ES2968224T3

ES2968224T3 - Filtro inductivo polifásico

Info

Publication number: ES2968224T3
Application number: ES20150041T
Authority: ES
Inventors: Guillaume Lefevre
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2019-01-04
Filing date: 2020-01-02
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2040-01-02
Also published as: US20200217881A1; EP3678151B1; FR3091616B1; FR3091616A1; EP3678151A1; US11448678B2

Abstract

La presente descripción se refiere a un dispositivo que comprende al menos dos transformadores (220_1, 220_2, 220_3), en el que: cada devanado (222_1, 222_2, 222_3, 224_1, 224_2, 224_3) de un transformador está eléctricamente en serie con un devanado de otro transformador, y los transformadores tienen una relación de transformación distinta de la unidad. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Filtro inductivo polifásico

Campo técnico

[0001] La presente descripción se refiere a un dispositivo para un convertidor de conmutación que comprende un filtro polifásico, que incluye al menos dos transformadores, en donde cada devanado de un transformador está eléctricamente en serie con un devanado de otro transformador.

Técnica anterior

[0002] Un convertidor permite suministrar, a partir de la energía producida por una fuente, niveles de corriente y/o tensión compatibles con una aplicación. Un convertidor de este tipo suele ser de tipo conmutación, es decir en el que se repiten aperturas y cierres alternados de interruptores. Los tiempos de apertura y cierre se controlan para regular la tensión y/o corriente producida por el convertidor. Los elementos inductivos permiten limitar las variaciones de corriente y/o tensión producidas por estas repeticiones de aperturas y cierres.

[0003] El documento XP33214370 describe un convertidor continuo-continuo entrelazado polifásico, controlado digitalmente y acoplado por inductancia.

[0004] El documento XP033237014 describe un convertidor continuo-continuo bidireccional entrelazado basado en una técnica de acoplamiento.

Sumario de la invención

[0005] Un modo de realización supera todos o parte de los inconvenientes de los convertidores conocidos.

[0006] Un modo de realización supera todos o parte de los inconvenientes de los elementos inductores conocidos.

[0007] Un modo de realización prevé un dispositivo como el que se define en las reivindicaciones.

[0008] Un modo de realización prevé un filtro inductivo polifásico como el que se reivindica.

[0009] Un modo de realización prevé un convertidor de conmutación como el que se reivindica.

Breve descripción de los dibujos

[0010] Estas características y ventajas, así como otras, se expondrán en detalle en la siguiente descripción de unos modos de realización particulares hecha a título no limitativo en relación con las figuras adjuntas de entre las cuales: la figura 1 representa esquemáticamente un ejemplo de convertidor al que se aplican los modos de realización descritos;

la figura 2 representa esquemáticamente un modo de realización de un filtro inductivo;

la figura 3 representa esquemáticamente otro modo de realización de un filtro inductivo;

la figura 4 representa esquemáticamente otro modo de realización de un filtro inductivo; y

la figura 5 representa una vista en sección y en perspectiva de un modo de realización de un transformador de un filtro inductivo.

Descripción de los modos de realización

[0011] Los mismos elementos se han designado con las mismas referencias en las diferentes figuras. En particular, los elementos estructurales y/o funcionales comunes a los diversos modos de realización pueden tener las mismas referencias y pueden disponer de propiedades estructurales, dimensionales y materiales idénticas.

[0012] Por razones de claridad, solo se han representado y se detallan las etapas y los elementos útiles para la comprensión de los modos de realización descritos.

[0013] Salvo que se especifique lo contrario, cuando se hace referencia a dos elementos conectados entre sí, significa conectados directamente sin elementos intermedios distintos a los conductores y cuando se hace referencia a dos elementos unidos o acoplados entre sí, significa que estos dos elementos pueden estar unidos o acoplados directamente por medio de uno o varios elementos distintos.

[0014] En la siguiente descripción, cuando se hace referencia a calificativos de posición absoluta, tales como los términos "delante", "detrás", "alto", "bajo", "izquierda", "derecha", etc., o relativa, tales como los términos "encima", "debajo", "superior", "inferior", etc., o a calificativos de orientación, tales como los términos "horizontal", "vertical", etc., a menos que se especifique lo contrario, se hace referencia a la orientación de las figuras.

