ES2780474A1 - Convertidor de corriente alterna en corriente continua con correccion de factor de potencia, capacitado para operar con lineas monofasicas y trifasicas - Google Patents

Abstract

Convertidor de corriente alterna en corriente continua con corrección de factor de potencia, capacitado para operar con líneas monofásicas y trifásicas. La presente invención se refiere a un convertidor con corrección del factor de potencia que puede conectarse indistintamente a una fuente de comente alterna monofásica o trifásica. El convertidor comprende una entrada de tres polos conectable a una fuente de energía monofásica o trifásica, y un rectificador trifásico que tiene tres ramas en paralelo cada de ellas con dos dispositivos semiconductores de conmutación conectados en serie entre sí, y una cuarta rama en paralelo con las tres anteriores que tiene dos diodos conectados en anti-paralelo con la salida de corriente continua del convertidor, y con las tres ramas del rectificador. Mediante un conjunto de conmutadores, se reconfigura la conexión de las tres ramas del rectificador y la rama de diodos, para que el rectificador pueda operar en modo monofásico o modo trifásico en función del tipo de corriente conectado a la entrada del convertidor.

Description

DESCRIPCIÓN

CONVERTIDOR DE CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE CONTINUA CON CORRECCION

DE FACTOR DE POTENCIA, CAPACITADO PARA OPERAR CON LINEAS MONOFASICAS Y

TRIFASICAS

Objeto de la invención

La presente invención se refiere en general, a convertidores para convertir corriente alterna en corriente continua con corrección del factor de potencia.

Más concretamente, un objeto de la invención es el de proporcionar un convertidor versátil, que puede conectarse indistintamente a una fuente de corriente alterna monofásica o trifásica para convertirla en corriente continua, y que además opere con un alto rendimiento y bajo ruido.

La invención es especialmente aplicable en fuentes de alimentación integradas en equipos electrónicos portátiles, como por ejemplo transmisores de señales de televisión, equipos de recarga de baterías etc.

Estado de la técnica

Algunos circuitos rectificadores que se emplean para convertir corriente alterna en corriente continua, implementan una corrección del factor de potencia (Power Factor Correction o (PFC)) para reducir los efectos de las corrientes armónicas, y así lograr que la conversión de energía sea más eficiente.

Más concretamente, en un convertidor con PFC se fuerza que la señal de corriente alterna de entrada esté en fase y sea proporcional con la tensión alterna de entrada, lo que disminuye los armónicos y extrae la máxima potencia disponible de la línea de AC.

Además, son conocidos convertidores con PFC que no tienen puente rectificador a la entrada, con lo que se incrementa la eficiencia del convertidor y se reduce su coste. Un tipo conocido de convertidor sin puente con corrección del factor de potencia, son los que emplean la topología “tótem-pole” para el rectificador AC/DC, en la que dos dispositivos interruptores, como por ejemplo Mosfets, están colocados uno encima de otro y conectados en serie, y a la vez conectados en paralelo con dos diodos de retorno. Un rectificador “tótem-pole” tiene las ventajas de: reducción de pérdidas de potencia en la conmutación de los interruptores incrementando así la eficiencia de la conversión, y la reducción de ruido e interferencias electromagnéticas.

En la topología “tótem-pole” un primer dispositivo interruptor opera como interruptor activo y forma un circuito principal de corriente con un diodo, mientras que un segundo dispositivo interruptor opera como un interruptor de retorno. Las funciones de los interruptores activo y de retorno se cambian a medida que la tensión de entrada cambia entre ciclos positivos y negativos. La figura 5 muestra el funcionamiento de un rectificador “tótem-pole” ya conocido en el estado de la técnica.

Las publicaciones de patente norteamericana US 2015/0180330 A1, US 2012/0069615 A1 describen sendos ejemplos de rectificadores con topología “tótem-pole”, con corrección del factor de potencia PFC.

