ES2735810T3 - Aparato de fuente de alimentación - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de fuente de alimentación que mejora, cuando se configura mediante un circuito (3) ondulador de aumento de tensión, una tensión, obtenida convirtiendo una tensión suministrada por una fuente (1) de alimentación de corriente alterna a una tensión de corriente continua, para una tensión de carga, un factor de potencia cortocircuitando la fuente (1) de alimentación de corriente alterna mediante una inductancia (3a), y comprende un circuito (5) de detección de fase de fuente de alimentación, en donde el dispositivo de fuente de alimentación es controlado por un control de histéresis de corriente modificada, en donde una operación de conmutación se realiza en un elemento (3c) de conmutación de una unidad (3) de mejora del factor de potencia que incluye la inductancia (3a), una tensión de salida de la unidad (3) de mejora del factor de potencia se establece a la tensión de carga activando y desactivando el elemento (3c) basándose en un resultado de comparación entre una corriente de entrada y una señal de referencia de corriente de entrada de una forma de onda de tensión de la fuente de alimentación, un cruce por cero de la fuente (1) de alimentación de corriente alterna se detecta mediante el circuito (5) de detección de fase de fuente de alimentación, caracterizado por que un número predeterminado de operaciones de conmutación se realizan en el elemento (3c) de conmutación en cada medio ciclo de la fuente de alimentación de corriente alterna, el número de operaciones de conmutación se cuenta mediante una función de contador desde cuando se detecta el cruce por cero, y un número preestablecido de operaciones de conmutación del elemento (3c) de conmutación para cada medio ciclo se ajusta por un número predeterminado de manera que las acciones de conmutación se completan en un tiempo predeterminado.

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de fuente de alimentación

Campo técnico

La presente invención se refiere generalmente a una técnica para controlar un circuito de fuente de alimentación que convierte una fuente de alimentación comercial a una fuente de alimentación usada por electrodomésticos eléctricos y similares. Más específicamente, la presente invención se refiere a un dispositivo de fuente de alimentación que es de un tipo de ondulador de aumento de tensión y tiene una función de mejora del factor de potencia y una función de supresión de corriente armónica.

Antecedentes de la invención

Un ejemplo del dispositivo de fuente de alimentación descrito anteriormente se muestra en la fig. 23. En este dispositivo de fuente de alimentación, un proceso de rectificación de onda completa se realiza en una fuente 1 de alimentación de entrada (una fuente de alimentación comercial) por un circuito rectificador 2, y una tensión sobre la que se ha realizado una conversión de corriente alterna/corriente continua (CA/CC) es elevada a una tensión en un nivel predeterminado por un circuito 3 ondulador de aumento de tensión (unidad de mejora de factor de potencia). También, se mejora el factor de potencia de la fuente de alimentación, y se suprimen las corrientes armónicas.

En esta situación, el circuito 3 ondulador de aumento de tensión incluye: una bobina inductiva 3a de aumento de tensión (una inductancia) que está conectada en serie al lado del terminal positivo del circuito rectificador 2; un diodo 3b de bloqueo inverso que está conectado en serie a la bobina inductiva 3a de aumento de tensión; un elemento 3c de conmutación (por ejemplo un Transistor Bipolar de Puerta Aislada [IGBT]) que está previsto entre la bobina inductiva 3a de aumento de tensión y el diodo 3b de bloqueo inverso y se conecta al lado del terminal negativo del circuito rectificador 2; y un condensador 3d de aplanamiento que aplana una tensión de salida.

Una operación del circuito 3 ondulador de aumento de tensión es provocar un cortocircuito con una operación de conmutación del elemento 3c de conmutación mediante la bobina inductiva 3a de aumento de tensión y también suministrar la tensión en la que se realiza la operación de conmutación al condensador 3d de aplanamiento a partir del diodo 3b de bloqueo inverso de manera que la tensión se usa como la tensión de una carga 4. Por ejemplo, en un caso donde el dispositivo de fuente de alimentación se aplica a un motor compresor de un acondicionador de aire, se asume que la carga 4 incluye un circuito 4a inversor y un motor 4b.

La presente solicitud JP 2004-7880 A presentada que se refiere a un método de control para un dispositivo de fuente de alimentación que incluye el circuito 3 ondulador de aumento de tensión descrito anteriormente. La invención descrita en esta solicitud presentada antes, será brevemente explicada con referencia a las figs. 24 a 26. Cuando una fuente de alimentación de CA se convierte a una tensión de CC para usarse como una tensión de carga, la tensión convertida se cortocircuita mediante al menos una inductancia (la bobina inductiva 3a de aumento de tensión) de manera que se mejora el factor de potencia.

El dispositivo de fuente de alimentación incluye: un circuito 5 de detección de fase de fuente de alimentación que puede ser hecho funcionar para detectar un cruce por cero de una fuente 1 de alimentación de CA; un sensor 6 de corriente que puede ser hecho funcionar para detectar una corriente de entrada Ii del circuito 3 ondulador de aumento de tensión; una unidad 8 de control que controla el elemento 3c de conmutación basándose en los valores detectados así como una tensión de entrada Vi y una tensión de salida Vo del circuito 3 ondulador de aumento de tensión; y una unidad 7 de accionamiento que acciona el elemento 3c de conmutación según una señal de la unidad 8 de control.

La unidad 8 de control realiza una operación de conmutación en el elemento 3c de conmutación del circuito 3 ondulador de aumento de tensión y también activa y desactiva el elemento 3c de conmutación según un resultado de comparación entre la corriente de entrada y una señal de referencia de corriente de entrada que tiene una forma de onda sinusoidal de manera que la tensión de salida Vo del circuito 3 ondulador de aumento de tensión se usa como la tensión de la carga.

En esta situación, como se muestra en la fig. 24, una unidad 8a de cálculo calcula una desviación entre un valor de instrucción de tensión de salida y la tensión de salida Vo detectada. Basándose en la desviación calculada, una unidad 8b de generación de amplitud de señal de referencia de corriente genera un valor de amplitud de una señal de referencia Ir de corriente de entrada (un valor de amplitud que tiene una forma de onda sinusoidal y que se usa como una así llamada referencia).

Una unidad multiplicadora 8c multiplica el valor de amplitud generado por la tensión de entrada Vi detectada. Un comparador 8d de histéresis genera una histéresis basándose en el resultado de la multiplicación, es decir, la señal de referencia de corriente de entrada (un valor de instrucción de corriente) y el valor Ii de detección de corriente. Un valor de límite superior y un valor de límite inferior para la corriente de entrada se generan basándose en la histéresis. En otras palabras, la operación de conmutación se realiza en el elemento 3c de conmutación de manera que la corriente de entrada Ii cae en un intervalo definido por el valor de límite superior y el valor de límite inferior.

Por otro lado, el circuito 5 de detección de fase de fuente de alimentación detecta un cruce por cero de la fuente de alimentación de CA. También, una unidad 8e de generación de tiempo de conmutación de operación prohibida genera un tiempo predeterminado entre un punto en el tiempo que es un tiempo predeterminado antes del cruce por cero y el cruce por cero. La salida de histéresis se prohíbe mediante un circuito 8f AND, basándose en la señal generada.

Como resultado, como se muestra en las figs. 25 y 26, la operación de conmutación del elemento 3c de conmutación está prohibida solamente durante el intervalo de prohibición. Así, la corriente de entrada es forzada a que sea cero en el punto de cruce por cero de la fuente de alimentación de CA de entrada. Por lo tanto, la forma de onda de CA de entrada cerca del punto de cruce por cero se mejora (la forma de onda de CA de entrada se acerca más a una forma de onda sinusoidal), y es por ello posible reducir las corrientes armónicas de orden elevado.

Según el documento JP-H09-247843 A, un detector de corriente que responde al valor instantáneo de la corriente de carga IL que ha circulado a través de una sección de dispositivo de conmutación semiconductor principal coopera con una sección de circuito de control de manera que si el valor instantáneo de dicha corriente IL está por debajo de un valor preestablecido, la sección de circuito de control emite una señal de control para controlar el ciclo de la sección del dispositivo de conmutación semiconductor principal de manera que la media de unos pocos ciclos de la corriente de carga IL será igual al valor preestablecido y cuando el valor instantáneo de la corriente de carga IL alcance el valor preestablecido, el circuito de control emite inmediatamente una señal de control para desactivar el dispositivo de conmutación semiconductor principal en medio del ciclo respondiendo a la señal de control.

Descripción de la invención

Problema a solucionar por la invención

Sin embargo, durante el control del circuito 3 ondulador de aumento de tensión, cerca de un intervalo en el que la tensión de entrada Vi es mayor que la tensión de salida Vo (intervalo Vi>Vo; una zona pico de la corriente de entrada Ii), la corriente de entrada Ii alcanza el valor de límite inferior debido a las fluctuaciones en la tensión de entrada y la tensión de salida o las fluctuaciones en la carga 4. Así, si el número de veces que se realiza la operación de conmutación en el elemento 3c de conmutación aumenta, el control de corriente provoca un problema.

Por ejemplo, como se muestra en la fig. 25, cuando la corriente de entrada Ii no alcanza el valor de límite inferior (cuando la fluctuación en la dirección negativa es pequeña), el número de veces que se realiza la operación de conmutación en el elemento 3c de conmutación no aumenta. En contraste, como se muestra en la fig. 26, cuando la corriente de entrada Ii alcanza el valor de límite inferior, el número de veces que se realiza la operación de conmutación en el elemento 3c de conmutación aumenta. En otras palabras, el número de veces que se realiza la operación de conmutación en cada medio ciclo de la fuente de alimentación de CA varía, es decir, el número de veces de la operación de conmutación fluctúa y no es constante.

Cuando el número de veces de la operación de conmutación en cada medio ciclo de la fuente de alimentación de CA varía, significa que el control de corriente no es estable. También, no solamente se inhibe la reducción de las corrientes armónicas de orden elevado, sino que también resulta difícil cumplir con las regulaciones relacionadas con los armónicos de fuente de alimentación. Además, resulta imposible suministrar una corriente eléctrica estable a la carga ya que la tensión de salida está influenciada incluso por una operación de conmutación. En particular, cuando la carga 4 es un motor, el número de revoluciones del motor no es estable, y así se puede provocar ruido.

Medios para solucionar el problema

Para solucionar los problemas anteriores, se ha definido un dispositivo de fuente de alimentación según la presente invención en la reivindicación 1.

Cuando la operación de conmutación del elemento de conmutación se inicia basándose en la detección del cruce por cero, es preferible establecer el tiempo de inicio bien a un valor positivo o bien a un valor negativo con respecto a la detección de cruce por cero. También, es preferible cambiar el tiempo de inicio para la operación de conmutación del elemento de conmutación según la carga del dispositivo de fuente de alimentación y el nivel de la corriente de entrada.

Es preferible establecer el número de veces que se realiza la operación de conmutación en el elemento de conmutación de manera que la operación de conmutación se completa dentro de los 90 grados de una fase de fuente de alimentación de la fuente de alimentación de corriente alterna. También, es preferible determinar el número de veces que se realiza la operación de conmutación en el elemento de conmutación, basándose al menos en uno de, o una combinación de cualquiera de, la carga del dispositivo de fuente de alimentación, el nivel de la corriente de entrada, y la frecuencia de la fuente de alimentación.

