MX2014000885A

MX2014000885A - Dispositivo de conversion de energia.

Info

Publication number: MX2014000885A
Application number: MX2014000885A
Authority: MX
Inventors: Takamasa Nakamura; Masao Saito; Kouji Yamamoto; Junichi Itoh; Yoshiya Ohnuma
Original assignee: Nissan Motor
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2014-02-27
Also published as: CN103688456B; JP2013055868A; WO2013035781A1; KR101579389B1; EP2755312A1; BR112014001156B1; US9190922B2; US20140226386A1; CN103688456A; EP2755312A4; RU2014113389A; JP5377604B2; BR112014001156A2; KR20140042915A; EP2755312B1; RU2570804C2

Abstract

Un dispositivo de conversión de energía eléctrica comprende un circuito de conversión que tiene una pluralidad de pares conmutables bi direccionalmente de elementos de conmutación conectados a sus respectivas fases y la conversión de una alimentación de CA introducida en una energía eléctrica de CA. Un primer tiempo de conmutación se calcula durante el cual uno de los elementos de conmutación de un circuito de brazo superior de los pares plurales de elementos de conmutación incluidos en una fase de entre las fases respectivas están encendidos, los otros elementos de conmutación del circuito del brazo superior de los varios pares de elementos de conmutación incluidos en las otras fases se apagan, por lo menos un elemento de conmutación de un circuito de brazo inferior de los varios pares de elementos de conmutación incluidos en las otras fases está encendido, y los otros elementos de conmutación del circuito de brazo inferior de los varios pares de elementos de conmutación incluidos en la fase uno están apagados. Un segundo tiempo de conmutación se calcula durante el cual los varios pares de elementos de conmutación incluidos en la fase uno de entre las respectivas fases se encienden y los varios pares de elementos de conmutación incluidos en las otras fases de entre las respectivas fases se apagan en una forma de un tiempo que es una resta del primer tiempo de conmutación a partir de un medio período del portador y, usando este tiempo, las señales de control de encendido y apagado de los elementos de conmutación se generan.

Description

DISPOSITIVO DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a un dispositivo de conversión de energía eléctrica.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA Un aparato de control para controlar un convertidor de energía eléctrica que se conoce el cual comprende: un rectificador PWM el cual realiza una conversión de una corriente alterna a una corriente directa, y un inversor conectado al rectificador PWM para llevar a cabo una inversión de la corriente directa a la corriente alterna, el aparato de control incluyendo: medios de modulación bifásico para la generación de un comando de tensión de salida para realizar una modulación bifásica para el inversor; primero medios de calcular una cantidad de compensación para calcular una cantidad de compensación de corrección del comando de tensión de salida con el fin de compensar para un error de tensión de salida generada cuando la modulación bifásica por el inversor se lleva a cabo; medios de generación de patrón del inversor PWM para generar pulsos PWM para elementos de conmutación semiconductores del rectificador PWM sobre una base de un comando de corriente de entrada, medios de detección de conmutación para la detección de una presencia o ausencia de una conmutación del rectificador PWM; medios de detección de magnitud de tensión para detectar una tensión de una fase máxima, un tensión de una fase intermedia, y una tensión de una fase mínima a partir de una tensión de entrada de cada fase, y medios de determinación de la polaridad para determinar una polaridad de una corriente de carga, en el que los primeros medios calculando la cantidad de compensación calcula la cantidad de compensación de la corrección de comandos de tensión de salida usando una salida de medios de detección de la magnitud de la tensión, medios de la determinación de una salida de la polaridad, una salida de medios de detección de conmutación, una frecuencia de conmutación del inversor, y un tiempo muerto.

Sin embargo, tal problema produce que el aparato de control conocido para el dispositivo de conversión de energía eléctrica compensa sólo un error de tensión generado de acuerdo con una conmutación, pero no puede evitar un fallo de conmutación en sí mismo.

DOCUMENTO PRE-PUBLICADO Documento de Patente 1: Solicitud de Patente Japonesa Primera Publicación (Tokkai) N°, 2006-20384.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Es un objeto de la presente invención proporcionar un dispositivo de conversión de energía eléctrica que puede evitar el fallo de conmutación.

El objeto antes descrito se puede lograr por la presente invención de tal manera que una sección de cálculo de tiempo de conmutación y una sección de generación de señal de control que genera señales de control de elementos de conmutación en una base de un primer tiempo de conmutación y un segundo tiempo de conmutación se proporcionan, la sección de cálculo del tiempo de conmutación calculando el primer tiempo conmutación durante el cual uno de los elementos de conmutación de un circuito de brazo superior de una pluralidad de pares de elementos de conmutación incluidos en una fase de entre las fases respectivas se enciende, los otros elementos de conmutación del circuito de brazo superior de los pares plurales de elementos de conmutación incluidos en las otras fases de se apagan, al menos un elemento de conmutación de un circuito de brazo inferior de los pares plurales de elementos de conmutación incluidos en las otras fases está encendido, y los otros elementos de conmutación del circuito del brazo inferior de los pares plurales de elementos de conmutación incluidos en la fase uno se apagan usando las tensiones detectados por medios de detección de la tensión y un valor de comando de salida y calcular el segundo tiempo de conmutación durante el cual los varios pares de elementos de conmutación incluidos en la fase uno de entre las fases respectivas están encendidos y los varios pares de elementos de conmutación incluidos en las otras fases de en medio de las respectivas fases se apagan en forma de una vez que es una resta del primer tiempo de conmutación desde un tiempo correspondiente a un medio periodo de un portador.