Por otro lado, los equipos electrónicos portátiles integran generalmente una fuente de alimentación que se conecta a una fuente de energía de corriente alterna disponible en la ubicación donde se vaya a utilizar el equipo, y la convierten en corriente continua para la alimentación de diversos sistemas electrónicos del equipo. Estos equipos portátiles están preparados para su conexión o bien a una fuente de corriente monofásica o trifásica, dependiendo de la potencia nominal del equipo.

Puesto que este tipo de equipos portátiles, se desplazan a múltiples localizaciones, existe la problemática de que en ocasiones solo está disponible un tipo de línea de alterna, ya sea monofásica o trifásica, que es incompatible con el tipo de alimentación para la que está preparado el equipo, por lo que éste no se puede conectar a la fuente de alterna disponible. Este es el caso por ejemplo de las unidades móviles de transmisión de televisión, o el caso de los vehículos eléctricos que necesitan recargarse.

Por lo tanto, se ha detectado la necesidad en este campo técnico, de rectificadores que de una forma económica y sencilla, puedan operar indistintamente conectados a líneas de corriente alterna monofásicas y trifásicas.

Descripción de la invención.

La invención soluciona la problemática anteriormente expuesta, proporcionado un convertidor con corrección del factor de potencia sin puente, capacitado para operar indistintamente con líneas monofásicas y trifásicas.

El convertidor de la invención comprende una entrada que tiene tres polos de conexión conectables indistintamente a una fuente de corriente monofásica o trifásica utilizando para ello un tipo de conector adecuado a cada caso, y una salida de corriente continua con un polo positivo y otro negativo. El convertidor además comprende un rectificador elevador trifásico conectado entre la entrada y la salida del rectificador, y dos dispositivos de conducción unidireccionales, preferentemente diodos, conectados en antiparalelo a la salida del rectificador y con la salida del convertidor.

El rectificador trifásico está formado convencionalmente por tres ramas conectadas entre sí en paralelo y conectadas con los dos polos de la salida del convertidor, donde cada rama tiene dos dispositivos semiconductores de conmutación, tales como transistores Mosfets o IGBT's, conectados entre sí en serie.

Además, para la elevación de la tensión de salida, el rectificador trifásico dispone de manera convencional, de una bobina a la entrada de cada rama, es decir, conectada al punto central entre los dos dispositivos electrónicos de conmutación.

El convertidor además comprende unos medios de conexión eléctrica, como por ejemplo un interruptor con dos o más conmutadores que conmutables a la vez, tal y como por ejemplo un relé. Estos medios de conexión están conectados para reconfigurar la conexión entre los polos de entrada del convertidor y el rectificador en función del tipo de línea de alterna conectada a la entrada del convertidor, de modo que el rectificador pueda rectificar una corriente monofásica o trifásica.

De este modo, el rectificador puede operar en dos modos:

- modo monofásico, donde la entrada de cada rama del rectificador (punto central entre los dos dispositivos semiconductores de conmutación) está conectada con un mismo polo de la entrada (caso de líneas monofásica con fase y neutro, o con dos polos de la entrada en caso de líneas monofásica de dos polos). Preferentemente, cada rama opera en configuración “tótem-pole” de modo que el retorno de la corriente se realiza a través de los dispositivos de conducción unidireccional (diodos).

- modo trifásico, donde cada polo de entrada está conectado respectivamente con el punto central (entre los dos dispositivos de conmutación) de cada rama del rectificador, y el puente opera convencionalmente como un rectificador elevador, preferentemente mediante un control PWM (Pulse Width Modulation - modulación por ancho de pulso). El punto central entre los dos conductores unidireccionales no se conecta (está aislado eléctricamente).

Los medios de conexión eléctrica se pueden configurar y conectar de múltiples formas para obtener esos dos modos de conexión y operación del rectificador, utilizando al menos dos conmutadores que conmutan a la vez. La presente invención abarca cualquier forma de realizar esos dos modos de conexión.