Además, cuando la carga del dispositivo de fuente de alimentación es un motor conectado mediante un inversor, el número de conmutaciones se puede determinar basándose en cualquiera de un número de revoluciones del motor y una frecuencia de salida del inversor.

Es preferible configurar, con software, el número de veces que se realiza la operación de conmutación en el elemento de conmutación y el control de prohibición de conmutación realizado a partir de ahí. También, es preferible emplear una unidad de detección de tensión que puede ser hecha funcionar para detectar la tensión de la fuente de alimentación de corriente alterna y determinar el número de veces que se realiza la operación de conmutación en la unidad de conmutación basándose en la tensión detectada.

Según la invención, la operación de conmutación del elemento de conmutación se completa en un tiempo predeterminado desde la detección del cruce por cero.

Si la operación de conmutación del elemento de conmutación se completa antes del tiempo predeterminado, es preferible que la operación de conmutación del elemento de conmutación se realice aumentando el número de conmutaciones por un número de veces predeterminado.

Es preferible proporcionar una unidad de corrección que corrige el tiempo predeterminado, si la operación de conmutación del elemento de conmutación no se completa en el tiempo predeterminado después de cambiar el número de conmutaciones.

Según la invención, el número de operaciones de conmutación del elemento de conmutación se cuenta mediante una función de contador, y la función de contador se reinicia mediante la detección del cruce por cero.

Es preferible que el tiempo predeterminado se cambie según cualquiera de una frecuencia de la fuente de alimentación, un nivel de una carga, y una magnitud de la tensión de carga.

Según la invención el tiempo predeterminado se establece basándose en una relación entre un tiempo durante el cual se permite la operación de conmutación del elemento de conmutación y un índice de evaluación relacionado con armónicos cuando cualquiera de entre una corriente de entrada, una tensión de fuente de alimentación, una inductancia, una anchura de histéresis de corriente, y un número de conmutaciones se establece como un parámetro.

Es preferible tener una disposición en la que se establece el tiempo predeterminado mientras que se tiene en consideración el factor de potencia.

Es preferible tener una disposición en la que se establece el tiempo predeterminado mientras se tiene en consideración una pérdida de conmutación provocada por la operación de conmutación del elemento de conmutación.

Es preferible que se detecten una tensión de salida en un tiempo de un estado sin carga y una tensión de salida en un tiempo de un estado cargado, y se realice un control de tensión de tal manera que una relación entre la tensión de salida en el tiempo del estado sin carga y la tensión de salida en el tiempo del estado cargado da como resultado un valor predeterminado.

Es preferible que la fuente de alimentación de corriente alterna se convierta a tensión de corriente continua mediante una unidad rectificadora que se convierte para establecerse como la tensión de carga, y cualquiera de un valor medio rectificado y un valor efectivo se usa en vez de la tensión de salida en el tiempo del estado sin carga y la tensión de salida en el tiempo del estado cargado.

Es preferible tener una disposición en la que el valor predeterminado es un valor que se ha calculado por adelantado según el estado de la carga.

Es preferible tener una disposición en la que una relación entre una tensión de entrada correspondiente a un estado cargado y una tensión de entrada correspondiente a un estado sin carga se usa como el valor predeterminado.

Efecto de la invención

Según un aspecto de la presente invención, la operación de conmutación del elemento de conmutación se inicia en un cruce por cero de la forma de onda de fuente de alimentación de CA, y también la operación de conmutación se realiza el número de veces predeterminado. Así, es posible reducir los armónicos de orden elevado aproximando la forma de onda de corriente de entrada a una forma de onda sinusoidal y para estabilizar el control de corriente. Consiguientemente, se logra un efecto ventajoso donde es posible cumplir fácilmente con la regulación armónica de fuente de alimentación.

También con la disposición en la que el contador usado para contar el número de veces que se realiza la operación de conmutación se reinicia cuando se detecta un cruce por cero, es posible ejercer el control de corriente para cada medio ciclo de la fuente de alimentación de CA. Así, es posible realizar el control de corriente apropiadamente. También, ya que el tiempo en que se inicia la operación de conmutación se cambia según la carga y el nivel de la corriente de entrada, es posible aproximar la forma de onda de corriente de entrada a una forma de onda sinusoidal realizando el control de corriente.

Además, la operación de conmutación se realiza dentro de los 90 grados de la fase de fuente de alimentación. En otras palabras, la operación de conmutación se prohíbe durante un intervalo que incluye un intervalo cerca de la zona pico de la corriente de entrada. Así, como se ha explicado anteriormente, es posible acercar la forma de onda de corriente de entrada a una forma de onda sinusoidal, y estabilizar el control de corriente. También, ya que el número de veces que se realiza la operación de conmutación se determina usando los distintos tipos de parámetros, es posible acercar la forma de onda de corriente de entrada a una forma de onda sinusoidal y estabilizar el control de corriente de una manera óptima.

Además, cuando un motor operado por un inversor se usa como la carga basada en la cual se determina el número de veces que se realiza la operación de conmutación, el número de revoluciones del motor o la frecuencia del inversor se considera como el nivel de la carga. Así, además de los efectos ventajosos descritos anteriormente, la presente invención es óptima especialmente para acondicionadores aire o refrigeradores de aire inversores.

Además, ya que el número de veces que se realiza la operación de conmutación y el control de conmutación están configurados con software, es posible evitar que aumente el coste del hardware en el dispositivo de fuente de alimentación. También, ya que el número de veces que se realiza la operación de conmutación es un valor que corresponde al nivel de la tensión de la fuente de alimentación de CA, la presente invención se puede aplicar a electrodomésticos eléctricos en general y también a equipos industriales.

Breve descripción de los dibujos

La fig. 1 es un diagrama de bloques esquemático de un dispositivo de fuente de alimentación según una realización de la presente invención.

La fig. 2 es un diagrama de bloques esquemático de una unidad de control incluida en el dispositivo de fuente de alimentación.

La fig. 3 presenta una gráfica de forma de onda esquemática y una gráfica de tiempo para explicar una operación de la unidad de control.

La fig. 4 es un diagrama de bloques esquemático de un sistema de tratamiento incluido en la unidad de control. La fig. 5 presenta gráficos para explicar las formas de onda de corriente obtenidas en el dispositivo de fuente de alimentación cuando una anchura de histéresis de corriente es estrecha y cuando una anchura de histéresis de corriente es amplia.

La fig. 6 es una tabla de parámetros e intervalos de fluctuación que se usan para realizar un proceso de medición mostrado en la fig. 7.

La fig. 7 es una gráfica de características Ton-Ymax.

La fig. 8 es una gráfica para explicar una relación entre una corriente de entrada y Ton.

La fig. 9 es una gráfica para explicar un ejemplo del número de veces que se realiza la operación de conmutación, cuando una anchura de histéresis de corriente es estrecha en el dispositivo de fuente de alimentación.

La fig. 10 es una gráfica para explicar un ejemplo del número de veces que se realiza la operación de conmutación, cuando la anchura de histéresis de corriente es amplia en el dispositivo de fuente de alimentación.

La fig. 11 es un diagrama de bloques de un ejemplo de configuración de una parte relevante según una tercera realización de la presente invención.

La fig. 12 es un diagrama de bloques de un ejemplo de configuración según una cuarta realización de la presente invención.

La fig. 13 es un diagrama de bloques de un sistema de tratamiento y similares de una unidad de control incluida en el dispositivo de fuente de alimentación según la cuarta realización.

La fig. 14 es un diagrama de flujo esquemático para explicar una operación del dispositivo de fuente de alimentación según la cuarta realización.

La fig. 15 es un diagrama de flujo esquemático para explicar otra operación del dispositivo de fuente de alimentación según la cuarta realización.

La fig. 16 es un diagrama de flujo esquemático para explicar aún otra operación del dispositivo de fuente de alimentación según la cuarta realización.

La fig. 17 es un diagrama de flujo para explicar un ejemplo de modificación del proceso mostrado en la fig. 14.

La fig. 18 es un diagrama de bloques de un ejemplo de configuración de la cuarta realización.

La fig. 19 es una gráfica de tiempo para explicar una quinta realización de la presente invención.

La fig. 20-1 es un diagrama para explicar una duodécima realización de la presente invención.

La fig. 20-2 es otro diagrama para explicar la duodécima realización.

La fig. 20-3 es aún otro diagrama para explicar la duodécima realización.

La fig. 20-4 es aún otro diagrama para explicar la duodécima realización.

La fig. 21 es una gráfica para explicar una séptima realización de la presente invención.

La fig. 22 es una gráfica que traza esquemáticamente la gráfica en la fig. 7.

La fig. 23 es un diagrama de circuito esquemático de un dispositivo de fuente de alimentación convencional.

La fig. 24 es un diagrama de bloques esquemático de una unidad de control incluida en el dispositivo de fuente de alimentación convencional.

La fig. 25 es una gráfica de forma de onda esquemática para explicar una operación del dispositivo de fuente de alimentación convencional.

La fig. 26 es otra gráfica de forma de onda esquemática para explicar la operación del dispositivo de fuente de alimentación convencional.

Explicación de letras o números

1: FUENTE DE ALIMENTACIÓN DE ENTRADA (FUENTE DE ALIMENTACIÓN DE CA)

2: CIRCUITO RECTIFICADOR

3: CIRCUITO ONDULADOR DE AUMENTO DE TENSIÓN

3a: BOBINA INDUCTIVA DE AUMENTO DE TENSIÓN

3b: DIODO DE BLOQUEO INVERSO

3c: ELEMENTO DE CONMUTACIÓN

3d: CONDENSADOR DE APLANAMIENTO

4: CARGA

5: CIRCUITO DE DETECCIÓN DE FASE DE FUENTE DE ALIMENTACIÓN

6: SENSOR DE CORRIENTE

7: UNIDAD DE ACCIONAMIENTO

13: UNIDAD DE CONTROL

10: UNIDAD DE DETECCIÓN DE CORRIENTE DE ENTRADA

11: UNIDAD DE DETECCIÓN DE TENSIÓN DE ENTRADA

12: UNIDAD DE DETECCIÓN DE TENSIÓN DE SALIDA

13a: CONTADOR DE IMPULSOS

Ii: CORRIENTE DE ENTRADA

Vi: TENSIÓN DE ENTRADA

Vo: TENSIÓN DE SALIDA

Mejor o mejores modos para llevar a cabo la invención

Cuando se realiza una operación de conmutación en una unidad de conmutación para una unidad de mejora de factor de potencia (un circuito ondulador de aumento de tensión) que incluye una inductancia, un dispositivo de fuente de alimentación según la presente invención realiza la operación de conmutación un número de veces predeterminado contado desde cuando se detecta un cruce por cero en la forma de onda de corriente de entrada (al menos durante un intervalo predeterminado dentro de 90 grados de la fase de fuente de alimentación). En otras palabras, el dispositivo de fuente de alimentación estabiliza el control de corriente de entrada y reduce las corrientes armónicas de orden elevado mediante la prohibición de la operación de conmutación incluso si existen fluctuaciones en la tensión de entrada y en la tensión de salida y fluctuaciones en la carga 4, en una zona pico de la corriente de entrada (cerca de un intervalo en el que la tensión de entrada Vi es mayor que la tensión de salida Vo).

Las realizaciones ejemplares de la presente invención se explican en detalle a continuación con referencia a las figs.