De acuerdo con la presente invención, un intervalo entre una operación de conmutación en un primer punto de tiempo del segundo tiempo de conmutación y la operación de conmutación en un punto de la ultima vez del segundo tiempo de conmutación está asegurado. Por lo tanto, se evita una superposición de las operaciones de conmutación en el primer punto del tiempo y el punto de la última vez. En consecuencia, el fallo de conmutación se puede prevenir que se produzcan.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS: La figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de carga que incluye un dispositivo de conversión de energía eléctrica en una modalidad preferida de acuerdo con la presente invención.

La figura 2 es un diagrama de bloques de un sistema de carga en un primer ejemplo comparativo.

La figura 3 es un diagrama de bloques de un sistema de carga en un segundo ejemplo comparativo.

La figura 4 es un diagrama de bloques de un controlador que controla el dispositivo de conversión de energía eléctrica que se muestra en la figura 1.

La figura 5 es un gráfica que representa una secuencia de conmutación de un elemento de conmutación de una fase r que se muestra en la figura 1.

La figura 6 es un diagrama que representa una relación entre un vector de base y un vector de tensión en una sección de modulación de vector espacial que se muestra en la figura 4.

La figura 7 (a) es un diagrama que es una adición de un patrón de conmutación a un diagrama vectorial de la figura 6 y la figura 7 (b) es un diagrama de circuito de una fuente 1 de alimentación de corriente alterna y un convertidor 4 matriz en el sistema de carga que se muestra en la figura 1.

La figura 8 es un diagrama conceptual de la tabla de patrones de la conmutación de la figura 4.

Las figuras 9(1) a 9(6) son diagramas para explicar las transiciones de estado de los elementos de conmutación de la figura 1.

La figura 10 es un gráfica que representa una relación entre un portador y un tiempo de salida en el controlador en la figura 4.

La figura 11 es un gráfica que representa una forma de onda de tensión de salida de un convertidor de matriz en la figura 1.

La figura 12 es un gráfica que representa otra forma de onda de tensión de salida del convertidor de matriz en la figura 1.

La figura 13 es gráficas que representan una relación entre el portador y un valor de comando y una forma de onda de tensión de salida en un aparato inversor en un tercer ejemplo comparativo.

La figura 14 es gráficas que representan una relación entre el portador y el tiempo de salida y una forma de onda de tensión de salida, en un controlador mostrado en la figura 4.

La figura 15 es gráficas que representan una relación entre el portador y el tiempo de salida y una forma de onda de tensión de salida en el dispositivo de conversión de energía eléctrica en una modificación de la modalidad preferida de acuerdo con la presente invención.

MODALIDADES PARA REALIZAR LA INVENCIÓN En lo sucesivo, una modalidad preferida de acuerdo con la presente invención se describirá sobre la base de los dibujos.

Primera modalidad preferida La figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de batería que incluye un dispositivo de conversión de energía eléctrica en relación con una modalidad preferida de acuerdo con la presente invención. En lo sucesivo, un caso en el cual se aplica el dispositivo de conversión de energía eléctrica en esta modalidad a un sistema de carga se explica como un ejemplo pero esta modalidad se puede aplicar a un vehículo o así sucesivamente incluyendo un motor y un aparato de control que controla el motor o así sucesivamente.

El sistema de carga en esta modalidad incluye: una fuente 1 de alimentación de corriente alterna; un filtro 2 de entrada; sensores 31 ~ 33 de tensión, un convertidor 4 de matriz; un circuito 5 transformador de alta frecuencia; un filtro 6 de salida; y una batería 7.

Una fuente 1 de alimentación de corriente alterna es una fuente de alimentación trifásica de corriente alterna y proporciona una fuente de alimentación eléctrica para el sistema de carga. Un filtro 2 de entrada es un filtro para rectificar una energía eléctrica de corriente alterna introducida desde la fuente 1 de alimentación de corriente alterna y está constituido por circuitos LC que tienen bobinas 21, 22, 23 y los condensadores 24, 25, 26. Las bobinas 21, 22, 23 están conectadas entre las respectivas fases de la fuente 1 de alimentación de corriente alterna y de un convertidor 4 de matriz. Los condensadores 24, 25, 26 están conectados entre las bobinas 21, 22, 23 y están conectados entre las respectivas fases.