En una realización preferente, dos polos de la entrada del convertidor están permanentemente conectados respectivamente con el punto central de dos ramas del rectificador trifásico, y los medios de conexión eléctrica son un relé con dos conmutadores.

En otra realización preferente, los medios de conexión es un interruptor con cuatro o más conmutadores que conmutan a la vez.

El convertidor además comprende un detector del tipo de línea ya sea monofásica o trifásica, conectada a la entrada del convertidor, y de modo que el detector está asociado operativamente con los medios de conexión para hacer que éstos cambien de posición en función del tipo de línea conectada a la entrada del convertidor.

Los dispositivos de conducción unidireccionales son diodos, donde un primer diodo tiene el cátodo conectado al polo positivo de la salida del convertidor, y un segundo diodo tiene el ánodo conectado con el polo negativo de la salida del convertidor, y el cátodo conectado al ánodo del primer diodo.

Otro aspecto de la invención se refiere a una fuente de alimentación conectable indistintamente a una línea monofásica o trifásica, que comprende un convertidor como el definido anteriormente.

Otro aspecto de la invención se refiere a un equipo de recarga de baterías conectable indistintamente a una línea monofásica o trifásica, que comprende un convertidor como el definido anteriormente.

Breve descripción de las figuras

La figura 1.- muestra sendos esquemas eléctricos de una realización preferente del convertidor dela invención, donde las figuras 1A y 1B se corresponden con las dos posiciones de los conmutadores para la operación en el modo trifásico (figura 1A) y modo monofásico (figura La figura 2.- muestra sendos esquemas eléctricos de otra realización preferente del convertidor de la invención, donde las figuras 2A y 2B se corresponden con las dos posiciones de los conmutadores para la operación en el modo trifásico (figura 2A) y monofásico (figura 2B).

La figura 3.- muestra dos esquemas eléctricos correspondientes a la conexión del convertidor para su operación en modo trifásico (figura 3 A) y modo monofásico (figura 3B), y donde se han omitido los conmutadores de conexión para mayor claridad de la figura.

La figura 4.- muestra un esquema eléctrico del convertidor incluyendo un filtro EMI y un detector del tipo de línea.

La figura 5.- muestra varios esquemas eléctricos el funcionamiento en modo “tótem-pole” de cada rama del rectificador, de manera ya conocida en el estado de la técnica. Las flechas indican la circulación de la corriente.

La figura 6.- muestra otra realización preferente del convertidor, incluyendo medios para detectar el tipo de línea al que está conectado, y un convertidor auxiliar a la salida del rectificador. Se han representado dos filtros EMI (10) para mostrar las dos posibilidades de conexión, aunque en una implementación práctica se utiliza uno solo.

La figura 7.- muestra varias alternativas preferidas según la invención, para implementar el convertidor final a la salida del rectificador, donde la figura 7 A muestra un convertidor final Full-Bridge (puente-completo); la figura 7 B muestra un convertidor final tipo LLC; y la figura 7 C muestra un inversor trifásico conectado a la salida del rectificador y alimentando a un motor (M).

Descripción de una realización preferente de la invención

Las figuras 1 y 2 muestran una realización preferente de un convertidor (1) según la invención, que es capaz de operar con líneas monofásicas (un polo más neutro (1P+N) o dos polos ( 2P)), y con líneas trifásicas (3P).

Para ello, el convertidor (1) comprende una entrada (2) que tiene tres polos o líneas conexión (A,B,C) conectables a una línea monofásica (1P+N o 2P) o trifásica (3P) que esté disponible en la ubicación en la que se vaya a emplear el convertidor, disponiendo para ello un enchufe o conector adecuado (no representado). Por ejemplo, el convertidor puede disponer de dos conectores intercambiables, uno para red monofásica y otro para red trifásica, y en cada caso se conecta el correspondiente al tipo de línea disponible.

El convertidor (1) dispone de una salida de corriente continua (Vbus) con un polo positivo y otro negativo (3,3'), y un condensador (4) conectado en paralelo con la salida para la estabilización de la tensión de salida.