[0015] Salvo que se especifique lo contrario, las expresiones "en torno a", "aproximadamente", "sustancialmente" y "del orden de" significan con un margen del 10 %, preferentemente, con un margen del 5 %.

[0016] A continuación, se presentan diversos ejemplos de implementación y realización. Independientemente del nombre dado a estos ejemplos (modos de realización, ejemplo, variante, etc.) y de los calificativos empleados (por ejemplo, preferentemente, etc.), solo aquellas partes de la descripción incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones forman parte de la presente invención, los demás ejemplos solo son útiles para resaltar aspectos específicos de la invención con respecto a lo que no forma parte de la misma.

[0017] La figura 1 representa esquemáticamente un ejemplo de convertidor 100 al que se aplican los modos de realización descritos.

[0018] En este ejemplo, el convertidor 100 es un reductor de tensión. El convertidor 100 comprende un condensador de entrada 102 y un condensador de salida 104. El condensador 102 está conectado entre 2 nodos de entrada 106 y 108 del convertidor 100, que reciben energía eléctrica a partir de una fuente no representada. En este ejemplo, el nodo 106 es un nodo de aplicación de un potencial de referencia, tal como la masa GND. El condensador 104 está conectado en paralelo con una carga no representada.

[0019] El convertidor comprende varias ramas 110_i en paralelo entre los nodos 106 y 108, donde el índice i es un número entero comprendido entre 1 y N. En el ejemplo representado, el número N es igual a 3 y, por tanto, el convertidor 100 comprende tres ramas 110_1, 110_2 y 110_3. Cada rama comprende dos interruptores 120 y 122 conectados eléctricamente en serie, preferentemente, conectados en serie. Cada uno de los interruptores 120 y 122 comprende, por ejemplo, uno o más transistores.

[0020] En cada rama 110_i, los interruptores 120 y 122 están controlados para evitar una conducción simultánea de los dos interruptores de la rama. De forma esquemática y simplificada, los dos interruptores de una misma rama reciben señales de control complementarias. En funcionamiento, el interruptor 120 está abierto cuando el interruptor 122 está cerrado, y el interruptor 122 está abierto cuando el interruptor 122 está cerrado. Esto se obtiene, por ejemplo, utilizando transistores del mismo tipo e invirtiendo el control, por ejemplo, mediante un inversor 126, solo para uno de los interruptores 120 y 122. Como variante, el interruptor 122 de cada rama, situado en el lado de la masa, es un diodo, y su apertura y cierre se obtienen sin control activo.

[0021] En cada rama 110_i, los interruptores 120 y 122 se controlan en modulación de ancho de pulso PWM (por sus siglas en inglés de "Pulse Width Modulation"), es decir que las aperturas y cierres se repiten para cada interruptor a una frecuencia dada denominada frecuencia de conmutación, o en PFM (por sus siglas en inglés de "Pulse Frequency Modulation"), es decir, variando la frecuencia de conmutación.

[0022] Las ramas 110_i se controlan a la misma frecuencia de conmutación. Los controles de las ramas 110_i habitualmente son controles entrelazados, es decir, unos desfasados con respecto a otros. Preferentemente, los desfases entre las ramas están distribuidos regularmente entre 0 y 360 grados.

[0023] El convertidor 100 comprende un filtro inductivo 130 que conecta las ramas 110_i al condensador de salida 104. El filtro inductivo 130 tiene unos nodos o terminales, 132_i (132_1, 132_2, 132_3, lado izquierdo), y unos nodos o terminales, 134_i (134_1, 134_2, 134_3, lado derecho). Los nodos 132_i están conectados respectivamente a las ramas 110_i. De manera más específica, cada una de las ramas 110_i tiene un nodo medio 136_i (136_1, 136_2, 136_3) que conecta entre sí los interruptores 120 y 122 y los nodos 136_i están conectados, preferentemente, vinculados, respectivamente a los nodos 132_i. Los nodos 134_i están conectados entre sí a un electrodo 134 del condensador 104. El otro electrodo del condensador 104 está conectado, por ejemplo, a la masa GND.

[0024] El filtro 130 comprende conexiones 138_i o vías, que conectan los nodos 132_i respectivamente a los nodos 134_i. En el ejemplo representado, el filtro 130 es trifásico, es decir, un filtro de tres vías. Las conexiones 138_i son inductivas y preferentemente están aisladas eléctricamente entre sí.

