ES2966955T3

ES2966955T3 - Regulador multi-canal

Info

Publication number: ES2966955T3
Application number: ES18739801T
Authority: ES
Inventors: Jakob Reislhuber
Original assignee: Siemens Schweiz AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2018-08-08
Publication date: 2024-04-25
Anticipated expiration: 2038-08-08
Also published as: EP3666045B1; DE102017213888B3; CN111279795A; US20200367343A1; EP3666045A1; WO2019029910A1; CN111279795B

Abstract

La invención se refiere a un atenuador para controlar el consumo de energía de una carga conectable, en particular de un dispositivo de iluminación integrado o conectable, que comprende al menos dos canales de atenuador (K1, K2, Kx), teniendo cada uno un dispositivo de control de canal (S1, S2). , Sx). De los canales de atenuación (K1, K2, Kx), al menos un canal de atenuación de medición (K1) comprende un dispositivo de medición (M1), que es al menos adecuado para generar información sobre el comportamiento de la electricidad en un punto del atenuador de medición. canal. El atenuador también comprende un dispositivo de control principal (HS), que es al menos adecuado para producir comandos de control para los canales del atenuador, y una conexión de comunicación (V), que es al menos adecuada para transferir tales comandos de control desde el dispositivo de control principal (H) al dispositivo de control de canal (S1) de un canal de atenuación (K1). El atenuador (D) también comprende al menos una conexión de comunicación de canal (V12, V23, V(x-1)x), que es al menos adecuada para transferir información desde un primer canal de atenuador (K1, K2) a un segundo canal de atenuador. (K2, Kx), en particular información sobre el comportamiento de la electricidad en el punto del canal de atenuación de medición (K1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Regulador multi-canal

La presente invención hace referencia a un regulador, a saber, a un aparato para controlar el consumo eléctrico de potencia de una carga eléctrica, en particular de un dispositivo de iluminación integrado o que puede conectarse. Los reguladores en general son conocidos y se utilizan para variar la potencia eléctrica.

Una variación de la potencia de esa clase preferentemente puede tener lugar mediante un control de ángulo de fase o mediante un control de fase inversa. En el control de ángulo de fase, la corriente se conecta con una latencia después del paso por cero de la tensión alterna, y circula hasta el siguiente paso por cero de corriente. Éste se considera preferente en el caso de un comportamiento de carga inductivo. En el control de fase inversa, en cambio, la corriente se conecta de inmediato después del paso por cero, y se desconecta nuevamente antes del siguiente paso por cero. Éste se considera preferente en el caso de un comportamiento de carga capacitivo. Para generar las órdenes de control necesarias para ello en sus componentes de conmutación, el regulador presenta un dispositivo de control principal.

De manera más específica, la invención hace referencia a los así llamados reguladores multi-canal. Éstos presentan varios reguladores individuales que en cada caso controlan una parte de la carga eléctrica. Para un incremento de la potencia, esos así llamados canales del regulador, del lado de salida, pueden conectarse de forma paralela, secuencial o mixta. Varios canales físicos se conectan juntos y se produce un canal lógico de gran potencia. Los canales del regulador pueden encontrarse en un aparato o, sin embargo, en varios aparatos.

Pero precisamente debido a esa conexión conjunta es importante que las salidas de los canales del regulador en gran medida estén sincronizadas. Por ejemplo, si dos canales se conectaron paralelamente y el segundo canal se conecta demasiado tarde (en el caso de un ángulo de fase) o demasiado pronto (en el caso de una fase inversa), el primer canal se sobrecarga más que cuando ambos cambian incorrectamente, de forma síncrona. Esto puede conducir a un calentamiento excesivo o a una falla del primer canal del regulador, o incluso a un apagado del regulador.

La solicitud de patente alemana DE102006013518B3 describe un regulador multi-canal con una pluralidad de unidades de regulador, donde el regulador multi-canal comprueba por sí solo si ha tenido lugar una conexión paralela de salidas de carga, y donde en el marco de ese modo de prueba una unidad de regulador asume aquí el rol de un regulador maestro, y las otras unidades de regulador asumen el rol de un regulador esclavo.

El documento EP 2925095 A1 describe un control de iluminación que comprende una entrada de potencia para la recepción de corriente alterna, un procesador maestro y uno o varios procesadores esclavos. Cada procesador esclavo está configurado de manera que el mismo utiliza componente de conmutación correspondiente para manipular semiondas de corriente alterna, para la salida de una corriente alterna con ángulo de fase.