El convertidor (1) también incorpora un rectificador trifásico (5) para convertir una corriente alterna a la entrada (2) del convertidor en una corriente continua a la salida (Vbus) del convertidor, el cual tiene tres ramas (a,b,c) conectadas en paralelo entre los polos de la salida del convertidor (3,3'), y donde cada rama tiene dos dispositivos semiconductores de conmutación (6 a, 6 a',6b, 6b',6c,6c') conectados en serie entre sí. Preferentemente, los dispositivos semiconductores de conmutación son transistores Mosfets o IGBT.

La entrada del rectificador trifásico (5) son los tres puntos centrales (7 a, 7b, 7c) de cada rama (a,b,c), y la salida del rectificador trifásico (5) son las dos conexiones comunes entre las tres ramas (a,b,c), que además están conectadas respectivamente con los dos polos (3,3') de la salida del convertidor.

Convencionalmente, el convertidor (1) comprende un controlador (16) para gobernar la operación, es decir, la conmutación entre los estados de conducción o corte de los dispositivos semiconductores de conmutación del rectificador. El convertidor (1) está programado para que el rectificador opere mediante un control PWM (Pulse Wide Modulation - Modulación por Ancho de Pulso). Puesto que el control PWM es ampliamente conocido por un experto en la materia, no se estima necesario profundizar en este aspecto en esta memoria descriptiva.

El convertidor (1) además dispone de una cuarta rama (d), también conectada en paralelo con las tres ramas (a,b,c) del rectificador (5) y con los dos polos (3,3') de la salida del convertidor. Esta rama (d) tiene dos dispositivos de conducción unidireccionales (D1,D2), preferentemente diodos, conectados entre sí en serie y conectados en anti-paralelo con la salida de corriente continua del convertidor, y con las tres ramas del rectificador. Los diodos (D1,D2), se emplean para el retorno de corriente para el funcionamiento “tótem-pole” de cada rama del convertidor para rectificar una corriente monofásica.

La conexión en anti-paralelo se debe a que un primer diodo (D1) tiene el cátodo conectado al polo positivo (3) de la salida del convertidor, y un segundo diodo (D2) tiene el ánodo conectado con el polo negativo (3') de la salida del convertidor, y el cátodo del segundo diodo (D2) conectado con el ánodo del primer diodo (D1).

Convencionalmente, el convertidor (1) comprende tres bobinas (L1, L2,L3), cada una de ellas conectada respectivamente a la entrada de cada rama del rectificador, es decir, respectivamente con los tres puntos centrales (7 a, 7b, 7c) de cada rama (a,b,c). De forma ya conocida, estas tres bobinas se emplean para que el rectificador eleve la tensión de salida.

Para reconfigurar la conexión entre el rectificador (5) y los polos (A,B,C) de la entrada (2) del convertidor, en función de si ésta se ha conectado a una línea monofásica o trifásica, el convertidor (1) además incorpora unos medios de conexión (8) que tienen al menos dos conmutadores que conmutan a la vez, y que conectan uno o varios de los polos (A,B,C) de la entrada (2) del convertidor con el rectificador trifásico (5) y los diodos (D1,D2).

De manera más concreta, los medios de elementos de conexión (8) están configurados y conectados en el convertidor, para reconfigurar la conexión entre uno o varios de los tres polos (A,B,C) de la entrada (2) y las cuatro líneas (u,v,w,x) que se aprecian en las figuras 1 y 2. Las líneas (u,v,w) están conectadas con los tres puntos centrales (7 a, 7b, 7c) de las tres ramas del convertidor respectivamente a través de las bobinas (L1,L2,L3), y donde la línea (x) está conectada con el punto central (7d) entre los dos diodos (D1,D2).