[0025] En funcionamiento, el filtro polifásico 130 permite amortiguar las variaciones de corriente en cada vía. Los nodos 136_i suministran entonces valores de potencial alternos que tienen entre ellos desfases distribuidos uniformemente entre 0 y 360 grados, denominados fases de una tensión alterna polifásica.

[0026] Los filtros inductivos polifásicos también se utilizan en otros tipos de convertidores distintos al presentado anteriormente. Por ejemplo, el condensador 104 puede recibir energía de una fuente y el condensador 102 puede conectarse en paralelo a una carga. El convertidor es entonces de tipo elevador de tensión. El filtro 130 permite limitar la corriente que circula entre el condensador 104 y la carga conmutada constituida por las ramas 110_i y el condensador 102.

[0027] La utilización de filtros inductivos polifásicos no se limita a los convertidores anteriores. En particular, las ramas del convertidor se pueden sustituir por cualquier fuente que suministre, en los nodos 132_i, tensiones alternas que presenten desfases entre ellas. El condensador de salida 104 puede ser sustituido, por ejemplo, por varias cargas capacitivas conectadas respectivamente a los nodos 134_i.

[0028] Por ejemplo, en determinadas aplicaciones, se utilizan varios convertidores que producen y/o reciben tensiones alternas a una frecuencia inferior a las frecuencias de conmutación de los convertidores. Se puede utilizar entonces uno o más filtros inductivos entre estos convertidores y una o más cargas que reciben las tensiones alternas suministradas por los convertidores. También se pueden utilizar uno o más filtros inductivos entre los convertidores y una de las fuentes que alimentan los convertidores.

[0029] La figura 2 representa esquemáticamente un modo de realización de un filtro inductivo 200. En este modo de realización, el filtro inductivo tiene dos vías 210_1 y 210_2. El filtro inductivo 200 se puede utilizar en lugar del filtro 130 de un convertidor de dos ramas del tipo descrito en relación con la figura 1. La vía 210_1 conecta entre sí los nodos o terminales, 132_1 y 134_1, y la vía 210_2 conecta entre sí los nodos o terminales, 132_2 y 134_2.

[0030] El filtro 200 comprende un transformador 220_1, que comprende los devanados 222_1 y 224_1, y un transformador 220_2 que comprende los devanados 222_2 y 224_2. En cada transformador 220_1, 220_2, los dos devanados están acoplados magnéticamente el uno al otro por unos circuitos magnéticos 226_1 y 226_2 respectivos. La vía 210_1 comprende dos devanados 222_1 y 224_2 eléctricamente en serie, cada uno de las cuales pertenece a uno de los transformadores 220_l y 220_2. El devanado 222_1 está, por ejemplo, en el lado del nodo 132_1. La vía 210_2 comprende dos devanados 224_1 y 222_2 eléctricamente en serie, cada uno de los cuales pertenece a uno de los transformadores 220_l y 220_2. El devanado 224_1 está, por ejemplo, en el lado del nodo 132_2. De este modo, cada transformador comprende un devanado de la vía 210_1 y un devanado de la vía 210_2. Cada devanado de un transformador está eléctricamente en serie con un devanado del otro transformador.

[0031] Los transformadores 220_l y 220_2 acoplan así magnéticamente las vías 210_1 y 210_2. Este acoplamiento magnético o acoplamiento mutuo, permite, por ejemplo, en el caso de un convertidor de dos ramas, que el filtro 200 reduzca la amplitud de las variaciones de la corriente que circula por los interruptores del convertidor, con respecto a un filtro en el que cada vía presenta una inductancia no acoplada a las inductancias de las otras vías.

[0032] Los transformadores 220_l y 220_2 tienen relaciones de transformación diferentes de 1, por ejemplo, con un margen del 5%, preferentemente, con un margen del 10%. En cada transformador 220_1, 220_2, la relación de transformación entre el devanado 222_1, 222_2 y el devanado 224_1, 224_2 está definida por la relación entre el número de vueltas o espiras, del devanado 224_1, 224_2, y el número de espiras del devanado 222_1, 222_2.

