/3 a π en el restante periodo de un tercio del ciclo, teniendo la segunda señal del valor objetivo una fase adelantada en 2π/3 respecto de la primera señal del valor objetivo, teniendo la tercera señal del valor objetivo una fase retardada en 2π/3 respecto de la primera señal del valor objetivo; y un generador (62) de señales PWM configurado para generar las señales PWM en base a las señales de valor objetivo, en el que el generador (61) de señales de valor objetivo incluye: un generador (611) de señales de control de tensión de fase configurado para generar tres señales de control de tensión de fase, cuya generación se basa en una señal detectada de corriente trifásica entregada desde el circuito inversor trifásico, una señal detectada de tensión de CC introducida al circuito inversor trifásico y una señal detectada de la tensión de línea trifásica del sistema de alimentación trifásico; y un generador (613, 614) de señales configurado para generar la primera a tercera señales de valor objetivo para las fases respectivas del circuito inversor trifásico, a partir de las tres señales de control de tensión de fase; en el que, para el periodo en el que la primera señal del valor objetivo se hace cero, el generador (613, 614) de señales está configurado para generar: la primera señal del valor objetivo restando la primera señal de control de tensión de fase de la primera señal de control de tensión de fase de la fase correspondiente a la primera señal de control de tensión de fase, la segunda señal del valor objetivo restando la primera señal de control de tensión de fase de la segunda señal de control de tensión de fase de la fase correspondiente a la segunda señal del valor objetivo, y la tercera señal del valor objetivo restando la primera señal de control de tensión de fase de la tercera señal de control de tensión de fase de la fase correspondiente a la tercera señal del valor objetivo; en el que, para el siguiente periodo de un tercio después del periodo cero, el generador (613, 614) de señales está configurado para generar: la primera señal del valor objetivo restando la tercera señal de control de tensión de fase de la primera señal de control de tensión de fase, la segunda señal del valor objetivo restando la tercera señal de control de tensión de fase de la segunda señal de control de tensión de fase, y la tercera señal del valor objetivo restando la tercera señal de control de tensión de fase de la tercera señal de control de tensión de fase; y en el que, para el restante periodo de un tercio del ciclo, el generador (613, 614) de señales está configurado para generar: la primera señal del valor objetivo restando la segunda señal de control de tensión de fase de la primera señal de control de tensión de fase, la segunda señal del valor objetivo restando la segunda señal de control de tensión de fase de la segunda señal de control de tensión de fase, y la tercera señal del valor objetivo restando la segunda señal de control de tensión de fase de la tercera señal de control de tensión de fase.

Description

DESCRIPCION

Circuito de control de inversor y sistema inversor de interconexion que comprende dicho circuito de control de inversor

SECTOR TECNICO

La presente invencion se refiere a un circuito de control de inversor para controlar un circuito inversor trifasico mediante una senal PWM, y se refiere asimismo a un sistema inversor interactivo con la red electrica que incluye dicho circuito de control de inversor.

ANTECEDENTES DE LA TECNICA

Se han desarrollado sistemas inversores interactivos con la red electrica para convertir una alimentacion de CC generada, por ejemplo, por una bateria solar, en alimentacion de CA para suministrar a un sistema de alimentacion trifasico la alimentacion de CA. Un sistema inversor interactivo con la red electrica utiliza generalmente un circuito inversor trifasico de puente completo. El circuito inversor trifasico de puente completo incluye un circuito en puente constituido por tres conjuntos de dos elementos de conmutacion conectados en serie (en adelante, dicho conjunto se denominara un "brazo"), conectados en paralelo, y esta configurado para obtener tres salidas correspondientes a la fase U, la fase V y la fase W desde el punto de conexion entre los elementos de conmutacion de cada uno de los brazos. El circuito inversor trifasico convierte cada una de las senales de control de tension de fase (senales de tension de onda sinusoidal de una fase desplazada en 2n/3 entre si), que representa una salida objetivo de cada fase, en una senal PWM y controla la accion de conectar/desconectar los elementos de conmutacion de cada brazo del circuito inversor con la senal PWM, controlando de ese modo que se entregue una senal de tension de CA desde el circuito inversor a la fase U, la fase V y la fase W, respectivamente.

La figura 22 es un diagrama de bloques para explicar un ejemplo de un sistema inversor interactivo con la red electrica que incluye un circuito de control de inversor convencional.

En la figura, el circuito inversor -2- en el sistema inversor -A'- esta constituido por un circuito inversor trifasico de puente completo. A cada brazo del circuito en puente del circuito inversor -2- se aplica una tension de CC que se introduce desde una fuente -1- de alimentacion de CC. A los seis elementos de conmutacion en total, que consisten en dos elementos de conmutacion dispuestos en cada brazo, se introducen respectivamente seis senales PWM introducidas desde un circuito -6'- de control de inversor. Las senales PWM controlan la accion de conexion/desconexion de los seis elementos de conmutacion, de tal modo que el circuito inversor -2- entrega senales de tension de CA de pulsos, correspondientes a la fase U, la fase V y la fase W, respectivamente.

En la figura 22, la linea de senal desde el circuito -6'- de control de inversor al circuito inversor -2- esta dibujada con seis lineas oblicuas, que indican el numero de lineas de senal para la senal PWM. Por lo tanto, la figura 22 significa que se introducen seis senales PWM en el circuito inversor -2- desde el circuito -6'- de control de inversor para los seis elementos de conmutacion.

El circuito -3- de filtro elimina componentes de alta frecuencia, tales como un ruido de conmutacion, de las tres senales de tension de CA de pulsos entregadas desde el circuito inversor -2-, convirtiendo de ese modo las senales de tension de CA de pulsos en senales de tension de CA en forma de onda sinusoidal. A continuacion, la amplitud de las tres senales de tension de CA de onda sinusoidal (correspondientes a la fase U, la fase V y la fase W) se ajusta mediante un circuito transformador -4-, para ser entregada a la fase correspondiente en un sistema -5-. En el sistema inversor -A'-, cada una de las tres senales de tension de fase entregada desde el circuito transformador -4-al sistema -5- tiene que ser emparejada con la senal de tension de CA de la fase correspondiente del sistema -5-. A tal efecto, el circuito -6'- de control de inversor genera la senal de control de tension de fase de las fases para representar la salida objetivo basicamente de acuerdo con la senal de tension de fase de cada fase en el sistema -5-, con el fin de generar una senal PWM PSu comparando la senal Su de control de tension de fase con una senal portadora predeterminada (senal de onda triangular) Sc, tal como se muestra en la figura 23.

La figura 23 muestra el principio de generacion de la senal PWM PSu para un elemento de conmutacion que constituye el brazo correspondiente a la fase U en el circuito inversor -2-, mediante la comparacion de la senal Su de control de tension de fase de la fase U con la senal portadora Sc, asumiendo la fase de la fase U como referencia. Dado que estan conectados en serie dos elementos de conmutacion en el brazo correspondiente a la fase U en el circuito inversor -2-, la senal PWM PSu mostrada en la figura se utiliza como la senal PWM para uno de los elementos de conmutacion, y una senal PWM que tiene el nivel invertido de la senal PWM PSu se utiliza como la senal PWM para el otro elemento de conmutacion.

Asimismo, si se supone que la fase de la senal de control de tension de fase de la fase V esta adelantada en 2n/3 respecto la senal Su de control de tension de fase de la fase U, la forma de onda del patron de una senal PWM PSv para los elementos de conmutacion del brazo correspondiente a la fase V esta adelantada en 2n/3 respecto de la de la senal PWM PSu. Si se supone que la senal de control de tension de fase para la fase W esta adelantada en fase mediante 4n/3 respecto de la senal Su de control de tension de fase para la fase U, una forma de onda de patron de una senal PWM PSw para los elementos de conmutacion del brazo correspondiente a la fase W esta adelantada en 4n/3 respecto de la de la senal PWM PSu.

La figura 23 muestra el principio de generacion de la senal PWM en base a lo que se conoce como un procedimiento de comparacion de ondas triangulares. Especificamente, el rango de niveles CC (valor pico a pico de la amplitud) de la senal portadora Sc se ajusta siendo mayor que el rango de niveles Du (valor pico a pico de la amplitud) de la senal Su de control de tension de fase, y se compara el nivel de la senal portadora Sc y el de la senal Su de control de tension de fase, generandose de ese modo la senal PWM PSu con un ciclo de trabajo de la senal de pulsos determinado de manera variable de acuerdo con los valores de amplitud positivos y negativos de la senal Su de control de tension de fase.

Como es sabido, en la senal PWM para el circuito inversor de tipo puente, se tiene que disponer un tiempo muerto para impedir que se active simultaneamente el par de elementos de conmutacion de cada brazo (y para impedir un cortocircuito del brazo), y por lo tanto el rango de niveles CC de la senal portadora Sc tiene que recibir un cierto margen. Por consiguiente, el rango de niveles CC de la senal portadora Sc tiene que recibir una zona de variacion, y se tiene que hacer fluctuar la senal Su de control de tension de fase en toda la zona de variacion.

Tal como se muestra en la figura 24, si se superpone un armonico de tercer orden sobre la senal de control de tension de fase, el valor pico a pico Pu0 de la senal de control de tension de fase se hace menor que el valor pico a pico (Pu) sin el armonico de tercer orden superpuesto (en la figura 24, la forma de onda Vu representa la senal de control de tension de fase sobre la que no esta superpuesto el armonico de tercer orden, y la forma de onda Vu0 representa la senal de control de tension de fase con el armonico de tercer orden superpuesto). En un caso en que las senales de tension de fase de la fase U, la fase V y la fase W estan compensadas, incluso aunque se incluya el armonico de tercer orden en cada senal de tension de fase, el armonico de tercer orden no esta incluido en la senal de tension de linea entre las lineas U-V, V-W y W-U (ver la forma de onda Xuv en la figura 24), y por lo tanto no se entrega al sistema -5-. Por lo tanto, el circuito -6'- de control de inversor esta configurado para mejorar la eficiencia de utilizacion de la tension de la senal portadora Sc en el proceso de generacion de senales PWM en base al procedimiento de comparacion de ondas triangulares, mediante la utilizacion de la senal de control de tension de fase con el armonico de tercer orden superpuesto en la misma, como la salida objetivo de las fases respectivas. En la figura 22, el circuito -6'- de control de inversor incluye un circuito -61'- de generacion de senales de valor objetivo y un circuito -62'- de generacion de senales PWM. El circuito -61'- de generacion de senales de valor objetivo sirve para generar la senal de control de tension de fase de las fases respectivas con el armonico de tercer orden superpuesto en la misma, como una senal de salida objetivo (en adelante, "senal del valor objetivo"). El circuito -62'- de generacion de senales PWM sirve para generar la seis senales PWM en base al procedimiento de comparacion de ondas triangulares, utilizando las senales Xu0, Xv0, Xw0 de valor objetivo de las fases respectivas introducidas desde el circuito -61'- de generacion de senales de valor objetivo.

Asimismo, un circuito -611'- de generacion de senales de control de tension de fase en el circuito -61'- de generacion de senales de valor objetivo sirve para generar las senales de control de tension de fase de las fases respectivas. Un circuito -612'- de superposicion del armonico de tercer orden sirve para superponer el armonico de tercer orden sobre cada una de las senales Xu, Xv, Xw de control de tension de fase de las fases respectivas entregadas por el circuito -611'- de generacion de senales de control de tension de fase, generando de ese modo las senales Xu0, Xv0, Xw0 de valor objetivo. Se debe observar asimismo que el circuito -611'- de generacion de senales de control de tension de fase utiliza la tension de salida (CC) de la fuente -1- de alimentacion de CC detectada por un sensor -7- de tension de CC, la corriente de fase (CA) que discurre a traves de cada fase del sistema -5-detectada por un sensor -8- de corriente y la tension de linea (CA) del sistema -5- detectada por un sensor -9- de la tension de linea, para generar las senales Xu, Xv, Xw de control de tension de fase de las fases respectivas, con el fin de emparejar la salida objetivo con las senales de tension de fase reales de las fases respectivas del sistema -5-. En el sistema inversor interactivo con la red electrica, dado que la alimentacion de CC se convierte en alimentacion de CA mediante la accion de conexion/desconexion de los elementos de conmutacion en el circuito inversor -2-, el consumo de alimentacion para la accion de conexion/desconexion de los elementos de conmutacion provoca la perdida de conversion de alimentacion (generalmente, denominada "perdida por conmutacion"). Por consiguiente, con el objetivo de mejorar la eficiencia de la conversion de alimentacion en el circuito inversor -2-, se ha propuesto reducir la frecuencia de la senal portadora en el circuito -62'- de generacion de senales PWM y conmutar la frecuencia para reducir la perdida por conmutacion.

Documento de patente 1: JP-A-2007-228745

JP 2004357358 da a conocer un inversor para un motor.

JP 2005229751 da a conocer un aparato inversor.

US 2005/194925 da a conocer un aparato para controlar un motor de CA trifasico en una tecnica de modulacion bifasica.

W02007/125828 da a conocer un conversor matricial y un procedimiento de control para el conversor matricial. US 2002/181137 da a conocer un aparato de almacenamiento en disco magnetico.

JP H11262269 da a conocer un procedimiento de control de un inversor modulado por ancho de pulsos.

CARACTERISTICAS DE LA INVENCION

Problemas a resolver mediante la invencion:

En el proceso convencional de generacion de senales PWM basado en el procedimiento de comparacion de ondas triangulares, las senales Xu0, Xv0, Xw0 de valor objetivo fluctuan dentro de la zona de variacion en el rango de niveles CC de la senal portadora Sc tal como se muestra en la figura 23, y por lo tanto la senal PWM incluye inevitablemente un pulso en cada ciclo. En particular, en el caso en que el armonico de tercer orden esta superpuesto en la senal Xu, Xv, Xw de control de tension de fase, es necesario disponer un cierto margen en ambas partes de extremo del rango de niveles CC de la senal portadora Sc, para hacer que las senales Xu0, Xv0, Xw0 de valor objetivo fluctuen en una zona central del rango de niveles CC, con el fin de impedir que las senales de tension de linea entre las lineas U-V, V-W y W-U que se deben entregar al sistema -5- incluyan el armonico de tercer orden. Por lo tanto, la senal PWM incluye sin excepcion un pulso en cada ciclo.