En la realización de las figuras 1A,1B, los medios de conexión (8), se materializan en un relé que tiene dos conmutadores, y los dos polos (A,B) de la entrada (2) están permanentemente conectados con la líneas (u,v), es decir, con los puntos centrales (7 a,7b) de las ramas (a,b), de modo que los conmutadores solo actúan sobre el tercer polo de entrada (C ) y líneas (w,x).

El primer conmutador del relé tiene un terminal común (R1) conectable con dos terminales (R2,R3), y el segundo conmutador tiene igualmente un terminal común (R4) conectable con dos terminales (R5,R6). Los terminales (R1,R5) están conectados con el polo (C ) de la entrada, el terminal (R4) está conectado con la línea (w), el terminal (R6) está conectado con la línea (v), el terminal R3 está conectado con la línea (x), y el terminal (R2) no se conecta.

Cuando se conecta una red trifásica (3P) a la entrada (2) (modo trifásico, figura 1A), los conmutadores del relé adoptan una primera posición en la que el polo de entrada (C ) está conectado con la línea (w). En este caso, los tres polos (A,B,C) de la entrada (2) están conectados respectivamente con un punto central (7a, 7b, 7c) de cada una de las tres ramas (a,b,c) del rectificador (5), de modo que este puede rectificar una corriente trifásica a la entrada del convertidor. La corriente por las líneas (u,v,w) es igual. La línea (x) conectada con el punto central entre los diodos (D1,D2), no se conecta (está aislada), ya que los diodos no se emplean en la rectificación trifásica.

En el modo trifásico, el convertidor (1) queda conectado como se muestra en la figura 3 A.

Cuando se conecta una red monofásica ((1P+N) o (2P)) a la entrada (2) (modo monofásico, figura 1B), la fase (L1) se conecta a dos polos de la entrada, por ejemplo con los polos (A,B) en la figura 1B, y el neutro (N) (o la otra fase (L2)) se conecta con el polo (C).

Los conmutadores del relé adoptan una primera posición en la que un conmutador del relé conecta entre sí las líneas (v,w) y el otro conmutador conecta el polo (C) con la línea (x), es decir, con el punto central entre los dos diodos (D1,D2). Por lo tanto, las tres ramas del rectificador (a,b,c) reciben la misma fase, y la corriente por estás tres líneas (u,v,w) es igual. Puesto que cada rama (a,b,c) del rectificador opera en modo “tótem-pole”, la corriente por la línea de retorno (x) es el triple que la corriente del contacto superior.

En el modo monofásico además, La modulación de las tres fases monofásicas ha de realizarse mediante “interleaving” o entrelazadas 120° (a frecuencia de conmutación) para reducir el filtro EMI de la entrada.

En el modo monofásico, el convertidor (1) queda conectado como se muestra en la figura 3 B.

Dependiendo de la disponibilidad de relés en el mercado y su capacidad de corriente, alternativamente se podría utilizar un relé con tres conmutadores y poner dos contactos en paralelo para el contacto inferior con la línea (x). Este inconveniente se debe a que en el modo monofásico la corriente que entra por las tres ramas del tótem-pole debe retornar por la línea (x) que hace de neutro (también sucedería con un relé de 4 contactos), pero es un inconveniente menor ya que al mantener siempre iguales las corrientes por las tres ramas del convertidor, se consigue una gran optimización de los inductivos.

Tal y como se muestra en la figura 4, la reconfiguración de los elementos de conexión (8), es decir, el cambio entre la primera y la segunda y viceversa, de los conmutadores, es automática, para lo cual el convertidor (1) dispone de un detector (9) del tipo de línea, ya sea monofásica o trifásica, que está conectada a la entrada del convertidor. El detector (9) además, está asociado operativamente con los medios de conexión (8), por ejemplo con los terminales de mando del relé, para hacer que los conmutadores cambien de posición, en función del tipo de línea conectada a la entrada del convertidor.