[0033] Dado que las relaciones de transformación son diferentes de 1, las vías 210_1 y 210_2 están menos acopladas magnéticamente que si las relaciones de transformación fueran iguales a 1. Así se evita el riesgo de que el acoplamiento magnético sea demasiado fuerte entre las vías. De hecho, un acoplamiento demasiado fuerte haría perder la ventaja sobre las variaciones de corriente del acoplamiento magnético entre las vías. Al limitar el acoplamiento magnético, por ejemplo, a un coeficiente de acoplamiento magnético entre las vías comprendido entre 0,5 y 0,9, por ejemplo, inferior a 0,8, es posible beneficiarse del filtrado de las variaciones de corriente debidas al acoplamiento magnético entre las vías. En particular, se eligen las relaciones de transformación para obtener una amplitud mínima de las variaciones de corriente, por ejemplo, cuando el filtro se utiliza en un convertidor de dos ramas del tipo descrito en relación con la figura 1. Para ello, las relaciones de transformación son, por ejemplo, superiores a 2 o inferiores a 0,5, preferentemente, superiores a 3 o inferiores a 1/3, preferencialmente, superiores a 5 o inferiores a 1/5. Se obtiene así un valor óptimo del acoplamiento entre las vías. Preferentemente, se define, en cada transformador, un devanado primario y un devanado secundario. Por ejemplo, los devanados primarios son los devanados 222_1 y 222_2 ubicados en vías distintas. Las relaciones de transformación se definen entonces entre el devanado primario y el devanado secundario y son, preferentemente, inferiores a 1.

[0034] Preferentemente, la relación de transformación entre el devanado 222_1 y el devanado 224_1 es la misma que la relación de transformación entre el devanado 222_2 y el devanado 224_2. Las inductancias presentadas por las vías 210_1 y 210_2 son entonces iguales. Se obtiene, por ejemplo, en el caso de utilizar el filtro en un convertidor de dos ramas, un funcionamiento equilibrado de las ramas. Preferentemente, los devanados 222_1 y 222_2 tienen un mismo número N1 de vueltas, y los devanados 224_1 y 224_2 tienen un mismo número N2 de vueltas.

[0035] Preferentemente, cada transformador 220_1, 220_2, presenta un fuerte acoplamiento magnético entre sus devanados, por ejemplo, cada transformador 220_1, 220_2 presenta un coeficiente de acoplamiento superior a 0,9, preferentemente, superior a 0,95.

[0036] Estos transformadores con un fuerte acoplamiento magnético son más fáciles de fabricar y dimensionar que los transformadores con un acoplamiento magnético más débil. En particular, cuanto más fuerte es el acoplamiento, menos voluminoso es el transformador. Adicionalmente, los circuitos magnéticos 226_1 y 226_2 pueden ser ventajosamente circuitos magnéticos en forma de toro. Además, los transformadores con un acoplamiento magnético fuerte tienen menos fugas de campo magnético que los transformadores cuyo acoplamiento magnético más débil se obtendría previendo fugas de campo magnético. Se reducen así las emisiones electromagnéticas parásitas emitidas por el filtro. Igualmente, la minimización de las fugas de campos magnéticos va de la mano con una optimización de las pérdidas de cobre de alta frecuencia, lo que permite facilitar el dimensionamiento de los transformadores.

[0037] Preferentemente, el transformador 220_1 tiene uno de sus puntos de fase o punto de referencia del sentido de devanado, (punto de fase 234_1 del devanado 224_1 en el ejemplo representado) situado en el lado del transformador 220_2, y el otro de sus puntos de fase (punto de fase 232_1 del devanado 222_1 en el ejemplo representado) situado en el lado opuesto al transformador 220_2. Asimismo, el transformador 220_2 tiene uno de sus puntos de fase, 232_2, situado en el lado del transformador 220_1, y el otro de sus puntos de fase, 234_2, situado en el lado opuesto del transformador 220_1. De este modo, preferentemente, los puntos de fase de al menos dos devanados de una misma vía son opuestos. Dicho de otro modo, las corrientes que circulan por el devanado 222_1 en dirección al devanado 224_2, y por el devanado 224_1 en dirección al devanado 222_2, provocan flujos magnéticos de sentidos opuestos en el circuito magnético 226_1. Asimismo, las corrientes que circulan por los devanados 224_2 y 222_2, y que se dirigen hacia los devanados 222_1 y 224_1 respectivos, provocan flujos magnéticos de sentidos opuestos en el circuito magnético 226_2. Esto permite obtener un sentido de acoplamiento magnético que optimiza la reducción de las variaciones de corriente en las vías.

