ES2930187T3 - Dispositivo de diagnóstico de inversor trifásico - Google Patents

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Abstract

Se proporciona un dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico, que incluye un relé conectado en serie con un condensador dispuesto en un enlace de CC, una resistencia de carga inicial conectada en paralelo al relé, un inversor que comprende un dispositivo de conmutación para controlar una fuente de alimentación a líneas de salida trifásicas, un sensor de corriente dispuesto en una línea de conexión que conecta el enlace de CC y el inversor para detectar una corriente, y una unidad de control para accionar el dispositivo de conmutación y diagnosticar al menos uno de apertura y cortocircuito del dispositivo de conmutación de acuerdo con si la corriente es detectada o no. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de diagnóstico de inversor trifásico
Campo técnico
La presente divulgación se refiere a un dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico.
Antecedentes de la técnica
Fallos típicos de un inversor que controla el sistema de potencia tal como el motor incluyen la apertura y el cortocircuito de un dispositivo de conmutación tal como un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) que controla la señal de salida al sistema de potencia, y fallo a tierra en líneas de salida trifásicas.
Si el dispositivo de conmutación está abierto, la señal de salida no se transmite a la carga que constituye el sistema de potencia, de modo que puede producirse un control anómalo o una situación incontrolable.
Si el dispositivo de conmutación se cortocircuita durante el funcionamiento de un producto, se genera un circuito cerrado entre el terminal de suministro de potencia y el condensador de enlace de CC en el inversor, dando como resultado corrientes muy grandes. Tales corrientes grandes indeseables pueden conducir al deterioro por calor de los condensadores, dispositivos de conmutación, etcétera, lo que puede conducir a accidentes secundarios que pueden dañar al usuario.
El fallo a tierra en la línea de salida trifásica hace que la trayectoria de la corriente se divida en al menos una de las fases de la línea de salida, dificultando de ese modo el equilibrio de las corrientes trifásicas. Cuando se produce este desequilibrio, es difícil determinar con precisión la tensión y la corriente trifásicas, sin mencionar la dificultad de realizar el control basándose en la tensión y la corriente trifásicas.
Convencionalmente, cuando se detecta una sobrecorriente para evitar el riesgo resultante de la apertura o el cortocircuito del dispositivo de conmutación, la señal de accionamiento del dispositivo de conmutación se corta y se genera una activación para detener el funcionamiento del inversor. Convencionalmente, tal operación se limita a proteger el inversor y, por consiguiente, no es posible obtener información precisa sobre qué parte del dispositivo de conmutación o la línea de salida tiene un fallo. Los documentos de la técnica anterior US 2009/009920 A1, JP S6331478 A y JP H03 15770 A dan a conocer dispositivos para diagnosticar inversores trifásicos.
Sumario
Es un objeto técnico de la presente divulgación proporcionar un dispositivo según la reivindicación 1.
Breve descripción de los dibujos
Los anteriores y otros objetos, características y ventajas de la presente divulgación serán más evidentes para los expertos en la técnica al describir en detalle realizaciones a modo de ejemplo de la misma con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es una vista que ilustra un dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico según una realización de la presente divulgación.
La figura 2 es una vista que ilustra un estado de conexión entre dispositivos de conmutación en un inversor de un dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico según una realización de la presente divulgación;
la figura 3 es una vista que ilustra un método de diagnóstico de la apertura y el cortocircuito de un dispositivo de conmutación según una realización de la presente divulgación;
la figura 4 es una vista detallada que ilustra un método de diagnóstico de la apertura de un dispositivo de conmutación según un ejemplo que no está dentro del alcance de las reivindicaciones;
la figura 5 es una vista detallada que ilustra un método de diagnóstico de la apertura de un dispositivo de conmutación según un ejemplo que no está dentro del alcance de las reivindicaciones;
la figura 6 es una vista detallada que ilustra un método de diagnóstico del cortocircuito de un dispositivo de conmutación según una realización de la presente divulgación;
la figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra una parte del funcionamiento del dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico según una realización de la presente divulgación;
la figura 8 es una vista que ilustra un dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico según una realización de la presente divulgación;
la figura 9 es una vista que ilustra un método de diagnóstico de la apertura y el cortocircuito, y un fallo de puesta a tierra de un dispositivo de conmutación según una realización de la presente divulgación; y
la figura 10 es una vista detallada que ilustra un método de diagnóstico de un fallo de puesta a tierra según un ejemplo que no está dentro del alcance de las reivindicaciones.
Descripción detallada
Pueden hacerse diversas modificaciones a realizaciones a modo de ejemplo de la presente divulgación, y determinadas realizaciones a modo de ejemplo se describirán a continuación en detalle con referencia a los dibujos adjuntos. Debe entenderse, sin embargo, que la divulgación no se limita a las realizaciones específicas, sino que incluye todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que están dentro del alcance de las reivindicaciones.
A continuación en el presente documento, realizaciones de la presente divulgación se describirán en detalle con referencia a los dibujos adjuntos.
Una unidad de control 200 de un sistema de potencia 300 puede incluir un convertidor 210 para rectificar la fuente de potencia de CA trifásica 400 (fase R, fase S y fase T), un condensador de enlace de CC para filtrar la fuente de potencia rectificada, y un inversor 220.
El inversor 220 puede convertir la fuente de potencia de CC filtrada para dar una fuente de potencia de CA trifásica y proporcionarla al sistema de potencia 300.
La presente divulgación se refiere a un dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico para diagnosticar un fallo a tierra con respecto a un dispositivo de conmutación del inversor trifásico 220 o líneas de salida de tres fases (fase U, fase V y fase W) emitidas al sistema de potencia 300.
La figura 1 es una vista que ilustra un dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico según una realización de la presente divulgación.
Con referencia a la figura 1, un dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico según una realización de la presente divulgación incluye un condensador 110, una unidad de carga inicial 120, una resistencia de carga inicial 122, un relé 124, un sensor de corriente 130, una unidad de detección 140, una unidad de control 150, una unidad de suministro de potencia de control 160, una unidad de almacenamiento 170 y una unidad de visualización 180.