La figura 6 muestra con más detalle una forma preferida de implementar el detector (9) del tipo de línea, y que comprenden un grupo de sensores (11) de tensión de red que incluyen un amplificador por cada línea de entrada A,B,C, así como un circuito detector de tipo de línea (12) que recibe las tres salidas de los amplificadores, y en función de las medidas de tensión de cada línea de entrada determina si se trata de una línea monofásica o trifásica. La salida (15) del detector (12) está conectada con el mando de control del relé de los medios de conexión (8).

De manera ya conocida en el estado de la técnica, el convertidor (1) además dispone de un filtro EMI (10) para reducir el ruido en el proceso de rectificación, estando el filtro EMI conectado a la entrada del rectificado trifásico (5), y antes de las bobinas (L1,L2,L3). Alternativamente, el filtro EMI (10) está conectado entre la entrada (2) y los medios de conexión (8). Estas dos opciones de conexión del filtro EMI (10) se muestran en la Figura 6.

El convertidor (1) de la Figura 6 también incluye: un micro convertidor (14) de muy baja potencia para alimentar los sensores de tensión (11), y un convertidor auxiliar (13) de baja potencia que alimenta el micro convertidor (14) y los circuitos de control (16) y medida (12) de la fuente de alimentación y que está conectado a la salida del rectificador trifásico (5).

En la realización de la Figura 7 se dispone de un convertidor final (17) a la salida del rectificador (5). El convertidor final (17) es un convertidor conmutado que utiliza un transformador para aislar galvánicamente el primario (red eléctrica y salida del PFC) del secundario (carga final). Este convertidor final (17) puede tener topología Forward, Full-Bridge (Figura 7 A) o LLC (Figura 7B). Adicionalmente, el convertidor final (17) podría controlar un motor (M) (Figura 7C), por ejemplo con un inversor trifásico, en cuyo caso no se utilizaría el aislamiento galvánico

A continuación se explica el proceso de arranque del convertidor (1), y el detector del tipo de red (9) al que se conecta el convertidor:

Al conectar el convertidor (1) a un red de alterna, todos los transistores del rectificador PFC (5) están apagados y el relé (8) en la posición de reposo (por defecto configurado para la red trifásica). Como los Mosfets o IGBTs tienen un diodo en anti-paralelo las tres ramas (a,b,c) del tótem-pole funcionan como un rectificador de onda completa, por lo que la tensión de la red siempre va a llegar al condensador de salida (4) del PFC (5) (sin corregir el factor de potencia). El condensador de salida (4) se carga con la tensión de pico de la red. Del bus de salida (Vbus) se alimenta el convertidor auxiliar (13) que es el encargado de alimentar el controlador (16), de los transistores mediante la línea (VDRIVER) y suministrar la alimentación necesaria para empezar con el proceso de detección del tipo de red.

- Si la red es trifásica (fig. 1A) tenemos cada una de las tres fases en los puntos u, v, y w. Los transistores hacen de rectificador trifásico de onda completa. La tensión en (Vbus) será la tensión de línea por raíz de dos. Con esa tensión arranca el convertidor auxiliar (13) que genera 12V y 5V para el controlador (16), sensores (11) y detector de red (12).

En el primario están los tres sensores aislados de tensión (11) para medir la tensión de cada fase (A,B,C) a un punto neutro virtual. Estos sensores (11) son necesarios para realizar la corrección de factor de potencia del convertidor (por ejemplo el ACPL-C870 de AVAGO). Gracias a estos sensores de tensión (11) al circuito detector (12) le llega la tensión U-X, V-X y W-X. Con esas medidas el detector (12) comprueba que las tensiones mantienen un desfase aproximado de 120°, si se cumple esa condición el sistema se configura como trifásico y el relé (8) se deja en la posición de reposo. En este momento el controlador (16) del corrector de factor de potencia puede empezar a controlar los transistores del rectificador (5) para elevar la tensión de salida y mantener un factor de potencia cercano a 1.