El documento US 2004/0212325A1 describe un sistema de control de carga que se compone de al menos dos dispositivos TRIAC (triodos para corriente alterna) que están conectados paralelamente con respecto a una carga, para liberar corriente para la carga, de al menos un circuito de excitación que está conectado a por los menos dos dispositivos TRIAC, y de un controlador que está conectado a por lo menos un circuito de excitación, donde el controlador activa al menos un circuito de excitación de manera que al menos dos dispositivos TRIAC se accionan esencialmente al mismo tiempo.

Además, el documento EP 1158 841 A2 describe un regulador para regular la luminosidad con un dispositivo de ajuste para regular un ángulo de fase de regulación, y con un dispositivo de control para activar un disyuntor en función de un ángulo de fase regulado por el dispositivo de ajuste.

En los reguladores multi-canal conocidos, cada canal del regulador presenta un dispositivo de control del canal propio, de manera ventajosa, un procesador simple, así como un dispositivo de medición para la medición de la electricidad en el canal, que en parte precisamente también puede estar formado por ese procesador. Gracias al dispositivo de medición, el dispositivo de control del canal recibe la información necesaria para la detección del ángulo de fase o de la fase inversa, sobre el comportamiento periódico de la electricidad en el canal. Las órdenes de control generadas por el dispositivo de control principal se transmiten en cada caso mediante una conexión de comunicaciones hacia los dispositivos de control del canal, de los canales del regulador, y se implementan de forma acorde a la información sobre el comportamiento periódico de la electricidad en el canal.

En especial la complejidad de los dispositivos de medición conduce a costes de desarrollo y costes de producción demasiado elevados. También pueden producirse faltas de precisión en la detección del paso por cero debido a tolerancias de los componentes o debido a un envejecimiento de los componentes. Las diferencias en el tiempo debido a ello conducen a una conmutación no síncrona de los canales del regulador y a los problemas antes descritos. Si bien es posible cambiar los aparatos o realizar una nueva calibración de sus componentes, sin embargo, esto implica costes y eventualmente daños secundarios debido a una falla de funcionamiento.

El solicitante de la patente, en una solicitud de patente anterior, ha mostrado cómo se pueden solucionar muchos de esos problemas. Expresado brevemente, esto se logra de manera que el dispositivo de control principal también distribuye señales de sincronización en los dispositivos de control del canal. Esas señales de sincronización se basan en información del dispositivo de medición en un único canal del regulador, denominado aquí por eso canal del regulador de medición. Sin embargo, ahora se ha mostrado que existe una vía alternativa con potencial de optimización.

El objeto de la presente invención consiste en moderar las desventajas del estado de la técnica.

El objeto se soluciona mediante las características de la primera reivindicación.

De manera correspondiente, el regulador según la invención comprende al menos un primer canal del regulador de medición y otros dos canales del regulador (segundo y tercer canal del regulador), en cada caso con un dispositivo de control del canal. El canal del regulador de medición comprende un dispositivo de control para la medición de la electricidad en el canal. Su información sobre el comportamiento de la electricidad en el canal del regulador de medición, de manera ventajosa, se transmite hacia el dispositivo de control del canal, del canal del regulador de medición. El regulador, de manera ventajosa, comprende además un dispositivo de control principal que puede generar al menos órdenes de control para los canales del regulador, así como una conexión de comunicaciones principal que al menos es adecuada para transmitir órdenes de control de esa clase desde el dispositivo de control principal al dispositivo de control del canal, de un canal del regulador. Además, el regulador comprende al menos una conexión de comunicaciones del canal, desde el (primer) canal del regulador de medición hacia el segundo canal del regulador, preferentemente con un elemento para la separación galvánica del primer canal del regulador del segundo canal del regulador, preferentemente con un optoacoplador o, de forma alternativa, con un circuito de transformador. La conexión de comunicaciones del canal puede transmitir información, a saber, al menos sobre el comportamiento, preferentemente sobre el comportamiento periódico de la electricidad en el canal del regulador de medición, desde el dispositivo de medición o, sin embargo, desde el dispositivo de control del canal, del primer canal del regulador, hacia el segundo canal del regulador, de manera ventajosa hacia el dispositivo de control del canal, del segundo canal del regulador. Preferentemente, la respectiva conexión de comunicaciones del canal también es adecuada para transmitir información en la dirección inversa.

Debido a que una conexión de comunicaciones entre cada dispositivo de control del canal, de los canales del regulador, y un dispositivo de control principal del regulador se necesita de todos modos, preferentemente incluyendo una separación galvánica, con un coste adicional mínimo pueden establecerse conexiones de comunicaciones del canal entre los dispositivos de control del canal entre sí, que incluso pueden reemplazar una parte de las conexiones de comunicaciones entre los dispositivos de control del canal y el dispositivo de control principal del regulador.