Los sensores 31, 32, 33 de tensión están conectados entre la fuente 1 de alimentación de corriente alterna y el convertidor 4 de matriz para detectar una tensión de entrada (Vr, Vs, Vt) de cada fase de la fuente de alimentación 1 de corriente alterna al convertidor 4 de matriz y salidas las tensiones detectadas a un controlador 10 como se describirá más adelante. Un sensor 31 de tensión está conectado a un punto medio de una fase r de un convertidor 4 de matriz, un sensor 32 de tensión está conectado a un punto medio de una fase s de un convertidor 4 de matriz, y el sensor 33 de tensión está conectado a un punto medio de en la fase t de un convertidor 4 de matriz.

El convertidor 4 de matriz está provisto de una pluralidad de elementos de conmutación Srp , Srn , Ssp, Ssn , Stp, Stn conmutable bi-direccionalmente, convierte la energía eléctrica de corriente alterna introducida desde fuente de alimentación 1 de corriente eléctrica alterna en una frecuencia alta de energía eléctrica de corriente alterna, y envía la alta frecuencia de energía eléctrica de corriente alterna al circuito 5 de alta frecuencia del transformador. El convertidor 4 de matriz se conecta entre el filtro 2 de entrada y el circuito 5 de alta frecuencia del transformador. El elemento Srp de conmutación, con el fin de proporcionar el elemento bi direccional conmutable, incluye: un transistor Trrpi tal como un MOSFET o IGBT; un transistor TrrP2 tal como el MOSFET o IGBT; un diodo Drpi ; y un diodo DrP2. El transistor Trrpi y el transistor Trrp2 están conectados en serie entre sí en direcciones mutuamente opuestas y el diodo Drpi y el diodo Drp2 están conectados en serie entre sí en direcciones mutuamente opuestas, el transistor Trpi y el diodo Drpi están conectados en paralelo entre sí en direcciones opuestas mutuamente, el transistor T rrp2 y el diodo Drp2 están conectados en paralelo entre sí en direcciones mutuamente opuestas. Del mismo modo, otros elementos de conmutación S rn , Ssp , Ssn , Stp, Stn , están constituidos por un circuito de puente de transistores Trmi, Trrn2 y los diodos Drni, Drn2 , un circuito de puente de transistores T rspi , Trsp2 y los diodos Dspi , Dsp2 , un circuito de puente de transistores Trsni , Trsn2 y los diodos Dsni , Dsn2 , un circuito de puente de transistores Trtpi , Trtp2 y los diodos Dtpi , Dtp2 , y un circuito de puente de los transistores Trtm , Trtn2 y los diodos Dtni , Dtn2.

Es decir, tres de un par de circuitos en el que dos elementos de conmutación Srp , Sm, Ssp , Ssn , Stp , Stn están conectados en serie están conectados en paralelo a un lado primario de un transformador 51. Entonces, un circuito de puente en el que tres lineas conectadas entre los respectivos pares de elementos de conmutadOn Srp, Srn , Ssp , Ssn , Stp , Stn están conectados eléctricamente a tres secciones de salida de fase de la alimentación 1 de corriente alterna constituye un convertidor 4 de matriz de tres fases a solo una fase.

Un circuito 5 del transformador de alta frecuencia se proporciona con el transformador 51 y un circuito 52 de puente rectificador y está conectado entre el convertidor 4 de matriz y un filtro 6 de salida. Un circuito 5 del transformador de alta frecuencia convierte la energía eléctrica de corriente alterna de alta frecuencia introducida desde el convertidor 4 de matriz en una energía eléctrica de corriente continua y suministra la energía eléctrica de corriente continua a una batería 7 a través del filtro 6 de salida. El transformador 51 aumenta la tensión de corriente alterna de alta frecuencia introducida desde el convertidor 4 de matriz y da salida a esta corriente alternante impulsada para la rectificación del circuito 52 de puente. Cabe señalar que, puesto que la energía eléctrica de corriente alterna emitida desde el convertidor 4 de matriz es la alta frecuencia, un pequeño transformador de tamaño puede ser utilizado como transformador 51. La rectificación de circuito 52 de puente es un circuito en el que una pluralidad de diodos están conectados en una configuración de puente y sirve para convertir una corriente alterna del lado secundario del transformador 51 en la corriente directa.

El filtro 6 de salida está constituido por un circuito LC de una bobina 61 y un Capacitar 62 y está conectado entre el circuito 5 de transformador de alta frecuencia y la batería 7. El filtro 6 de salida rectifica la energía eléctrica de corriente continua entregada por circuito 5 del transformador de alta frecuencia y suministra la energía eléctrica de corriente directa a la batería 7. La batería 7 es una celda secundaria cargada por el sistema de carga en esta modalidad y está constituida mediante, por ejemplo, una batería recargable de iones de litio. La batería 7 esta, por ejemplo, montada en el vehículo y proporciona una fuente (potencia) dinámica del vehículo.

Por lo tanto, el sistema de carga en esta modalidad convierte la corriente alterna de la fuente de alimentación 1 de energía de corriente alterna en la corriente alterna de alta frecuencia, aumenta la corriente alterna de alta frecuencia a través del circuito 5 del transformador de alta frecuencia, convierte corriente alterna aumentada en la corriente continua, y suministra la energía eléctrica de corriente continua de alta tensión impulsada a la batería 7.