El condensador 110 está dispuesto en un enlace de CC, en el que ambos extremos del enlace de CC están conectados respectivamente a las líneas que conectan el convertidor 210 para rectificar la fuente de potencia de CA trifásica 400 al inversor 220. El condensador 110 puede filtrar la potencia rectificada.
La unidad de carga inicial 120 está conectada en serie con el condensador 110 dispuesto en el enlace de CC e incluye la resistencia de carga inicial 122 y el relé 124.
La resistencia de carga inicial 122 está conectada en serie con el condensador 110 y el relé 124 puede estar conectado en paralelo con la resistencia de carga inicial 122.
Durante la operación inicial del inversor, el relé 124 puede controlarse para estar en un estado abierto, en cuyo caso la tensión rectificada puede aplicarse a la resistencia de carga inicial 122, suprimiendo de ese modo la corriente grande.
Después de que el condensador 110 se carga durante una determinada cantidad de tiempo, cuando la unidad de detección de tensión 144 detecta una tensión de CC de una magnitud predeterminada o más alta en el condensador 110, la unidad de control 150 cierra el relé 124 y permite que el inversor 220 haga funcionar el sistema de potencia 300. A través de la operación descrita anteriormente, la unidad de carga inicial 120 puede suprimir una corriente de irrupción que puede producirse en la etapa inicial.
La unidad de carga inicial 120 no solo puede suprimir la corriente de irrupción que puede producirse en la etapa inicial, sino que también suprime la sobrecorriente durante la operación de diagnóstico.
Por ejemplo, durante la operación de diagnóstico, puede generarse un circuito cerrado sin una carga entre el enlace de CC y el inversor 220, y en este caso, la sobrecorriente puede suprimirse del mismo modo ya que la unidad de carga inicial 120 está dispuesta en el enlace de CC.
El sensor de corriente 130 puede estar dispuesto en una línea de conexión que conecta un polo del enlace de CC al inversor 220, para detectar la corriente que fluye a través del enlace de CC y el inversor 220. Aunque el sensor de corriente 130 se ilustra como conectado a la línea de conexión inferior en la figura 1, la realización no se limita a esto y, por consiguiente, el sensor de corriente 130 puede estar conectado a la línea de conexión superior.
La unidad de detección 140 puede detectar la corriente detectada por el sensor de corriente 130 y la tensión detectada por el sensor de tensión (no mostrado), para proporcionar de ese modo a la unidad de control 150 la información de corriente y tensión.
La unidad de detección de corriente 142 puede proporcionar a la unidad de control 150 la información de corriente detectada.
La unidad de detección de tensión 144 puede proporcionar a la unidad de control 150 la información de tensión detectada.
La unidad de control 150 puede controlar los dispositivos de conmutación del inversor 220 y diagnosticar un fallo del inversor a través de la corriente detectada.
La unidad de control 150 puede controlar el relé 124 o detener el diagnóstico basándose en la tensión detectada. Por ejemplo, durante la operación inicial del inversor, la unidad de control 150 cierra el relé 124 al determinar que la tensión es igual a o mayor que un valor predeterminado. Por ejemplo, la unidad de control 150 puede detener el diagnóstico cuando la tensión cae por debajo del valor predeterminado durante el diagnóstico.
La unidad de suministro de potencia de control 160 suministra potencia a la unidad de control 150. La unidad de control 150 puede controlar los dispositivos de conmutación usando la potencia suministrada desde la unidad de suministro de potencia de control 160.
La unidad de almacenamiento 170 puede almacenar un valor predeterminado para la tensión, un valor predeterminado para la corriente grande que va a describirse más adelante, un parámetro para el diagnóstico, un patrón de señal de modulación por ancho de pulsos (PWM) usado para controlar dispositivos de conmutación, etcétera.
La unidad de visualización 180 puede mostrar visualmente la información sobre el resultado de diagnóstico. Por ejemplo, la unidad de control 150 puede almacenar el resultado de diagnóstico en la unidad de almacenamiento 170 y visualizar el mismo en la unidad de visualización 180.
La figura 2 es una vista que ilustra un estado de conexión entre los dispositivos de conmutación en un inversor 220 de un dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico según una realización de la presente divulgación.
Con referencia a la figura 2, los dispositivos de conmutación en el inversor 220 del dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico según una realización de la presente divulgación incluyen dispositivos de conmutación superiores S1, S2, S3 dispuestos entre las líneas de salida para cada una de las tres fases (U, V, W) y el primer polo del condensador 110, respectivamente, y dispositivos de conmutación inferiores S4, S5, S6 dispuestos entre líneas de salida para cada una de las tres fases (U, V, W) y el segundo polo opuesto al primer polo del condensador 110, respectivamente.
Según realizaciones de la presente divulgación, los dispositivos de conmutación dispuestos en la misma columna están conectados a las mismas líneas de salida de fase. Además, los dispositivos de conmutación superior e inferior Sa son para la fase U, los dispositivos de conmutación superior e inferior Sb son para la fase V, y los dispositivos de conmutación superior e inferior Sc son para la fase W.
Los dispositivos de conmutación pueden controlar el suministro de potencia a las líneas de salida trifásicas. En un ejemplo, dos dispositivos de conmutación en la misma columna no deben accionarse. Es decir, los dispositivos de conmutación dispuestos en Sa, Sb y Sc se accionan de modo que no se cierren al mismo tiempo. Por ejemplo, si S1 y S4 en Sa se cierran o se cortocircuitan simultáneamente, el condensador 110 y S1 y S4 pueden formar un circuito cerrado y puede fluir una corriente muy grande.
Mientras tanto, en la presente divulgación, la unidad de carga inicial 120 se proporciona como se ha descrito anteriormente teniendo en cuenta la situación en la que uno o más de los dispositivos de conmutación están en cortocircuito.
La figura 3 es una vista que ilustra un método de diagnóstico de la apertura y el cortocircuito de un dispositivo de conmutación según una realización de la presente divulgación.