- Si la red es monofásica (fig. 1B) tenemos la línea en los puntos en u y v. El neutro de la red estará conectado al punto w. Los transistores hacen de rectificador monofásico de onda completa. La tensión en (Vbus) será la tensión fase-neutro por raíz de dos. Con esa tensión arranca el convertidor auxiliar (13) que genera 12V y 5V para el controlador (16). Los sensores aislados de tensión (11) suministran al detector (12) las tensiones U-X, V-X y W-X. Con esas medidas el detector (12) comprueba si las tensiones mantienen un desfase aproximado de 120°, al ser una red monofásica no se va a cumplir, puesto que la tensión U-X es igual a la V-X y la tensión W-X estará desfasada 180° respecto a las dos anteriores. Por tanto al no cumplirse las condiciones de la red trifásica el detector (12) debe verificar que la tensión U-X es igual a V-X y que W-X está desfasada 180° para verificar que la conexión monofásica es correcta. Si se cumple la condición activará el relé (8) para conectar W a la línea y X al neutro de la red. En cuanto se haya activado el relé el controlador (16) corrector de factor de potencia controla los transistores del rectificador (5) en el modo monofásico, elevando la tensión de salida y manteniendo el factor de potencia cercano a 1.

Si no se cumplieran las condiciones para seleccionar el modo monofásico ni el trifásico, el controlador (16) corrector de factor de potencia no arranca y tendrá que señalizar que existe un error en la conexión.

En la figura 5 se explica el funcionamiento en modo “tótem-pole” de la primera rama (a) del rectificador (5), de manera ya conocida en el estado de la técnica por lo que no se considera necesario extenderse en su explicación. El funcionamiento en “tótem-pole” de las otras ramas (b,c) es idéntico al de la rama (a).

Las figuras 5 A y 5B se muestran la circulación de corriente durante el semi-ciclo positivo de la corriente alterna de entrada, y las figuras 5C y 5D muestran la circulación de corriente durante el semi-ciclo negativo de la corriente alterna de entrada. En las figuras 5B y 5C el interruptor o transistor de arriba (6 a) está en conducción, y el interruptor o transistor de abajo (6 a') está en corte. En las figuras 5A y 5D el interruptor o transistor de abajo (6 a') está en conducción, y el interruptor o transistor de arriba (6 a) está en corte.

De este modo, en la figura 5 A la corriente circula por la bobina (L1) (cargando la bobina), por el transistor de abajo (6 a') y regresa a la fuente de alterna a través del diodo de abajo (D2).

Posteriormente, se apaga el transistor de abajo (6 a') y se enciende el de arriba (6 a), de modo que la bobina (L1) se descarga por el transistor de arriba (6 a), por la carga (R ) conectada a la salida, y por el diodo de abajo (D2).

En el semiciclo negativo según muestra la figura 5C, la corriente circula por el diodo de arriba (D1), por el transistor de arriba (6 a) y por la bobina (L1) (cargando la bobina), y en la figura 5D la bobina (L1) se descarga por el diodo de arriba (D1), por la carga (R ) conectada a la salida y por el transistor de abajo (6 a').

Claims (13)

R E I V I N D I C A C I O N E S

1.- Convertidor con corrección del factor de potencia capacitado para operar con líneas monofásicas y trifásicas, caracterizado porque comprende:

una entrada de tres polos conectable a una fuente de corriente monofásica o trifásica, y una salida de corriente continua con un polo positivo y otro negativo,

un rectificador trifásico para convertir una corriente alterna a la entrada del convertidor en una corriente continua a la salida del convertidor, donde el rectificador trifásico comprende tres ramas conectadas en paralelo entre los polos de la salida del convertidor, y donde cada rama tiene dos dispositivos semiconductores de conmutación conectados en serie entre sí,

una cuarta rama que tiene dos dispositivos de conducción unidireccionales conectados entre sí en serie y conectados en anti-paralelo con la salida de corriente continua del convertidor, y con las tres ramas del rectificador,

unos medios de conexión eléctrica para conectar la entrada del convertidor con el rectificador trifásico y los dispositivos de conducción unidireccional,