Convencionalmente, por lo tanto, la perdida por conmutacion se reduce expandiendo el ciclo de la senal PWM y reduciendo la frecuencia de la senal portadora, para reducir el numero de pulsos en un periodo predeterminado (numero de veces de conmutacion del elemento de conmutacion).

Sin embargo, si la frecuencia de la senal portadora se reduce en todos los periodos, la modulacion PWM puede no realizarse adecuadamente, en un periodo en que la corriente de salida fluctua mucho en el circuito inversor -2-, lo que tiene como resultado una estabilidad degradada de la corriente de salida. Junto a esto, si la frecuencia de la senal portadora se conmuta en un periodo especifico, la frecuencia de la senal PWM fluctua en respuesta a dicha conmutacion, lo que conduce a una fluctuacion de la banda de frecuencia del ruido de conmutacion que se tiene que eliminar. Esto conduce al inconveniente de que es necesario disenar el circuito -3- de filtro para eliminar el ruido de conmutacion de la totalidad de la banda de frecuencia fluctuante.

La presente invencion se ha propuesto en las circunstancias descritas anteriormente. Por lo tanto, un objetivo es dar a conocer un circuito de control de inversor que genera una senal PWM para cada fase, de tal modo que se forma ciclicamente un periodo en el que no se genera un pulso, para detener ciclicamente una accion de conmutacion de un elemento de conmutacion, reduciendo de ese modo la perdida por conmutacion.

Medios para resolver los problemas:

Para resolver el problema descrito anteriormente, la presente invencion adopta las siguientes medidas tecnicas. Un primer aspecto de la presente invencion da a conocer un circuito de control de inversor segun la reivindicacion 1. El circuito de control de inversor controla el funcionamiento de una serie de dispositivos de conmutacion en un circuito inversor trifasico mediante senales PWM. El circuito de control de inversor genera y entrega senales PWM configuradas para garantizar que la forma de onda de una tension de fase emitida desde el circuito inversor trifasico a traves de un filtro paso bajo es cero en un primer periodo de un tercio de un ciclo; es una onda sinusoidal correspondiente a una fase de 0 a 2n/3 en un subsiguiente periodo de un tercio de un ciclo; y es una onda sinusoidal correspondiente a una fase de n/3 a n en el restante periodo de un tercio del ciclo.

El circuito de control de inversor comprende un generador de senales de valor objetivo que genera primera a tercera senales de valor objetivo, donde la primera senal del valor objetivo tiene una forma de onda que es cero en el primer periodo de un tercio del ciclo, es una onda sinusoidal correspondiente a la fase de 0 a 2n/3 en el subsiguiente segundo periodo de un tercio del ciclo y es una onda sinusoidal correspondiente a una fase de n/3 a n en el restante periodo de un tercio del ciclo, la segunda senal del valor objetivo tiene una fase adelantada en 2n/3 respecto de la primera senal del valor objetivo y la tercera senal del valor objetivo tiene una fase retardada en 2n/3 respecto de la primera senal del valor objetivo. El circuito de control de inversor comprende asimismo un generador de senales PWM que genera las senales PWM en base a las senales de valor objetivo.

En una realizacion preferente de la presente invencion, una senal de onda sinusoidal que forma la forma de onda de la primera a tercera senales de valor objetivo es una senal de control de tension de linea que tiene la misma forma de onda que la de una senal de tension de linea trifasica compensada que se tiene que entregar, desde el circuito inversor trifasico.

El generador de senales de valor objetivo incluye: un generador de senales de control de tension de fase que genera tres senales de control de tension de fase para controlar la tension de salida trifasica entregada desde el circuito inversor trifasico; y un generador de senales que genera la primera a tercera senales de valor objetivo para las fases respectivas del circuito inversor trifasico, a partir de las tres senales de control de tension de fase. Para el periodo en que la primera senal del valor objetivo se hace cero, el generador de senales genera: la primera senal del valor objetivo mediante la resta de la primera senal de control de tension de fase de la primera senal de control de tension de fase de la fase correspondiente a la primera senal de control de tension de fase, la segunda senal del valor objetivo mediante la resta de la primera senal de control de tension de fase de la segunda senal de control de tension de fase de la fase correspondiente a la segunda senal del valor objetivo, y la tercera senal del valor objetivo mediante la resta de la primera senal de control de tension de fase de la tercera senal de control de tension de fase de la fase correspondiente a la tercera senal del valor objetivo. Para el subsiguiente periodo de un tercio que sigue al periodo cero, el generador de senales genera: la primera senal del valor objetivo restando la tercera senal de control de tension de fase de la primera senal de control de tension de fase, la segunda senal del valor objetivo restando la tercera senal de control de tension de fase de la segunda senal de control de tension de fase, y la tercera senal del valor objetivo restando la tercera senal de control de tension de fase de la tercera senal de control de tension de fase. Para el restante periodo de un tercio del ciclo, el generador de senales genera: la primera senal del valor objetivo restando la segunda senal de control de tension de fase de la primera senal de control de tension de fase, la segunda senal del valor objetivo restando la segunda senal de control de tension de fase de la segunda senal de control de tension de fase, y la tercera senal del valor objetivo restando la segunda senal de control de tension de fase de la tercera senal de control de tension de fase.

En una realizacion preferente de la presente invencion, el generador de senales PWM genera la senal PWM comparando cada una de las tres senales de valor objetivo con una senal portadora predeterminada, con el nivel cero de la senal del valor objetivo emparejada con el nivel minimo de la amplitud de la senal portadora.

Un segundo aspecto de la presente invencion da conocer un sistema inversor interactivo con la red electrica, que comprende el circuito de control de inversor acorde con el primer aspecto de la presente invencion.

Ventajas de la invencion:

De acuerdo con la presente invencion, la senal PWM introducida en el circuito inversor trifasico se mantiene al nivel bajo durante un periodo de un tercio de un ciclo. Por consiguiente, se evita que el dispositivo de conmutacion en el circuito inversor trifasico realice una accion de conmutacion durante dicho periodo. Dicha disposicion permite reducir el numero de veces de la accion de conmutacion, mejorando de ese modo la eficiencia de la conversion de alimentacion del circuito inversor trifasico.

Otras caracteristicas y ventajas de la presente invencion resultaran mas evidentes por medio de la descripcion detallada proporcionada a continuacion, que hace referencia a los dibujos adjuntos.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es un diagrama vectorial que muestra una relacion entre senales Vu, Vv, Vw de tension de fase y senales Vwu, Vuv, Vvw de tension de linea;

la figura 2 es un diagrama que muestra como se desplaza una posicion de una tension de referencia, mediante el giro sobre una linea de referencia de un triangulo equilatero formado por los vectores Pu, Pv, Pw que corresponden, respectivamente, a las senales Vu, Vv, Vw de tension de fase;

la figura 3 es un diagrama vectorial proporcionado rotando el diagrama vectorial de la figura 1 en sentido horario en n/6;

la figura 4 es una tabla que muestra la relacion entre las senales de tension de fase para la fase U, la fase V y la fase W, segun la presente invencion, y las senales de tension de linea;

la figura 5 es un diagrama que muestra formas de onda de las senales Vwu, Vuv, Vvw, Vuw, Vvu, Vwv de tension de linea y las senales Vu1, Vv1, Vw1 de tension de fase para la fase U, la fase V y la fase W, de acuerdo con la presente invencion;

la figura 6 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de un sistema inversor interactivo con la red electrica que incluye un circuito de control de inversor, de acuerdo con una primera realizacion de la presente invencion; la figura 7 es un diagrama de circuito de un ejemplo de un circuito inversor trifasico de puente completo;

la figura 8 es un diagrama que muestra una forma de onda de una senal Xu1 del valor objetivo entregada por un circuito de generacion de senales;

la figura 9 es un diagrama que describe un procedimiento de generacion de una senal PWM a partir de una senal del valor objetivo y una senal portadora;

la figura 10 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de un sistema inversor interactivo con la red electrica que incluye un circuito de control de inversor, de acuerdo con una segunda realizacion de la presente invencion;

la figura 11 es un diagrama que describe un procedimiento de generacion de una senal del valor objetivo utilizando una senal rectificada de onda completa;

la figura 12 es un diagrama de bloques que muestra una configuracion de un circuito de generacion de senales para llevar a cabo el procedimiento de generacion de la senal del valor objetivo utilizando la senal rectificada de onda completa;

la figura 13 es un diagrama de flujo que describe un procedimiento de control, tal que la tension de fase de cada fase concuerda con un potencial catodico de CC de una fuente de alimentacion de CC, en cada tercera parte del ciclo; la figura 14 es un diagrama de transicion vectorial que describe el procedimiento de control de la figura 13;

la figura 15 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de un sistema inversor interactivo con la red electrica que incluye un circuito de control de inversor, de acuerdo con una tercera realizacion de la presente invencion;

la figura 16 es un diagrama de flujo que describe un proceso ejecutado en un circuito de generacion de senales; la figura 17 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de un sistema inversor interactivo con la red electrica que incluye un circuito de control de inversor, de acuerdo con una cuarta realizacion de la presente invencion;

la figura 18 es un diagrama que muestra una relacion entre la forma de onda de la tension de linea y la forma de onda de tension de fase, en un caso en el que el valor del ancho de pulsos con mayor valor absoluto es positivo; la figura 19 es un diagrama que muestra una relacion entre la forma de onda de la tension de linea y la forma de onda de tension de fase, en el caso en el que el valor del ancho de pulsos del valor absoluto mas grande es negativo;

la figura 20 es un diagrama de flujo que muestra un procedimiento para determinar cada forma de onda de tension de fase;

la figura 21 es un diagrama que describe una relacion entre un valor del ancho de pulsos calculado por un procedimiento de retencion de la PWM y un ancho de pulsos de una forma de onda de pulsos determinada por el proceso de decision de la forma de onda de tension de fase;

la figura 22 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de un sistema inversor trifasico interactivo con la red electrica, que incluye un circuito de control de inversor convencional;

la figura 23 incluye diagramas que muestran un principio de generacion de la senal PWM en base a un procedimiento de comparacion de ondas triangulares; y

la figura 24 es un diagrama que muestra una forma de onda de la senal de control de tension de fase, y la de una senal del valor objetivo generada superponiendo sobre aquella un armonico de tercer orden.

MEJOR MODO DE LLEVAR A CABO LA INVENCION

A continuacion se describiran realizaciones referentes de la presente invencion haciendo referencia a los dibujos. En primer lugar, se describira una idea basica para reducir la perdida por conmutacion de un circuito inversor trifasico, de acuerdo con la presente invencion.

En el sistema inversor convencional -A'- mostrado en la figura 22, las senales Xu0, Xv0, Xw0 de valor objetivo se ajustan de tal modo que las senales de tension de linea entre las fases U y V, entre las fases V y W, y entre las fases W y U que tienen que ser entregadas al sistema -5- estan compensadas. Especificamente, si se supone que las senales Vu, Vv, Vw de tension de fase que se deben entregar a la fase U, la fase V y la fase W del sistema -5-, respectivamente, se expresan como Vu=A-sen(wt), Vv=A-sen(wt+2n/3) y Vw=A-sen(wt+4n/3), la senal que tiene la misma forma de onda que la senal de tension de fase obtenida superponiendo el armonico de tercer orden sobre las senales Vu, Vv, Vw de tension de fase se ajusta como las senales Xu0, Xv0, Xw0 de valor objetivo. A continuacion, las senales Xu0, Xv0, Xw0 de valor objetivo se comparan con la senal portadora de la onda triangular para generar la senal PWM.

De este modo, el circuito -62'- de generacion de senales PWM del sistema inversor -A'- compara los niveles de las senales Xu0, Xv0, Xw0 de valor objetivo y la senal portadora de la onda triangular, estando emparejados entre si el centro del rango de niveles Du de las primeras y el centro del rango de niveles CC de la segunda, y por lo tanto se genera necesariamente un pulso en cada ciclo de la senal PWM. Incluso si los niveles de dichas senales se comparan estando emparejados entre si un valor minimo del rango de niveles Du de la senal del valor objetivo Xu0, Xv0, Xw0 y un valor minimo del rango de niveles CC de la senal portadora de la onda triangular, la senal PWM no puede incluir un ciclo donde no se genere un pulso, dado que las senales Xu0, Xv0, Xw0 de valor objetivo son senales de onda sinusoidal.

En la presente invencion, la senal del valor objetivo de cada fase no fluctua simetricamente en una direccion positiva y negativa desde la referencia de 0[v] como una senal de onda sinusoidal. La senal del valor objetivo varia de manera que:

(1) las senales de tension de linea entre U y V, entre V y W y entre W y U entregadas al sistema -5- estan compensadas, y

(2) la senal del valor objetivo es una senal ciclica asimetrica que fluctua solamente en una direccion positiva desde la referencia de 0[v], y el ciclo incluye un periodo de 0[v].

La senal PWM de cada fase se genera comparando el nivel de la senal del valor objetivo y el de la senal portadora de onda triangular, estando emparejados el valor minimo (0[v]) del rango de niveles de la primera y el valor minimo del rango de niveles de la ultima.

Con el procedimiento descrito anteriormente, dado que la senal PWM no incluye un pulso en el periodo de 0[v] de las senales Xu0, Xv0, Xw0 de valor objetivo, la accion de conexion/desconexion de los elementos de conmutacion en el circuito inversor trifasico se puede detener en dicho periodo. Por lo tanto, los elementos de conmutacion en el circuito inversor trifasico detienen periodicamente la accion de conexion/desconexion, y por lo tanto se puede reducir proporcionalmente la perdida por conmutacion.

A continuacion se describe la senal que satisface las condiciones (1) y (2) anteriores.

Cuando las senales Vu, Vv, Vw de tension de fase se definen como Vu=A-sen(wt), Vv=A-sen(wt+2n/3) y Vw=A-sen(wt+4n/3) respectivamente, las senales de tension de linea Vuv, Vvw, Vwu se expresan como Vuv=Vu-Vv=V(3)-A-sen(wt-n/6), Vvw=Vv-Vw=V(3)-A-sen(wt+3n/6) y Vwu=Vw-Vu=V(3)-A-sen(wt+7n/6). La figura 1 es el diagrama vectorial que muestra la relacion entre las senales Vu, Vv, Vw de tension de fase y las senales de tension de linea Vuv, Vvw, Vwu.