1 a 4. En las figs. 1 y 2, algunos de los elementos constituyentes que son los mismos que, o se consideran que han de ser equivalentes de los elementos constituyentes mostrados en las figs. 23 y 24 serán hechos referencia usando los mismos caracteres de referencia, y se omitirá su explicación superpuesta. La fig. 3(a) corresponde a las figs.

25(a) y 26(a).

Primera realización

Un dispositivo de fuente de alimentación mostrado en la fig. 1 incluye: una unidad 10 de detección de corriente de entrada que puede ser hecha funcionar para detectar una corriente de entrada Ii del circuito 3 ondulador de aumento de tensión, basándose en una señal de detección del sensor 6 de corriente (por ejemplo, un transformador de corriente [CT]); una unidad 11 de detección de tensión de entrada que puede ser hecha funcionar para detectar una tensión de entrada Vi del circuito 3 ondulador de aumento de tensión; una unidad 12 de detección de tensión de salida que se puede ser hecha funcionar para detectar una tensión de salida Vo del circuito 3 ondulador de aumento de tensión; y una unidad 13 de control que está hecha, por ejemplo, de un microordenador y emite, a la unidad 7 de accionamiento una señal para activar y desactivar el elemento 3c de conmutación del circuito 3 ondulador de aumento de tensión, basándose en los valores detectados y en la detección de cruce por cero de una fuente de alimentación de CA realizada por el circuito 5 de detección de fase de fuente de alimentación. Otras partes del dispositivo de fuente de alimentación son las mismas que las mostradas en la fig. 23. Así, se omitirá su explicación.

Una operación del dispositivo de fuente de alimentación configurado como anteriormente, será explicada, con referencia a un diagrama de bloques de control de corriente mostrado en la fig. 2 y una gráfica de forma de onda y una gráfica de tiempo mostradas en la fig. 3.

La unidad 13 de control genera una señal (una señal de conmutación) para activar y desactivar el elemento 3c de conmutación, basándose en una desviación entre un valor de instrucción de tensión de salida (un valor de instrucción de tensión aplicada para la carga 4) y la tensión de salida Vo. En esta situación, un contador 13a de impulsos se reinicia cuando un punto de cruce por cero de la forma de onda de fuente de alimentación de entrada se detecta según una señal de detección procedente del circuito 5 de detección de fase de fuente de alimentación, y la operación del elemento 3c de conmutación se prohíbe cuando el contador 13a de impulsos alcanza un valor de recuento predeterminado.

Como se ha mostrado en la fig. 2, en primer lugar, la unidad 8a de cálculo calcula la desviación entre el valor de instrucción de tensión de salida y la tensión Vo detectada por la unidad 12 de detección de tensión de salida. Basándose en la desviación calculada, la unidad 8b de generación de amplitud de señal de referencia de corriente genera un valor de amplitud de la señal de referencia de corriente de entrada (un valor de amplitud que tiene una forma de onda sinusoidal y que se usa como una así llamada referencia).

La unidad multiplicadora 8c multiplica el valor de amplitud generado por la tensión Vi detectada por la unidad 11 de detección de tensión de entrada. Se genera una histéresis basándose en el resultado de la multiplicación, es decir, la señal de referencia de corriente de entrada. Se puede usar como la tensión Vi detectada, una forma de onda de tensión de entrada o un valor absoluto de la forma de onda de tensión de entrada.

El comparador 8d de histéresis compara el valor de la señal de referencia de corriente de entrada que tiene la histéresis y la corriente de entrada Ii detectada por la unidad 10 de detección de corriente de entrada. Basándose en el resultado de la comparación, se genera la señal de conmutación para el elemento 3c de conmutación. El circuito 3 ondulador de aumento de tensión se controla basándose en la señal de conmutación. En otras palabras, como en el ejemplo convencional, se realiza la operación de conmutación en el elemento 3c de conmutación usando una señal de referencia de corriente de referencia como una forma de onda sinusoidal de referencia, de manera que se obtiene una forma de onda de corriente de entrada (véase la fig. 3(a)).

Por otro lado, el contador 13a de impulsos se reinicia mediante una señal de reinicio que es la señal de fase de fuente de alimentación detectada (cruce por cero) del circuito 5 de detección de fase de fuente de alimentación. Una unidad 8f AND lógica (un circuito AND) realiza una operación AND lógica entre una señal de salida del contador 13a de impulsos y la señal de conmutación obtenida por el comparador 8d de histéresis. Una señal de conmutación obtenida como resultado de la operación AND lógica se emite a la unidad 7 de accionamiento.

Como se ha mostrado en la fig. 3, el contador 13a de impulsos cuenta el número de veces que se realiza la operación de conmutación en el elemento 3c de conmutación (véase la fig. 3(e)). La salida del contador 13a de impulsos llega a un nivel H cuando se reinicia el contador 13a de impulsos. La salida llega a un nivel L cuando el valor de recuento alcanza un valor predeterminado (un valor de configuración de impulsos) que se ha establecido por adelantado (véase la fig. 3(f)). Como el valor predeterminado para el contador 13a de impulsos, se obtiene empíricamente un valor de recuento de impulsos que incluye un intervalo cerca de una zona pico (Vi>Vo) de la corriente de entrada li y corresponde, por ejemplo, dentro de 90 grados de la fase de fuente de alimentación.

En esta situación, cuando se detecta un cruce por cero, el elemento 3c de conmutación es encendido (véanse las figs. 3(b) y 3(c)), y después de eso, aumenta la corriente de entrada Ii. Cuando la corriente de entrada Ii alcanza el valor de límite superior, el elemento 3c de conmutación se desactiva (véanse las figs. 3(a) y 3(c)), y el contador 13a de impulsos se aumenta (véanse las figs. 3(d) y 3(e)). Activando y desactivando el elemento 3c de conmutación de esta manera, la corriente de entrada Ii está dispuesta para tener una forma de onda sinusoidal.

Como se ha descrito anteriormente, la operación de conmutación del elemento 3c de conmutación se prohíbe en un intervalo próximo donde la tensión de entrada Vi es mayor que la tensión de salida Vo (cerca de una zona pico de la corriente de entrada Ii), en otras palabras, en y después del área donde las fluctuaciones en la tensión de entrada Vi y en la tensión de salida Vo o las fluctuaciones en la carga 4 resultan más grandes.

Así, hasta las proximidades de la zona pico de la corriente de entrada Ii, se ejerce el control de corriente realizando la operación de conmutación para hacer que la forma de onda de corriente de entrada tenga una forma de onda sinusoidal y para reducir los armónicos de orden elevado. En y después de la zona pico, la operación de conmutación se prohíbe de manera que el número de veces que se realiza la operación de conmutación en cada medio ciclo de la fuente de alimentación de CA se inhibe de fluctuar (de manera que el número de veces es constante). Con esta disposición, es posible estabilizar el control de corriente, y también cumplir fácilmente con la regulación armónica de fuente de alimentación.

En la descripción anterior, la operación de conmutación del elemento 3c de conmutación se inicia en un momento cuando se detecta el cruce por cero. Sin embargo, es aceptable usar un valor positivo predeterminado (tiempo más tarde) o un valor negativo predeterminado (tiempo más temprano) con respecto al punto de detección de cruce por cero. En esta situación, es preferible tener una disposición en la que el valor positivo predeterminado o el valor negativo predeterminado se cambian según el nivel de la carga 4 o el nivel de la corriente de entrada Ii. Por ejemplo, es preferible tener una disposición en la que cuanto mayor sea el nivel de la carga 4 o el nivel de la corriente de entrada Ii, más temprano será el tiempo de inicio, mientras más pequeño sea el tamaño/nivel, más tarde será el tiempo de inicio. También es preferible ajustar la anchura del intervalo definido por el valor de límite superior y el valor de límite inferior.

Es una buena idea cambiar el valor predeterminado, basándose en la frecuencia de fuente de alimentación (por ejemplo 50 Hercios [Hz] o 60 Hz), en el nivel de la tensión de entrada o en la corriente de entrada, en el nivel de la tensión de salida, y en la carga. También es preferible aplicar estos factores individualmente o en combinaciones. Además, es preferible cambiar el valor predeterminado dependiendo del entorno de uso del dispositivo de fuente de alimentación y un dispositivo con el que se usa la fuente de alimentación.

Se puede explicar una razón como sigue: las características armónicas de la fuente de alimentación cambian dependiendo del nivel de la corriente de entrada y de la frecuencia de fuente de alimentación. Así, el número de veces que se realiza la operación de conmutación es un parámetro importante para lograr el efecto de supresión de armónicos. Por consiguiente, cambiando el número de veces que se realiza la operación de conmutación según la característica armónica, es posible mejorar el efecto de supresión de armónicos. Se puede explicar otra razón como sigue: cuando hay margen de maniobra en términos del valor de regulación armónica de fuente de alimentación, reduciendo el número de veces que se realiza la operación de conmutación, es posible lograr el efecto de mejorar el factor de energía con respecto a una pérdida de conmutación y a una pérdida de inductancia.

Para cambiar el número de veces que se realiza la operación de conmutación, por ejemplo, si el número de veces que se realiza la operación de conmutación es cinco cuando la corriente de entrada es igual o mayor a 7 amperios, el número de veces que se realiza la operación de conmutación se cambia cuando la corriente de entrada es igual o menor a 6 amperios. En esta situación, el número de veces que se realiza la operación de conmutación se cambia a ocho si la fuente de alimentación de CA está a 50 hercios, y se cambia a siete si la fuente de alimentación de CA está a 60 hercios.

Como se ha explicado en el ejemplo convencional, es óptimo usar un motor conectado mediante un inversor como la carga 4. En esta situación, es preferible establecer el tiempo de inicio para la operación de conmutación y el valor predeterminado a valores calculados según el número de revoluciones del motor o la frecuencia del inversor. Con la disposición descrita anteriormente, es posible acercar la forma de onda de corriente de entrada a una forma de onda sinusoidal y estabilizar el control de corriente.

Además, también es aceptable emplear una unidad de detección que puede ser hecha funcionar para detectar la tensión de la fuente de alimentación de entrada de manera que el valor predeterminado se cambia según el nivel de la tensión de la fuente alimentación de entrada. Los parámetros usados para configurar el valor predeterminado pueden variar dependiendo del entorno de la fuente alimentación y un dispositivo que se han de usar juntos.

Segunda realización

Configurando el control de conmutación del elemento 3c de conmutación descrito anteriormente con software, por ejemplo, empleando una configuración mostrada en un diagrama de bloques del convertidor en la fig. 4, es posible hacer un controlador de factor de potencia (PFC) universalmente compatible.

En esta situación, bucles que no requieren control de alta velocidad, tales como el bucle para el control de tensión, se configuran con el software. El controlador de corriente corresponde a una unidad de control de operación de conmutación que es un circuito principal del sistema eléctrico incluyendo el comparador 8d de histéresis, el circuito 8f lógico, la unidad 7 de accionamiento (el circuito de accionamiento de puerta), y el elemento 3c de conmutación (IGBT) que se muestran en la fig. 2.

Una configuración 20 de software se realiza con el microordenador que sirve como la unidad 13 de control. En primer lugar, una unidad 20b de cálculo calcula una desviación entre un valor 20a de instrucción de tensión determinado según el entorno de la fuente de alimentación y el dispositivo que se usan juntos y un valor de detección de tensión de salida. Basándose en la desviación calculada, un controlador 20c proporcional-integral (PI) incluido en la unidad 8b de generación de amplitud de señal de referencia de corriente calcula un término P proporcional, y calcula también un término I integral. Basándose en el término P proporcional y en el término I integral que se han calculado, se calcula a un valor de amplitud de instrucción de corriente.