y donde los medios de conexión están conectados de manera que en una primera posición de los medios de conexión, cada uno de los tres polos de la entrada está conectado con el punto central de cada una de las tres ramas del rectificador, de modo que el rectificador puede rectificar una corriente trifásica a la entrada del convertidor,

y en una segunda posición de los medios de conexión, cada uno de los tres polos de la entrada está conectado con cada punto central de las tres ramas del rectificador, y otro polo está conectado con el punto central entre los elementos de dispositivos de conducción unidireccionales, de modo que el rectificador puede rectificar una corriente monofásica a la entrada del convertidor.

2.

- Convertidor con corrección del factor de potencia capacitado para operar con líneas monofásicas y trifásicas, según la reivindicación 1 caracterizado porque además comprende un detector del tipo de línea, ya sea monofásica o trifásica, conectado con la entrada del convertidor, y porque el detector está asociado operativamente con los medios de conexión para hacer que éstos cambien de posición en función del tipo de línea que se conecte a la entrada del convertidor.

3.

- Convertidor con corrección del factor de potencia capacitado para operar con línea monofásicas y trifásicas, según la reivindicación 1 o 2 caracterizado porque además comprende un controlador para gobernar la operación de los dispositivos semiconductores de conmutación del rectificador, y porque el convertidor está adaptado para que el rectificador opere mediante un control PWM.

4.

- Convertidor con corrección del factor de potencia capacitado para operar con líneas monofásicas y trifásicas, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los dispositivos de conducción unidireccionales son diodos, y donde un primer diodo tiene el cátodo conectado con polo positivo de la salida del convertidor, y un segundo diodo tiene el ánodo conectado con el polo negativo de la salida del convertidor y el cátodo conectado al ánodo del primer diodo.

5.

- Convertidor con corrección del factor de potencia capacitado para operar con líneas monofásicas y trifásicas, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de conexión eléctrica comprenden dos o más conmutadores conmutables simultáneamente.

6.

- Convertidor con corrección del factor de potencia capacitado para operar con líneas monofásicas y trifásicas, según cualquiera de la reivindicación 5, caracterizado porque los medios de conexión son un relé que incorpora dichos conmutadores.

7.

- Convertidor con corrección del factor de potencia capacitado para operar con líneas monofásicas y trifásicas, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque además comprende tres bobinas, cada una de ellas conectada con el punto central de una de las ramas del rectificador entre los dos dispositivos semiconductores de conmutación.

8.

- Convertidor con corrección del factor de potencia capacitado para operar con líneas monofásicas y trifásicas, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque además comprende un filtro EMI a la entrada del rectificado trifásico, ya sea entre la entrada y los medios de conexión o entre los medios de conexión y la entrada del rectificador trifásico.

9.

- Convertidor con corrección del factor de potencia capacitado para operar con líneas monofásicas y trifásicas, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los dispositivos semiconductores de conmutación son transistores Mosfets o IGBT.

10.

- Convertidor con corrección del factor de potencia capacitado para operar con líneas monofásicas y trifásicas, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un convertidor auxiliar y un convertidor final conectado a la salida del rectificador, y donde el convertidor auxiliar está adaptado para proporcionar una tensión de continua para alimentar al controlador de los dispositivos semiconductores de conmutación.

11. - Convertidor con corrección del factor de potencia capacitado para operar con líneas monofásicas y trifásicas, según la reivindicación 10, caracterizado porque el convertidor final está adaptado para alimentar cargas de corriente continua con aislamiento o cargas de corriente alterna sin aislamiento.

12.

- Fuente de alimentación conectable indistintamente a una línea monofásica o trifásica, caracterizado porque comprende un convertidor como el definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.

13.

- Equipo de recarga de baterías conectable indistintamente a una línea monofásica trifásica, caracterizado porque comprende un convertidor como el definido en cualquiera de las reivindicaciones 1a 11.