La figura 1 muestra el estado en el que un vector Pu correspondiente a la senal de tension de fase U Vu queda sobre el eje X, estableciendose el eje X como la referencia de fase (0=0°). Los vectores Pu, Pv, Pw corresponden a las senales Vu, Vv, Vw de tension de fase, respectivamente, y los vectores Puv, Pvw, Pwu corresponden a las senales Vuv, Vvw, Vwu de tension de fase, respectivamente. Asimismo, los vectores Pvu, Pwv, Puw son inversiones de los vectores Puv, Pvw, Pwu, respectivamente. Por consiguiente, las senales Vvu, Vwv, Vuw de tension de linea correspondientes a los vectores Pvu, Pwv, Puw estan desplazadas en fase en n respecto de las de las senales Vuv, Vvw, Vwu de tension de linea, respectivamente, y se expresan como Vvu=-Vuv=V(3)-A-sen(wt+5n/6), Vwv=-Vvw=V(3)-A-sen(wt+9n/6) y Vuw=-Vwu=V(3)-A-sen(wt+n/6), respectivamente.

La condicion (1) descrita anteriormente corresponde al estado en el que los vectores Pu, Pv, Pw estan girando en sentido antihorario alrededor de un punto neutro -N- a una velocidad angular de w en la figura 1, manteniendo una diferencia de fase de 2n/3 entre si. Generalmente, el punto neutro -N- se ajusta sobre la tension de referencia de 0[v], y por lo tanto las senales Vu, Vv, Vw de tension de fase de la fase U, la fase V y la fase W aparecen como una proyeccion ortogonal de los vectores Pu, Pv, Pw sobre el eje Y, en la forma de una senal de onda sinusoidal desplazada en fase 2n/3 entre si, tal como se ha indicado anteriormente.

Haciendo referencia a la condicion (2), el punto mas bajo -d3- del circulo -C- dibujado mediante las puntas giratorias de los vectores Pu, Pv, Pw (posicion de -A sobre el eje Y) se puede ajustar en la tension de referencia de 0[v], para hacer que las senales Vu, Vv, Vw de tension de fase fluctuen solamente en una direccion positiva desde la referencia de 0[v]. Sin embargo, mediante dicho procedimiento, dado que las senales Vu, Vv, Vw de tension de fase se convierten en 0[v] solamente en el instante en el que los puntos de los vectores Pu, Pv, Pw pasan por el punto -d3-, limitarse a desplazar la posicion de la referencia de 0[v] no es suficiente para mantener ciclicamente las senales Vu, Vv, Vw de tension de fase a 0[v] durante un determinado periodo.

Por consiguiente, para mantener ciclicamente las senales Vu, Vv, Vw de tension de fase a 0[v] durante un determinado periodo, es necesario asignar una zona parcial en el circulo -C- como una zona R de referencia de 0[v], de tal modo que las senales Vu, Vv, Vw de tension de fase se mantienen a 0[v] durante el periodo en el que los puntos de los vectores Pu, Pv, Pw pasan a traves de la zona de referencia R.

Asimismo, para cumplir la condicion de que las senales Vu, Vv, Vw de tension de fase deberian fluctuar solamente en la direccion positiva, la zona R de referencia de 0[v] se tiene que ajustar de tal modo que mientras uno de los vectores Pu, Pv, Pw esta pasando a traves de la zona de referencia R, los dos vectores restantes pasan a traves de una zona superior a lo largo de la direccion Y en la figura 1. Asimismo, otro vector tiene que entrar en la zona de referencia R en el momento en que el vector que esta pasando a traves de la zona de referencia R sale de la misma, de tal modo que constantemente alguno de los tres vectores Pu, Pv, Pw se tiene que estar desplazando en la zona de referencia R.

A tal efecto, se puede disponer la linea de referencia de 0[v] -L- paralela al eje X y que cruza horizontalmente el circulo -C-, y para cumplir las condiciones anteriores dicha linea de referencia -L- puede estar situada de tal modo que pasa por un punto -d1 - y un punto -d2-, tal como se muestra en la figura 1. Los puntos -d1 -, -d2- corresponden a la posicion en la que quedan los extremos del vector Pv y del vector Pw, respectivamente, tras la rotacion del circulo -C- en sentido antihorario en n/2 en la figura 1. En terminos de la posicion rotacional del vector Pu, el punto -d1-corresponde a la posicion rotada en 0=7n/6 y el punto -d2- a la posicion rotada en 0=11 n/6. Por lo tanto, de acuerdo con la presente invencion, la zona R de referencia de 0[v] esta situada en la zona entre los puntos -d1- y -d2- a lo largo del circulo -C-.

La condicion anterior (1) se puede expresar como que, por ejemplo cuando el vector Pu rota alrededor del punto neutro -N- tal como se muestra en la figura 1, el vector Pv se desplaza manteniendo constantemente un angulo del vertice de 2n/3 con respecto al vector Pu, y el vector Pw se desplaza manteniendo constantemente un angulo del vertice de -2n/3 con respecto al vector Pu, en otras palabras, los vectores Pu, Pv, Pw se desplazan de tal modo que los extremos de los mismos forman constantemente un triangulo equilatero T.

Dado que la rotacion del vector Pu alrededor del punto neutro -N- es relativa, la anterior condicion (1) se cumple siempre que la relacion posicional de los vectores Pv, Pw con respecto al vector Pu se mantenga de tal modo que en los extremos de los vectores Pu, Pv, Pw forman el triangulo equilatero T, en el caso en el que el punto neutro -N-rota alrededor del extremo del vector Pu. La rotacion convencional de los vectores Pu, Pv, Pw se puede entender como la rotacion de los extremos de los vectores Pu, Pv, Pw producida por la rotacion del triangulo equilatero T alrededor del centro de gravedad (punto neutro -N-) a una velocidad de wt. La rotacion de los vectores Pu, Pv, Pw segun la presente invencion se puede entender, tal como se muestra en la figura 2, como la rotacion de los extremos de los vectores Pu, Pv, Pw producida por la rotacion del triangulo equilatero T sobre la linea de referencia -L- a una velocidad de wt.

La figura 2 muestra la posicion rotacional de los vectores Pu, Pv, Pw determinada por una rotacion del triangulo equilatero T desde la posicion de 0=-n/6, y las posiciones (a) a (d) corresponden a la posicion de rotacion 0=-n/6, 0=3n/6, 0=7n/6 y 0=11 n/6, respectivamente. En este caso, la posicion de 0=0 es, tal como se muestra en la figura 1, donde el vector Pu queda sobre el eje X.

Tal como se muestra en la figura, el triangulo equilatero T rota alrededor del extremo w del vector Pw en el sector desde (a) hasta (b); el triangulo equilatero T rota alrededor del extremo v del vector Pv en el sector desde (b) hasta (c); el triangulo equilatero T rota alrededor del extremo u del vector Pu en el sector desde (c) hasta (d). En la figura 2, aunque el triangulo equilatero T no rota tan suavemente como girar el circulo -C-, el triangulo equilatero T se mantiene constantemente y ademas los tres vectores Pu, Pv, Pw se desplazan constantemente en la zona que no esta por debajo de la tension de referencia de 0[v], y por lo tanto se cumplen las condiciones (1), (2). Por consiguiente, generar la senal del valor objetivo que tiene la forma de onda de las senales de tension de fase obtenidas a partir de la rotacion de los vectores Pu, Pv, Pw tal como se muestra en la figura 2 (en adelante, "senales Vu1, Vv1, Vw1 de tension de fase"), sigue permitiendo entregar las senales Vuv, Vvw, Vwu de tension de linea compensadas al sistema -5-.

A continuacion haciendo referencia a las figuras 1 a 3, se describiran las formas de onda de las senales Vu1, Vv1, Vw1 de tension de fase de la fase U, la fase V y la fase W.

Las formas de onda de las senales de tension de fase de la fase U, la fase V y la fase W se determinan mediante la posicion de las puntas de los vectores Pu, Pv, Pw, respectivamente. En la figura 1, dado que el punto neutro -N- esta fijo sobre la tension de referencia 0[v] y las puntas de los vectores Pu, Pv, Pw rotan alrededor del punto neutro -N-, las formas de onda de las senales Vu, Vv, Vw de tension de fase de la fase U, la fase V y la fase W se calculan a partir de A-sen(0), donde A y 0 son la magnitud y la fase, respectivamente, de los vectores Pu, Pv, Pw.

En el caso de la figura 2, la tension de referencia 0[v] se ajusta sobre la linea de referencia -L-, y cuando un vertice del triangulo equilatero T (extremo de los vectores Pu, Pv, Pw) queda sobre la linea de referencia -L-, el triangulo equilatero T rota alrededor de dicho vertice, y por lo tanto la posicion de la tension de referencia 0[v] se desplaza cada vez que el triangulo equilatero T rota en 2n/3. Por consiguiente, para obtener la trayectoria de las puntas de los vectores Pu, Pv, Pw, la posicion de la tension de referencia 0[v] se tiene que desplazar cada vez que el triangulo equilatero T rota en 2n/3, para obtener la trayectoria con respecto a la posicion de la tension de referenda 0[v] que se ha desplazado.

Por ejemplo, mientras que la forma de onda de la senal Vu1 de tension de fase U esta determinada por la posicion de la punta del vector Pu con respecto a la tension de referencia 0[v], dado que la punta del vector Pw se ajusta sobre la tension de referencia 0[v] en el periodo desde (a) hasta (b) (0 es -n/6 a 3n/6) en la figura 2, la forma de onda de la senal Vu1 de tension de fase U es la forma de onda de la punta del vector E1 que se extiende desde el punto w hasta el punto u, dibujada por la rotacion del mismo desde la orientacion en (a) hasta la orientacion en (b) (linea gruesa -B1- en la figura 2). Analogamente, en el periodo desde (b) hasta (c) (0 es 3n/6 a 7n/6), dado que la punta del vector Pv se ajusta sobre la tension de referencia 0[v], la forma de onda de la senal Vu1 de tension de fase U es la forma de onda de la punta del vector E2 que se extiende desde el punto v hasta el punto u, dibujada por la rotacion del mismo desde la orientacion en (b) hasta la orientacion en (c) (linea de trazos -B2- en la figura 2). Ademas, en el periodo desde (c) hasta (d) (0 es 7n/6 a 11n/6), dado que la punta del vector Pu se ajusta sobre la tension de referencia 0[v], la forma de onda de la senal Vu1 de tension de fase U esta fija sobre la tension de referencia 0[v].

La figura 3 es un diagrama vectorial en el que el diagrama vectorial de la figura 1 esta rotado en -n/6 para establecer el estado de la figura 2(a). Mientras que la forma de onda representada por la linea gruesa -B1- de la figura 2 esta dibujada por la rotacion del vector E1 alrededor de la punta del vector Pw de 0 hasta 2n/3, esta forma de onda es identica a la forma de onda dibujada por la rotacion del vector Puw de la misma fase que el vector E1 (0 = 0) de la figura 3, de 0 a 2n/3. En otras palabras, la forma de onda coincide con la de la senal de tension de linea Vuw en el periodo de -n/6 a 3n/6. Analogamente, mientras que la forma de onda representada por la linea de trazos -B2- de la figura 2 esta dibujada por la rotacion del vector E2 alrededor del extremo del vector Pv de n/3 a n, esta forma de onda es identica a la forma de onda dibujada por la rotacion del vector de la misma fase que el vector E2 (0 = n/3) (es decir, el vector Puv de 0 = -n/3 de la figura 3) de n/3 a n, en el diagrama vectorial de la figura 3 rotado en sentido antihorario en 2n/3. En otras palabras, la forma de onda coincide con la de la senal de tension de linea Vuv en el periodo de 3n/6 a 7n/6.

Por lo tanto, la forma de onda de la senal Vu1 de tension de fase U a traves de un ciclo entero se obtiene como una onda compuesta de la senal de tension de linea Vuw (-n/6 a 3n/6), la senal de tension de linea Vuv (3n/6 a 7n/6) y 0[v] (7n/6 a 11n/6).

La forma de onda de la fase V y las senales Vv1, Vw1 de tension de fase W a traves de un ciclo completo se pueden obtener asimismo mediante procedimientos similares. Aunque se omitiran los detalles de los mismos, la forma de onda de las senales Vv1 de tension de fase V a traves de un ciclo se pueden obtener como una onda compuesta de la senal de tension de linea Vvw en el periodo de -n/6 a 3n/6, 0[v] en el periodo de 3n/6 a 7n/6 y la senal de tension de linea Vvu en el periodo de 7n/6 a 11n/6. Analogamente, la forma de onda de las senales Vw1 de tension de fase W a traves de un circulo se pueden obtener como una onda compuesta de 0[v] en el periodo de -n/6 a 3n/6, la senal de tension de linea Vwv en el periodo de 3n/6 a 7n/6, y la senal de tension de linea Vwu en el periodo de 7n/6 a 11n/6.

Resumiendo lo anterior, las formas de onda de las senales Vu1, Vv1, Vw1 de tension de fase de la fase U, la fase V y la fase W, respectivamente, se expresan tal como se muestra en la tabla de la figura 4, y las formas de onda reales se muestran en la figura 5. En este caso, la figura 5(a) muestra las formas de onda de las senales de tension de linea Vuv, Vvw, Vwu; la figura 5(b) las de las senales de tension de linea Vvu (=-Vuv), Vwv (=-Vvw), Vuw (=-Vwu); y la figura 5(c) las de las senales Vu1, Vv1, Vw1 de tension de fase.

De acuerdo con las figuras 4 y 5(a) a 5(c), en el caso en que los vectores Pu, Pv, Pw correspondientes a la fase U, la fase V y la fase W, respectivamente, estan situados en sentido antihorario en la secuencia de fases de U, V, W tal como se muestra en la figura 1, las senales de tension de linea que se deben utilizar para formar la forma de onda de la senal Vu1 de tension de fase U son la senal de tension de linea Vuw entre las lineas U y W y la senal de tension de linea Vuv entre las lineas U y V. Estas senales de tension de linea se obtienen restando, de la senal de tension de fase U Vu, la senal Vw de tension de fase W que es una fase anterior a la fase U y la senal Vv de tension de fase V que es una fase posterior a la misma, respectivamente.