Los métodos de diagnóstico ilustrados en las figuras 3 a 6 pueden realizarse mediante un dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico según una realización de la presente divulgación. Por lo tanto, en la presente memoria descriptiva, los métodos de diagnóstico en las figuras 3 a 6 se describirán principalmente con referencia a los componentes del dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico.
Con referencia a la figura 3, en la etapa S310, la unidad de control 150 corta la potencia aplicada al sistema de potencia 300.
En la etapa S320, la unidad de control 150 puede cortar la potencia no de diagnóstico que se usa para fines distintos al diagnóstico. La potencia usada para los fines distintos al diagnóstico puede ser, por ejemplo, una potencia de accionamiento para un ventilador, etcétera.
En la etapa S330, la unidad de control 150 puede abrir el relé 124. La apertura del relé 124 permite que la corriente fluya a través de la resistencia de carga inicial 122 para suprimir una sobrecorriente que puede fluir cuando los dispositivos de conmutación Sa, Sb o Sc están en cortocircuito.
En la etapa S340, la unidad de control 150 puede diagnosticar el dispositivo de conmutación. La unidad de control 150 puede accionar selectivamente el dispositivo de conmutación para diagnosticar el estado del dispositivo de conmutación según si se detecta o no la corriente, o si la corriente es igual a o mayor que un valor predeterminado.
La unidad de control 150 puede diagnosticar los dispositivos de conmutación dentro de un período de tiempo en el que se corta la potencia y el condensador 110 se descarga de manera que la tensión detectada en la unidad de detección de tensión 144 pasa a ser igual a o menor que el valor predeterminado. La unidad de control 150 puede accionar los dispositivos de conmutación con pulsos cortos cuando se diagnostican los dispositivos de conmutación.
En la etapa S350, después de completar el diagnóstico, la unidad de control 150 puede cortar toda la potencia proporcionada al inversor.
En la etapa S341, la unidad de control 150 puede diagnosticar si el dispositivo de conmutación está abierto o no, y en la etapa S343, la unidad de control 150 puede diagnosticar para determinar si el dispositivo de conmutación está en cortocircuito o no. El método de diagnóstico de apertura y cortocircuito se describirá en detalle con referencia a las figuras 4 a 6.
En la etapa S345, la unidad de control 150 puede almacenar el resultado de diagnóstico en la unidad de almacenamiento 170 como un parámetro de dispositivo de conmutación.
Las figuras 4 y 5 son vistas detalladas que ilustran un método de diagnóstico de la apertura de un dispositivo de conmutación según un ejemplo que no está dentro del alcance de las reivindicaciones.
Con referencia a la figura 4, en la etapa S401, la unidad de control 150 puede introducir un patrón de PWM para el diagnóstico de apertura para aplicar una señal de accionamiento a los dispositivos de conmutación. La señal de accionamiento para los dispositivos de conmutación por el patrón de PWM puede proporcionarse en operaciones en las etapas S405 a S495, y la operación en la etapa S401 puede corresponder a un inicio.
[La tabla 1] a continuación muestra el patrón de señal de PWM aplicado al dispositivo de conmutación.
[Tabla 1]
Figure imgf000005_0001
En la tabla 1, '1' indica que el dispositivo de conmutación superior está encendido y el dispositivo de conmutación inferior está apagado, '0' indica que el dispositivo de conmutación superior está apagado y el dispositivo de conmutación inferior está encendido, y '-' indica que los dispositivos de conmutación tanto superior como inferior están apagados.
La unidad de control 150 puede accionar secuencialmente los dispositivos de conmutación, empezando desde S1, según el patrón de la tabla 1.
En la etapa S403, la unidad de control 150 puede establecer el número natural n (n = 1, 2, 3, 4, 5, 6) correspondiente a cada uno de los dispositivos de conmutación en 1.
En la etapa S405, la unidad de control 150 determina si n es o no mayor que 3. Cuando n no es mayor que 3, el proceso avanza a la operación de la etapa S407; de lo contrario, es decir, cuando n es mayor que 3, el proceso avanza a la operación de la etapa S449 de la figura 5.
En la etapa S407, la unidad de control 150 determina si (n+4) es o no mayor que 6. Cuando (n+4) no es mayor que 6, el proceso avanza a la operación de la etapa S409, y cuando (n+4) es mayor que 6, el proceso avanza a la operación de la etapa S411.
En la etapa S409, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación Sn y el dispositivo de conmutación Sn+4. Por ejemplo, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación S1 y el dispositivo de conmutación S5 cuando n = 1.
En la etapa S411, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación Sn y el dispositivo de conmutación Sn+1. Por ejemplo, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación S2 y el dispositivo de conmutación S3 cuando n = 2.
En la etapa S413, la unidad de control 150 determina si se detecta o no corriente. Por ejemplo, cuando n = 1, la unidad de control 150 puede determinar si se detecta o no corriente mientras se accionan el dispositivo de conmutación S1 y el dispositivo de conmutación S5. Cuando no se detecta la corriente, el proceso avanza a la operación de la etapa S415, y cuando se detecta la corriente, el proceso avanza a la operación de la etapa S431.
En la etapa S415, la unidad de control 150 apaga el dispositivo de conmutación Sn+4 o el dispositivo de conmutación Sn+1. La unidad de control 150 puede apagar el dispositivo de conmutación Sn+4 cuando la misma está después de la etapa S409, y apagar el dispositivo de conmutación Sn+1 cuando la misma está después de la etapa S411. Por ejemplo, cuando n = 1, la unidad de control 150 puede apagar el dispositivo de conmutación S5. En la etapa S431, la unidad de control 150 también puede realizar el mismo método.
En la etapa S417, la unidad de control 150 determina si (n+5) es o no mayor que 6. Cuando (n+5) no es mayor que 6, el proceso avanza a la operación de la etapa S419, y cuando (n+5) es mayor que 6, el proceso avanza a la operación de la etapa S421. En la etapa S433, la unidad de control 150 también puede realizar el mismo método.
En la etapa S419, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación Sn+5. Por ejemplo, cuando n = 1, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación S6. En la etapa S435, la unidad de control 150 también puede realizar el mismo método.