Una unidad 20d de conversión C/A convierte el valor de amplitud de instrucción de corriente a una señal de salida análoga y emite la señal de salida análoga a una unidad multiplicadora 7c. Como se ha descrito anteriormente, se ejerce el control de corriente basándose en un resultado de la multiplicación realizada por la unidad multiplicadora 7c.

Para ejercer el control de corriente, se calcula una desviación entre el valor de instrucción de corriente y el valor de corriente de salida mediante una unidad 21 de cálculo y entra a un controlador 22 de corriente, de manera que se realiza la operación descrita anteriormente. La configuración 20 de software incluye el contador 13a de impulsos y un controlador 20e de operación de conmutación. El controlador 13a de impulsos inicia la operación de recuento al recibir una señal de reinicio desde el circuito 5 de detección de fase de fuente de alimentación (cruce por cero).

El controlador 20e de operación de conmutación vigila el valor de recuento del contador 13a de impulsos comprobando si el valor de recuento ha alcanzado un valor predeterminado determinado basándose en los parámetros que corresponden con el entorno de la fuente de alimentación y el dispositivo que se usan juntos. El controlador 20e de la operación de conmutación también emite, al controlador 22 de corriente, una señal de permiso de conmutación (véase la fig. 3(f); nivel H) para el elemento 3c de conmutación hasta que el valor de recuento del contador 13a de impulsos alcance el valor predeterminado.

El controlador 22 de corriente activa y desactiva el elemento 3c de conmutación de manera que la corriente de entrada Ii cae en el intervalo definido por el valor de límite superior y el valor de límite inferior. El controlador 22 de corriente emite también información relacionada con el número de veces que se realiza la operación de conmutación al contador 13a de impulsos.

Cuando el valor de recuento del contador 13a de impulsos ha alcanzado el valor predeterminado, el controlador 20e de operación de conmutación que ha estado vigilando el valor de recuento hace que la señal de permiso esté a un nivel L para prohibir la operación de conmutación del elemento 3c de conmutación. Debido a que la señal de permiso está en el nivel L, el controlador 22 de corriente detiene la operación de activación y desactivación del elemento 3c de conmutación.

Por otro lado, una onda completa de corriente de entrada obtenida por la operación del controlador 22 de corriente se realimenta a la unidad 21 de cálculo y se convierte también a una corriente de salida usando una función G 24 en un sistema en el que se instala el dispositivo de fuente de alimentación. Una corriente de carga debido a la perturbación se incorpora a la corriente de salida mediante una unidad 25 de cálculo. Después de eso, la corriente de salida se integra mediante una unidad 26 de integración para obtener una tensión de salida.

La tensión de salida se usa como una tensión de fuente de alimentación de la carga 4. También, después de que el ruido se elimine mediante un filtro 27 de paso bajo (LPF), la tensión de salida se realimenta a la configuración 20 de software. Una unidad 20f de conversión A/C convierte la tensión de salida recibida como la realimentación al valor de detección de tensión de salida usado por la unidad 20b de cálculo.

Para proteger el dispositivo de fuente de alimentación, una unidad 23 de protección de sobretensión/sobrecorriente emite información de protección de sobretensión y sobrecorriente al controlador 20e de operación de conmutación y al controlador 22 de corriente, de manera que se realiza una operación de protección, que es públicamente conocida.

Como se ha explicado anteriormente, cuando se usa la configuración 20 de software, es posible ejercer el control de conmutación del elemento 3c de conmutación apropiadamente usando los parámetros correspondientes a varios estados. Es posible también evitar que aumente el coste del dispositivo de fuente de alimentación (el hardware).

Tercera realización

En la descripción de una tercera realización de la presente invención, algunos de los elementos que son los mismos que los elementos de la realización descrita anteriormente se harán referencia usando los mismos caracteres de referencia, y se omitirá la explicación de la misma.

Un ejemplo de una unidad de supresión de corriente armónica y de mejora de factor de potencia usa el método explicado en la primera realización o en la segunda realización anteriormente. Cuando se usa este método, el control de corriente se estabiliza realizando la operación de conmutación un pequeño número de veces, y es posible por lo tanto cumplir fácilmente con la regulación armónica de fuente de alimentación. Más específicamente, la fuente de alimentación se cortocircuita mediante la inductancia usando el circuito ondulador de aumento de tensión como se muestra en la fig. 1, de manera que es posible ejercer el control y hacer que la forma de onda de corriente de entrada tenga una forma de onda arbitraria. Usando la estructura de control como se muestra en la fig. 2, el elemento de conmutación se activa y se desactiva de manera que la forma de onda de corriente de entrada tiene la forma de onda de tensión de fuente de alimentación. También, se prohíbe la operación de conmutación después de que el número de veces que se realiza la operación de conmutación haya alcanzado un valor predeterminado, para ejercer el control mientras que se estabiliza la corriente de entrada (véase la forma de onda mostrada en la fig. 3).

Cuando se usa este método, sin embargo, la forma de onda de corriente de entrada se ve fácilmente afectada por fluctuaciones relacionadas con partes, por ejemplo, fluctuaciones en el valor de inductancia de la inductancia y fluctuaciones en la anchura de histéresis (el intervalo definido por el valor de límite superior y el valor de límite inferior) debido a fluctuaciones en el valor de resistencia. Por ejemplo, cuando la tensión de carga de salida y el número de veces que se realiza la operación de conmutación ambos permanecen iguales, la operación se realiza de tal manera que los valores de instrucción de corriente son diferentes entre cuando la anchura de histéresis es estrecha y cuando la anchura de histéresis es amplia. Así, como se muestra en las figs. 5(a) y 5(b), las formas de onda de corriente son diferentes entre sí. También, cuando los valores de inductancia son mutuamente diferentes, las formas de onda de corriente son mutuamente diferentes, también. Cuando hay una diferencia entre las formas de onda, las corrientes armónicas se ven muy afectadas, y en algunas situaciones, las corrientes armónicas pueden exceder el valor de regulación armónica de la fuente de alimentación.

Por otro lado, incluso si la anchura de histéresis de corriente y el valor de inductancia permanecen ambos iguales cuando se realiza la operación de conmutación de situaciones que tienen mutuamente diferentes tensiones de fuente de alimentación, porque los gradientes de corriente obtenidos cuando el elemento de conmutación se cortocircuita y se libera son diferentes entre sí, las formas de onda de corriente son también mutuamente diferentes incluso en regiones donde las tensiones de fuente de alimentación nominales son mutuamente diferentes. Para obtener una fuente de alimentación que es universalmente compatible y con la que es necesario anticipar un gran intervalo de fluctuaciones de tensión de fuente de alimentación, se requiere suprimir los armónicos de fuente de alimentación dentro de un intervalo de 200-10% (domésticos) a 240V+10% (foráneos), por ejemplo. Así, cuando se usa la técnica convencional, es difícil hacer frente a las fluctuaciones relacionadas con las partes.

Con respecto a los armónicos de fuente de alimentación, las normas de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) especifican valores límite de las corrientes armónicas para cada orden armónico, hasta un orden armónico 40. Ya que es difícil expresar la evaluación de armónicos de una manera integrada, un valor llamado índice de evaluación armónico, Ymax, se usará en la explicación posterior.

Cuando un componente armónico de orden n de una corriente de entrada se expresa como In, mientras un valor límite para el armónico de orden n se expresa como Isn, los valores que son estandarizados por los valores límite pueden expresarse como I2/Is2, I3/Is3, I4/Is4,...In/Isn,...I40/Is40. Cada uno de estos valores indica una relación del componente armónico con el valor límite.

Entre éstos, cuando un valor máximo se expresa como Ymax donde Ymax= (I2/Is2, I3/Is3, I4/Is4,...In/Isn,...I40/Is40), los armónicos no cumplen con la norma cuando se satisface Ymax>1, mientras que los armónicos cumplen con la norma cuando se satisface Ymax<1.

Como se ha explicado anteriormente, la situación en la que se satisface Ymax>1 es provocado, por ejemplo, por fluctuaciones relacionadas con las partes tales como fluctuaciones en el valor de inductancia y fluctuaciones en la anchura de histéresis (el intervalo definido por un valor de límite superior y un valor de límite inferior) debido a fluctuaciones en el valor de resistencia, y diferencias en la tensión de fuente de alimentación. Como resultado, según técnicas convencionales, ha sido difícil cumplir con los valores de regulación armónica de fuente de alimentación.

Es un objeto de la tercera realización ejercer el control para cumplir con la regulación armónica de fuente de alimentación, sin que se vea afectada fácilmente por las fluctuaciones relacionadas con las partes y fluctuaciones en la fuente de alimentación, y mejorar también el factor de potencia mientras que se realiza la operación de conmutación unas pocas veces.

Cuando un tiempo durante el cual la señal de permiso de conmutación mostrada en la fig. 3 está en un estado de permiso se expresa como Ton, hemos observado que las características Ton-Ymax son como las mostradas en la fig. 7, mientras la corriente de entrada, la tensión de fuente de alimentación, la inductancia, la anchura de histéresis de corriente, y como muchas veces se realiza la operación de conmutación en el elemento 3c de conmutación se usan como parámetros. Como se muestra en la fig. 7, los resultados muestran que Ymax<1 se satisface cuando Ton está en un intervalo desde 2,75 milisegundos a 3,1 milisegundos.

Sin embargo, la corriente de entrada y Ton tienen una relación como se muestra en la fig. 8. Cuando la inductancia es grande, y/o la anchura de histéresis de corriente es amplia, y/o el número de veces que se realiza la operación de conmutación es grande, y/o la tensión de la fuente alimentación es pequeña, el valor de Ton resulta ser grande y cambia hacia (1) mostrado en la gráfica. A la inversa, cuando la inductancia es pequeña, y/o la anchura de histéresis de corriente es estrecha, y/o el número de veces que se realiza la operación de conmutación es pequeño, y/o la tensión de fuente alimentación es grande, el valor de Ton resulta ser pequeño y cambia hacia (2) mostrado en la gráfica. Así, según técnicas convencionales ha sido difícil configurar Ton como tal valor que satisface Ymax<1.

Para hacer frente a esta situación, la tercera realización proporciona un dispositivo de fuente de alimentación que ajusta automáticamente el número de veces que se realiza la operación de conmutación en el elemento 3c de conmutación de manera que el valor Ton está dentro del intervalo predeterminado, para cumplir con un intervalo de tensión de fuente de alimentación universal incluso si hay fluctuaciones en el valor de inductancia y fluctuaciones en la anchura de histéresis de corriente.

El dispositivo de fuente de alimentación según la tercera realización aumenta el número de veces que se realiza la operación de conmutación en el elemento 3c de conmutación cuando Ton, que expresa el tiempo durante el cual está activada la señal de permiso de conmutación (mostrada en la fig. 3), es más pequeño que un primer valor predeterminado que es 2,75 (mostrado en la fig. 7) y disminuye el número de veces que se realiza la operación de conmutación en el elemento 3c de conmutación cuando el tiempo Ton es más grande que un segundo valor predeterminado que es 3,10. El número de veces que se realiza la operación de conmutación en el elemento 3c de conmutación permanece igual cuando Ton, que expresa el tiempo durante el cual la señal de permiso de conmutación está activada, es igual o más grande que el primer valor predeterminado (2,75) y también igual o más pequeño que el segundo valor predeterminado (3,10).