Analogamente, las senales de tension de linea que se deben utilizar para formar la forma de onda de la senal Vv1 de tension de fase V son la senal de tension de linea Vvu entre las lineas V y U y la senal de tension de linea Vvw entre las lineas V y W. Estas senales de tension de linea se pueden obtener restando la senal de tension de fase U Vu que es una fase anterior a la fase V y la senal de tension de fase W Vw que es una fase posterior a la misma, respectivamente, de la senal de tension de fase V Vv. Ademas, las senales de tension de linea que se deben utilizar para formar la forma de onda de la senal Vw1 de tension de fase W son la senal de tension de linea Vwv entre las lineas W y V y la senal de tension de linea Vwu entre las lineas W y U. Estas senales de tension de linea se pueden obtener restando la senal de tension de fase V Vv que es una fase anterior a la fase W y la senal de tension de fase U Vu que es una fase posterior a la misma, respectivamente, de la senal de tension de fase W Vw.

Por lo tanto, las senales de tension de linea que se deben utilizar para formar la forma de onda de la senal de tension de fase de las fases respectivas son las dos senales de tension de linea obtenidas restando, de la senal de tension de fase de una fase determinada, la senal de tension de fase de la fase una secuencia anterior a la fase determinada y la senal de tension de fase de la fase una secuencia posterior a la misma, respectivamente.

En el caso en el que las formas de onda de las senales Vu1, Vv1, Vw1 de tension de fase mostradas en la figura 5(c) se utilizan como la senal del valor objetivo, por ejemplo, la forma de onda de la senal de tension de linea Vuv entre las lineas U y V que se debe entregar al sistema -5- se puede obtener sumando la forma de onda de la senal Vu1 de tension de fase de la figura 5(c) a una forma de onda invertida de la senal Vv1 de tension de fase, en base a Vuv=Vu1-Vv1.

En el periodo de 3n/6 a 7n/6, dado que la senal Vv1 de tension esta al nivel 0, la forma de onda de la senal de tension de linea Vuv es identica a la de la senal Vu1 de tension de fase, es decir, la forma de onda de la senal de tension de linea Vuv. Analogamente, en el periodo de 7n/6 a 11n/6, dado que la senal Vu1 de tension esta al nivel 0, la forma de onda de la senal de tension de linea Vuv es identica a la forma de onda invertida de la senal Vv1 de tension de fase, es decir, la forma de onda invertida de la senal de tension de linea Vvu (forma de onda de la senal de tension de linea Vuv). De acuerdo con la figura 1, la senal de tension de linea Vuv es la proyeccion ortogonal del vector Puv sobre el eje Y, y por lo tanto se puede expresar como V(3)-A-sen(wt-n/6). En el periodo de 3n/6 a 11n/6, por lo tanto, la forma de onda de la senal de tension de linea Vuv se puede expresar como \(3)-A-sen(wt-n/6). En el periodo de -n/6 a 3n/6, la forma de onda de la senal de tension de linea Vuv se puede obtener a partir de Vuw-Vvw. De acuerdo con la figura 1, se establece Vuw=V(3)-A-sen(wt+n/6) y Vvw=V(3)-A-sen(wt+3n/6)), y por lo tanto la forma de onda de la senal de tension de linea Vuv se puede expresar como Vuw-Vvw=V(3)-A-(sen(wt+n/6)-sen(wt+3n/6)|. Cuando wt=9, la parte "sen(wt+n/6)-sen(wt+3n/6)" se calcula como sigue:

sen(9 n/6) - sen(9 3n/6) = sen(9)- cos(n/6) cos(9)- sen(n/6) - cos(9)

= sen(9)- cos(n/6) - cos(9)- sen(n/6)

= sen(9 - n/6) ... (1)

Por consiguiente, asimismo en el periodo de -n/6 a 7n/6, la forma de onda de la senal de tension de linea Vuv se puede expresar como V(3)-A-sen(wt-n/6) tal como el periodo de 3n/6 a 11n/6, y la forma de onda de la senal de tension de linea Vuv a traves de todo el periodo de -n/6 a 11n/6 se puede obtener mediante V(3)-A-sen(wt-n/6). La forma de onda de las senales de tension de linea Vvw, Vwu se puede obtener asimismo de manera similar, y el vector Pvw y el vector Pwu corresponden a las senales de tension de linea Vvw, Vwu, respectivamente. Por consiguiente, la senal de tension de linea Vvw se puede expresar como V(3)-A-sen(wt-n/2), y la senal de tension de linea Vwu como V(3)-A-sen(wt-7n/6).

Tal como se ha descrito anteriormente, utilizar la forma de onda de las senales Vu1, Vv1, Vw1 de tension de fase mostradas en la figura 5(c) como la senal del valor objetivo permite asimismo entregar al sistema -5- las senales Vuv, Vvw, Vwu de tension de linea compensadas.

A continuacion, se describira el circuito de control de inversor que genera la anterior senal del valor objetivo y entrega al inversor -2- la senal PWM generada en base a la misma.

La figura 6 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de un sistema inversor interactivo con la red electrica que incluye un circuito de control de inversor, de acuerdo con una primera realizacion de la presente invencion. El sistema inversor -A1- interactivo con la red electrica incluye una fuente -1- de alimentacion de CC, un circuito inversor -2-, un circuito -3- de filtro, un circuito transformador -4-, un sistema comercial -5- de alimentacion, un circuito -6- de control de inversor, un sensor -7- de tension de CC, un sensor -8- de corriente y un sensor -9- de tension de linea. La fuente -1- de alimentacion de CC esta conectada al circuito inversor -2-. El circuito inversor -2-es un inversor trifasico, y el circuito inversor -2-, el circuito -3- de filtro, el circuito transformador -4- y el sistema comercial -5- de alimentacion estan conectados en serie por este orden a traves de lineas de salida para tensiones de salida de la fase U, la fase V y la fase W. Al circuito inversor -2- esta conectado el circuito -6- de control de inversor. El sistema inversor -A1- interactivo con la red electrica sirve para convertir alimentacion de CC generada por la fuente -1- de alimentacion de CC en alimentacion de CA con el circuito inversor -2-, y suministrar la alimentacion de CA al sistema comercial -5- de alimentacion.

La fuente -1- de alimentacion de CC, que genera alimentacion de CC, esta dotada de una bateria solar para convertir energia solar en energia electrica.

El circuito inversor -2- es un inversor trifasico de puente completo, y conecta y desconecta los elementos de conmutacion incluidos en el mismo en funcion de la senal PWM introducida desde el circuito -6- de control de inversor, convirtiendo de ese modo la alimentacion de CC introducida desde la fuente -1- de alimentacion de CC en alimentacion de CA.

La figura 7 es un diagrama de circuito que describe el circuito inversor -2-.

El circuito inversor -2- incluye seis elementos -Tr1- a -Tr6- de conmutacion que estan conectados en puente. A cada uno de los elementos -Tr1-, -Tr2-, -Tr3-, -Tr4-, -Tr5-, -Tr6- de conmutacion estan conectados en paralelo diodos -D1-, -D2-, -D3-, -D4-, -D5-, -D6- de retroalimentacion, respectivamente. Como elemento de conmutacion, se puede utilizar un elemento de conmutacion de semiconductor, tal como un transistor bipolar, un transistor de efecto campo y un tiristor. La figura 7 muestra el ejemplo en que se utiliza el tiristor.

La alimentacion de CC entregada por la fuente -1- de alimentacion de CC es alimentada a ambas partes de extremo de la conexion en serie del elemento -Tr1 - de conmutacion y el elemento -Tr2- de conmutacion (en adelante, "primer brazo"), la conexion en serie del elemento -Tr3- de conmutacion y el elemento de conmutacion -Tr4- (en adelante, "segundo brazo") y la conexion en serie del elemento -Tr5- de conmutacion y el elemento -Tr6- de conmutacion (en adelante, "tercer brazo"). Las senales de tension de la fase U, la fase V y la fase W son entregadas desde los puntos de conexion -a-, -b-, -c- del primer brazo, el segundo brazo y el tercer brazo, respectivamente.

Cada uno de los seis elementos -Tr1- a -Tr6- de conmutacion son conectados y desconectados por la senal PWM entregada por el circuito -6- de control de inversor. Especificamente, el circuito -6- de control de inversor entrega tres conjuntos de senales PWM de diferentes anchos de pulsos, y cada conjunto incluye dos senales PWM de fases invertidas mutuamente. Tras denotar las senales PWM de los conjuntos respectivos como (PS11, PS12), (PS21, PS22) y (PS31, PS32), las senales PWM -PS11-, -PS12- son introducidas respectivamente al terminal de control del elemento -Tr1- de conmutacion y el elemento -Tr2- de conmutacion (base del transistor en la figura 7); las senales PWM -PS21-, -PS22- son introducidas respectivamente al terminal de control del elemento -Tr3- de conmutacion y el elemento -Tr4- de conmutacion; y las senales PWM -PS31-, -PS32- son introducidas respectivamente al terminal de control del elemento -Tr5- de conmutacion y el elemento -Tr6- de conmutacion.

El circuito -3- de filtro es un filtro paso bajo que incluye un reactor y un condensador. El circuito -3- de filtro sirve para eliminar un ruido de conmutacion contenido en la tension de CA entregada desde el circuito inversor -2-. El circuito transformador -4- lleva a cabo una subida/bajada gradual de la tension de CA entregada desde el circuito -3- de filtro hasta sustancialmente el mismo nivel que la tension del sistema comercial -5- de alimentacion (en adelante, "tension del sistema").

El sensor -7- de tension de CC sirve para detectar la tension de CC entregada desde la fuente -1- de alimentacion de CC. La senal de tension de CC detectada es introducida en el circuito -6- de control de inversor. El sensor -8- de corriente sirve para detectar una corriente de las fases respectivas entregada desde el circuito transformador -4-. La senal de corriente detectada es introducida en el circuito -6- de control de inversor. El sensor -9- de la tension de linea sirve para detectar una senal de tension de linea de las fases respectivas en el sistema comercial -5- de alimentacion. La senal de tension detectada es introducida en el circuito -6- de control de inversor.

El circuito -6- de control de inversor sirve para generar la senal PWM que controla la accion de conexion/desconexion de los elementos de conmutacion en el circuito inversor -2-. Al circuito -6- de control de inversor se introduce la senal de tension de CC, la senal de corriente y la senal de tension de linea desde el sensor -7- de tension de CC, el sensor -8- de corriente y el sensor -9- de tension de linea, respectivamente. El circuito -6- de control de inversor genera la senal PWM en base a estas senales, y entrega al circuito inversor -2- la senal PWM generada de este modo.

El circuito -6- de control de inversor incluye un circuito -61- de generacion de senales de valor objetivo y un circuito -62- de generacion de senales PWM. El circuito -61 - de generacion de senales de valor objetivo sirve para generar la anterior senal del valor objetivo y entregar la senal del valor objetivo al circuito -62- de generacion de senales PWM. En la primera realizacion, las senales de valor objetivo generadas en el circuito -61- de generacion de senales de valor objetivo se denominaran Xu1, Xv1 y Xw1.

El circuito -61- de generacion de senales de valor objetivo incluye un circuito -611- de generacion de senales de control de tension de fase, un circuito -612- de conversion de senales de control y un circuito -613- de generacion de senales.

El circuito -611- de generacion de senales de control de tension de fase recibe la entrada de la senal de tension de CC detectada por el sensor -7- de tension de CC, la senal de corriente detectada por el sensor -8- de corriente y la senal de tension de linea detectada por el sensor -9- de tension de linea. Ademas, se introducen en el circuito -611 -una tension de CC objetivo y una corriente reactiva objetivo, predeterminadas. El circuito -611- de generacion de senales de control de tension de fase genera las senales Xu, Xv, Xw de control de tension de fase para controlar la tension de fase de cada una de las fases, en base a dichas senales de deteccion, a la tension de CC objetivo y a la corriente reactiva objetivo, y entrega dichas senales al circuito -612- de conversion de senales de control.

El circuito -611- de generacion de senales de control de tension de fase incluye un circuito -611a- de deteccion de fase, un circuito -611b- de control PI, un circuito -611c- de conversion trifasica/bifasica, un circuito -611d- de conversion de coordenadas estaticas, un circuito -611e- de control PI, un circuito -611f- de conversion de coordenadas de rotacion y un circuito -611g- de conversion bifasica/trifasica.

El circuito -611a- de deteccion de fase detecta la fase de la tension del sistema en base a la senal de tension de linea introducida desde el sensor -9- de tension de linea, y entrega la fase al circuito -611d- de conversion de coordenadas estaticas, al circuito -611f- de conversion de coordenadas de rotacion y al circuito -613- de generacion de senales. El circuito -611 b- de control PI realiza un control PI para ejecutar un calculo de correccion con respecto a la diferencia entre la senal de tension de CC introducida desde el sensor -7- de tension de CC y la tension de CC objetivo, y entrega una senal de valor de correccion Xd, que representa el resultado del calculo. El circuito -611c- de conversion trifasica/bifasica convierte la senal de corriente trifasica introducida desde el sensor -8- de corriente en una senal de corriente bifasica para entregar. El circuito -611d- de conversion de coordenadas estaticas recibe una entrada de la senal de corriente bifasica procedente del circuito -611c- de conversion trifasica/bifasica, y una entrada de la fase de la tension del sistema procedente del circuito -611a- de deteccion de la fase. El circuito -611d- de conversion de coordenadas estaticas convierte la senal de corriente bifasica en un componente de diferencia de fase y un componente en fase con respecto a la fase de la tension del sistema, y entrega dichos componentes. La denominada conversion ap de convertir trifasica en bifasica, y la denominada conversion dq de convertir una coordenada de rotacion en una coordenada estatica son bien conocidas, y se omitira por lo tanto una descripcion detallada de las mismas.

El circuito -611e- de control de PI realiza el control PI para ejecutar un calculo de correccion con respecto a la diferencia entre la senal de corriente reactiva, que es el componente de diferencia de fase entregado desde el circuito -611d- de conversion de coordenadas estaticas, y la corriente reactiva objetivo, y entrega una senal del valor de correccion Xq, que representa el resultado del calculo. El circuito -611f- de conversion de coordenadas de rotacion recibe una entrada de la senal del valor de correccion Xd entregada por el circuito -611 b- de control de PI tal como un componente en fase, y una entrada de la senal del valor de correccion Xq entregada por el circuito -611ede control PI como un componente de diferencia de fase, y una entrada de la fase de la tension del sistema desde el circuito -611a- de deteccion de fase. El circuito -611f- de conversion de coordenadas de rotacion convierte la senal del valor de correccion Xd y la senal del valor de correccion Xq en senales de control bifase Xa y Xp para su entrega. El circuito -611 g- de conversion trifasica/bifasica convierte la senal de control Xa, Xp introducida desde el circuito -611f- de conversion de coordenadas de rotacion en senales de control de tension trifasica Xu, Xv, Xw para su entrega. La denominada conexion inversa ap consistente en convertir bifasico en trifasico y la denominada conversion inversa dq consistente en convertir coordenadas estaticas en coordenadas de rotacion son bien conocidas, y se omitira por lo tanto una descripcion detallada de las mismas.