[0038] La figura 3 ilustra esquemáticamente otro modo de realización de un filtro inductivo polifásico 300.

[0039] El filtro 300 comprende, por ejemplo, un número N de vías 310_i. El número N de vías es, por ejemplo, el mismo que el de las ramas de un convertidor en el que se pretende utilizar el filtro. Cada vía 310_i conecta un nodo 132_i a un nodo 134_i. A modo de ejemplo, se ha representado el caso de tres vías 310_1, 310_2 y 310_3, que conectan los nodos 132_1, 132_2 y 132_3 respectivos a los nodos 134_1, 134_2 y 134_3 respectivos.

[0040] El filtro 300 comprende unos transformadores 220_j, preferentemente, un número igual al número N de vías, siendo entonces el índice j un número entero comprendido entre 1 y N. De este modo, el dispositivo representado comprende tres transformadores 220_1, 220_2 y 220_3. Los transformadores 220_j son idénticos o similares a los transformadores 220_1 y 220_2 de la figura 2. En particular, cada transformador comprende dos devanados 222_j (222_1, 222_2 y 222_3) y 224_j (224_1, 224_2 y 224_3) y un circuito magnético 226_j (226_1, 226_2 y 226_3) que acopla magnéticamente los devanados 222 j y 224 j entre sí. Cada devanado de un transformador está eléctricamente en serie con un devanado de otro de los transformadores.

[0041] Las relaciones de transformación de los transformadores 220_j son diferentes de 1. Preferentemente, los transformadores 220_j presentan, entre sus devanados 222_j y 224_j respectivos, unas relaciones de transformación idénticas, por ejemplo, del mismo valor que las de los transformadores 220_l y 220_2 de la figura 2.

[0042] Cada vía 310_i comprende, eléctricamente en serie, un devanado 222_j de uno de los transformadores 220_j y un devanado 224_j situado en otro de los transformadores 220_j. Dicho de otro modo, el filtro 300 incluye, al igual que el filtro 200 de la figura 2, al menos dos vías, cada una de las cuales incluye al menos dos devanados en serie de transformadores diferentes, es decir, distintos. De este modo, cada transformador 220_j tiene sus devanados situados en vías 310_i distintas. Por tanto, los transformadores 220_j acoplan magnéticamente las vías 310_i entre sí.

[0043] Como en el filtro 200 de la figura 2, dado que las relaciones de transformación son diferentes de 1, el acoplamiento magnético óptimo entre las vías es más fácil de obtener que en un filtro en el que las relaciones de transformación serían iguales a 1 y el acoplamiento magnético estaría regulado por una configuración particular de los circuitos magnéticos 226_j de los transformadores. Las relaciones de transformación en el filtro de la figura 3 pueden elegirse entonces para optimizar el acoplamiento magnético entre las vías 310_i.

[0044] Preferentemente, para cada vía 310_i, el devanado situado en el transformador 220_j con el índice j más bajo está situado en el lado del nodo 132_i. Para cada vía, el devanado situado en el transformador 220_j de índice j más alto está situado así en el lado del nodo 134_i. Dicho de otro modo, el índice j define un orden de los transformadores, y, en cada vía, los devanados se disponen en el orden de los transformadores.

[0045] Preferentemente, cada transformador tiene un punto de fase situado en el lado de los nodos 132_i y un punto de fase situado en el lado de los nodos 134_i. Por ejemplo, en cada vía 310_i, el devanado 222_j tiene su punto de fase 232_j situado en el lado del nodo 132_i y el devanado 224_j tiene su punto de fase 234_j situado en el lado del nodo 134_i. Dicho de otro modo, en cada transformador 220_j, las corrientes que circulan por los devanados 222_j y 224_j en dirección de los índices j crecientes, provocan flujos magnéticos de sentidos opuestos en el circuito magnético 226_i.

[0046] El orden de los devanados a lo largo de las vías y las posiciones de los puntos de fase permiten obtener un sentido de acoplamiento magnético que optimiza la reducción de las variaciones de corriente en las vías.