Las características del sistema de carga se muestra en la figura 1 utilizando el dispositivo de conversión de energía eléctrica en esta modalidad se explicará mientras que en comparación con un ejemplo 1 comparativo y otro ejemplo 2 comparativo se describe a continuación. La figura 2 muestra un diagrama de bloques del sistema de carga relacionada con el ejemplo 1 comparativo y la figura 3 muestra un diagrama de bloques del sistema de carga relacionada con el ejemplo 2 comparativo .

A medida que el sistema de carga diferente de la modalidad preferida de acuerdo con la presente invención, tal sistema, como se muestra en la figura 2, que la energía eléctrica de corriente alterna suministrada desde la fuente 1 de alimentación de corriente alterna se pasa a través de un transformador 101 y se convierte en la energía eléctrica de corriente directa a través de un rectificador 102 que se conoce (ejemplo 1 comparativo) . Además, como otro sistema de carga diferente del sistema de carga en esta modalidad, tal sistema, como se muestra en la figura 3, que la corriente alterna de la fuente 1 de alimentación de corriente alterna se convierte en la corriente directa a través de un rectificador 201 P M, la corriente directa se invierte en la corriente alterna a través de un circuito 203 inversor de un lado primario del circuito 202 del transformador de alta frecuencia, la corriente alterna convertida es aumentada por medio de un transformador 204, la corriente alterna aumentada se convierte en la corriente continua a través de un circuito 205 de puente rectificador de un circuito 202 transformador de alta frecuencia, y la corriente continua se suministra a la batería 7 que se conoce (ejemplo 2 comparativo) .

En un caso del ejemplo 1 comparativo, una estructura de circuito es simple pero el transformador 101 se convierte en un gran tamaño. Además, hay un problema tal que se hace necesario conectar un condensador de gran capacidad del electrolito entre el rectificador 102 y el interruptor 103 de impulso de la tensión. En un caso del ejemplo 2 comparativo, aunque un pequeño transformador de tamaño puede ser utilizado como transformador 204, una pérdida llega a ser grande ya que un número de veces de las conversiones son muchas. Además, hay un problema tal que es necesario conectar un condensador de gran capacidad de electrolito entre el rectificador 201 PWM y el transformador 202 de alta frecuencia.

En esta modalidad, puesto que, como se ha descrito anteriormente, un uso de convertidor 4 de matriz puede reducir las pérdidas causadas por la conversión de energía eléctrica, puede hacer el condensador de gran capacidad de electrolito en el lado primario del transformador 51 innecesario, y se puede lograr el pequeño tamaño del transformador 51.

A continuación, el controlador 10 controlando el convertidor 4 de matriz incluido en el dispositivo de conversión de energía eléctrica en esta modalidad se explicará a continuación con referencia a la figura 4. La figura 4 muestra un diagrama de bloques del controlador 10. El controlador 10 interruptores de encendido y apagado de los elementos de conmutación S rp, Srn , Ssp, Ssn , Stp, Stn y controla el convertidor 4 de matriz a través de un control PWM. El controlador 10 incluye: una sección 11 de transformación de coordenadas, una sección 12 de espacio vectorial de modulación; una sección 13 de cálculo del tiempo del vector cero; una tabla 14 de patrón de conmutación, y una sección 15 de generación de señal de conmutación.

La sección 11 de transformación de coordenadas compara las tensiones detectadas por medio de sensores 31, 32, 33, de tensión agarra una relación de magnitud entre ellas, realiza una conversión de tres fases a dos fases para las tensiones detectadas (Vr , Vs , Vt ) en un sistema de coordenadas fijo para ser convertido en tensiones (v«, vp) en un sistema de coordenadas estático, y salidas de tensiones (?a, ?ß) a una sección 12 de modulación de espacio vectorial. La sección 12 de modulación del vector espacial sustituye una forma de onda de tensión de tres fases en un vector que utiliza una modulación de vector espacial. Por lo tanto, los tiempos de salida (Ti, T2 ) de los vectores de tensión se calculan utilizando un ángulo de fase (T) de las tensiones (va, vp) .

La sección 13 de cálculo del tiempo vector cero calcula un tiempo de salida (Tz) del vector cero utilizando una señal de portadora tal como una onda triangular y el tiempo calculado por la sección 12 de modulación del vector espacial. Una frecuencia de la señal portadora se ajusta para que sea mayor que una frecuencia de la energía eléctrica de corriente alterna de la fuente 1 de alimentación de la corriente alterna. Una tablas 14 de patrón de conmutación almacena un preestablecido patrón de conmutación para llevar a cabo la conmutación de los elementos de conmutación Srp , Srn , Ssp , Ssn , Stp , Stn , corresponden al ángulo ( T ) de fase en forma de una tabla .