En la etapa S421, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación Sn+2. Por ejemplo, cuando n = 2, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación S4. En la etapa S437, la unidad de control 150 también puede realizar el mismo método.
En la etapa S423, la unidad de control 150 puede determinar si se detecta corriente. Por ejemplo, cuando n = 1, la unidad de control 150 puede determinar si se detecta o no corriente mientras se accionan el dispositivo de conmutación S1 y el dispositivo de conmutación S6. Cuando no se detecta la corriente, el proceso avanza a la operación de la etapa S425, y cuando se detecta la corriente, el proceso avanza a la operación de la etapa S427. En la etapa S439, la unidad de control 150 también puede realizar el mismo método.
En la etapa S425, la unidad de control 150 puede almacenar el resultado de diagnóstico que indica que uno o más de los tres dispositivos de conmutación accionados selectivamente están abiertos. Por ejemplo, cuando n = 1, si no se detecta corriente mientras se accionan el dispositivo de conmutación S1 y el dispositivo de conmutación S5, y no se detecta corriente mientras se accionan el dispositivo de conmutación S1 y el dispositivo de conmutación S6, esto indica que al menos uno de los tres dispositivos de conmutación S1, S5 y S6 está abierto.
En la etapa S427, la unidad de control 150 puede determinar que el dispositivo de conmutación Sn+4 o el dispositivo de conmutación Sn+1 está en el estado abierto. Por ejemplo, cuando n = 1, si no se detecta corriente mientras se accionan el dispositivo de conmutación S1 y el dispositivo de conmutación S5, pero la corriente se detecta mientras se accionan el dispositivo de conmutación S1 y el dispositivo de conmutación S6, se determina que el dispositivo de conmutación S5 está abierto.
En la etapa S429, la unidad de control 150 puede almacenar el estado del dispositivo de conmutación Sn+4 o del dispositivo de conmutación Sn+1 como un estado abierto.
En la etapa S441, la unidad de control 150 puede determinar que el dispositivo de conmutación Sn+5 o el dispositivo de conmutación Sn+2 está en un estado abierto.
En la etapa S443, la unidad de control 150 puede almacenar el estado del dispositivo de conmutación Sn+5 o del dispositivo de conmutación Sn+2 como un estado abierto.
En la etapa S445, la unidad de control 150 puede determinar que los tres dispositivos de conmutación accionados selectivamente son normales.
En la etapa S447, la unidad de control 150 puede almacenar todos los parámetros para los tres dispositivos de conmutación como un estado normal.
Con referencia a la figura 5, en la etapa S449, la unidad de control 150 determina si (n-2) es mayor que 3. Cuando (n-2) no es mayor que 3, el proceso avanza a la operación de la etapa S451, y cuando (n-2) es mayor que 3, el proceso avanza a la operación de la etapa S453.
En la etapa S451, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación Sn y el dispositivo de conmutación Sn-2. Por ejemplo, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación S4 y el dispositivo de conmutación S2 cuando n = 4.
En la etapa S453, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación Sn y el dispositivo de conmutación Sn-5. Por ejemplo, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación S6 y el dispositivo de conmutación S1 cuando n = 6.
En la etapa S455, la unidad de control 150 determina si se detecta o no corriente. Por ejemplo, cuando n = 4, la unidad de control 150 determina si se detecta corriente mientras se accionan el dispositivo de conmutación S4 y el dispositivo de conmutación S2. Cuando no se detecta la corriente, el proceso avanza a la operación de la etapa S457, y cuando se detecta la corriente, el proceso avanza a la operación de la etapa S459.
En la etapa S457, la unidad de control 150 apaga el dispositivo de conmutación Sn-2 o el dispositivo de conmutación Sn-5. La unidad de control 150 puede apagar el dispositivo de conmutación Sn-2 cuando la misma está después de la etapa S451, y puede apagar el dispositivo de conmutación Sn-5 cuando la misma está después de la etapa S453. Por ejemplo, cuando n = 4, la unidad de control 150 puede apagar el dispositivo de conmutación S2. En la etapa S473, la unidad de control 150 también puede realizar el mismo método.
En la etapa S459, la unidad de control 150 determina si (n-1) es mayor que 3. Cuando (n-1) no es mayor que 3, el proceso avanza a la operación de la etapa S461, y cuando (n-1) es mayor que 3, el proceso avanza a la operación de la etapa S463. En la etapa S475, la unidad de control 150 también puede realizar el mismo método.
En la etapa S461, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación Sn-1. Por ejemplo, cuando n = 4, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación S3. En la etapa S477, la unidad de control 150 también puede realizar el mismo método.
En la etapa S463, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación Sn-4. Por ejemplo, cuando n = 6, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación S2. En la etapa S479, la unidad de control 150 también puede realizar el mismo método.
En la etapa S465, la unidad de control 150 puede determinar si se detecta corriente. Por ejemplo, cuando n = 4, la unidad de control 150 determina si se detecta corriente mientras se accionan el dispositivo de conmutación S4 y el dispositivo de conmutación S3. Cuando no se detecta la corriente, el proceso avanza a la operación de la etapa S467, y cuando se detecta la corriente, el proceso avanza a la operación de la etapa S469. En la etapa S481, la unidad de control 150 también puede realizar el mismo método.
En la etapa S467, la unidad de control 150 puede almacenar el resultado de diagnóstico que indica que uno o más de los tres dispositivos de conmutación accionados selectivamente están abiertos. Por ejemplo, cuando n = 4, si no se detecta corriente mientras se accionan el dispositivo de conmutación S4 y el dispositivo de conmutación S2, y no se detecta corriente mientras se accionan el dispositivo de conmutación s 4 y el dispositivo de conmutación S3, esto indica que al menos uno de los tres dispositivos de conmutación S4, S2 y S3 está abierto.