En la fig. 7, se han trazados los valores Ymax mientras los valores Ton se han expresado en el eje x, habiendo sido medidos los valores Ymax mientras los valores de los parámetros mostrados en la fig. 6 han sido variados. Cuando se satisface Ymax>1, los armónicos no cumplen con la norma IEC. Así, se muestra en la fig. 7 que se cumple la norma IEC, si Ton es controlado dentro de tal intervalo (definido por un valor de límite superior desde 3,05 milisegundos a 3,10 milisegundos y un valor de límite inferior de alrededor de 2,8 milisegundos) que siempre satisface Ymax<1, cambiando el número de veces que se realiza la operación de conmutación en el elemento 3c de conmutación, con respecto a una inductancia arbitraria y una anchura de histéresis de corriente arbitraria que están dentro del intervalo mostrado en la fig. 6.

Por lo tanto, significa que el número de veces que se realiza la operación de conmutación necesita cambiarse de manera que los valores promedio instantáneos durante un intervalo en el cual se realiza la operación de conmutación son iguales entre sí, independientemente de la anchura de la histéresis de corriente. Por ejemplo, como se muestra en las figs. 9 y 10, el número de veces que se realiza la operación de conmutación en el elemento 3c de conmutación está configurado a 6, cuando la anchura de histéresis de corriente es estrecha, mientras que el número de veces está configurado a 5, cuando la anchura de histéresis de corriente es amplia.

Más específicamente, se han mostrado en la fig. 7 las características Ton-Ymax que se observan cuando los parámetros se varían mientras se tienen en consideración las fluctuaciones relacionadas con las partes, tales como las fluctuaciones en el valor de inductancia y las fluctuaciones en la anchura de histéresis debido a las fluctuaciones en el valor de resistencia. Así, cambiando el número de veces que se realiza la operación de conmutación según los resultados mostrados en la fig. 7 y ejerciendo el control de manera que el Ton está en tal intervalo que siempre satisface Ymax<1, es posible cumplir con el valor de regulación armónico de fuente alimentación incluso si hay fluctuaciones relacionadas con las partes.

Además, ya que las características mostradas en la fig. 7 corresponden con una situación en la que la frecuencia de fuente de alimentación es de 50 hercios, es posible aplicar los resultados a una situación en la que la frecuencia de fuente de alimentación es de 60 hercios reemplazando el eje temporal de Ton con un eje de fase de fuente de alimentación. Con esta disposición, es posible hacer que la fuente de alimentación sea universalmente compatible. Por consiguiente, es posible ejercer el control para cumplir con la regulación armónica de fuente de alimentación, sin que se vea afectada fácilmente por las fluctuaciones relacionadas con las partes y por las fluctuaciones en la fuente alimentación (diferencias en la tensión de la fuente alimentación).

Más específicamente, como se muestra en las figs. 11 y 3, una unidad 102 de cálculo de Ton de valor de límite superior/valor de límite inferior emite valores (un valor de límite superior y un valor de límite inferior) del tiempo Ton que satisfacen Ymax<1, basándose en la fig. 7. En el presente ejemplo, se explicará una situación en la que el valor de límite superior se configura a 3,1 milisegundos mientras que el valor de límite inferior se configura a 2,75 milisegundos. Como se explica a continuación, es aceptable cambiar el valor de límite superior y el valor de límite inferior para el tiempo Ton, dependiendo de las condiciones tales como un nivel de la corriente de entrada. En esa situación, la unidad 102 de cálculo de Ton de valor de límite superior/valor de límite inferior calcula los valores de límite superior e inferior óptimos basándose en las condiciones tales como el nivel de la corriente de entrada.

El contador 13a de impulsos y un medidor 101 de tiempo se reinician mediante una señal de reinicio que es la señal de fase de fuente alimentación detectada (cruce por cero) de la unidad 5 de detección de cruce por cero de fuente de alimentación. Como resultado, el medidor 101 de tiempo empieza a medir un tiempo Ton. El contador 13a de impulsos cuenta el número de veces que se realiza la operación de conmutación en el elemento 3c de conmutación. Cuando el valor del contador ha alcanzado un valor predeterminado (el valor de configuración de impulsos, que es 5 en el presente ejemplo) que se ha configurado por adelantado, la salida del contador 13a de impulsos (indicada como (f) en la fig. 3) llega al nivel L. Por consiguiente, el medidor 101 de tiempo detiene la medición del tiempo Ton. Así, el medidor 101 de tiempo emite un valor del tiempo Ton obtenido cuando se ha realizado la operación de conmutación cinco veces. En el presente ejemplo, asumimos que el valor del tiempo Ton obtenido en este momento es de 2,70 milisegundos.

Por otro lado, la unidad 102 de cálculo del valor de límite superior/valor de límite inferior de Ton emite el valor de límite superior (3,10 milisegundos) y el valor de límite inferior (2,75 ms) a una unidad 103 de cálculo del número de conmutaciones. La unidad 103 de cálculo de número de conmutaciones compara el tiempo Ton con los valores de límite superior e inferior. En este ejemplo, ya que el tiempo Ton es más corto que el valor de límite inferior, el valor de configuración de impulsos que se ha configurado para el contador 13a de impulsos se aumenta en 1 (cambiado a 6 veces en el ejemplo actual). Como resultado, en el siguiente ciclo (cruce por cero) el tiempo Ton resulta más largo ya que el valor del contador de impulsos se cambia a 6. Por consiguiente, se ejercer el control con tal tendencia que hace que el tiempo Ton sea más largo que el valor de límite inferior.

De lo contrario, cuando la unidad 103 de cálculo del número de conmutaciones compara un tiempo Ton con los valores de límite superior e inferior, si el tiempo Ton es más largo que el valor de límite superior, el valor de configuración de impulsos que se ha configurado para el contador 13a de impulsos se disminuye en 1 (cambiado a 4 veces en el ejemplo actual). Como resultado, en el siguiente ciclo (cruce por cero) el tiempo Ton resulta más corto ya que el valor del contador de impulsos se cambia a 4. Por consiguiente, se ejercer el control con tal tendencia que hace que el tiempo sea más corto que el valor de límite superior.

Como se ha explicado anteriormente, en la unidad 103 de cálculo del número de conmutaciones compara el tiempo Ton con los valores de límite superior e inferior. El valor de configuración de impulsos que se ha configurado para el contador 13a de impulsos se aumenta o disminuye en 1, basándose en el resultado de la comparación. Como resultado, el tiempo Ton está dispuesto a caer dentro del intervalo definido por el valor de límite superior y el valor de límite inferior a partir de ahí. Por consiguiente, ejerciendo el control de manera que el Ton está en tal intervalo que siempre satisface Ymax<1 según los resultados mostrados en la fig. 7, es posible cumplir con las regulaciones armónica de fuente de alimentación incluso si hay fluctuaciones relacionadas con las partes.

Como se ha explicado anteriormente, la unidad 103 de cálculo de número de conmutaciones compara el tiempo Ton de señal de permiso de conmutación que corresponde con la salida del contador 13a de impulsos y se ha detectado por el medidor 101 de tiempo con el valor de límite superior (3,10 en la fig. 7) y el valor de límite de inferior (2,75 en la fig. 7) calculado por la unidad 102 de cálculo de Ton de valor de límite superior/valor de límite inferior, de manera que los datos del contador del contador 13a de impulsos se configuran basándose en el resultado de la comparación. La operación de conmutación se realiza en el elemento 3c de conmutación (véase la fig. 1) el número de veces especificado que se ha configurado para el contador 13a de impulsos.

En el ejemplo descrito anteriormente, cuando el número de veces que se ha realizado la operación de conmutación se cambia, provoca que la forma de onda de corriente de entrada esté en un estado transitorio. Así, es deseable hacer el ciclo de cambio unos segundos, lo que es más lento que el ciclo de fuente de alimentación y también para realizar un proceso de filtración en el tiempo Ton usando un filtro 104 de paso bajo.

Además, es aceptable cambiar los valores de límite superior e inferior para el tiempo Ton dependiendo del nivel de la corriente de entrada. Para hacer el valor de límite superior más pequeño que el intervalo desde 3,05 milisegundos 3,10 milisegundos y hacer el valor de límite inferior más grande que aproximadamente 2,8 milisegundos). Cambiando los valores de límite superior e inferior dependiendo del nivel de la corriente de entrada, es posible mantener el factor de potencia a un nivel elevado si la carga es ligera o pesada. Por ejemplo, cuando la carga es ligera, configurando el valor de tiempo superior a, por ejemplo, 2,9 milisegundos, que es más pequeño que el intervalo desde 3,05 milisegundos a 3,10 milisegundos, de manera que el número de veces que se realiza la operación de conmutación en el elemento 3c de conmutación resulta más pequeño, es posible hacer más pequeña la pérdida de conmutación. Contrariamente, cuando la carga es pesada, configurando el límite inferior, por ejemplo, 2,9 milisegundos, que es mayor que aproximadamente 2,8 milisegundos, es posible mejorar el factor de potencia.

Cuarta realización

Una cuarta realización de la presente invención se explica a continuación con referencia a las figs. 12 a 18. La cuarta realización se obtiene combinando una invención descrita en otra solicitud (Solicitud de Patente Japonesa N° 2004 -6982) presentada por el actual solicitante y la tercera realización descrita anteriormente. Algunas de las características en los contenidos de la solicitud (Solicitud de Patente Japonesa N° 2004 -6982) que son específicas a la cuarta realización se explicarán a continuación.

En el ejemplo descrito anteriormente, la tensión de salida Vo de CC es un parámetro importante para la forma de onda de corriente de entrada y las corrientes armónicas. Así, cuando la tensión de salida Vo de CC fluctúa, la corriente de entrada en el control de corriente se ve afectada. En otras palabras, la característica de corriente armónica y la característica de mejora de factor de potencia variarán dependiendo de en qué dispositivo se instala el dispositivo de fuente de alimentación. Así, surge un problema donde la adaptabilidad del dispositivo de fuente de alimentación resulta baja.

En el dispositivo de fuente de alimentación descrito anteriormente, es útil realizar el control de realimentación de tensión usando software en un microordenador, en vista de los costes y similares. En tal situación, una posibilidad es detectar la tensión de salida Vo de CC empleando un circuito de resistencia divisoria de tensión que divide la tensión de salida Vo de CC, de manera que se realiza una conversión AC sobre una salida del circuito de resistencia divisoria de tensión.

Sin embargo, el valor detectado de la tensión de salida Vo de CC puede tener un error (en otras palabras, el valor detectado puede ser más elevado o más bajo que el valor real), debido a las fluctuaciones en el valor de resistencia del circuito de resistencia divisoria de tensión y las fluctuaciones en una tensión de referencia de convertidor A/C AVR que se requiere en el proceso de conversión AC. Así, cuando la tensión de salida Vo de CC que se realimenta contiene un error, habrá fluctuaciones en la tensión de salida.

Las fluctuaciones relacionadas con las partes y similares están dentro de un intervalo de ±4% a ±6%. Sin embargo, por ejemplo, cuando se detecta una tensión de salida Vo de CC de aproximadamente 300 voltios, un error puede ser tan grande como aproximadamente ±12 voltios a ±18 voltios. Las fluctuaciones en la tensión de salida Vo de CC conducen a un problema donde el control de corriente no es estable, y tampoco es estable la característica armónica, y por tanto no es posible cumplir con la regulación armónica de fuente de alimentación.