[0047] La figura 4 representa esquemáticamente otro modo de realización de un filtro inductivo polifásico 400. El filtro comprende un número N de vías 410_i que conectan los nodos 132_i respectivamente a los nodos 134_i. El ejemplo representado corresponde al caso de N=3. De este modo, las vías 410_1,410_2 y 410_3 conectan los nodos 132_1, 132_2, 132_3 respectivos a los nodos 134_1, 134_2, 134_3 respectivos.

[0048] El filtro 400 comprende varios transformadores 420_j. Preferentemente, el número de transformadores es igual al número N de vías. Cada transformador 420_j comprende un devanado 422_j y varios devanados 424_j. El número M de devanados 424_j en cada transformador es preferentemente inferior o igual a N-1. El ejemplo representado corresponde al caso de M=2. En cada transformador, los devanados están acoplados magnéticamente por los circuitos magnéticos 426_j. Los circuitos magnéticos 426_j están representados en el presente documento de manera simbólica y tienen, por ejemplo, forma de toro. Cada devanado de un transformador está eléctricamente en serie con un devanado de otro transformador.

[0049] Cada vía comprende una asociación eléctrica en serie de un devanado 422_j y de M devanados 424_j. Los devanados de cada vía 410_i están situados en transformadores 420_j distintos. En cada transformador 420_j, los devanados del transformador están así situados en vías 410_i distintas. De este modo, los transformadores acoplan magnéticamente las vías entre sí.

[0050] Cada transformador 420_j presenta, entre su devanado 422_j y sus devanados 424_j, unas relaciones de transformación diferentes de 1. Estas relaciones de transformación son preferentemente superiores a 2 o inferiores a 0,5, preferentemente, superiores a 3 o inferiores a 1/3, preferencialmente, superiores a 5 o inferiores a 1/5. Al igual que en los modos de realización descritos anteriormente, esto permite obtener fácilmente el acoplamiento magnético óptimo entre las vías 410_i. Para un mismo nivel de rendimiento, las relaciones de transformación pueden ser diferentes de las definidas anteriormente para los transformadores 220_l y 220_2.

[0051] En particular, se pueden utilizar transformadores de acoplamiento fuerte, que, como se ha mencionado anteriormente, son fáciles de fabricar. Preferentemente, cada transformador 420_j presenta, entre su devanado 422_j y sus devanados 424_j, unos coeficientes de acoplamiento superiores a 0,9, preferentemente, superiores a 0,95.

[0052] Preferentemente, en cada transformador, las relaciones de transformación entre el devanado 422_j y los devanados 424_j son idénticas. Preferentemente, estas relaciones de transformación tienen un valor idéntico en todos los transformadores.

[0053] Preferentemente, para cada vía 410_i, cuanto más bajo es el índice j, el devanado situado en cada transformador 420_j está más cerca del nodo 132_i. Dicho de otro modo, los devanados están situados en cada vía en el orden de los transformadores definido por el índice j.

[0054] Preferentemente, en cada vía 410_i, el devanado 422 j tiene su punto de fase 432 j en el lado del nodo 132_i, y los devanados 424 j tienen sus puntos de fase 434 j en el lado del nodo 134_i. Como variante, en cada transformador, el lado de los puntos de fase de los devanados 424_j se puede intercambiar con el lado del punto de fase del devanado 422_j. De este modo, en cada transformador 420_j, las corrientes que circulan por los devanados 422_j y 424_j en dirección de los índices j crecientes, provocan flujos magnéticos de sentidos opuestos en el circuito magnético 426_i.

[0055] La figura 5 representa una vista esquemática en sección y en perspectiva de un modo de realización de un transformador de un filtro inductivo. De manera más específica, el transformador está integrado en un circuito impreso de tipo PCB 500 (por sus siglas en inglés de "Printed Circuit Board").

[0056] El circuito impreso comprende un sustrato 510 en forma de placa, eléctricamente aislante. El sustrato 510 comprende, por ejemplo, resina epoxi y fibra de vidrio.