La sección 15 de generación de señales de conmutación extrae los patrones de conmutación correspondiente al ángulo (T) de fase refiriéndose a la tabla 14 de conmutación y las señales ( Drp , Drn , Dsp , Dsn , Dtp , Dtn ) de control de salidas para encender o apagar elementos ( Srp , Srn , Ssp, Ssn , Stp , Stn ) de conmutación usando el patrón de conmutación extraído, tiempo (Ti, T2) de salida del vector de tensión, y tiempo (Tz) de salida del vector cero a un circuito de accionamiento (no mostrado) incluido en el convertidor 4 de matriz. Los elementos S rp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación son controlados por señales de pulso. Por lo tanto, encendido y apagado de los elementos Srp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación incluido un convertidor 4 de matriz se conmutan para encender y apagar mediante el control del controlador 10 y la energía eléctrica se convierte.

A continuación, un control de conmutación de los elementos S rp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación se describirá usando la figura 5. La figura 5 muestra un gráfica que representa una secuencia de la conmutación de los elementos S rp, S rn , Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación . En la figura 5, un nivel alto indica un estado de encendido y un nivel bajo indica un estado de apagado. Un sistema de conmutación de tensión (método) se utiliza para la conmutación de los elementos S rp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación el controlador 10 monitorea una relación de magnitud de las tensiones de entrada desde las tensiones detectadas (Vr, Vs, Vt) para realizar la conmutación. Supongamos que el estado de Trrpi, Trrp2, Trspi, Trsp2 se transitó desde un estado inicial en una secuencia de i, ii, iii, y iv.

En lo sucesivo, un ejemplo especifico del sistema (método) de conmutación de tensión se describirá a continuación. Para simplicidad de la explicación, sólo el control de la conmutación para un circuito de brazo superior del convertidor 4 de matriz se describirá a continuación. Supongamos que los transistores Trrpi , Trrp2 incluido en el elemento Srp de conmutación están en un estado encendido y los transistores Trspi , Trsp2 incluido en el elemento Ssp de conmutación se encuentran en un estado apagado. Entonces, un caso en el que, en un estado en el que la tensión del elemento Srp de conmutación es mayor que la tensión del elemento Ssp de conmutación, la conmutación se realiza desde el elemento Srp de conmutación a la tensión al elemento Ssp de conmutación se explicará a continuación.

En primer lugar, cuando el estado se transitó desde el estado inicial al estado (i) , el transistor Trspi está encendido, cuando el estado se transitó de un estado (i) al estado (ii), el transistor Trrpi se apaga, cuando el estado se transitó de un estado (ii) a otro estado (iii) , el transistor Trsp2 se enciende, y cuando el estado se transitó de un estado (iii) a otro estado (iv) , el transistor TrrP2 está apagado. Esto hace que la conmutación de los elementos de conmutación de tal que la fuente 1 de alimentación de la corriente alterna no está en cortocircuito. Por lo tanto, se suprime un fallo de conmutación.

A continuación, el control en el controlador 10 se describirá a continuación usando las figuras 1, 4, y 6 a 12.

Cuando la tensión (Va, Vp) en el sistema de coordenadas estática las coordenadas transformadas y calculadas mediante la sección 11 de trans ormación de coordenadas se introduce en la sección 12 de modulación del espacio vectorial, la sección 12 de la modulación del vector espacial calcula el ángulo (T) de fase de tensión (Va, Vp) de la tensión (Va, Vp) introducida. Cabe señalar que la tensión (Va, Vp) y ángulo (T) de fase se representan por un vector como se muestra en la figura 6. La figura 6 muestra un diagrama vectorial en el que las tensiones (Vr, Vs, Vt) detectadas se convierten en un sistema de coordenadas de dos fases (5 y las tensiones de entrada se observan como vectores de tensión en el sistema de coordenadas estático. Va en la figura 6 representa un vector base y corresponde a un valor de comando de salida que tiene el ángulo (T) de fase de la tensión de entrada en el sistema de coordenadas a ß. el vector base se hace girar con un punto central como se muestra en la figura 6 como un centro de acuerdo con una relación de magnitud entre las tensiones de entrada de las respectivas fases.

En esta modalidad, en el sistema de. coordenadas estática, las coordenadas se dividen con 60 grados en seis áreas desde un eje o¡ en la dirección contraria a las agujas del reloj. Los ejes de Vi a V6 se asignan a las lineas de contorno de las áreas respectivas. El área entre Vi y V2 se asume como "área 1", el área entre V2 y V3 se asume como "área 2", el área entre Vi y V se asume como "área 3", el área entre V4 y V5 se asume como "área 4", el área entre V5 y V6 se asume como "área 5", y el área entre V6 y Vi se asume como "área 6". Además, V7 a V9 se asignan al origen. Entonces, los vectores de Vi a V9 son vectores de tensiones enviados desde el convertidor 4 de matriz. Los vectores de Vi a V6 tienen magnitudes como los vectores (no cero) representan que las tensiones no cero se emiten desde el convertidor 4 de matriz. Es decir, los vectores de Vi a V6 corresponden a vectores de tensión no cero (en adelante, referido como vectores de tensión) . Por otro lado, los vectores de V7 a V9 representan los vectores de tensión cero (tensión cero) (en adelante, referido como vectores cero) .