La información sobre el comportamiento periódico de la electricidad en un canal del regulador de medición, de manera ventajosa, es una indicación sobre el tiempo de al menos un paso por cero de la tensión en el canal de regulador de medición. Debido a los datos almacenados, el dispositivo de control del canal, del segundo canal del regulador, mediante la información sobre el comportamiento periódico de la electricidad en el canal del regulador de medición, puede generar información sobre el comportamiento periódico de la electricidad en el lugar, con la que puede conmutar la electricidad en el canal de forma precisa y síncrona con respecto a los canales del regulador restantes. Esos datos almacenados preferentemente contienen un valor de tiempo que es igual a una estimación del tiempo para el procesamiento y la transmisión de la información desde el canal del regulador de medición hasta el dispositivo de control del segundo canal del regulador. El valor de tiempo para cada canal del regulador es una constante y puede contener valores sobre el tiempo para la generación de la información mediante el dispositivo de medición, su transmisión mediante la conexión de comunicaciones del canal o mediante las conexiones de comunicaciones del canal, desde el canal del regulador de medición hasta el segundo canal del regulador, y su procesamiento en los canales del regulador. Se lo puede determinar para cada canal del regulador, a saber, en base a una calibración con mediciones en el regulador o en otros reguladores de la misma serie o en una simulación mediante un ordenador. Preferentemente, los datos han sido almacenados de forma fija en los dispositivos de control del canal.

Debido a que la señal, sin un procesamiento complejo, se transmite sobre una distancia corta, la información sobre el comportamiento periódico de la electricidad en el canal del regulador de medición llega con una latencia reducida, pero ante todo, casi igual en el caso de una repetición y a pesar del envejecimiento de los componentes, en el dispositivo de control del canal, del segundo canal del regulador. Cabe señalar que esto se aplica incluso también para la latencia de transmisión total cuando la señal se transmite desde el dispositivo de control del canal original del canal del regulador de medición, por algunos dispositivos de control del canal, y mediante las conexiones de comunicaciones del canal en el medio. De manera correspondiente, el primer canal del regulador hacia una conexión de comunicaciones del canal puede ser un canal distinto al canal del regulador de medición.

En una realización ventajosa de la invención, la conexión de comunicaciones del canal al menos también puede transmitir órdenes de control desde el dispositivo de control principal, del dispositivo de control del canal, del primer canal del regulador (canal del regulador de medición) al dispositivo de control del canal, del segundo canal del regulador. Con ello, del mismo modo se distribuyen también igualmente las instrucciones para el comportamiento de conmutación en varios canales del regulador, de modo que no se necesitan conexiones de comunicaciones directas hacia el dispositivo de control principal del regulador. Por razones relacionadas con los costes, esto también puede tener lugar de forma unidireccional, aunque una comunicación bidireccional ofrece ventajas.

En una variante de la invención las dos conexiones de comunicaciones se encuentran entre los dispositivos de control del canal, del canal del regulador de medición (primer canal del regulador) y del segundo canal del regulador, así como entre los dispositivos de control del canal, del segundo y el tercer canal del regulador. De este modo, el canal del regulador tiene una conexión de comunicaciones del canal directa con varios dispositivos de control de otros canales del regulador. Esto puede realizarse igualmente como muchas conexiones de comunicaciones del canal individuales, o sin embargo, como una única conexión de comunicaciones del canal para una comunicación de bus o similares, según la que en el destino pueden recibirse mensajes gracias a una dirección individual o a una dirección grupal.

Según una realización ventajosa de la invención, incluso el dispositivo de control principal es un dispositivo de control del canal.

Muestran:

Figura 1 la división de funciones de un primer regulador multi-canal según la invención en la red de suministro y una carga,

Figura 2 la división de funciones de un segundo regulador multi-canal según la invención en la red de suministro y una carga, y

Figura 3 un circuito simplificado de dos canales del regulador, del regulador multi-canal según la invención, y una conexión de comunicaciones del canal en el medio.

La figura 1 muestra la división de funciones de un regulador multi-canal D en la red de suministro N, L1. El regulador multi-canal D presenta una pluralidad de canales del regulador K1, K2, Kx separados unos de otros de forma galvánica, en cada caso con un dispositivo de control del canal S1, S2, Sx. Los canales del regulador están conectados de forma paralela con respecto a la carga L, del lado de salida, mediante bornes de conexión A1, A2, Ax, para que cada uno pueda suministrar a la misma una parte de la corriente.