En la etapa S469, la unidad de control 150 puede determinar que el dispositivo de conmutación Sn-2 o el dispositivo de conmutación Sn-5 está en un estado abierto. Por ejemplo, cuando n = 4, si no se detecta corriente mientras se accionan el dispositivo de conmutación S4 y el dispositivo de conmutación S2, pero la corriente se detecta mientras se accionan el dispositivo de conmutación S4 y el dispositivo de conmutación S3, se determina que el dispositivo de conmutación S2 está abierto.
En la etapa S471, la unidad de control 150 puede almacenar el estado del dispositivo de conmutación Sn-2 o del dispositivo de conmutación Sn-5 como un estado abierto.
En la etapa S483, la unidad de control 150 puede determinar que el dispositivo de conmutación Sn-1 o el dispositivo de conmutación Sn-4 está en un estado abierto.
En la etapa S485, la unidad de control 150 puede almacenar el estado del dispositivo de conmutación Sn-1 o del dispositivo de conmutación Sn-4 como un estado abierto.
En la etapa S487, la unidad de control 150 puede determinar que los tres dispositivos de conmutación accionados selectivamente son normales.
En la etapa S489, la unidad de control 150 puede almacenar todos los parámetros para los tres dispositivos de conmutación como un estado normal.
En la etapa S491, la unidad de control 150 puede apagar todos los dispositivos de conmutación y visualizar el resultado de diagnóstico en la unidad de visualización 180.
En la etapa S493, la unidad de control 150 puede actualizar el valor de n a n+1.
En la etapa S495, la unidad de control 150 determina si n es o no mayor que 6. Cuando n no es mayor que 6, el proceso vuelve a la operación de la etapa S405, y cuando n es mayor que 6, puede terminarse el diagnóstico con respecto a la apertura.
Como se describió anteriormente con referencia a las figuras 4 y 5, la unidad de control 150 puede accionar selectivamente los dispositivos de conmutación de modo que el enlace de CC, la línea de salida para una de las tres fases y la línea de salida para otra de las fases pueden formar un circuito cerrado para determinar si el dispositivo está abierto o no.
Por ejemplo, la unidad de control 150 puede accionar selectivamente dos dispositivos de conmutación S1 y S5 de modo que se forme un circuito cerrado mediante el polo positivo del enlace de Cc , la línea de salida para la fase U, la línea de salida para la fase V, y el polo negativo del enlace de CC.
Por ejemplo, la unidad de control 150 puede accionar selectivamente dos dispositivos de conmutación S1 y S6 de modo que se forme un circuito cerrado mediante el polo positivo del enlace de Cc , la línea de salida para la fase U, la línea de salida para la fase W, y el polo negativo del enlace de CC.
Después de diagnosticar el estado de apertura, el método de determinación de la apertura del dispositivo de conmutación puede realizarse según la [tabla 2] a continuación.
[Tabla 2]
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En la tabla 2, O indica que se detecta corriente, y X indica que no se detecta corriente.
La figura 6 es una vista detallada que ilustra un método de diagnóstico del cortocircuito de un dispositivo de conmutación según una realización de la presente divulgación.
Con referencia a la figura 6, en la etapa S501, la unidad de control 150 puede introducir un patrón de PWM para el diagnóstico de cortocircuito y aplicar una señal de accionamiento al dispositivo de conmutación. La señal de accionamiento al dispositivo de conmutación por el patrón de PWM puede proporcionarse en las etapas de S503 a S543, y la operación en la etapa S501 puede corresponder a un inicio.
La [tabla 3] a continuación muestra el patrón de señal de PWM aplicado al dispositivo de conmutación.
[Tabla 3]
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En la tabla 3, '1' indica que el dispositivo de conmutación superior está encendido y el dispositivo de conmutación inferior está apagado, '0' indica que el dispositivo de conmutación superior está apagado y el dispositivo de conmutación inferior está encendido, y '-' indica que los dispositivos de conmutación tanto superior como inferior están apagados.
En la etapa S503, la unidad de control 150 puede establecer el número natural n (n = 1, 2, 3, 4, 5, 6) correspondiente a cada uno de los dispositivos de conmutación en 1. En la etapa S505, la unidad de control 150 no acciona ninguno de los dispositivos de conmutación.
En la etapa S505, la unidad de control 150 determina si n es o no mayor que 3. Cuando n no es mayor que 3, el proceso avanza a la operación de la etapa S507; de lo contrario, es decir, cuando n es mayor que 3, el proceso avanza a la operación de la etapa S523.
En la etapa S507, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación Sn. Por ejemplo, cuando n = 1, la unidad de control 150 puede accionar el dispositivo de conmutación S1.
En la etapa S509, la unidad de control 150 puede determinar si se detecta corriente. Cuando no se detecta la corriente, el proceso avanza a la operación de la etapa S511, y cuando se detecta la corriente, el proceso avanza a la operación de la etapa S513.
En la etapa S511, la unidad de control 150 puede determinar que los tres dispositivos de conmutación inferiores S4, S5 y S6, que pueden construir un circuito cerrado con los dispositivos de conmutación superiores S1, S2 o S3, son todos normales.
En la etapa S513, la unidad de control 150 puede determinar que al menos uno de los tres dispositivos de conmutación S4, S5 y S6 está en cortocircuito.
En la etapa S515, la unidad de control 150 puede determinar si la corriente detectada es igual a o mayor que un valor predeterminado. Esto se realiza porque, cuando el dispositivo de conmutación inferior dispuesto en la misma columna que el dispositivo de conmutación superior accionado está en cortocircuito, debido a que se forma un circuito cerrado con el enlace de CC mientras se excluyen las cargas del sistema de potencia 300, fluye corriente más grande en comparación con cuando otros dispositivos de conmutación están en cortocircuito. Cuando la corriente detectada no es mayor que un valor predeterminado, el proceso avanza a la operación de la etapa S517, y cuando la corriente detectada es mayor que el valor predeterminado, el proceso avanza a la operación de la etapa S519.
En la etapa S517, la unidad de control 150 puede determinar que al menos uno de los tres dispositivos de conmutación S4, S5 y S6 están en cortocircuito, excepto por el dispositivo de conmutación dispuesto en la misma columna que el dispositivo de conmutación superior accionado.