Además, en esta modalidad, los vectores de tensión Vi a V9 se hacen corresponder a los patrones de conmutación mutuamente diferentes de los elementos Srp , Srn , Ssp , Ssn , Stp , Stn , de conmutación y los patrones de conmutación para operar los elementos Srp , Srn , Ssp, Ssn, Stp, Stn , de conmutación están determinados depende de qué área de las tensiones de entrada pertenecen a. Cabe señalar que una relación entre los vectores Vi a V9 de tensión y el patrón de conmutación se describirá más adelante .

Entonces, la sección 12 de modulación del vector espacial determina cual área de la tensión de entrada en un punto de tiempo de detección pertenece a partir del ángulo (T) de fase del vector Va base. En el ejemplo mostrado en la figura 6, desde el vector . base Va esta dentro del área 1, la sección 12 de modulación del espacio vectorial determina que la tensión de entrada pertenece al área 1 del ángulo (T) de fase de la tensión (Va, Vp) . Además, por ejemplo, en un caso en el que la relación de magnitud de las tensiones de entrada (Vr, Vs, Vt) de las respectivas fases se cambia y el ángulo (T) de fase de los ejes a ß de tensiones (vo, ?ß) las coordenadas transformadas de acuerdo a la sección 11 de transformación de coordenadas indica 90 grados, la sección 12 de modulación del vector espacial identifica un área 2 incluyendo el ángulo de fase de 90 grados.

La sección 12 de modulación del vector espacial calcula un tiempo de salida del vector de tensión de un componente del eje área del vector (Va) base cuando se identifica el área. En el caso del ejemplo que se muestra en la figura 6, el vector (Va) base pertenece al área 1. La sección 12 de modulación del vector espacial calcula un componente (Val) a lo largo del eje Vi y un componente (Va2) a lo largo del eje V2 utilizando el eje Vi y V2 que son ejes del área 1. Entonces, la magnitud (Val) de la componente del eje Vi es el tiempo de salida del patrón de conmutación correspondiente a Vi y la magnitud (Va2) de la componente del eje V2 es el tiempo de salida del patrón de conmutación correspondiente a V2. Debería, en este documento, se observó que los tiempos de salida de los vectores Vi a V6 de tensión se asumen como Ti, T2 y el tiempo de salida de los vectores (V7 a V9) cero se asumen como Tz. Como se describirá más adelante, en esta modalidad, dos vectores de tensión se emiten durante un periodo medio de un primer medio de un portador. Por lo tanto, el tiempo de salida de un primer vector de tensión a partir de los dos vectores de tensión se asume como Ti y el tiempo de salida de un segundo vector de tensión se asume como T2.

Cada tiempo (Ti, T2, Tz) de salida está representado por un tiempo normalizado correspondiente al periodo del portador. Como se describirá más adelante, en esta modalidad, con el fin de asegurar el tiempo (Tz) de los vectores (V7 a V9) cero por medio periodo del portador, una limitación se coloca sobre los tiempos (Ti, T2, Tz) de salida. La sección 12 de modulación del vector espacial calcula los tiempos (Ti, T2) de salida de tal manera que cada uno de los tiempos (Ti, T2) de salida durante el cual el correspondiente uno de los dos vectores de tensión se da salida es igual a o por debajo de un valor limite más bajo predeterminado. Cabe señalar que el valor limite más bajo predeterminado corresponde a un tiempo para el cual el tiempo (Tz) de salida se asegura y se establece a un tiempo más corto que el tiempo correspondiente al periodo medio del portador.

El área 1 es una región entre el ángulo de fase de 0 grado a 60 grados. Por ejemplo, en un caso en el que el ángulo de fase del vector (va) base cae entre 0 grados y 30 grados, la magnitud (Vai) del componente del eje Vi es mayor que la magnitud (Va2) del componente del eje V2. Por lo tanto, el tiempo (Ti) de salida del patrón de conmutación Vi es mayor que el tiempo (T2) de salida del patrón de conmutación V2. El área 4 es una región entre el ángulo de fase de 180 grados y el ángulo de fase de 240 grados. Por ejemplo, el ángulo de fase del vector (Va) base varia de 210 grados a 240 grados, la magnitud (Vas) del componente de eje Vs es mayor que la magnitud (Va4) del componente de eje V4. Por lo tanto, el tiempo (T2) de salida del patrón V5 de conmutación es más largo que el tiempo (Ti) de salida del patrón de conmutación de V4. Por lo tanto, la sección 12 de modulación del vector espacial calcula el ángulo (T) de fase, usando va, vp correspondiente a las tensiones detectadas de las respectivas fases, calcula los tiempos ( i, T2) de salida de los vectores de tensión desde el vector Va base que tiene el ángulo (T) de fase calculado como el componente direccional, y da salida a los tiempos (Ti, T2) de salida calculados a la sección 13 de cálculo del tiempo del vector cero.