En este caso, el circuito -611- de generacion de senales de control de tension de fase no se limita a la configuracion descrita anteriormente y puede tener cualesquiera configuraciones que generen las senales Xu, Xv, Xw de control de tension de fase. Por ejemplo, la senal de control de tension de fase se puede generar para controlar la senal de corriente bifasica sin llevar a cabo la conversion de coordenadas estaticas, o para controlar la senal de corriente trifasica tal cual, sin realizar conversion trifasica/bifasica.

El circuito -612- de conversion de senales de control convierte las senales Xu, Xv, Xw de control de tension de fase introducidas desde el circuito -611- de generacion de senales de control de tension de fase en las senales Xuv, Xvw, Xwu de control de tension de linea para entregar al circuito -613- de generacion de senales. El circuito -612- de conversion de senales de control genera una senal que representa la diferencia entre Xu y Xv como Xuv, una senal que representa la diferencia entre Xv y Xw como Xvw y una senal que representa la diferencia entre Xw y Xu como Xwu, convirtiendo de ese modo las senales de control.

No es necesario generar la senal de control de tension de fase para generar la senal de control de tension de linea. Se puede proporcionar un circuito que genera directamente la senal de control de tension de linea, en lugar del circuito -611- de generacion de senales de control de tension de fase y el circuito -612- de conversion de senales de control, generando de ese modo la senal de control de tension de linea.

El circuito -613- de generacion de senales genera y entrega las senales Xu1, Xv1, Xw1 de valor objetivo a partir de las senales Xuv, Xvw, Xwu de control de tension de linea introducidas desde el circuito -612- de conversion de senales de control y las senales Xvu, Xwv, Xuw que tienen la polaridad invertida respecto de la de las senales Xuv, Xvw, Xwu. En este caso, el circuito -612- de conversion de senales de control puede asimismo generar y entregar las senales Xvu, Xwv, Xuw de control de tension de linea, de tal modo que el circuito -613- de generacion de senales recibe la entrada de las seis senales Xuv, Xvw, Xwu, Xvu, Xwv, Xuw de control de tension de linea.

El circuito -613- de generacion de senales calcula Xu1, Xv1 y Xw1 en base a la fase de la senal de tension de fase U de la tension del sistema introducida desde el circuito -611a- deteccion de fase, de acuerdo con la siguiente formula (2):

La figura 8 es un diagrama que describe la forma de onda de la senal Xu1 de valor objetivo entregada por el circuito -613- de generacion de senales. La forma de onda Xu representa la forma de onda de la senal Xu de control de tension de fase, y coincide con la de la senal de tension de fase U objetivo de la tension del sistema. La forma de onda Xuv representa la forma de onda de la senal de control de tension de lfnea Xuv, y la forma de onda Xuw representa la forma de onda de la senal Xuw, que tiene la polaridad invertida respecto de la de la senal de control de tension de lfnea Xwu.

Tal como se muestra en la figura, la senal Xu1 del valor objetivo aparece como la senal Xuw en el periodo de -n/6<0<3n/6; como la senal de control de tension de lfnea Xuv en el periodo de 3n/6<0<7n/6, y se hace cero en el periodo de 7n/6<0<11n/6, cuando la fase de la senal de tension de fase U de la tension del sistema se indica como 0. En otras palabras, la forma de onda Xu1 mostrada en la figura es identica a la forma de onda de Vu mostrada en la figura 5(c). Analogamente, la senal Xv1 del valor objetivo aparece como la senal Xvw en el periodo de -n/6<0<3n/6; se hace cero en el periodo de 3n/6<0<7n/6; y aparece como la senal Xvu que tiene la paridad invertida respecto de la de la senal de control de tension de lfnea Xuv en el periodo de 7n/6<0<11n/6. Ademas, la senal Xu1 del valor objetivo se hace cero en el periodo de -n/6<0<3n/6; aparece como la senal Xwv que tiene la polaridad invertida respecto de la de la senal de control de tension de lfnea Xvw en periodo de 3n/6<0<7n/6; y aparece como la senal de control de tension de lfnea Xwu en el periodo de 7n/6<0<11 n/6.

El circuito -611 g- de conversion bifasica/trifasica calcula las senales Xu, Xv, Xw de control de tension de fase en base a las senales de control Xa, Xp, de acuerdo con la siguiente formula (3). Asimismo, el circuito -612- de conversion de senales de control calcula las senales Xuv, Xvw, Xwu de control de tension de lfnea en base a las senales Xu, Xv, Xw de control de tension de fase, de acuerdo con la formula (4) presentada a continuacion. A partir de las formulas (3) y (4), se obtiene a continuacion la formula (5).

A partir de las formulas (5) y (2), se obtiene la siguiente formula (6). Por consiguiente, el circuito -611 g- de conversion bifasica/trifasica, el circuito -612- de conversion de senales de control y el circuito -613- de generacion de senales se pueden unificar para calcular y entregar directamente las senales Xu1, Xv1, Xw1 de valor objetivo a partir de las senales de control Xa, Xp, utilizando la formula (6).

Haciendo referencia de nuevo a la figura 6, el circuito -62- de generacion de senales PWM genera la senal PWM de cada una de las fases a partir de la senal portadora generada en el mismo y de las senales Xu1, Xv1, Xw1 de valor objetivo de las fases introducidas desde el circuito -61- de generacion de senales de valor objetivo, y entrega la senal PWM al circuito inversor -2-.

La figura 9(a) es un diagrama que describe un procedimiento de generacion de la senal PWM a partir de la senal del valor objetivo y la senal portadora. En (a) de la figura, la senal del valor objetivo se expresa mediante una forma de onda -F-, la senal portadora se expresa mediante una forma de onda -C- y la senal PWM se expresa mediante una forma de onda P. El circuito -62- de generacion de senales PWM genera como la senal PWM una senal de pulso tal que pasa a un nivel alto en un periodo en el que la senal del valor objetivo es mayor que la senal portadora, y pasa a un nivel bajo en un periodo en el que la senal del valor objetivo no es mayor que la senal portadora. En (a) de la figura, por consiguiente, la forma de onda P esta al nivel alto en el periodo donde la forma de onda -F- es mayor que la forma de onda -C-, y al nivel bajo en el periodo en el que la forma de onda -F- no es mayor que la forma de onda -C-.

En la primera realizacion, la senal portadora se genera para que fluctue en una zona no menor que el nivel 0 en el rango de la senal del valor objetivo, de tal modo que el valor mfnimo de la senal del valor objetivo coincide con el de la senal portadora.

Los elementos de conmutacion de la fase U, la fase V y la fase W en el circuito inversor -2- se conectan y desconectan de acuerdo con la senal PWM de la fase U, la fase V y la fase W, respectivamente. El circuito -62- de generacion de senales PWM genera asimismo las senales de pulso invertidas a partir de las de la fase U, la fase V y la fase W, y entrega dichas senales de pulso como la senal PWM de la fase invertida, al circuito inversor -2-. Los elementos de conmutacion conectados en serie a los elementos de conmutacion de la fase U, la fase V y la fase W en el circuito inversor -2- se conectan y desconectan en oposicion a los elementos de conmutacion de la fase U, la fase V y la fase W, en base a las senales PWM de la fase invertida.

A continuacion se describira el funcionamiento del circuito -6- de control de inversor.

En la primera realizacion, el circuito -61- de generacion de senales de valor objetivo entrega las senales Xu1, Xv1, Xw1 de valor objetivo que forman la forma de onda mostrada en la figura 5(c), y el circuito -62- de generacion de senales PWM genera las senales PWM en base a las senales Xu1, Xv1, Xw1 de valor objetivo y entrega las senales PWM al circuito inversor -2-. Considerando que las senales Vu1, Vv1, Vw1 de tension de fase entregadas por el circuito inversor -2- muestran la forma de onda mostrada en la figura 5(c), dado que las senales de tension de linea que representan las diferencias de las senales Vu1, Vv1, Vw1 de tension de fase se generan en la forma de las senales Vuv, Vvw, Vwu de tension de linea compensadas mostradas en la figura 5(a) para entregar al sistema -5-, la tension se puede ajustar a la tension del sistema. Por lo tanto, la salida de alimentacion de CA mediante el circuito inversor -2- puede ser suministrada al sistema comercial -5- de alimentacion.

Asimismo, en la primera realizacion, la senal del valor objetivo se hace cero en un periodo de un tercio del ciclo. En este periodo, dado que la senal del valor objetivo no es mayor que la senal portadora, la senal PWM se mantiene al nivel bajo. Por consiguiente, el elemento de conmutacion en el circuito inversor -2- al que se ha introducido la senal PWM no realiza la accion de conmutacion en este periodo. Dicha disposicion permite reducir el numero de veces de conmutacion de los elementos de conmutacion en el circuito inversor -2-, suprimiendo de ese modo la perdida por conmutacion y mejorando la eficiencia de conversion de alimentacion del circuito inversor -2-. Asimismo, dado que la frecuencia de la senal portadora permanece invariable, se puede suponer que el circuito -3- de filtro puede eliminar el ruido de conmutacion a dicha frecuencia, en el proceso de diseno.

En el circuito -6- de control de inversor acorde con la primera realizacion, el circuito -611- de generacion de senales de control de tension de fase y el circuito -62- de generacion de senales PWM son iguales que los utilizados en el circuito de control de inversor convencional -6'-, y por lo tanto el circuito -6- de control de inversor se puede obtener simplemente sustituyendo el circuito -612'- de superposicion del armonico de tercer orden en el circuito de control de inversor convencional -6'- con el circuito -612- de conversion de senales de control y el circuito -613- de generacion de senales.

La figura 9(b) se muestra para su comparacion con la figura 9(a), y muestra una forma de onda -F'- de la senal del valor objetivo (senal de control de tension de fase con el armonico de tercer orden superpuesto en la misma. Ver la forma de onda Xu0 de la figura 24) introducida en el circuito -62'- de generacion de senales PWM del circuito de control de inversor convencional -6'-, la forma de onda -C- de la senal portadora y la forma de onda P' de la senal PWM.

En cada uno de (a) y (b) en la figura, la longitud de la flecha -L- en el extremo izquierdo corresponde a la amplitud de la senal portadora -C-, e indica un rango ajustable maximo de la longitud del periodo de alto nivel de la senal PWM. Sin embargo, en el caso en que el periodo de alto nivel es demasiado largo o demasiado corto, la precision de la longitud del periodo de alto nivel se degrada debido al tiempo muerto incidental para la generacion de la senal PWM. Por consiguiente, se dispone un margen para impedir que se utilice dicho rango cuando se degrada la precision. Las flechas de lineas continuas -M1-, -M2- en (a) y (b) en la figura, indican el rango correspondiente a dicho margen. En la primera realizacion, tal como se muestra en (a) en la figura, no se proporciona el margen para el caso en que el periodo de alto nivel se hace demasiado corto (zona correspondiente a la flecha -M2-), para impedir que la senal del valor objetivo supere la senal portadora en el periodo cero. Dicha disposicion puede suprimir de manera efectiva que se origine la degradacion en la precision en el tiempo muerto.

La flecha con linea de trazos -N- en el extremo derecho de cada una de (a) y (b) en la figura indica el rango utilizable, definido tras la exclusion del rango correspondiente al margen a partir de rango ajustable en longitud del periodo de alto nivel. En otras palabras, esta dentro de este rango que se pueda ajustar la longitud del periodo de alto nivel de la senal PWM. Tal como se muestra en la figura, el rango correspondiente a la flecha de linea de puntos -N- en (a) es mas extenso que en (b), en la magnitud correspondiente al rango indicado por la flecha -M2-. Por lo tanto, en la primera realizacion se consigue una eficiencia de utilizacion de la alimentacion mayor que en el sistema convencional.

En el caso de utilizar el circuito de control de inversor convencional -6'-, dado que la conmutacion se realiza en la totalidad de las tres fases del circuito inversor -2-, el potencial comun que es el total del potencial de cada una de las tres fases fluctua en un rango de tension tres veces mayor que en la tension de salida de la fuente -1- de alimentacion de CC (en adelante, "tension de CC"). Sin embargo, en la primera realizacion, dado que el potencial de una de las fases es constantemente cero, el potencial comun fluctua en un rango de tension solamente el doble de grande que la tension de CC. Por lo tanto, en la primera realizacion se puede suprimir el ruido debido a EMI que se origina en proporcion al potencial comun, en comparacion con el sistema convencional.

Aunque la realizacion se refiere al caso en el que se ejecuta un procesamiento digital, la presente invencion es aplicable asimismo al caso en que se ejecuta un procesamiento de senal analogica.

La figura 10 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de un sistema inversor interactivo con la red electrica que incluye un circuito de control de inversor, de acuerdo con una segunda realizacion de la presente invencion. En la figura, los componentes iguales o similares a los de la primera realizacion reciben el mismo numeral.

En el sistema inversor -A2- interactivo con la red electrica, el sensor -7- de tension de CC, el sensor -8- de corriente y el sensor -9- de tension de linea son sensores analogicos, y las senales analogicas detectadas son introducidas en el circuito -61 - de generacion de senales de valor objetivo. El circuito -61 - de generacion de senales de valor objetivo incluye el circuito -611- de generacion de senales de control de tension de fase que son procesadores analogicos, el circuito -612- de conversion de senales de control y el circuito -613- de generacion de senales, y genera senales Xu2, Xv2, Xw2 de valor objetivo que son senales analogicas, y entrega dichas senales al circuito -62- de generacion de senales PWM. El circuito -62- de generacion de senales PWM genera las senales PWM en base a las senales Xu2, Xv2, Xw2 de valor objetivo y entrega las senales PWM al circuito inversor -2-.