El regulador D se inicia debido a una orden externa B. Un dispositivo de control principal H genera órdenes de control que, por una conexión de comunicaciones V, llegan al dispositivo de control del canal S1, del canal del regulador K1.

El canal del regulador K1 contiene un dispositivo de medición M1 que es adecuado para generar información sobre el comportamiento de la electricidad en un punto en el canal, a saber, información sobre el paso por cero de la tensión. Por ese motivo, el canal del regulador K1 se denomina también canal del regulador de medición. Durante el funcionamiento, una conexión de comunicaciones transmite información de esa clase desde el dispositivo de medición M1 hacia el dispositivo de control del canal S1.

Partiendo del canal del regulador de medición K1, una conexión de comunicaciones del canal V12, V23, V(x-1)x respectivamente conduce desde un canal del regulador al siguiente canal del regulador. De manera preferente, esas conexiones de comunicaciones V12, V23, V(x-1)x son adecuadas para transmitir información sobre el comportamiento de la electricidad en el canal del regulador de medición K1 al dispositivo de control del canal S2, Sx del siguiente canal del regulador K2, Kx, a saber, aquí desde el dispositivo de control del canal S1, S2, de un canal del regulador K1, K2, al dispositivo de control del canal S2, Sx del otro canal del regulador K2, Kx. Además, esas conexiones de comunicaciones del canal V12, V23, V(x-1)x también pueden retransmitir las órdenes de control del dispositivo de control principal H.

Las conexiones de comunicaciones V, V12, V23, V(x-1)x entre el dispositivo de control principal H separado de forma galvánica y los canales del regulador K1, K2, Kx contienen en cada caso, de cada lado, un optoacoplador.

En la variante en la figura 2, las conexiones de comunicaciones del canal V12, V23, V(x-1)x, entre los canales del regulador K1, K2, Kx, vinculan el dispositivo de medición M con los respectivos dispositivos de control del canal S1, S2, Sx para una transmisión muy rápida. Las conexiones de comunicaciones del canal V12, V23, V(x-1)x están realizadas de forma unidireccional, por lo cual las conexiones de comunicaciones V separadas proporcionan las órdenes de control del dispositivo de control principal H a cada canal del regulador K1, K2, Kx y regresan eventuales retornos de información.

La figura 3 muestra el canal del regulador de medición K1, el canal del regulador K2 y su conexión de comunicaciones del canal V12 del segundo regulador multi-canal según la invención, donde de manera simplificada están representados los circuitos de conmutación del dispositivo de medición M, de la conexión de comunicaciones del canal V12 y del canal del regulador K2. Un amplificador operacional N11 del dispositivo de medición M1 transforma la tensión de red de 230 voltios en una señal que puede procesarse mejor. Un comparador N12 del dispositivo de medición M1 analiza esa señal en cuanto a los pasos por cero. Los pasos por cero se transmiten directamente al dispositivo de control del canal S1, pero también a un optoacoplador en la conexión de comunicaciones del canal V12. Con el objetivo de la separación galvánica, el optoacoplador contiene un diodo emisor de luz y una resistencia sensible a la luz que conecta una corriente por la resistencia R en el canal del regulador K2. De este modo, el optoacoplador transmite la información sobre los pasos por cero con una latencia reducida al dispositivo de control del canal S2 y hacia la siguiente conexión de comunicaciones del canal.

En otra variante de la invención, no representada, las órdenes de control del dispositivo de control principal H, de forma similar a la variante de la figura 1, mediante una única conexión de comunicaciones V, llegan al dispositivo de control del canal S1 del canal del regulador K1. No obstante, el dispositivo de control del canal S1 las transmite al siguiente canal del regulador K2 mediante las conexiones de comunicaciones del canal V12, como en la variante de la figura 2. Para ello, sin embargo, aquellas conexiones de comunicación del canal V12, V23, V(x-1)x ilustradas en la figura 3, por ejemplo antes del diodo emisor de luz, son complementadas con un interruptor y una resistencia en una serie a tierra. El interruptor, por ejemplo un transistor, mediante una salida del respectivo dispositivo de control del canal Sx, se cambia entre una conducción y un bloqueo. Si el respectivo comparador Nx2 aplica corriente al diodo emisor de luz, de este modo, el interruptor puede imponer etapas de tensión reducidas a la señal, que conducen a etapas de intensidad reducidas en la luz del diodo emisor de luz. Un medidor de tensión sencillo puede percibir las etapas de resistencia correspondientes en la resistencia sensible a la luz, en el lado del receptor. Sin embargo, no activan allí una detección del paso por cero. Esas etapas, de este modo, codifican las órdenes de control del dispositivo de control principal H y, mediante el medidor de tensión, se reenvían al respectivo dispositivo de control del canal Sx+1.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Regulador (D) para controlar el consumo de potencia de una carga (L) que puede conectarse al regulador (D), con un primer canal del regulador (K1), a continuación denominado como canal del regulador de medición (K1), con un segundo canal del regulador (K2) y con un tercer canal del regulador (Kx), en cada caso con un dispositivo de control del canal (S1, S2, Sx),