La sección 13 de cálculo de tiempo del vector cero resta un tiempo total del tiempo (Ti) de salida y el tiempo (T2) de salida de un periodo medio predeterminado del periodo del portador para calcular el tiempo del vector (T_) cero. Desde la sección 12 de modulación del espacio vectorial calcula el tiempo (Ti) de salida y tiempo (T2) de salida de tal manera que el tiempo total anteriormente descrito es igual a o por debajo del limite de tiempo predeterminado más bajo, la sección 13 cero de cálculo del tiempo del vector cero puede calcular el tiempo del vector (Tz) cero. En esta modalidad, con el fin de proporcionar la corriente alterna de la salida de energía eléctrica del convertidor 4 de matriz, el tiempo en el que se emite la tensión distinto de cero y el momento en el que se emite la tensión cero se proporcionan periódicamente. Puesto que el periodo del portador corresponde al periodo de la tensión de salida, el tiempo (Tz) de salida del vector cero es una resta del tiempo (Ti) de salida y el tiempo (T2) de salida desde el tiempo que corresponde a la mitad del periodo del portador. La sección 13 de cálculo del tiempo del vector cero sale el tiempo (Tz) del vector cero y los tiempos (Ti, T2) de los vectores de tensión a una sección 15 de generación de señal de conmutación.

La sección 15 de generación de señal de conmutación genera señales de conmutación para conducir elementos Srp , Srn , Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación usando el patrón de conmutación almacenado en la tabla 14 de patrón de conmutación, el tiempo del vector (Tz) cero, y los tiempos (Ti, T2) de los vectores de tensión.

Antes del contenido del control de la tabla 14 de los patrones de conmutación y la sección 15 de generación de la señal de conmutación se describen en detalle, la relación entre los vectores de (Vi a V9) y ángulo (T) de fase y el patrón de conmutación será, en lo que sigue, se describirá usando las figuras 7(a) y 7(b). La figura 7(a) es una vista explicativa del diagrama vectorial de la figura 6 a la que se añade el patrón de conmutación. La figura 7(b) muestra un diagrama de circuito simplificado de la fuente 1 de alimentación de corriente y el convertidor 4 de matriz desde entre el sistema de carga en la figura 1. Cabe señalar que "1" que se muestra en la figura 7 (a) indica el estado encendido y "0" indica el estado de apagado.

Como se muestra en las figuras 7(a) y 7(b), los vectores (Vi a V9) se corresponden con el patrón de conmutación de los elementos S rp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación. En el vector (Vi) de tensión, los elementos S rp, Stn, de conmutación se encienden y los otros elementos Srn, Ssp, Ssn, Stp, de conmutación están apagados. En el vector (V2) de tensión, los elementos Ssp, Stn, de conmutación están encendidos y los otros elementos Srp, Srn, Ssn, Stp, de conmutación están apagados. En el vector (V3) de tensión, los elementos Srn, Ssp, de conmutación están encendidos y los otros elementos Srp, Ssp, Stp, Stn, de conmutación están apagados. En el vector (V4) de tensión, los elementos Srn, Stp, de conmutación están encendidos y los otros elementos de conmutación Srp, Ssp, Ssn, Stn, están apagados. En el vector (Vs) de tensión, los elementos Ssn, Stp, de conmutación están encendidos y los otros elementos Srp, Sm, Ssp, Stp, Stn, de conmutación están apagados.

En el vector (V6) de tensión, de los elementos Srp , Ssn , de conmutación están encendidos y los otros elementos Sm , SsP, Stp , Stn , de conmutación están apagados. Es decir, en los vectores (Vi a V6) de tensión, uno de los elementos Srp , Ssp, Stp , de conmutación del circuito de brazo superior incluido en una fase de entre las fases respectivas se enciende y los otros elementos Srp , Ssp , Stp , de conmutación del circuito de brazo superior incluido en las otras fases están apagados, por lo menos uno de los elementos Sm, Ssn , Stn , de conmutación de un circuito de brazo inferior incluido en las otras fases se enciende y los otros elementos S rn , Ssn , Stn , de conmutación del circuito de brazo inferior incluido en la fase uno se apagan.

Entonces, en un caso en el que los elementos S rp , Srn , Ssp , Ssn , Stp , Stn , de conmutación se controlan a través del patrón de conmutación correspondiente a los vectores (Vi a V6) de tensión, se emite la tensión de no cero al lado de salida del convertidor 4 de matriz. Además, ya que los dos vectores que proporcionan limites de las dos áreas adyacentes se utilizan de acuerdo con las áreas, las formas de onda de diferentes niveles de tensión puedan tener una salida desde el convertidor 4 de matriz.

Además, en los diagramas vectoriales mostrados en las figuras 6, 7(a), y 7(b), el patrón de conmutación se asigna a los vectores (V7 a V9) cero mostrados en un origen de la figura 7(a). En el vector (V?), los elementos SrP, Srn, de conmutación están encendidos y los otros elementos Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación están apagados. En el vector (Ve), los elementos Ssp, Ssn, de conmutación están encendidos y los otros elementos Srp, Srn, Stp, Stn, de conmutación se apagan. En el vector (V9) , los elementos Stp, Stn, de conmutación están encendidos y los otros elementos SrP, Sm, SsP/ Ssn, de conmutación se apagan. Es decir, en los vectores (V7 a V9) cero, los elementos Srp, Sm, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación se incluyen en una fase de entre las fases respectivas se enciende y los elementos Srp, Sm, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación incluido en las otras fases están apagados.