El circuito -613- de generacion de senales genera las senales Xu2, Xv2, Xw2 de valor objetivo a partir de las senales Xuv, Xvw, Xwu de control de tension de linea, las senales invertidas Xvu, Xwv, Xuw y la senal cero que tiene constantemente el valor de 0. Por ejemplo, la senal Xu2 del valor objetivo se genera introduciendo la senal de control de tension de linea Xuv, la senal de control de tension de linea Xuw y la senal cero en un comparador, y recuperando del mismo una senal de un valor de pico. La senal Xu2 del valor objetivo generada de este modo muestra la misma forma de onda que la forma de onda Vu mostrada en la figura 5(c). Analogamente, la senal Xv2 del valor objetivo se genera a partir de la senal de control de tension de linea Xvw, la senal de control de tension de linea Xvu y la senal cero, y la senal Xw2 del valor objetivo a partir de la senal de control de tension de linea wu, la senal de control de tension de linea Xwv y la senal cero.

La segunda realizacion puede tambien proporcionar los mismos efectos ventajosos que los ofrecidos por la primera realizacion.

Asimismo, la senales Xuv', Xvw', Xwu' rectificadas de onda completa de las senales Xuv, Xvw, Xwu de control de tension de linea se pueden utilizar para generar las senales Xu2, Xv2, Xw2 de valor objetivo.

La figura 11 es un diagrama que describe un procedimiento de generacion de las senales Xu2, Xv2, Xw2 de valor objetivo utilizando la senales Xuv', Xvw', Xwu' rectificadas de onda completa. La figura 12 es un diagrama de bloques que muestra una configuracion del circuito -613- de generacion de senales para llevar a cabo dicho procedimiento.

Tal como se muestra en la figura 12, el circuito -613- de generacion de senales incluye un circuito -613a- rectificador de onda completa y un circuito -613b- de seleccion de senal. El circuito -613a- rectificador de onda completa lleva a cabo una rectificacion de onda completa de las senales Xuv, Xvw, Xwu de control de tension de linea introducidas en el mismo, y entrega senales Xuv', Xvw', Xwu' rectificadas de onda completa. En la figura 11(a), la linea discontinua representa la senal de control de tension de linea Xuv, y la linea continua representa la senal rectificada de onda completa Xuv’ obtenida mediante la rectificacion de onda completa de la senal de control de tension de linea Xuv. En la figura 11(b), la linea discontinua representa la senal de control de tension de linea Xwu, y la linea continua representa la senal rectificada de onda completa Xwu' obtenida mediante la rectificacion de onda completa de la senal de control de tension de linea Xwu.

El circuito -613b- de seleccion de senales genera y entrega las senales Xu2, Xv2, Xw2 de valor objetivo en base a las senales Xuv', Xvw', Xwu' rectificadas de onda completa introducidas desde el circuito -613a- rectificador de onda completa. El circuito -613b- de seleccion de senales conmuta la senal que se va entregar en funcion de la fase de la tension del sistema, entregando de ese modo la senal del valor objetivo. La figura 11(c) muestra la senal Xu2 del valor objetivo entregada por el circuito -613b- de seleccion de senal. Si se supone que la fase U de la tension del sistema esta ajustada como la fase de referencia, se entregan las senales Xwu' rectificadas de onda completa mientras la fase de referencia esta entre -n/6 y n/2; se entregan las senales Xuv' rectificadas de onda completa mientras la fase de referencia esta entre n/2 y 7n/6; y se entrega la senal cero mientras la fase de referencia esta entre 7n/6 y 11n/6. La senal entregada de este modo se denomina senal Xu2 del valor objetivo. Analogamente, la senal Xv2 del valor objetivo se entrega entregando secuencialmente la senales rectificadas Xvw' de onda completa, las senales Xuv' rectificadas de onda completa y la senal cero; la senal Xw2 del valor objetivo se entrega entregando secuencialmente las senales Xwu' rectificadas de onda completa, la senales rectificadas Xvw' de onda completa y la senal cero.

Aunque la senal de control de tension de linea se utiliza para generar la senal del valor objetivo en la primera y la segunda realizaciones, se pueden adoptar procedimientos diferentes. Por ejemplo, la tension de fase de cada una de las fases se puede ajustar para corresponderse con el potencial en el catodo de la fuente -1- de alimentacion de CC (en adelante, "potencial catodico de CC") cada tercio del ciclo.

La figura 13 es un diagrama de flujo que describe un procedimiento de control tal que la tension de fase en cada una de las fases se corresponde con el potencial catodico de CC de la fuente -1- de alimentacion de CC, cada tercio del ciclo.

De acuerdo con el procedimiento de control, la fase que se va a fijar en el potencial catodico de CC se determina previamente, en base a la fase de referencia. Se tiene que determinar, por ejemplo, de tal modo que la fase U este fija en el potencial catodico de CC mientras la fase de referencia esta entre -n/3(=-60°) y n/3(=60°); la fase W este fija en el potencial catodico de CC mientras la fase de referencia esta entre n/3(=60°) y n(=180°); y la fase V este fija en el potencial catodico de CC mientras la fase de referencia esta entre n(=180°) y 5n/3(=300°).

En primer lugar, se determina S1 la tension de fase de cada una de las fases, y se determina la fase que se va a ajustar en el potencial catodico de CC, en base a la fase de referencia y la S2. A continuacion, se calcula S3 la tension Vn para ajustar la fase en el potencial catodico de CC, y se suma Vn a las otras dos fases S4. Se entregan S5 las tensiones de fase de las fases respectivas asi calculadas.

Las tensiones de fase de la fase U, la fase V y la fase W se denominan Vu, Vv, Vw, respectivamente, y las tensiones de fase despues del ajuste, Vu', Vv', Vw', respectivamente. Mientras la fase de referencia esta entre -60° y 60°, la fase U esta fija en el potencial catodico de CC, y por lo tanto la tension Vn corresponde a -Vu. Por consiguiente, las tensiones ajustadas se pueden expresar como Vu'=0, Vv'=Vv-Vu y Vw'=Vw-Vu. La fase W esta fija en el potencial catodico de CC mientras que la fase de referencia esta entre 60° y 180°, y por lo tanto la tension Vn corresponde a -Vw. Por consiguiente, las tensiones ajustadas se pueden expresar como Vu'=Vu-Vw, Vv'=Vv-Vw y Vw'=0. La fase V esta fija en el potencial catodico de CC mientras que la fase de referencia esta entre 180° y 300°, y por lo tanto la tension Vn corresponde a -Vv. Por consiguiente, las tensiones ajustadas se pueden expresar como Vu'=Vu-Vv, Vv'=0 y Vw'=Vw-Vv.

Cuando las tensiones de linea de la fase U, la fase V y la fase W se denominan Vuv, Vvw, Vwu respectivamente, estas tensiones se pueden expresar como Vuv=Vu'-Vv', Vvw=Vv'-Vw' y Vwu=Vw'-Vu'. Mientras la fase de referencia esta entre -60° y 60°, la tension de linea Vuv se puede expresar como Vuv=Vu'-Vv'=0-(Vv-Vu)=Vu-Vv; mientras la fase de referencia esta entre 60° y 180°, la tension de linea Vuv se puede expresar como Vuv=Vu'-Vv'=(Vu-Vw)-(Vv-Vw)=Vu-Vv; y mientras la fase de referencia esta entre 180° y 300°, la tension de linea Vuv se puede expresar como Vuv=Vu'-Vv'=(Vu-Vv)-0=Vu-Vv. Por lo tanto, se establece Vuv=Vu-Vv en todos los periodos. Analogamente, se puede establecer Vvw=Vv-Vw y Vwu=Vw-Vu, y las respectivas tensiones de linea que representan las diferencias de las tensiones de fase despues del ajuste se corresponden con la diferencia de las tensiones de fase iniciales. Por consiguiente, cada tension de linea entregada desde el circuito inversor -2- se puede sincronizar con la tension del sistema.

La figura 14 es un diagrama de transicion vectorial que describe el anterior procedimiento de control. Mientras la fase de referencia esta entre -60° y 60°, las puntas de los vectores que representan la tension de fase U (flecha de linea gruesa en la figura) estan fijas en el potencial catodico de CC; mientras la fase de referencia esta entre 60° y 180°, las puntas de los vectores que representan la tension de fase W (flecha de linea fina en la figura 14) estan fijas en el potencial catodico de CC; y mientras la fase de referencia esta entre 180° y 300°, las puntas de los vectores que representan la tension de fase V (flecha de linea de trazos en la figura 14) estan fijas en el potencial catodico de CC.

A continuacion se describira un circuito de control de inversor que permite realizar el anterior procedimiento de control.

La figura 15 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de un sistema inversor interactivo con la red electrica que incluye un circuito de control de inversor, de acuerdo con una tercera realizacion de la presente invencion. En la figura, los componentes iguales o similares a los de la primera realizacion reciben el mismo numeral.

El circuito -6- de control de inversor del sistema inversor interactivo -A3- con la red electrica es diferente del de la primera realizacion, en la inclusion de un circuito -614- de generacion de senales en lugar del circuito -612- de conversion de senales de control y el circuito -613- de generacion de senales.

El circuito -614- de generacion de senales genera las senales Xu3, Xv3, Xw3 de valor objetivo en base a las senales Xu, Xv, Xw de control de tension de fase introducidas en el mismo. El circuito -614- de generacion de senales ajusta las senales Xu3, Xw3, Xv3 de valor objetivo a cero en este orden, cada tercio del ciclo, y genera la senal del valor objetivo restando la senal de control de tension de fase de la fase ajustada a cero, de las senales de control de tension de fase de cada una de las fases, llevando a cabo de ese modo el procedimiento de control mostrado en la figura 13.

La figura 16 es un diagrama de flujo que describe un proceso ejecutado en el circuito -614-de generacion de senales.

En primer lugar, la fase de referencia 0 se inicializa S11 como 0. A continuacion, se introducen S12 las respectivas senales de control de tension de fase de las fases, y se determina S13 la fase de referencia. En el caso de -n/3<6<n/3, la senal Xu3 del valor objetivo se ajusta a cero; la senal Xv3 del valor objetivo se genera restando la senal Xu de control de tension de fase de la senal Xv de control de tension de fase; y la senal Xw3 del valor objetivo se genera restando la senal Xu de control de tension de fase de la senal Xw de control de tension de fase S14. En el caso de n/3<0<n, la senal Xw3 del valor objetivo se ajusta a cero; la senal Xu3 del valor objetivo se genera restando la senal Xw de control de tension de fase de la senal Xu de control de tension de fase; y la senal Xv3 del valor objetivo se genera restando la senal Xw de control de tension de fase de la senal Xv de control de tension de fase S15. En el caso de n<0<5n/3, la senal Xv3 del valor objetivo se ajusta a cero; la senal Xu3 del valor objetivo se genera restando la senal Xv de control de tension de fase de la senal Xu de control de tension de fase; y la senal Xw3 del valor objetivo se genera restando la senal Xv de control de tension de fase de la senal Xw de control de tension de fase S16. Estas senales Xu3, Xv3, Xw3 de valor objetivo se entregan S17 al circuito -62- de generacion de senales PWM, y se incrementa S18 la fase de referencia, tras lo cual el proceso vuelve a la etapa S12.

En este caso, cuando se va implementar la tercera realizacion, es necesario tener en cuenta un desplazamiento de fase incidental al control armonico.

La tercera realizacion da a conocer tambien los mismos efectos ventajosos que los ofrecidos por la primera realizacion.

Aunque la primera a tercera realizaciones se refieren al circuito de generacion de senales PWM basado en el procedimiento de comparacion de ondas triangulares para generar la senal PWM mediante comparacion entre la senal del valor objetivo y la senal portadora, el circuito de generacion de senales PWM puede incluir un circuito que genera la senal PWM a traves de un proceso diferente, sin limitarse a lo anterior. Por ejemplo, se puede adoptar un procedimiento de retencion de la PWM para obtener el ancho de pulsos por medio de calculo, generando de ese modo la senal PWM en base al ancho de pulsos calculado.

La figura 17 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de un sistema inversor interactivo con la red electrica que incluye un circuito de control de inversor, de acuerdo con una cuarta realizacion de la presente invencion. En la figura, los componentes iguales o similares a los del diagrama de bloques de la figura 6 que muestra la primera realizacion reciben el mismo numeral.

El circuito 6 de control de inversor del sistema -A4- inversor interactivo con la red electrica calcula el ancho de pulsos mediante el procedimiento de retencion de la PWM en base a la senal de tension de linea introducida desde el sensor 9 de tension de linea, y genera la senal PWM en base al ancho de pulsos, en lugar de generar la senal PWM mediante comparacion entre la senal del valor objetivo y la senal portadora. Por consiguiente, la figura 17 es diferente del diagrama de bloques de la figura 6 al incluir el circuito -615- de correccion de la tension de linea en lugar del circuito -612- de conversion de senales de control y el circuito -613- de generacion de senales, y un circuito -63- de generacion de senales PWM en lugar del circuito -62- de generacion de senales PWM. En este caso, en relacion con el valor calculado por medio del procedimiento de retencion de la PWM, el valor absoluto del mismo representa el ancho de pulsos, y que el valor sea positivo o negativo determina la polaridad de la forma de onda de pulsos. Por consiguiente, a continuacion el valor calculado por medio del procedimiento de retencion de la PWM se denominara el "valor del ancho de pulsos", que incluye asimismo la polaridad de la forma de onda de pulsos.

El circuito -615- de correccion de la tension de linea sirve para corregir las respectivas senales de tension de linea de las fases detectadas por el sensor -9- de tension de linea, sumando las senales Xu, Xv, Xw de control de tension de fase entregadas desde el circuito -611- de generacion de senales de control de tension de fase a las respectivas senales de tension de linea. El circuito -615- de correccion de la tension de linea entrega las senales de tension de linea corregidas al circuito -63- de generacion de senales PWM.

El circuito -63- de generacion de senales PWM calcula el valor del ancho de pulsos por medio del procedimiento de retencion de la PWM en base a las senales de tension de linea corregidas introducidas desde el circuito -615- de correccion de la tension de linea. Dado que el procedimiento de retencion de la PWM es bien conocido, se omitira la descripcion del mismo.