En la etapa S519, la unidad de control 150 puede determinar que un dispositivo de conmutación Sn+3 dispuesto en la misma columna que el dispositivo de conmutación superior accionado Sn está en cortocircuito.
En la etapa S521, la unidad de control 150 puede almacenar el estado del dispositivo de conmutación Sn+3 como el estado en cortocircuito.
En la etapa S523, la unidad de control 150 acciona el dispositivo de conmutación Sn. Por ejemplo, cuando n = 4, la unidad de control 150 acciona el dispositivo de conmutación S4.
En la etapa S525, la unidad de control 150 determina si se detecta corriente. Cuando no se detecta la corriente, el proceso avanza a la operación de la etapa S527, y cuando se detecta la corriente, el proceso avanza a la operación de la etapa S529.
En la etapa S527, la unidad de control 150 determina que los tres dispositivos de conmutación superiores S1, S2 y S3, que pueden formar un circuito cerrado con los dispositivos de conmutación inferiores S4, S5 o S6, son todos normales.
En la etapa S529, la unidad de control 150 determina que al menos uno de los tres dispositivos de conmutación S1, S2 y S3 está en cortocircuito.
En la etapa S531, la unidad de control 150 determina si la corriente detectada es igual a o mayor que un valor predeterminado. Esto se realiza porque, cuando el dispositivo de conmutación superior dispuesto en la misma columna que el dispositivo de conmutación inferior accionado está en cortocircuito, debido a que se forma un circuito cerrado con el enlace de CC mientras se excluyen las cargas del sistema de potencia 300, fluye corriente más grande en comparación con cuando otros dispositivos de conmutación están en cortocircuito. Cuando la corriente detectada no es mayor que un valor predeterminado, el proceso avanza a la operación de la etapa S533, y cuando la corriente detectada es mayor que el valor predeterminado, el proceso avanza a la operación de la etapa S535.
En la etapa S533, la unidad de control 150 determina que al menos uno de los tres dispositivos de conmutación S1, S2 y S3 está en cortocircuito, excepto el dispositivo de conmutación dispuesto en la misma columna que el dispositivo de conmutación inferior accionado.
En la etapa S535, la unidad de control 150 determina que un dispositivo de conmutación Sn-3 dispuesto en la misma columna que el dispositivo de conmutación inferior accionado Sn está en cortocircuito.
En la etapa S537, la unidad de control 150 puede almacenar el estado del dispositivo de conmutación Sn-3 como el estado en cortocircuito.
En la etapa S539, la unidad de control 150 puede apagar todos los dispositivos de conmutación y visualizar el resultado de diagnóstico en la unidad de visualización 180.
En la etapa S541, la unidad de control 150 puede actualizar el valor de n a n+1.
En la etapa S543, la unidad de control 150 determina si n es o no mayor que 6. Cuando n no es mayor que 6, el proceso vuelve a la operación de la etapa S505, y cuando n es mayor que 6, puede terminarse el diagnóstico en cuanto a cortocircuito.
Como se describió anteriormente con referencia a la figura 6, la unidad de control 150 determina inicialmente si el dispositivo de conmutación está en cortocircuito o no accionando independientemente cada uno de los seis dispositivos de conmutación S1 a S6 y detectando la presencia o ausencia de corriente. La unidad de control 150 determina de manera secundaria que el dispositivo de conmutación conectado a la misma fase (o dispuesto en la misma columna) está en cortocircuito, cuando se detecta la corriente y cuando la magnitud de la corriente detectada es igual a o mayor que un valor predeterminado (a continuación en el presente documento, denominada “corriente grande”).
Después de diagnosticar el estado de apertura, el método para determinar la apertura del dispositivo de conmutación puede realizarse según la [tabla 4] a continuación.
[Tabla 4]
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En la tabla 4, O indica que se detecta corriente, y X indica que no se detecta corriente.
La figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra una parte del funcionamiento del dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico según una realización de la presente divulgación.
Con referencia a la figura 7, en la etapa S601, la unidad de control 150 puede aplicar potencia al inversor.
En la etapa S603, la unidad de control 150 puede leer un parámetro de diagnóstico almacenado en la unidad de almacenamiento 170 para determinar si está presente o no un estado de fallo. Cuando hay un estado de fallo, el proceso avanza a la operación de la etapa S605, y cuando no hay estado de fallo, el proceso avanza a la operación de la etapa S607.
En la etapa S605, la unidad de control 150 visualiza información de fallo en la unidad de visualización 180 y genera una activación.
En la etapa S607, la unidad de control 150 puede hacer funcionar normalmente el inversor.
La figura 8 es una vista que ilustra un dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico según una realización de la presente divulgación.
Con referencia a la figura 8, un dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico según una realización de la presente divulgación incluye un condensador 110, una unidad de carga inicial 120, una resistencia de carga inicial 122, un relé 124, un primer sensor de corriente 130, un segundo sensor de corriente 132, una unidad de detección 140, una unidad de control 150, una unidad de suministro de potencia de control 160, una unidad de almacenamiento 170 y una unidad de visualización 180.
En la figura 8, dado que las configuraciones distintas del primer sensor de corriente 130 y el segundo sensor de corriente 132 son las mismas que las descritas anteriormente con referencia a la figura 1, la descripción detallada de las mismas se omitirá en aras de la brevedad.
El primer sensor de corriente 130 puede estar dispuesto en uno de los polos de las líneas de conexión entre el enlace de CC y el inversor 220 para detectar una corriente que fluye desde ese polo al inversor 220.
El segundo sensor de corriente 132 puede estar dispuesto en el otro polo de las líneas de conexión entre el enlace de CC y el inversor 220 que es diferente del primer sensor de corriente 130 para detectar la corriente que fluye desde el otro polo al inversor 220.
Al disponer sensores de corriente en ambas líneas de conexión entre el enlace de CC y el inversor 220, es decir, al disponer el primer sensor de corriente 130 y el segundo sensor de corriente 132 respectivamente, es posible verificar el equilibrio de la corriente que fluye en tres fases.
La figura 9 es una vista que ilustra un método de diagnóstico de apertura y cortocircuito, y un fallo de puesta a tierra de un dispositivo de conmutación según una realización de la presente divulgación.