donde el canal del regulador de medición (K1) comprende un dispositivo de medición (M1) que al menos es adecuado para generar una información con respecto a un tiempo de un paso por cero de una tensión en un punto en el canal del regulador de medición (K1),

con un dispositivo de control principal (H) que al menos es adecuado para generar órdenes de control para el canal del regulador de medición (K1), el segundo canal del regulador (K2) y el tercer canal del regulador (Kx), y

con una conexión de comunicaciones (V) que al menos es adecuada para transmitir órdenes de control de esa clase desde el dispositivo de control principal (H) al dispositivo de control del canal (S1) del canal del regulador de medición (K1),

caracterizado porque

el regulador (D) comprende una primera conexión de comunicaciones del canal (V12)

que al menos es adecuada para transmitir información desde el canal del regulador de medición (K1) al segundo canal del regulador (K2), así como comprende una segunda conexión de comunicaciones del canal (V23, V(x-1)x) que al menos es adecuada para transmitir información desde el segundo canal del regulador (K2) directamente al tercer canal del regulador (Kx),

porque las dos conexiones de comunicaciones del canal (V12, V23, V(x-1)x) al menos son adecuadas para transmitir información con respecto al tiempo del paso por cero de la tensión en el punto en el canal del regulador de medición (K1),

porque el canal del regulador de medición (S1) o el dispositivo de medición (M1) del canal del regulador de medición (K1) está configurado para transmitir la información con respecto al tiempo del paso por cero de la tensión mediante las dos conexiones de comunicaciones del canal (V12, V23, V(x-1)x) respectivamente a los dispositivos de control del canal (S2, Sx), del segundo canal del regulador (K2) y del tercer canal del regulador (Kx),

y porque los dispositivos de control del canal (S2, Sx) (S2, Sx), del segundo y tercer canal del regulador (K2, Kx), en base a la información recibida, respectivamente están configurados para conmutar electricidad en el respectivo canal del regulador (K2, Kx) de forma precisa y síncrona con respecto a los canales del regulador (K1, K2, Kx) restantes.

2. Regulador según la reivindicación 1,

donde el dispositivo de control del canal (S2), del segundo canal del regulador (K2), debido a los datos almacenados, mediante la información con respecto al tiempo del paso por cero de la tensión en el punto en el canal del regulador de medición (K1), está configurado para generar información sobre el comportamiento de la electricidad en un punto en el segundo canal del regulador (K2).

3. Regulador según la reivindicación 2,

donde los datos contienen un valor de tiempo que es igual a una estimación del tiempo para el procesamiento y la transmisión de la información desde el canal del regulador de medición (K1) hasta el dispositivo de control del canal, del segundo canal del regulador (K2).

4. Regulador según una de las reivindicaciones 2 ó 3,

donde la información sobre el comportamiento de la electricidad en el punto en el segundo canal del regulador (K2) contiene una indicación sobre el tiempo de al menos un paso por cero de la tensión.

5. Regulador según una de las reivindicaciones precedentes, donde la primera conexión de comunicaciones (V12) al menos también es adecuada para transmitir órdenes de control desde el dispositivo de control principal (H), del dispositivo de control del canal (S1) del canal del regulador de medición (K1), al dispositivo de control del canal (S2), del segundo canal del regulador (K2).

6. Regulador según una de las reivindicaciones precedentes, donde la primera conexión de comunicaciones del canal (V12) comprende un elemento para la separación galvánica del canal del regulador de medición (K1) del segundo canal del regulador (K2).

7. Regulador según una de las reivindicaciones precedentes, donde al menos dos conexiones de comunicaciones del canal son adecuadas para transmitir en cada caso información sobre el comportamiento de la electricidad en el canal del regulador de medición (K1), desde el canal del regulador de medición (K1) a por lo menos otros dos canales del regulador.