[0057] A modo de ejemplo, para fabricar el transformador, se forma una abertura 520 en el sustrato 510, preferentemente, circular. A continuación, se coloca un circuito magnético 526 en forma de toro en la abertura 520. El circuito se coloca en el espesor de la placa y de manera que el eje A del toro (vertical en la figura) sea ortogonal a las caras principales 512, 514 de la placa. Preferentemente, el circuito magnético 526 comprende un polvo de un material ferromagnético tal como hierro o ferrita.

[0058] A continuación, se llena la cavidad con un aislante 530, por ejemplo, resina epoxi. El espesor del circuito magnético es inferior al de la placa, de modo que el circuito magnético quede aislado eléctricamente. Por tanto, el circuito 526 está incluido en el sustrato 510.

[0059] Los devanados del transformador se forman a continuación, por ejemplo, al mismo tiempo que las pistas de circuitos electrónicos no representados. Los devanados comprenden vías 540 en la abertura central del toroide y unas vías 542 en el exterior del toro. Las vías 540 y 542 son conductoras de electricidad y atraviesan verticalmente el sustrato de lado a lado. Los devanados comprenden además unas pistas 550 situadas en la cara 512 y que se extienden, de manera sustancialmente radial con respecto al eje A, de las vías 540 a las vías 542. Asimismo, en la cara 514, las pistas 552 (no visibles) se extienden, de manera sustancialmente radial con respecto al eje A, de las vías 540 a las vías 542. Las pistas 550 y 552 están conectadas alternadamente en serie por las vías 540 y 542. Cada asociación en serie de varias pistas 550 y 552 por varias vías 540 y 542 constituye un devanado.

[0060] Se han descrito diversas realizaciones y variantes. El experto en la materia entenderá que ciertas características de estos diversos modos de realización y variantes podrían combinarse, y otras variantes le aparecerán al experto en la materia dentro del marco definido por el alcance de las reivindicaciones.

[0061] Por último, la implementación práctica de los modos de realización y variantes que se han descrito está al alcance del experto en la materia a partir de las indicaciones funcionales aportadas más arriba.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para un convertidor de conmutación que comprende un filtro inductivo polifásico, que incluye al menos dos transformadores (220_j; 420_j), en donde:

cada devanado (222_j, 224_j; 422_j, 424_j) de un transformador está eléctricamente en serie con un devanado de otro transformador; caracterizado por que al menos dos devanados (222_j, 224_j; 422_j, 424_j) de un mismo transformador tienen un número diferente de espiras de modo que los transformadores tienen una relación de transformación diferente de la unidad.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en donde el coeficiente de acoplamiento de cada transformador (220_j; 420_j) es superior a 0,9.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, en donde los puntos de fase (232_j, 234_j) de los devanados (222_j, 224_j; 422_j, 424_j) son opuestos.

4. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que incluye al menos dos vías (210_1,210_2; 310_i; 410_i) cada una de las cuales incluye al menos dos devanados (222_j, 224_j; 422_j, 424_j) en serie de transformadores (220_j; 420_j diferentes.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, en donde los puntos de fase (232_j, 234_j) de al menos dos devanados (222_j, 224_j; 422_j, 424_j) de una misma vía son opuestos.

6. Dispositivo según la reivindicación 4 o 5, en donde el número de transformadores (220_j; 420_j) es igual al número de vías (210_1, 210_2; 310_i; 410_i).

7. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en donde el número de devanados (222_j, 224_j; 422_j, 424_j) en serie por vía (210_1, 210_2; 310_i; 410_i) es igual al número de devanados por transformador (220_j; 420_j).

8. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en donde cada vía (210_1, 210_2; 310_i; 410_i) representa una fase de una tensión alterna.

9. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde cada transformador (220_j; 420_j) comprende un circuito magnético (226_j; 426_j; 526) en forma de toro.

10. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende un sustrato (510) de tipo PCB en donde los circuitos magnéticos (226_j; 426_j; 526) de los transformadores (220_j; 420_j) están incluidos.

11. Dispositivo según la reivindicación 10, en donde cada uno de dichos devanados (222_j, 224_j; 422_j, 424_j) está definido por pistas conductoras (550, 552) situadas en las caras opuestas (512, 514) del sustrato (510) y están conectadas en serie por vías (540, 542).

12. Filtro inductivo polifásico, que comprende un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.

13. Convertidor de conmutación, que comprende al menos un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.