Los métodos de diagnóstico ilustrados en las figuras 9 y 10 pueden realizarse mediante un dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico según una realización de la presente divulgación. Por lo tanto, en la presente memoria descriptiva, los métodos de diagnóstico en las figuras 9 y 10 se describirán principalmente con referencia a los componentes del dispositivo de diagnóstico de un inversor trifásico.
Con referencia a la figura 9, en la etapa S810, la unidad de control 150 puede cortar la potencia aplicada al sistema de potencia 300.
En la etapa S820, la unidad de control 150 puede cortar la potencia no de diagnóstico que se usa para fines distintos al diagnóstico. La potencia usada para fines distintos al diagnóstico puede ser, por ejemplo, una potencia de accionamiento para un ventilador, etcétera.
En la etapa S830, la unidad de control 150 puede abrir el relé 124. La apertura del relé 124 permite que la corriente fluya a través de la resistencia de carga inicial 122 para suprimir una sobrecorriente que puede fluir cuando los dispositivos de conmutación Sa, Sb o Sc están en cortocircuito.
En la etapa S840, la unidad de control 150 puede diagnosticar el dispositivo de conmutación. La unidad de control 150 puede accionar selectivamente el dispositivo de conmutación para diagnosticar el estado del dispositivo de conmutación según si se detecta la corriente o si la corriente es igual a o mayor que un valor predeterminado. La unidad de control 150 puede diagnosticar los dispositivos de conmutación dentro de un período de tiempo en el que se corta la potencia, se descarga el condensador 110, y la tensión detectada en la unidad de detección de tensión 144 cae a o por debajo del valor predeterminado. La unidad de control 150 puede accionar los dispositivos de conmutación con pulsos cortos cuando se diagnostican los dispositivos de conmutación.
En la etapa S841, la unidad de control 150 puede diagnosticar si el dispositivo de conmutación está abierto o no, y en la etapa S843, la unidad de control 150 puede diagnosticar para determinar si el dispositivo de conmutación está en cortocircuito o no. El método de diagnóstico de apertura y cortocircuito se ha descrito anteriormente en detalle con referencia a las figuras 4 a 6.
En la etapa S845, la unidad de control 150 puede almacenar el resultado de diagnóstico en la unidad de almacenamiento 170 como un parámetro de dispositivo de conmutación.
En la etapa S847, la unidad de control 150 puede determinar la presencia o ausencia de un estado de fallo según un resultado de diagnóstico del dispositivo de conmutación. Cuando no hay estado de fallo, el proceso avanza a la operación de la etapa S849, y cuando hay un estado de fallo, puede terminarse el diagnóstico.
En la etapa S849, la unidad de control 150 puede diagnosticar un fallo a tierra. El método de diagnóstico de un fallo a tierra se describirá en detalle a través de la figura 9.
En la etapa S850, la unidad de control 150 puede cortar toda la potencia suministrada al inversor después de que se complete el diagnóstico.
La figura 10 es una vista detallada que ilustra un método de diagnóstico de un fallo de puesta a tierra según un ejemplo que no está dentro del alcance de las reivindicaciones.
Con referencia a la figura 10, en la etapa S901, la unidad de control 150 puede introducir un patrón de PWM para un diagnóstico de fallo a tierra para aplicar una señal de accionamiento al dispositivo de conmutación. La señal de accionamiento al dispositivo de conmutación mediante el patrón de PWM puede proporcionarse en las etapas S905 a S939, y la operación en la etapa S901 puede corresponder a un inicio.
En la etapa S903, la unidad de control 150 puede apagar todos los dispositivos de conmutación.
En la etapa S905, la unidad de control 150 puede accionar selectivamente los tres dispositivos de conmutación. En este momento, pueden accionarse los tres dispositivos de conmutación S1, S5 y S6 o los tres dispositivos de conmutación S2, S3 y S4.
En la etapa S907, la unidad de control 150 puede determinar si la corriente en ambos extremos del enlace de CC, es decir, la corriente detectada por el primer sensor de corriente 130 y la corriente detectada por el segundo sensor de corriente 132 están en equilibrio. Tras determinar el equilibrio, el proceso avanza a la operación de la etapa S909, y tras fallar al determinar el equilibrio, el proceso avanza a la operación de la etapa S911.
En la etapa S909, la unidad de control 150 puede determinar que la fase U no tiene un fallo a tierra.
En la etapa S911, la unidad de control 150 puede determinar un fallo a tierra. Sin embargo, en esta etapa, aún no es posible determinar cuál de las fases tiene el fallo a tierra. La unidad de control 150 puede determinar qué fase tiene un fallo a tierra combinando los resultados de determinación del fallo a tierra para todas las fases.
En la etapa S913, la unidad de control 150 puede almacenar el resultado de diagnóstico en la unidad de almacenamiento 170 como un parámetro de diagnóstico de fallo a tierra.
En la etapa S915, la unidad de control 150 puede apagar todos los dispositivos de conmutación.
En la etapa S917, la unidad de control 150 puede accionar selectivamente los tres dispositivos de conmutación. En este momento, pueden accionarse los tres dispositivos de conmutación S2, S4 y S6 o los tres dispositivos de conmutación S1, S3 y S5.
En la etapa S919, la unidad de control 150 puede determinar si la corriente en ambos extremos del enlace de CC, es decir, la corriente detectada por el primer sensor de corriente 130 y la corriente detectada por el segundo sensor de corriente 132 están en equilibrio. Tras determinar el equilibrio, el proceso avanza a la operación de la etapa S921, y tras fallar al determinar el equilibrio, el proceso avanza a la operación de la etapa S923.
En la etapa S921, la unidad de control 150 puede determinar que la fase V no tiene un fallo a tierra.
En la etapa S923, la unidad de control 150 puede determinar un fallo a tierra. Sin embargo, en esta etapa, aún no es posible determinar cuál de las fases tiene el fallo a tierra. La unidad de control 150 puede determinar qué fase tiene el fallo a tierra combinando los resultados de determinación del fallo a tierra para todas las fases.