El valor del ancho de pulsos calculado por medio del procedimiento de retencion de la PWM en base a la senal de tension de linea sirve para controlar la tension entre las lineas de salida de las fases respectivas. Sin embargo, se supone que la senal PWM introducida en el circuito inversor -2- controla la tension de fase de salida de las fases respectivas. Por consiguiente, el circuito -63- de generacion de senales PWM determina la forma de onda de pulsos para controlar la tension de fase de salida de la fase U, la fase V y la fase W en base al valor del ancho de pulsos calculado para controlar la tension entre las lineas de salida de las fases respectivas, y entrega dicha forma de onda de pulsos al circuito inversor -2-, como la senal PWM.

Haciendo referenda a continuacion a las figuras 18 a 20, se describira a continuacion una regla para determinar una forma de onda de pulsos con el fin de controlar la tension de fase de salida de las fases respectivas. En la cuarta realizacion, el circuito -63- de generacion de senales PWM cambia la regla para determinar la forma de onda de pulsos con el fin de controlar la tension de fase de salida de las fases respectivas en funcion de si el ancho de pulsos del valor absoluto mayor entre los tres anchos de pulsos calculados es de valor positivo.

La figura 18 es un diagrama que muestra una relacion entre la forma de onda de pulsos para controlar la tension entre las lineas de salida (en adelante, "forma de onda de tension de linea") y la forma de onda de pulsos para controlar la tension de fase de salida (en adelante, "forma de onda de la tension de fase"), en el caso en que el valor del ancho de pulsos del mayor valor absoluto es positivo. (a) en la figura muestra cada forma de onda de tension de linea en un periodo de muestreo (kT a (k+1)T). En este ejemplo, ATuv(k), ATvw(k) y ATwu(k) se calculan como el ancho de pulsos de la fase U, la fase V y la fase W respectivamente, y la relacion se puede expresar como |ATuv(k)|>|ATvw(k)|>|ATwu(k)|, ATuv(k)>0 y ATvw(k), ATwu(k)<0. Asimismo, el total de las tensiones de linea tiene siempre que ser cero.

Las formas de onda de la tension de linea Vuv de la fase U a la fase V, la tension de linea Vvw de la fase V a la fase W, y la tension de linea Vwu de la fase W a la fase U se muestran desde arriba en (a) en la figura. La forma de onda de la tension de linea de fase U Vuv que tiene el valor absoluto de ancho de pulsos mas grande adopta una forma de onda de pulsos que incluye en su parte central un estado conectado correspondiente al periodo del valor absoluto |ATuv(k)| del valor del ancho de pulsos calculado. La tension en el estado conectado se ajusta como E, y la tension en el estado desconectado es cero. La forma de onda de la tension de linea Vvw de la fase V que sigue a la fase U adopta una forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado de la polaridad negativa correspondiente al periodo del valor absoluto |ATvw(k)| del valor del ancho de pulsos calculado. La tension en el estado conectado de la polaridad negativa se ajusta como -E. Asimismo, la forma de onda de la tension de linea Vwu de la fase W que sigue a la fase V adopta una forma de onda de pulsos que incluye los estados conectados de la polaridad negativa correspondiente a la mitad del periodo del valor absoluto |ATwu(k)| del valor del ancho de pulsos calculado, en las posiciones correspondientes al exterior de las respectivas partes de extremo del periodo de estado conectado de la forma de onda de pulsos de la tension de linea Vvw. En este caso, el total de estas tensiones de linea (=Vuv+Vvw+Vwu) es constantemente cero.

Las formas de onda de tension de fase de las fases en los mismos periodos de muestreo, convertidas a partir de las formas de onda de tension de linea que se muestran en (a) en la figura, se muestran en (b) en la figura.

Las formas de onda de la tension de fase U Vu, la tension de fase V Vv, la tension de fase W Vw, se muestran desde arriba en (b) de la figura 18. Dado que el valor absoluto del ancho de pulsos de fase U ATuv(k) es el mayor, la forma de onda de la tension de fase Vu es una forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo del valor absoluto |ATuv(k)| del valor del ancho de pulsos. La tension en el estado conectado se ajusta como (1/2)E, y la tension en el estado desconectado como - (1/2)E. La forma de onda de la tension de fase V Vv que sigue a la fase U permanece desconectada durante todo el periodo de muestreo. La tension en el estado desconectado se ajusta como -(1/2)E. Asimismo, la forma de onda de la tension de fase W Vw que sigue a la fase V es una forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo del valor absoluto del ancho de pulsos |ATvw(k)| de la fase V anterior. En este caso, la tension en el estado conectado se ajusta como (1/2)E y la tension en el estado desconectado como - (1/2)E.

Las formas de onda de tension de linea se pueden confirmar facilmente en base a dichas formas de onda de tension de fase convertidas. Por ejemplo, restando la forma de onda Vv de la forma de onda Vu de (b) en la figura de acuerdo con Vuv=Vu-Vv, Vuv se convierte en E/2-(-E/2)=E en el periodo en el que Vu es E/2 y -E/2-(-E/2)=0 en el periodo en el que Vu es -E/2, lo que tiene como resultado una forma de onda identica a la forma de onda Vuv de (a) en la figura. Analogamente, restando la forma de onda Vw de la forma de onda Vv de (b) en la figura de acuerdo con Vvw=Vv-Vw, Vvw se convierte en -E/2-(+E/2)=-E en el periodo en el que Vw es E/2 y -E/2-(-E/2)=0 en el periodo en el que Vw es -E/2, lo que tiene como resultado una forma de onda identica a la forma de onda Vvw de (a) en la figura. Ademas, restando la forma de onda Vu de la forma de onda Vw de (b) en la figura de acuerdo con Vwu=Vw-Vu, Vwu se convierte en E/2-(+E/2)=0 en el periodo en el que Vu es E/2, -E/2-(-E/2)=0 en el periodo en el que Vu es -E/2 y -E/2-(+E/2)=-E en el periodo en el que Vw es -E/2 y Vu es E/2, lo que tiene como resultado una forma de onda identica a la forma de onda Vwu de (a) en la figura.

La figura 19 es un diagrama que muestra una relacion entre la forma de onda de la tension de linea y la forma de onda de la tension de fase, en un caso en el que el ancho de pulsos del valor absoluto mas grande es negativo. En (a) en la figura, se muestran las formas de onda de las tensiones de linea Vuv, Vvw, Vwu en el mismo periodo de muestreo (kT a (k+1)T) que el de la figura 18. En este ejemplo, la relacion entre los anchos de pulsos ATuv(k), ATvw(k) y ATwu(k) se puede expresar como |ATuv(k)|>|ATwu(k)|>|ATvw(k)|, ATuv(k)<0 y ATvw(k), ATwu(k)>0. Asimismo, el total de las tensiones de linea (=Vuv+Vvw+Vwu) tiene siempre que ser cero.

En este caso, la forma de onda de la tension de linea de fase U Vuv que tiene el valor absoluto de ancho de pulsos mayor es una forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado de la polaridad negativa correspondiente al periodo del valor absoluto |ATuv(k)| del valor del ancho de pulsos calculado. La tension en el estado conectado se ajusta como -E, y la tension en el estado desconectado es cero. La forma de onda de la tension de lfnea Vvw de la fase V que sigue a la fase U adopta una forma de onda de pulsos que incluye los estados conectados correspondientes a la mitad del periodo del valor absoluto |ATvw(k)| del valor del ancho de pulsos calculado, en las posiciones que corresponden al exterior de las respectivas partes de extremo del periodo de estado conectado de la forma de onda de pulsos de la tension de lfnea Vuv. La tension en el estado conectado se ajusta como E. Asimismo, la forma de onda de la tension de lfnea Vwu de fase W que sigue a la fase V es una forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo del valor absoluto |ATwu(k)| del valor del ancho de pulsos calculado. En este caso, el total de estas tensiones de lfnea (=Vuv+Vvw+Vwu) es constantemente cero.

La figura 19(b) muestra las formas de onda de tension de fase Vu, Vv, Vw de los mismos periodos de muestreo, convertidas a partir de las formas de onda de tension de lfnea mostradas en (a) en la figura.

En este ejemplo, dado que el valor absoluto del ancho de pulsos de fase U ATuv(k) es el mayor, la forma de onda de la tension de fase Vu permanece desconectada durante todo el periodo de muestreo. La tension en el estado desconectado se ajusta como - (1/2)E. La forma de onda de la tension de fase V Vv que sigue a la fase U adopta una forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo del valor absoluto de ancho de pulsos |ATuv(k)|, que es el mayor. La tension en el estado conectado se ajusta como (1/2)E, y la tension en el estado desconectado como - (1/2)E. Asimismo, la forma de onda de la tension de fase W Vw que sigue a la fase V adopta una forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo del valor absoluto del ancho de pulsos |ATwu(k)| de la misma fase W. En este caso, la tension en el estado conectado se ajusta como (1/2)E, y la tension en el estado desconectado como - (1/2)E.

Incluso en el caso en el que el valor del ancho de pulsos del valor absoluto mayor es negativo, las formas de onda de tension de lfnea se pueden confirmar facilmente en base a dichas formas de onda de tension de fase convertidas. Por ejemplo, tras restar la forma de onda Vv de la forma de onda Vu de (b) en la figura, Vuv se convierte en -E/2-(+E/2)=-E en el periodo en el que Vv es E/2 y - E/2-(-E/2)=0 en el periodo en el que Vv es -E/2, lo que tiene como resultado una forma de onda identica a la forma de onda Vuv de (a) en la figura. Analogamente, tras restar la forma de onda Vw de la forma de onda Vv de (b) en la figura, Vvw se convierte en E/2-(+E/2)=0 en el periodo en el que Vw es E/2, -E/2-(-E/2)=0 en el periodo en el que Vv es -E/2 y E/2-(-E/2)=E en el periodo en el que Vv es E/2 y Vw es -E/2, lo que tiene como resultado una forma de onda identica a la forma de onda Vvw de (a) en la figura. Ademas, tras restar la forma de onda Vu de la forma de onda Vw de (b) en la figura, Vwu se convierte en E/2-(-E/2)=E en el periodo en el que Vw es E/2 y - E/2-(-E/2)=0 en el periodo en el que Vw es -E/2, lo que tiene como resultado una forma de onda identica a la forma de onda Vwu de (a) en la figura.

La figura 20 es un diagrama de flujo que muestra un procedimiento para decidir cada forma de onda de la tension de fase, ejecutado en el circuito -63- de generacion de senales PWM. El circuito -63- de generacion de senales PWM calcula el ancho de pulsos al inicio de cada periodo de muestreo kT. El procedimiento comienza una vez que el circuito -63- de generacion de senales PWM calcula el ancho de pulsos de las fases respectivas.

En primer lugar, el ancho de pulsos del valor absoluto mayor entre los tres anchos de pulsos calculados se denomina ATmax S21. La fase en la que ATmax se ha calculado se denomina una primera fase, la fase siguiente a la primera fase se denomina una segunda fase, y la fase siguiente a la segunda fase se denomina una tercera fase. En los ejemplos mostrados en las figuras 18 y 19, se establece ATmax = ATuv(k), y la fase U, la fase V y la fase W corresponden a la primera fase, la segunda fase y la tercera fase, respectivamente. A continuacion, se determina si ATmax es o no positivo S22. En este caso, dado que es imposible que todos los anchos de pulsos se hagan cero, el caso de ATmax=0 no se tomara en cuenta.

En el caso en el que ATmax es positivo (S22: SI), la forma de onda de la tension de fase de la primera fase se conforma en la forma de onda de pulsos que incluye el estado conectado correspondiente al periodo de |ATmax| en su parte central S23; la forma de onda de la tension de fase de la segunda fase se conforma en la forma de onda de pulsos que permanece desconectada durante todo el periodo de muestreo S24; y la forma de onda de la tension de fase de la tercera fase se conforma en una forma de onda de pulsos que incluye el estado conectado correspondiente al periodo del valor absoluto del ancho de pulsos de la segunda fase en su posicion central S25, y el proceso finaliza.

En el ejemplo de la figura 18, dado que ATuv(k) > 0, la forma de onda de la tension de fase U se conforma en la forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo de |ATuv(k)|; la forma de onda de la tension de fase V se conforma en la forma de onda de pulsos que permanece desconectada a traves de todo el periodo de muestreo; y la forma de onda de la tension de fase W se conforma en la forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo de |ATvw(k)|.

En el caso en el que ATmax es negativo (S22: NO), la forma de onda de la tension de fase de la primera fase se conforma en la forma de onda de pulsos que permanece desconectada durante todo el periodo de muestreo S26; la forma de onda de la tension de fase de la segunda fase se conforma en la forma de onda de pulsos que incluye el estado conectado correspondiente al periodo del valor absoluto de ATmax en su posicion central S27; y la forma de onda de la tension de fase de la tercera fase se conforma en una forma de onda de pulsos que incluye el estado conectado correspondiente al periodo del valor absoluto del ancho de pulsos de la tercera fase en su posicion central S25, y el proceso finaliza.

En el ejemplo de la figura 19, dado que ATuv(k) < 0, la forma de onda de la tension de fase U se conforma en la forma de onda de pulsos que permanece desconectada durante todo el periodo de muestreo; la forma de onda de la tension de fase V se conforma en la forma de onda de pulsos que incluye el estado conectado correspondiente al periodo de |ATuv(k)| en su posicion central; y la forma de onda de la tension de fase W se conforma en la forma de onda de pulsos que incluye el estado conectado correspondiente al periodo de |ATwu(k)| en su posicion central. El circuito -63- de generacion de senales PWM entrega la senal PWM, que incluye una parte de bajo nivel correspondiente al estado desconectado de las formas de onda de tension de fase determinadas de las fases y una parte de alto nivel correspondiente al estado conectado de las mismas, al circuito inversor -2-. En la practica, el bajo nivel se entrega ya como la senal PWM desde el inicio kT de cada periodo de muestreo, y los procesos anteriores de decision de la forma de onda de la tension de fase (en adelante, "proceso de decision de la forma de onda de la tension de fase") se ejecutan antes de entrar en el nivel alto, para conmutar la tension de nivel alto en la temporizacion acorde con cada forma de onda de la tension de fase decidida segun lo anterior.

En este caso, se puede calcular el ancho de pulsos y se puede ejecutar el proceso de decision de la forma de onda de la tension de fase antes del inicio kT de cada periodo de muestreo. En este caso, la senal PWM se entrega de acuerdo con las respectivas formas de onda de tension de fase decididas segun lo anterior.