Las fluctuaciones también afectan en gran medida a la forma de onda de corriente de entrada. Cuando se baja la tensión de la fuente de alimentación debido un aumento en la corriente de entrada o cuando se aumenta o se baja la tensión de la fuente de alimentación debido a una influencia de otro dispositivo de conexión de sistema, resulta difícil mantener la forma de onda de corriente de entrada que sea similar a la forma de onda de tensión de entrada. Como resultado, se ve afectada la estabilidad del control de corriente.

Para hacer frente a este problema, la cuarta realización emplea la siguiente configuración.

Un dispositivo de fuente de alimentación según la cuarta realización está configurado para detectar, cuando se controla un circuito ondulador de aumento de tensión que incluye al menos una inductancia, una tensión de salida Vo(0) sin carga usando un circuito de resistencia divisoria de tensión, un LFP, y un convertidor A/C para detectar la tensión de salida Vo(t) del circuito ondulador de aumento de tensión. El dispositivo de fuente de alimentación también incorpora un control de tensión al control de corriente, el control de tensión correspondiente a una desviación de tensión Ve entre AxVo(0) obtenida multiplicando la tensión de salida Vo(0) sin carga por una relación predeterminada y una tensión de salida Vo(t) cargada. Con esta disposición, manteniendo la relación de la tensión cargada a la tensión sin carga en un valor predeterminado, es posible mantener la constante de tensión de salida cargada, independientemente de las fluctuaciones en la resistencia divisoria de tensión y en la tensión de referencia del convertidor A/C AVR.

Más específicamente, según la cuarta realización, la relación entre la tensión de salida del circuito ondulador de aumento de tensión y la tensión de salida sin carga, que se expresa por Vo(t)/Vo(0), no depende ni de la resistencia divisoria de tensión ni de la tensión de referencia del convertidor A/C AVR.

Así, si la relación A (=Vo(t)/Vo(0)) se mide por adelantado usando un circuito predeterminado, es posible usar la relación en cualquier modelo independientemente de las fluctuaciones. Por lo tanto, almacenando la relación A en una tabla o similar por adelantado, es posible estar seguro de que se satisface Vo(t) = AVo(0). Por consiguiente, es posible corregir el valor para que sea un valor verdadero en cualquier dispositivo.

Ejemplo 1

Se explicarán en detalle ejemplos específicos con referencia a las figs. 12 a 17. En la fig. 12, algunos de los elementos constituyentes que son los mismos que, o considerados para ser los mismos que, aquellos en la fig. 1, serán hechos referencia usando los mismos caracteres de referencia, y se omitirá su explicación superpuesta.

Un dispositivo de fuente de alimentación mostrado en la fig. 12 incluye: la unidad 10 de detección de corriente de entrada que puede ser hecha funcionar para detectar una corriente de entrada Ii del circuito 3 ondulador de aumento de tensión basándose en una señal de detección del sensor 6 de corriente (por ejemplo un CT); un circuito 15 de resistencia divisoria de tensión que incluye resistencias R1 y R2 que se conectan en serie para detectar la tensión de entrada Vi del circuito 3 ondulador de aumento de tensión; y un circuito 16 de resistencia divisoria de tensión que incluye resistencias R3 y R4 que se conectan en serie para detectar la tensión de salida (la tensión de salida de CC) Vo; un filtro 17 de paso bajo (LPF) que elimina ruido; una unidad 14 de control hecha, por ejemplo, de un microprocesador y que puede ser hecha funcionar para detectar una tensión filtrada por el LPF 17 realizando una conversión AC, y emite también, a la unidad 7 de accionamiento, una señal para activar y desactivar el elemento 3c de conmutación del circuito 3 ondulador de aumento de tensión, basándose en los valores detectados y un cruce por cero de la fuente 1 de alimentación de CA detectada por la unidad 5 de detección de cruce por cero de fuente de alimentación (unidad de detección de fase de fuente de alimentación).

Como un ejemplo de modificación, otra disposición es aceptable en la que la bobina inductiva 3a de aumento de tensión (inductancia) y el elemento 3c de conmutación que se muestran en la fig. 12 están posicionados para preceder al circuito rectificador 2. Con esta disposición, es posible lograr el mismo efecto ventajoso haciendo que la bobina inductiva 3a de aumento de tensión (inductancia), y el elemento 3c de conmutación sirvan como filtros activos. En tal situación, es una buena idea cambiar las posiciones de la unidad de detección de corriente o similar, según sea necesario. También, la unidad 14 de control tiene la misma función que la unidad 13 de control mostrada en la fig. 1, y los otros elementos son los mismos que aquellos mostrados en la fig. 1. Así, se omitirá su explicación.

Con referencia a la fig. 12 también, la unidad 14 de control incluye una unidad 14a de instrucción de tensión que emite un valor de instrucción (la relación) A para inhibir fluctuaciones en la tensión de salida; un convertidor 14b A/C que realiza una conversión AC y detecta la tensión de salida Vo(t) que se ha filtrado a través del LPF 17; una unidad 14c de determinación que cambia la tensión de salida Vo(t) obtenida como resultado de la conversión AC de manera que corresponde con un estado sin carga y un estado cargado; una unidad 14d de almacenamiento de tensión sin carga que almacena en ella una tensión de salida Vo(0) correspondiente a un estado sin carga; una unidad multiplicadora 14e que multiplica la tensión de salida Vo(0) correspondiente a un estado sin carga por la relación A; una unidad 14f de cálculo que realiza un cálculo en un valor de instrucción de tensión obtenido como resultado de la multiplicación y un valor de detección de tensión de salida Vo(t) correspondiente a un estado cargado; un controlador 14g de tensión que calcula una cantidad de corrección para un valor de detección de tensión de entrada Vi(t), basándose en el resultado del cálculo realizado por la unidad 14f de cálculo; y un controlador 14h de operación de conmutación que genera un tiempo de activación y desactivación para el elemento 3c de conmutación, basándose en una señal de detección de la unidad 5 de detección de cruce por cero de la fuente de alimentación, de la misma manera que en la técnica convencional.

La unidad 14 de control también incluye: una unidad multiplicadora 14i que multiplica el valor de detección de tensión de entrada Vi(t) por el valor calculado obtenido por el controlador 14g de tensión; y un controlador 14j de corriente que controla la corriente de entrada Ii habiendo incorporado el resultado de la multiplicación por la unidad multiplicadora 14i, cuando se emite la señal de conmutación para el elemento 3c de conmutación basándose en el tiempo de conmutación emitido por el controlador 14h de operación de conmutación. El controlador 14h de operación de conmutación y el controlador 14j de corriente pueden estar configurados como se muestra en un diagrama de bloques en la fig. 24.

Una operación del dispositivo de fuente de alimentación configurado como anteriormente, será explicada con referencia a un diagrama de bloques del sistema de tratamiento en la fig. 13 y a los diagramas de flujo en las figs. 14 a 16. De la misma manera según la técnica convencional, la unidad 14 de control hace que la tensión de salida esté a un nivel predeterminado requerido por la carga 4 realizando la operación de conmutación en el elemento 3c de conmutación, basándose en el valor de instrucción de tensión de salida (el valor de instrucción de tensión aplicada para la carga 4). La unidad 14 de control también hace que la forma de onda de corriente de entrada sea una forma de onda sinusoidal. Para mejorar la forma de onda de CA de entrada y reducir las corrientes armónicas de orden elevado, se realiza la operación de conmutación en el elemento 3c de conmutación un número de veces predeterminado basándose en un punto de cruce por cero de la fuente de alimentación de entrada.

A continuación, se explica un proceso realizado por una configuración de software según una cuarta realización. En primer lugar, como resultado del cambio por la unidad 14c de determinación, un sistema de tratamiento de cálculo de valor de instrucción de tensión obtiene la tensión de salida Vo(0) correspondiente a un estado sin carga y almacena la tensión de salida Vo(0) obtenida en la unidad 14d de almacenamiento de tensión sin carga. Usando la tensión de salida Vo(0), el sistema de tratamiento de cálculo de valor de instrucción de tensión obtiene un valor de instrucción de tensión Vo*(t). La unidad 14c de determinación determina si es un estado sin carga o un estado cargado comprobando si la carga 4 está en funcionamiento.

La tensión de salida sin carga se detecta creando un estado sin carga para un valor predeterminado. Para detectar la tensión de salida sin carga, es una buena idea emplear una unidad de determinación sin carga descrita después para determinar si es un estado sin carga y para almacenar o actualizar un valor detectado. También, es preferible usar un tiempo predeterminado entre cuando se activa la potencia del dispositivo de fuente de alimentación y cuando empieza a activarse la carga como un estado sin carga y para detectar la tensión de salida sin carga durante el tiempo predeterminado. Alternativamente, es preferible detener la operación de la carga una vez cada tiempo predeterminado usando un temporizador de intervalo y detectar la tensión de salida sin carga durante el periodo sin funcionamiento.

Posteriormente, como se muestra en la fig. 14, la relación A se obtiene haciendo referencia a una tabla que se ha preparado empíricamente por adelantado o se calcula basándose en la tensión de salida Vo actual (la tensión de salida Vo(t) correspondiente a un estado cargado) (etapa ST1). La relación A se multiplica por la tensión de salida Vo(0) obtenida en un estado sin carga, de manera que el valor de instrucción de tensión V0*(t) (=AxVo(0)) se obtiene (etapa ST2).

La relación A es un valor que se ha en consideración del cumplimiento con la regulación armónica de fuente de alimentación. También, cuando la carga 4 es un motor, la relación A se calcula basándose en un valor de tensión requerido por un sistema de control de motor según la cantidad de la carga. Así, la relación A puede obtenerse haciendo referencia una tabla o puede obtenerse a través de un cálculo usando una función.

Un sistema de tratamiento de conversión AC que realiza una conversión AC cuando se detecta la tensión de salida o la tensión de entrada, determina el tipo de los datos de conversión AC (una tensión de salida o una tensión de entrada), como se muestra en la fig. 15 (etapa ST10). Cuando el tipo de los datos es una tensión de salida, el sistema de tratamiento de conversión AC realiza un proceso de filtración sobre el resultado de la conversión AC y asigna el resultado de la conversión AC a Vo(t) (etapa ST11). Posteriormente, el sistema de tratamiento de conversión AC determina el estado de la carga (etapa ST12). Si existe una carga, la tensión de salida Vo(t) se usa tal como es. Si no existe carga, la tensión de salida Vo(t) se asigna al valor inicial Vo(0) (etapa ST13).

Cuando el tipo de datos es una tensión de entrada, el sistema de tratamiento de conversión AC realiza un proceso de filtración del resultado de la conversión AC y asigna el resultado de la conversión AC a Vi(t) (etapa ST14). Posteriormente, el sistema de tratamiento de conversión AC determina el estado de la carga (etapa ST15). Si existe una carga, se usa la tensión de entrada Vi(t) tal como es. Si no existe carga, se asigna la tensión de salida Vi(t) al valor inicial Vi(0) (etapa ST16). En otros tipos de datos, se realiza un proceso apropiado (etapa ST17).