En la etapa S925, la unidad de control 150 puede almacenar el resultado de diagnóstico en la unidad de almacenamiento 170 como un parámetro de diagnóstico de fallo a tierra.
En la etapa S927, la unidad de control 150 puede apagar todos los dispositivos de conmutación.
En la etapa S929, la unidad de control 150 puede accionar selectivamente los tres dispositivos de conmutación. En este momento, pueden accionarse los tres dispositivos de conmutación S3, S4 y S5 o los tres dispositivos de conmutación S1, S2 y S6.
En la etapa S931, la unidad de control 150 puede determinar si la corriente en ambos extremos del enlace de CC, es decir, la corriente detectada por el primer sensor de corriente 130 y la corriente detectada por el segundo sensor de corriente 132 están en equilibrio. Tras determinar el equilibrio, el proceso avanza a la operación de la etapa S933, y tras fallar al determinar el equilibrio, el proceso avanza a la operación de la etapa S935.
En la etapa S933, la unidad de control 150 puede determinar que la fase W no tiene un fallo a tierra.
En la etapa S935, la unidad de control 150 puede determinar que es un fallo a tierra. Sin embargo, en esta etapa, aún no es posible determinar cuál de las fases tiene el fallo a tierra. La unidad de control 150 puede determinar qué fase tiene el fallo a tierra combinando los resultados de determinación del fallo a tierra para todas las fases.
En la etapa S937, la unidad de control 150 puede almacenar el resultado de diagnóstico en la unidad de almacenamiento 170 como un parámetro de diagnóstico de fallo a tierra.
En la etapa S939, la unidad de control 150 puede apagar todos los dispositivos de conmutación y visualizar el resultado del diagnóstico de fallo a tierra en la unidad de visualización 180.
Como se describió anteriormente con referencia a la figura 9, la unidad de control 150 puede accionar selectivamente los dispositivos de conmutación de modo que el enlace de CC, la línea de salida para una de las tres fases y las líneas de salida para las otras dos de las fases pueden formar un circuito cerrado. Por ejemplo, la unidad de control 150 puede accionar selectivamente los tres dispositivos de conmutación S1, S5 y S6 o los tres dispositivos de conmutación S2, S3 y S4 de manera que el enlace de CC, la fase U, el sistema de potencia 300, y la fase V y W forman un circuito cerrado. Después del control mencionado anteriormente, la unidad de control 150 puede determinar si las corrientes en ambos extremos del enlace de CC están o no en equilibrio para determinar de ese modo la aparición de un fallo a tierra para cada una de las fases.
Después del diagnóstico del fallo a tierra, el método de determinación del fallo a tierra según el equilibrio puede realizarse según la [tabla 5] a continuación.
[Tabla 5]
Figure imgf000014_0001
En la tabla 5, O indica un fallo a tierra, y X indica que no hay fallo a tierra, y cuando se determina que una fase no tiene un fallo a tierra, existe la posibilidad de que una de las otras dos fases tenga un fallo a tierra. Cuando se diagnostican todas las fases, puede ser posible determinar si cada una de las fases tiene o no un fallo a tierra.
Aunque se han descrito realizaciones según la presente invención anteriormente, los expertos en la técnica entenderán que pueden hacerse diversos cambios en la forma y los detalles en la misma sin apartarse del alcance de la divulgación como se define en las reivindicaciones adjuntas. Por consiguiente, el verdadero alcance de la presente divulgación debe determinarse mediante las reivindicaciones adjuntas.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    Dispositivo que comprende
    un enlace de CC, un condensador (110), una línea de conexión y líneas de salida trifásicas,
    en el que el condensador (110) está dispuesto en el enlace de CC,
    en el que la línea de conexión está conectada al enlace de CC;
    un relé (124) conectado en serie con el condensador (110);
    una resistencia de carga inicial (122) conectada en paralelo al relé (124);
    un inversor (220) que comprende una pluralidad de dispositivos de conmutación para controlar un suministro de potencia a las líneas de salida trifásicas;
    un sensor de corriente (130) dispuesto en la línea de conexión que conecta el enlace de CC y el inversor (220) para detectar una corriente; y
    una unidad de control (150) configurada para diagnosticar un fallo de cortocircuito de cada uno de la pluralidad de dispositivos de conmutación,
    en el que la pluralidad de dispositivos de conmutación (S1, S3, S3, S4, S5, S6) comprenden: dispositivos de conmutación superiores (S1, S3, S3) dispuestos entre las líneas de salida para cada una de las tres fases y un primer polo del condensador (110), respectivamente; y
    dispositivos de conmutación inferiores (S4, S5, S6) dispuestos entre las líneas de salida para cada una de las tres fases y un segundo polo opuesto al primer polo del condensador, en el que los dispositivos de conmutación superiores e inferiores conectados a las mismas líneas de salida de fase están dispuestos en la misma columna; y
    en el que la unidad de control (150) está configurada para:
    apagar (S503) todos los dispositivos de conmutación,
    encender uno de los dispositivos de conmutación inferiores, y
    detectar, usando el sensor de corriente (130), la presencia o ausencia de corriente en la pluralidad de dispositivos de conmutación,
    en el que la unidad de control (150) está configurada además,
    si no se detecta la corriente, para determinar que los dispositivos de conmutación superiores (S1, S2, S3) son todos normales; y,
    si se detecta la corriente, para determinar que al menos un dispositivo de conmutación superior (Sn-3) de los dispositivos de conmutación superiores (S1, S2, S3) está en cortocircuito,
    en el que la unidad de control (150) está configurada además,
    si una magnitud de la corriente detectada es igual a o mayor que un valor predeterminado, para identificar el al menos un dispositivo de conmutación superior en cortocircuito (Sn-3) de los dispositivos de conmutación superiores (S1, S2, S3), en el que el al menos un dispositivo de conmutación superior en cortocircuito (Sn-3) está conectado, en una misma columna, a un dispositivo de conmutación inferior encendido, y para visualización información de fallo en una unidad de visualización (180), del dispositivo, basándose en la identificación.
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