Al ejecutar el proceso de decision de la forma de onda de la tension de fase, el circuito -63- de generacion de senales PWM determina adecuadamente la forma de onda de pulsos para controlar la tension de fase de salida de las fases respectivas en base al ancho de pulsos calculado, y entrega dicha forma de onda de pulsos como la senal PWM, al circuito inversor -2-.

La figura 21 es un diagrama que describe una relacion entre el valor del ancho de pulsos calculado por medio del procedimiento de retencion de la PWM y el ancho de pulsos de la forma de onda de pulsos decidido por medio del proceso de decision de la forma de onda de la tension de fase.

La linea de trazos en la zona superior de la figura representa la transicion con el tiempo de ancho de pulsos de la fase U ATuv calculado por medio del procedimiento de retencion de la PWM. Analogamente, la linea de trazos y puntos representa la transicion con el tiempo del ancho de pulsos de la fase V ATvw, y la linea continua representa la transicion con el tiempo del ancho de pulsos de la fase W ATwu. Tal como se muestra en la figura, la transicion del ancho de pulsos de las fases respectivas calculadas por medio del procedimiento de retencion de la PWM forma curvas de onda sinusoidal con las fases desplazadas en 2n/3 entre si.

En la figura, el valor absoluto de ATvw se hace el mayor del periodo t1, y ATvw > 0 (SI en S22 de la figura 20). Por consiguiente, la forma de onda de la tension de fase V, correspondiente a la primera fase, se convierte en la forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo de ATvw (S23 de la figura 20). Analogamente, la forma de onda de la tension de fase W correspondiente a la segunda fase se convierte en la forma de onda que permanece desconectada durante todo el periodo (S24 de la figura 20). Ademas, la forma de onda de la tension de fase U correspondiente a la tercera fase se convierte en la forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo de |ATwu| (S25 de la figura 20).

En el periodo t2, el valor absoluto de ATwu pasa a ser el mayor, y ATwu es negativo (NO en S22 de la figura 20). Por consiguiente, la forma de onda de la tension de fase W, correspondiente a la primera fase, se convierte en la forma de onda que permanece desconectada durante todo el periodo (S26 de la figura 20). Analogamente, la forma de onda de la tension de fase U correspondiente a la segunda fase se convierte en la forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo de |ATwu| (S27 de la figura 20). Ademas, la forma de onda de la tension de fase V correspondiente a la tercera fase se convierte en la forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo de ATvw (S28 de la figura 20). En el periodo t3, el valor absoluto de ATuv se convierte en el mayor, y ATuv > 0 (SI en S22 de la figura 20). Por consiguiente, la forma de onda de la tension de fase U, correspondiente a la primera fase, se convierte en la forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo de ATuv (S23 de la figura 20). Analogamente, la forma de onda de la tension de fase V correspondiente a la segunda fase se convierte en la forma de onda que permanece desconectada durante todo el periodo (S24 de la figura 20). Ademas, la forma de onda de la tension de fase W correspondiente a la tercera fase se convierte en la forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo de |ATvw| (S25 de la figura En el periodo t4, el valor absoluto de ATvw se convierte en el mayor, y ATvw < 0 (NO en S22 de la figura 20). Por consiguiente, la forma de onda de la tension de fase V, correspondiente a la primera fase, se convierte en la forma de onda que permanece desconectada durante todo el periodo (S26 de la figura 20). Analogamente, la forma de onda de la tension de fase W correspondiente a la segunda fase se convierte en la forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo de |ATvw| (S27 de la figura 20). Ademas, la forma de onda de la tension de fase U correspondiente a la tercera fase se convierte en la forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo de ATuv (S28 de la figura 20). En el periodo t5, el valor absoluto de ATwu se convierte en el mayor, y ATwu > 0 (SI en S22 de la figura 20). Por consiguiente, la forma de onda de la tension de fase W, correspondiente a la primera fase, se convierte en la forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo de ATwu (S23 de la figura 20). Analogamente, la forma de onda de la tension de fase U correspondiente a la segunda fase se convierte en la forma de onda que permanece desconectada durante todo el periodo (S24 de la figura 20). Ademas, la forma de onda de la tension de fase V correspondiente a la tercera fase se convierte en la forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo de |ATuv| (S25 de la figura 20).

En el periodo t6, el valor absoluto de ATuv se convierte en el mayor, y ATuv < 0 (NO en S22 de la figura 20). Por consiguiente, la forma de onda de la tension de fase U, correspondiente a la primera fase, se convierte en la forma de onda que permanece desconectada durante todo el periodo (S26 de la figura 20). Analogamente, la forma de onda de la tension de fase V correspondiente a la segunda fase se convierte en la forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo de |ATuv| (S27 de la figura 20). Ademas, la forma de onda de la tension de fase W correspondiente a la tercera fase se convierte en la forma de onda de pulsos que incluye en su parte central el estado conectado correspondiente al periodo de ATwu (S28 de la figura 20). A continuacion, se repite el proceso de los periodos desde t1 hasta t6.

Por lo tanto, el elemento de conmutacion en el circuito inversor -2- que recibe la entrada de las senales PWM, incluyendo el nivel alto y el nivel bajo correspondientes respectivamente al estado conectado y el estado desconectado de dichas formas de onda de tension de fase, no realiza la accion de conmutacion en un periodo de un tercio del ciclo. Dicha disposicion proporciona los mismos efectos ventajosos que los ofrecidos por la primera realizacion.

Asimismo, la transicion con el tiempo del ancho de pulsos de cada forma de onda de pulsos correspondiente a la forma de onda de la tension de fase U se presenta tal como se muestra en la zona inferior de la figura 21. Mas especificamente, el ancho de pulsos forma el patron invertido de la transicion con el tiempo del ancho de pulsos de la fase W ATwu (ver ATwu en la linea continua en la zona superior de la figura 21) a traves de los periodos t1 y t2, el mismo patron que la transicion con el tiempo del ancho de pulsos de la fase U ATuv (ver ATuv en la linea de trazos de la zona superior de la figura 21) a traves de los periodos t3 y t4, y permanece desconectado durante los periodos t5 y t6.

Ademas, cuando la forma de onda de la tension de fase U es introducida en el circuito inversor -2- como la senal PWM, la forma de onda de la tension de fase de salida de la fase U entregada desde el circuito -3- de filtro adopta la forma de onda de la zona inferior de la figura 21. Cuando las formas de onda de tension de fase V y fase W se introducen como las senales PWM en el circuito inversor -2-, las formas de onda de las tensiones de fase de salida de fase V y de fase W entregadas desde el circuito -3- de filtro adoptan la forma de onda de la zona inferior de la figura 21, pero de fases avanzada y retardada en 2n/3, respectivamente. Estas formas de onda son identicas a las de la senal Vu1, Vv1, Vw1 de tension de fase mostrada en la figura 5(c). Dicha disposicion permite, por lo tanto, entregar al sistema -5- las senales de tension de linea compensadas.

En la cuarta realizacion, ademas, la forma de onda de la tension de fase decidida comienza siempre desde el nivel bajo. Por consiguiente, no es obligatorio que la forma de onda de la tension de fase se decida en el inicio kT del periodo de muestreo, y el ancho de pulsos se puede calcular en base a la senal de tension de linea para determinar la forma de onda de la tension de fase, en el inicio kT del periodo de muestreo. La ultima disposicion permite generar con mayor precision la senal PWM. Asimismo, la forma de onda de la tension de fase decidida termina siempre al nivel bajo. Por lo tanto, la accion de conmutacion no se puede realizar en el limite de los periodos de muestreo, y por lo tanto se puede suprimir la perdida por conmutacion.

El procedimiento para decidir la forma de onda de la tension de fase no se limita al diagrama de flujo de la figura 20. Se pueden adoptar otros procedimientos, siempre que la regla para decidir la forma de onda se pueda cambiar en base a la distincion positiva y negativa del valor del ancho de pulsos que tiene el valor absoluto mayor.

Aunque la primera a cuarta realizaciones se refieren al caso en el que el circuito de control de inversor acorde con la presente invencion esta incorporado en el sistema inversor interactivo con la red electrica, el sistema se puede disponer de otro modo. Un medio de registro, tal como una ROM que contiene de manera extraible el programa de generacion de la senal PWM mediante el procedimiento anterior, se puede disponer para un ordenador asociado con el circuito de control de inversor convencional, de tal modo que el programa puede ser leido y ejecutado, para proporcionar la funcion del circuito de control de inversor acorde con la presente invencion.

El circuito de control de inversor acorde con la presente invencion no se limita a las realizaciones anteriores. La estructura especifica de los componentes del circuito de control de inversor segun la presente invencion se puede modificar de varias maneras.

SIGNOS DE REFERENCIA

-A1 -A2-, -A3-, -A4- sistema inversor interactivo con la red electrica

-1 - fuente de alimentacion de CC

-2- circuito inversor

-3- circuito de filtro

-4- circuito transformador

-5- sistema comercial de alimentacion

-6- circuito de control de inversor

-61- circuito de generacion de senales de comando

-611 - circuito de generacion de senales de control de tension de fase

-611 a- circuito de deteccion de fase

-611 b- circuito de control PI

-611c- circuito de conversion trifasica/bifasica

-611d- circuito de conversion de coordenadas estaticas

-611e- circuito de control PI

-611f- circuito de conversion de coordenadas de rotacion

-611g- circuito de conversion bifasica/trifasica

-612- circuito de conversion de senales de control

-613-, -614- circuito de generacion de senales

-615- circuito de correccion de la tension de linea

-62-, -63- circuito de generacion de senales PWM

-7- sensor de tension de CC

-8- sensor de corriente

-9- sensor de tension de linea

Claims

REIVINDICACIONES

1. Circuito (6) de control de inversor para un sistema inversor interactivo con la red electrica configurado para generar y entregar senales PWM para controlar el funcionamiento de una serie de dispositivos de conmutacion en un circuito inversor trifasico (2) de un sistema inversor interactivo con la red electrica, suministrando la salida del circuito inversor trifasico (2) alimentacion a un sistema de alimentacion trifasico (5),

en el que el circuito de control de inversor esta configurado para generar senales PWM que garantizan que una forma de onda de una tension de fase entregada desde el circuito inversor trifasico (2) a traves de un filtro paso bajo (3) es cero en un primer periodo de un tercio de un ciclo, es una onda sinusoidal correspondiente a una fase de 0 a 2n/3 en un subsiguiente periodo de un tercio del ciclo; y es una onda sinusoidal correspondiente a una fase de n/3 a n en un restante periodo de un tercio del ciclo, comprendiendo el circuito (6) de control de inversor:

un generador (61) de senales de valor objetivo que esta configurado para generar una primera senal del valor objetivo, una segunda senal del valor objetivo y una tercera senal del valor objetivo, teniendo la primera senal del valor objetivo una forma de onda que es cero en el primer periodo de un tercio del ciclo, es una onda sinusoidal correspondiente a una fase de 0 a 2n/3 en el subsiguiente segundo periodo de un tercio del ciclo, y es una onda sinusoidal correspondiente a una fase de n/3 a n en el restante periodo de un tercio del ciclo, teniendo la segunda senal del valor objetivo una fase adelantada en 2n/3 respecto de la primera senal del valor objetivo, teniendo la tercera senal del valor objetivo una fase retardada en 2n/3 respecto de la primera senal del valor objetivo; y un generador (62) de senales PWM configurado para generar las senales PWM en base a las senales de valor objetivo,

en el que el generador (61) de senales de valor objetivo incluye:

un generador (611) de senales de control de tension de fase configurado para generar tres senales de control de tension de fase, cuya generacion se basa en una senal detectada de corriente trifasica entregada desde el circuito inversor trifasico, una senal detectada de tension de CC introducida al circuito inversor trifasico y una senal detectada de la tension de linea trifasica del sistema de alimentacion trifasico; y

un generador (613, 614) de senales configurado para generar la primera a tercera senales de valor objetivo para las fases respectivas del circuito inversor trifasico, a partir de las tres senales de control de tension de fase;

en el que, para el periodo en el que la primera senal del valor objetivo se hace cero, el generador (613, 614) de senales esta configurado para generar:

la primera senal del valor objetivo restando la primera senal de control de tension de fase de la primera senal de control de tension de fase de la fase correspondiente a la primera senal de control de tension de fase,

la segunda senal del valor objetivo restando la primera senal de control de tension de fase de la segunda senal de control de tension de fase de la fase correspondiente a la segunda senal del valor objetivo, y

la tercera senal del valor objetivo restando la primera senal de control de tension de fase de la tercera senal de control de tension de fase de la fase correspondiente a la tercera senal del valor objetivo;

en el que, para el siguiente periodo de un tercio despues del periodo cero, el generador (613, 614) de senales esta configurado para generar:

la primera senal del valor objetivo restando la tercera senal de control de tension de fase de la primera senal de control de tension de fase,

la segunda senal del valor objetivo restando la tercera senal de control de tension de fase de la segunda senal de control de tension de fase, y

la tercera senal del valor objetivo restando la tercera senal de control de tension de fase de la tercera senal de control de tension de fase; y

en el que, para el restante periodo de un tercio del ciclo, el generador (613, 614) de senales esta configurado para generar:

la primera senal del valor objetivo restando la segunda senal de control de tension de fase de la primera senal de control de tension de fase,

la segunda senal del valor objetivo restando la segunda senal de control de tension de fase de la segunda senal de control de tension de fase, y

la tercera senal del valor objetivo restando la segunda senal de control de tension de fase de la tercera senal de control de tension de fase.

2. Circuito (6) de control de inversor, segun la reivindicacion 1, en el que una senal de onda sinusoidal que forma la forma de onda de la primera a tercera senales de valor objetivo es una senal de control de tension de lfnea que tiene la misma forma de onda que la de una senal de tension de lfnea trifasica compensada que se tiene que entregar desde el circuito inversor trifasico (2).

3. Circuito (6) de control de inversor, segun la reivindicacion 1 o 2, en el que el generador (62) de senales PWM esta configurado para generar la senal PWM comparando cada una de las tres senales de valor objetivo con una senal portadora predeterminada, con el nivel cero de la senal del valor objetivo emparejado con el nivel de amplitud mmimo de la senal portadora.

4. Sistema inversor (A1, A2, A3, A4) interactivo con la red electrica, que comprende el circuito (6) de control de inversor segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3; y

un circuito inversor trifasico (2) que comprende una serie de dispositivos de conmutacion configurados para alimentar un sistema de alimentacion trifasico (5).