En un sistema de control de tensión de salida que realiza el control de realimentación de tensión, como se muestra en la fig. 16, la unidad 14f de cálculo calcula, cuando se ejerce un control PI, una desviación de tensión Ve entre el valor de instrucción de tensión Vo*(t) y el valor de detección de tensión de salida Vo(t) (etapa ST20). Para la desviación de tensión Ve, se calcula un término P proporcional (=KpxVe). También, se calcula un término I integral (=KixsigmaVe) para obtener una amplitud D de instrucción (=P+I) (etapas ST21 a ST24). Se obtiene un valor de instrucción de corriente usando la amplitud D de instrucción. En las expresiones anteriores, Kp indica una ganancia proporcional arbitraria, mientras que Ki indica una ganancia integral arbitraria.

En cuanto a los tiempos de intervalo usados por el sistema de tratamiento anterior, la relación básica entre los tiempos de intervalo se puede expresar de la siguiente manera.

El tiempo de intervalo usado por el sistema de tratamiento de cálculo del valor de instrucción de tensión> el tiempo de intervalo usado por el sistema de tratamiento de control de tensión de salida> el tiempo de intervalo usado por el sistema de tratamiento de conversión AC.

Como resultado de los procesos descritos anteriormente, el controlador 14g de tensión emite, a la unidad multiplicadora 14i, un valor de multiplicación con el que se ha de corregir la tensión de entrada Vi, de manera que cuando el valor de instrucción de tensión es Vo*(t), la tensión de salida Vo(t) es igual a Vo*(t).

Con esta disposición, la tensión de salida y la tensión de entrada en los sistemas de tratamiento se obtienen usando, en común, las resistencias R1 y R2 incluidas en el circuito 15 de resistencia divisoria de tensión y la tensión de referencia de convertidor A/C AVR. También, la desviación de tensión Ve entre el valor de instrucción de tensión Vo*(t) (=AxVo(0)) y la tensión de salida Vo(t) corresponde a una cantidad en correspondencia con, por ejemplo, las fluctuaciones en las resistencias R1 y R2 incluidas en el circuito 15 de resistencia divisoria de tensión y las fluctuaciones en la tensión de referencia de convertidor A/C AVR.

Por consiguiente, durante un intervalo de conmutación del elemento 3c de conmutación determinado por el controlador 14h de operación de conmutación, se realiza el control de corriente mediante el controlador 14j de corriente, y también se incorpora el control de tensión para mantener la constante de tensión de salida Vo(t) al control de corriente, al incorporar el resultado de la multiplicación mediante la unidad multiplicadora 14i.

Cuando el controlador 14h de operación de conmutación y el controlador 14j de corriente están configurados como se muestra en la fig. 24, es posible lograr el control de corriente en el que el resultado de la multiplicación se incorpora cambiando el valor de instrucción de tensión de salida usado en el control de corriente.

Como se ha explicado anteriormente, incluso si existe un error en el proceso de detección de tensión realizado durante el control de corriente debido a las fluctuaciones en las resistencias R1 y R2 divisorias de tensión y a las fluctuaciones en la tensión de referencia del convertidor A/C AVR, es posible, al realizar el control de tensión, mantener la constante de tensión de salida Vo(t), sin que la tensión de salida Vo(t) se vea afectada por el error de detección. Así, es posible estabilizar el control de corriente, y también inhibir fluctuaciones en la forma de onda de corriente de entrada provocada por el dispositivo que se usan juntos. Por consiguiente, es posible mejorar la adaptabilidad del dispositivo de fuente de alimentación.

Ejemplo 2

Ya que la forma de onda de corriente de entrada también afecta a la tensión de entrada Vi, es aceptable ejecutar el sistema de tratamiento de conversión AC usando una rutina mostrada en la fig. 17. En este método para obtener el valor de instrucción de tensión Vo*(t) según el Ejemplo 2, la tensión de salida que se ha de multiplicar por la relación A se obtiene multiplicando una tensión de salida Vo(0) sin carga por una relación entre una tensión de entrada Vi correspondiente a un estado cargado y una tensión de entrada Vi correspondiente a un estado sin carga (Vi(t)/Vi(0)) (etapas ST30 y ST31).

Con esta disposición, ya que las fluctuaciones en la tensión de entrada Vi se tienen en consideración, es posible mantener la forma de onda de corriente de entrada que sea similar a la forma de onda de tensión de entrada incluso si la tensión de fuente de alimentación fluctúa. Así, es posible estabilizar además el control de corriente. Además, según la primera realización, ya que el valor de instrucción de tensión Vo*(t) es establecido basándose en la tensión de salida correspondiente a un estado sin carga, es posible mantener la relación entre un valor de pico de tensión de entrada y la constante de tensión de salida, incluso si la tensión de la fuente alimentación se baja debido a un aumento en la corriente de entrada o incluso si la tensión de la fuente alimentación se aumenta o se baja debido a una influencia de otro dispositivo de conexión del sistema.

En el Ejemplo 1 descrito anteriormente, se ejerce el control de tensión usando la tensión de salida sin carga y la tensión de salida cargada. Sin embargo, es aceptable otra disposición en la que el dispositivo de fuente de alimentación incluye: una unidad que detecta uno de entre un valor promedio rectificado y un valor efectivo de la tensión CC rectificada por el circuito rectificador 2; y una unidad de almacenamiento que almacena en ella uno de entre un valor promedio rectificado y un valor efectivo correspondiente a un estado sin carga, de manera que el valor promedio rectificado o el valor efectivo almacenado en la unidad de almacenamiento y el valor promedio rectificado detectado o el valor efectivo se usan en vez de la tensión de salida sin carga y la tensión de salida cargada.

Según la cuarta realización, como se muestra en la fig. 18, combinando el control (expresado con el número de referencia 200) explicado en la descripción de la tercera realización con el control de relación de tensión (expresado con el número de referencia 300) explicado en la descripción del Ejemplo 2 con referencia a las figs. 12 a 17, es posible estabilizar la tensión de carga. Además, el sistema convertidor completo es capaz de lograr robustez contra las fluctuaciones relacionadas con las partes. En esta situación, como se muestra en el diagrama de bloques de control en la fig. 18, es posible mantener el coste del producto bajo configurando, con hardware, controles que requieren una velocidad relativamente alta y configurando, con software, otros controles que toleran sistemas de tratamiento lentos. Es posible configurar el controlador 22 de corriente mostrado en la fig. 18 con el comparador 8d de histéresis mostrado en la fig. 11. También, es posible combinar fácilmente la cuarta realización con cualesquiera otras realizaciones ejemplares de la presente invención.

Quinta realización

Una quinta realización de la presente invención se explica a continuación con referencia a la fig. 19.

Según la quinta realización, solamente el valor de límite inferior (2,75) para el tiempo Ton se establece en la unidad 102 de cálculo de Ton del valor de límite superior/valor de límite inferior de Ton. También, según la quinta realización, se omite el uso del contador 13a de impulsos.

Como se muestra en la fig. 19, el medidor 101 de tiempo se reinicia mediante una señal de reinicio (indicada como tiempo de cruce por cero en los dibujos) que es la señal de fase de fuente de alimentación detectada (cruce por cero) de la unidad 5 de detección de cruce por cero de la fuente alimentación. Como resultado, el medidor 101 de tiempo empieza a medir un tiempo Ton. En tal punto en el tiempo que es inmediatamente después de que un valor medido por el medidor 101 de tiempo exceda el valor de límite inferior (2,75) y cuando se detecta un borde de cola (indicado como borde de cola del IGBT en los dibujos) de la señal de desactivación para el elemento 3c de conmutación, la señal de permiso de conmutación se cambia a una salida de prohibición.

Con esta disposición en la que la señal de permiso de conmutación se cambia a una salida de prohibición en tal momento que es inmediatamente después de que el valor medido exceda el valor de límite inferior (2,75) para el tiempo Ton y cuando la señal de desactivación para el elemento 3c de conmutación tiene un borde de cola, es posible asegurarse, si un fallo, que el tiempo Ton cae en el intervalo definido por el valor de límite inferior (2,75) y el valor de límite superior (3,10) que se muestran en la fig. 7. En otras palabras, con esta disposición en la que la señal de permiso de conmutación se cambia a una salida de prohibición inmediatamente después de que el valor medido exceda el valor de límite inferior (2,75), incluso si el valor de límite superior (3,10) no se establece por adelantado, el tiempo Ton nunca excederá el valor de límite superior (3,10).

Según la quinta realización, ya que no existe necesidad de usar el contador 13a de impulsos, es posible realizar una reducción de coste del hardware o reducir la carga en el software.

Sexta realización

Una sexta realización de la presente invención se explica a continuación.

Más específicamente, en un convertidor simplificado que no requiere tanta estabilización de la tensión de carga, es aceptable cambiar a la fuerza la señal de permiso de conmutación a una salida de prohibición de manera que el tiempo Ton cae en el intervalo definido por el valor de límite superior (3,10) y el valor de límite inferior (2,75), sin tener la señal de permiso de conmutación sincronizada con la señal de conmutación (la señal de accionamiento de puerta IGBT mostrada en la fig. 19). En esta situación también, es posible hacer que los valores promedio instantáneos sean iguales entre sí en cada uno de los intervalos de operación de conmutación mostrados en las figs.

9 y 10. Así, es posible estabilizar la característica armónica de fuente de alimentación y suprimir las corrientes armónicas.

En otras palabras, según la quinta realización mostrada en la fig. 19, cuando el valor medido por el medidor 101 de tiempo ha excedido el valor de límite inferior (2,75), la señal de permiso de conmutación se cambia a una salida de prohibición solamente después del tiempo final de la señal de accionamiento de puerta IGBT. Sin embargo, según la sexta realización cuando el valor medido por el medidor 101 de tiempo ha excedido el valor de límite inferior (2,75), la señal de permiso de conmutación se cambia inmediatamente (a la fuerza) a una salida de prohibición, sin esperar al tiempo final de la señal de accionamiento de puerta IGBT.

Según la sexta realización, la señal de permiso de conmutación se cambia a una salida de prohibición en tal momento cuando el valor medido por el medidor 101 de tiempo excede el valor de límite inferior (2,75). Sin embargo, alternativamente, también es aceptable usar el valor de límite superior (3,75) o un valor predeterminado entre el valor de límite inferior y el valor de límite superior.

Séptima realización

Una séptima realización de la presente invención se explica a continuación.

La séptima realización está relacionada con cómo determinar el valor de límite superior y el valor de límite inferior. Cuando el número de veces que se realiza la operación de conmutación se cambia, el tiempo Ton se hace más largo. Por ejemplo, como se muestra en la fig. 21, mientras la corriente de entrada es I1 si el número de veces que se realiza la operación de conmutación se cambia de n veces a (n+1) veces, Ton se hace más largo por {T(n+1)-T(n)}.

La fig. 22 es una gráfica que traza esquemáticamente la tendencia de la característica Ymax-Ton mostrada en la fig.

7. Como se muestra en la fig. 22, cuando el valor de límite inferior y el valor de límite superior de Ton se establecen a T1 y T2 (T1 es más grande que 2,75 que es un primer valor de umbral Tmin para Ymax<1; T2 es más pequeño que 3,10 que es un segundo valor de umbral Tmax para Ymax<1), la diferencia entre T1 y T2 necesita ser más grande que {T(n+1)-Tn} por lo que Ton aumenta debido al cambio en el número de veces que se realiza la operación de conmutación.

La razón es porque, si Ton es más pequeño que T1 cuando el número de veces que se realiza la operación de conmutación es n, y Ton excede T2 cuando el número de veces que se realiza la operación de conmutación se cambia de n veces a (n+1) veces de manera que Ton aumenta por {T(n+1)-Tn}, no es posible ejercer el control para hacer que Ton tenga un valor apropiado (un valor entre T1 y T2) cambiando el número de veces que se realiza la operación de conmutación.

Como información adicional, cada uno de T1 y T2 necesita estar entre Tmin y Tmax, que son los dos valores de umbral para Ymax<1, como se muestra en la fig. 14.

Octava realización

Una octava realización de la presente invención se refiere también a como determinar el valor de límite superior y el valor de límite inferior.

En el convertidor del presente ejemplo, una disposición es aceptable en la que se satisfacen el valor de límite inferior=Tmin, y el valor de límite superior=Tmax. Sin embargo, cuando un intervalo definido por el valor de límite inferior y el valor de límite superior está dispuesto para ser grande, una situación surge dentro del intervalo donde una pluralidad de posibilidades de condiciones se satisface al mismo tiempo, en cuanto al número de veces que se realiza la operación de conmutación. En otras palabras, el número de veces que se realiza la operación de conmutación puede ser bien n veces o bien (n+1) veces. En tal situación, como se muestra en la fig. 14, es aceptable configurar T1 para ser un valor más grande que Tmin, configurar T2 para ser un valor más pequeño que Tmax, y también usar tales valores que emiten un factor de potencia máxima como T1 y T2. Como tendencia general, cuanto más grande es Ton, mejor es el factor de potencia. Así, una disposición es aceptable en la que se satisfacen tanto T2=Tmax como T1=T2-ATon. En esta expresión, ATon indica la cantidad por la que Ton aumenta por una operación de conmutación. Ya que el punto de factor de potencia máximo puede cambiar dependiendo del valor de corriente de entrada, también es aceptable corregir T1 y T2.

Novena realización

Una novena realización de la presente invención es un ejemplo de modificación de la octava realización. Es aceptable establecer los valores de T1 y T2 basándose en un punto de eficacia máxima, en vez del punto del factor de potencia máxima usado en la octava realización, ya que la pérdida de conmutación aumenta cuando se aumenta el número de veces que se realiza la operación de conmutación.

Décima realización

Como se ha explicado anteriormente, cuando el intervalo de control definido por T1 y T2 está dispuesto para ser pequeño para lograr el factor de potencia máximo y la eficacia máxima, existe una posibilidad de que Ton no caiga en el intervalo de control (el intervalo entre T1 y t 2) incluso si Ton se aumenta por una cantidad correspondiente a una operación de conmutación, debido a las influencias procedentes de fluctuaciones en la tensión de fuente de alimentación y fluctuaciones relacionadas con las partes. Un ejemplo de tal situación es, si Ton<T1 se satisface cuando el número de veces que se realiza la operación de conmutación es n, Ton>T2 será satisfecho cuando el número de veces se aumente a (n+1). En tal situación, es una buena idea hacer el intervalo de control de Ton más grande cambiando el valor de T1 o de T2.

Undécima realización

Las características Ton-Ymax mostradas en las figs. 7 y 22 son los resultados obtenidos cuando la tensión de salida está a un nivel específico. Los resultados correspondientes a las figs. 7 y 22 variarán dependiendo del nivel de la tensión de salida, y hablando con más precisión, los resultados variarán dependiendo de la relación entre la tensión de entrada y la tensión de salida. Así, una disposición es aceptable en la que se obtienen los resultados correspondientes a las figs. 7 y 22 por adelantado para diferentes niveles de tensiones de salida, de manera que los valores de T1 y T2 son corregidos basándose en el nivel de tensión de salida haciendo referencia a los resultados obtenidos.

Duodécima realización

Circuito de aplicación

En las realizaciones ejemplares descritas anteriormente, se usa el circuito de mejora de potencia que es de un tipo de ondulador de aumento de tensión. Así, es posible aplicar la presente invención no solamente al circuito típico mostrado en la fig. 1 sino también a cualquier circuito de cortocircuito de fuente de alimentación conectado mediante una inductancia, como se muestra en las figs. 20-1 a 20-4.

Como se ha explicado anteriormente, según las realizaciones ejemplares descritas anteriormente, es posible ejercer el control para cumplir con la regulación armónica de fuente de alimentación, sin que se vea afectado fácilmente por las fluctuaciones relacionadas con las partes y las fluctuaciones en la fuente de alimentación, y también mejorar el factor de potencia mientras que realiza la operación de conmutación unas pocas veces. Además, es posible suprimir los armónicos de fuente de alimentación de tal manera que sea universalmente compatible, y lograr fácilmente la globalización de un producto con el que se instala el dispositivo de fuente alimentación de la presente invención.

Aplicabilidad industrial

Según la presente invención, es posible estabilizar el control de corriente en el dispositivo de fuente de alimentación y cumplir fácilmente con la regulación armónica de fuente de alimentación. Así, la presente invención se puede aplicar no solamente a compresores para acondicionadores y refrigeradores de aire sino también para electrodomésticos eléctricos en general y equipos industriales.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. - Un dispositivo de fuente de alimentación que mejora, cuando se configura mediante un circuito (3) ondulador de aumento de tensión, una tensión, obtenida convirtiendo una tensión suministrada por una fuente (1) de alimentación de corriente alterna a una tensión de corriente continua, para una tensión de carga, un factor de potencia cortocircuitando la fuente (1) de alimentación de corriente alterna mediante una inductancia (3a), y comprende un circuito (5) de detección de fase de fuente de alimentación, en donde

el dispositivo de fuente de alimentación es controlado por un control de histéresis de corriente modificada,

en donde

una operación de conmutación se realiza en un elemento (3c) de conmutación de una unidad (3) de mejora del factor de potencia que incluye la inductancia (3a),

una tensión de salida de la unidad (3) de mejora del factor de potencia se establece a la tensión de carga activando y desactivando el elemento (3c) basándose en un resultado de comparación entre una corriente de entrada y una señal de referencia de corriente de entrada de una forma de onda de tensión de la fuente de alimentación,

un cruce por cero de la fuente (1) de alimentación de corriente alterna se detecta mediante el circuito (5) de detección de fase de fuente de alimentación,

caracterizado por que

un número predeterminado de operaciones de conmutación se realizan en el elemento (3c) de conmutación en cada medio ciclo de la fuente de alimentación de corriente alterna, el número de operaciones de conmutación se cuenta mediante una función de contador desde cuando se detecta el cruce por cero, y un número preestablecido de operaciones de conmutación del elemento (3c) de conmutación para cada medio ciclo se ajusta por un número predeterminado de manera que las acciones de conmutación se completan en un tiempo predeterminado.

2. - El dispositivo de fuente de alimentación según la reivindicación 1, en donde un tiempo de inicio de conmutación del elemento (3c) de conmutación se cambia según cualquiera de entre una carga (4) del dispositivo de fuente alimentación y una amplitud de la corriente de entrada.

3. - El dispositivo de fuente de alimentación según la reivindicación 1 o 2, en donde el tiempo predeterminado corresponde a 90 grados de una fase de fuente de alimentación de la fuente de alimentación de corriente alterna y el número de operaciones de conmutación se adapta basándose al menos en uno de, o una combinación de, la carga (4) del dispositivo de fuente alimentación, la amplitud de la corriente de entrada, y una frecuencia de la fuente de alimentación.

4. - El dispositivo de fuente alimentación según la reivindicación 1, en donde si la operación de conmutación del elemento (3c) de conmutación en un medio ciclo de la fuente de alimentación de corriente alterna se completa antes del tiempo predeterminado, el número de operaciones de conmutación del elemento (3c) de conmutación se ajusta aumentando el número de operaciones de conmutación por un número de veces predeterminado.

5. - Una fuente de alimentación que mejora cuando se configura mediante un circuito (3) ondulador de aumento de tensión una tensión, obtenida convirtiendo una tensión de una fuente (1) de alimentación de corriente alterna a una tensión de corriente continua para una tensión de carga, un factor de potencia que cortocircuita la fuente (1) de alimentación de corriente alterna mediante una inductancia (3a) y comprende un circuito (5) de detección de fase de fuente de alimentación,

en donde

el dispositivo de fuente alimentación se controla mediante un control de histéresis de corriente modificada,

en donde

una operación de conmutación se realiza en un elemento (3c) de conmutación de una unidad (3) de mejora del factor de potencia que incluye la inductancia (3a),

una tensión de salida de la unidad (3) de mejora del factor de potencia se establece a la tensión de carga activando y desactivando del elemento (3c) de conmutación basándose en un resultado de comparación entre una corriente de entrada y una señal de referencia de corriente de entrada y una forma de onda de tensión de fuente alimentación,

un cruce por cero de la fuente (1) de alimentación de corriente alterna se detecta mediante el circuito (5) de detección de fase de fuente alimentación,

caracterizado por que

la operación de conmutación del elemento (3c) de conmutación se completa en un tiempo predeterminado desde una detección del cruce por cero, en donde

el tiempo predeterminado se establece basándose en una relación entre un tiempo durante el cual se permite la operación de conmutación del elemento (3c) de conmutación y un índice de evaluación relacionado con armónicos cuando cualquiera de una corriente de entrada, una tensión de fuente de alimentación, una inductancia (3a), una anchura de histéresis de corriente, un número de veces que se realiza la operación de conmutación en el elemento de conmutación se establece como un parámetro.

6. - El dispositivo de fuente alimentación según la reivindicación 5, en donde la operación de conmutación del elemento (3c) de conmutación se completa mediante una siguiente señal de desactivación para el elemento (3c) de conmutación, después de que haya transcurrido un tiempo predeterminado desde una detección del cruce por cero.

7. - El dispositivo de fuente alimentación según cualquiera de las reivindicaciones 1, 5 y 6, en donde el tiempo predeterminado se cambia según cualquiera de entre una frecuencia de la fuente de alimentación, un nivel de una carga (4), y una magnitud de la tensión de carga.

8. - El dispositivo de fuente de alimentación según la reivindicación 1, en donde el tiempo predeterminado se establece basándose en una relación entre un tiempo durante el cual se permite la operación de conmutación del elemento (3c) de conmutación y un índice de evaluación relacionado con armónicos cuando cualquiera de entre una corriente de entrada, una tensión de fuente alimentación, una inductancia (3a) una anchura de histéresis de corriente, y un número de veces que se realiza la operación de conmutación en el elemento de conmutación se establece como un parámetro.

9. - El dispositivo de fuente alimentación según cualquiera de las reivindicaciones 1, 5 y 6, en donde se detectan una tensión de salida en un tiempo de un estado sin carga y una tensión de salida en un tiempo de un estado cargado, y se realiza un control de tensión de tal manera que una relación entre la tensión de salida en el tiempo del estado sin carga y la tensión de salida en el tiempo del estado cargado resulta un valor predeterminado.

10. - El dispositivo de fuente alimentación según la reivindicación 9, en donde la tensión de la fuente (1) de alimentación de corriente alterna se convierte a la tensión de corriente continua mediante un circuito rectificador (2) y cualquiera de entre un valor promedio rectificado y un valor eficaz se usa en vez de la tensión de salida en el tiempo del estado sin carga y la tensión de salida en el tiempo del estado cargado.