En un caso en el que los elementos SrP, Srn, Ssp, Ssn, StP, Stn, de conmutación se controlan en el patrón de conmutación correspondiente a los vectores (V7 a V9) cero, la salida del convertidor 4 de matriz indica cero.

Como se describió anteriormente, una de las áreas se identifican de acuerdo con el ángulo (T) de fase. Entonces, los vectores (Vi a V6) de tensión de salida y el tiempo (Ti, T2) de salida se determinan. Además, la sección 13 de cálculo del tiempo del vector cero calcula los vectores (V7 a V9) cero y y el tiempo (Tz) de salida del mismo. Desde convertidor 4 de matriz se establece con la salida de la energía eléctrica de corriente alterna como un objeto, revirtiendo y controlando los elementos Srp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación en una segunda mitad del periodo del portador, para la control de conmutación en una primera mitad del periodo del portador, de modo que la potencia eléctrica de salida que tiene una polaridad inversa a la primera mitad del periodo del portador se puede conseguir.

Entonces, en esta modalidad, la tabla 14 de patrón de conmutación almacena el patrón de conmutación que hace corresponder a las áreas de la figura 6 . Además, la sección 15 de generación de la señal de conmutación calcula tiempos de salida respectivos de los vectores (Vi a V9 ) para el periodo de soporte de los tiempos (Ti, T2) de salida de los vectores de tensión y el tiempo (Tz) de salida de los vectores cero y genera las señales de conmutación.

A continuación, la tabla almacenada en la tabla 14 de patrones de conmutación se describirá usando la figura 8 . La figura 8 es un diagrama conceptual que representa la tabla almacenada en la tabla 14 de patrones de conmutación. En la figura 8 , las áreas 1 a 6 corresponden a las áreas 1 a 6 mostrados en la figura 6 . Vi a V9 corresponden a los vectores (Vi a V9) . En la figura 8 , Srp , Srn , SsP, Ssn, Stp , Stn, se corresponden a los elementos Srp, Srn, SsP, Ssn, Stp , Stn , de conmutación. Además, para los estados ( 1 ) a ( 6 ) de la figura 8 , ya que un periodo del portador se divide en seis cuando hizo corresponder a los tiempos ( i , T2, Tz ) de salida los estados ( 1 ) a ( 6 ) se derivan de una serie de tiempo de una sección de punto cumbre de un valle del portador.

Con el fin de enviar la corriente alterna del convertidor 4 de matriz, la tabla 14 de patrón de matriz fija el patrón de conmutación de tal manera que dos vectores de tensión y un vector cero se emiten de forma secuencial en el primero (anterior) medio periodo del periodo del portador y dos vectores de tensión y un vector cero se emiten secuencialmente en el segundo (último) medio periodo del periodo del portador.

Por ejemplo, en un caso donde el vector (va) base pertenece al área 1, los elementos Srp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación, se controlan en una secuencia del vector (Vi) de tensión, el vector (V2) de tensión, el vector (Ve) cero, el vector (V5) de tensión, el vector (V4) de tensión, y el vector (V7) cero por periodo del portador. La transición del control de los elementos Srp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación en el área 1 se muestran en las figuras 9(1) a 9(6) . Las figuras muestran un diagrama de circuito a la que se simplifica el diagrama de circuito de una fuente 1 de corriente alterna y un convertidor 4 de matriz. El estado de encendido o apagado de los respectivos elementos Srp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación en los estados respectivos (1) a (6), y la dirección que fluye a través del lado primario del transformador 51 se indican mediante flechas.

Como se muestra en las figuras 9(1) a 9(6), en un caso en el que la transición se hace de un estado al estado posterior, tal como desde un estado (1) al estado (2), desde un estado (2) a un estado (3) y asi sucesivamente, el controlador 10 se enciende (enciende desde el estado apagado) los elementos SrP, Sm, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación de uno u otro brazo del circuito del circuito del brazo superior y del circuito del brazo inferior y mantiene el estado activado de los elementos Srp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación del otro circuito del brazo. En otras palabras, de entre los elementos S rp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación cada uno de los cuales está en un estado activo, uno de los elementos SrP, Sm, SsP, Ssn, Stp, Stn, de conmutación está apagado pero el estado de los otros de los elementos S rp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación se mantiene (fijos) .

Además, en un caso en el que cada estado se transitó continuamente tal como los estados (1), (2), y (3), estados (3) , (4), y (5), o asi sucesivamente, los elementos Srp, Ssp, Stp, de conmutación del circuito del brazo superior o los elementos Sm, Ssn, Stn, de conmutación del circuito del brazo inferior no se conmutan continuamente. En otras palabras, los elementos de Srp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación se conmutan alternativamente entre el circuito de brazo superior y el circuito de brazo inferior.

Por lo tanto, en esta modalidad, el número de veces que la conmutación de los elementos S rp , Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación se lleva a cabo cuando el estado se transitó entre los respectivos estados (1) a (6) se reduce para suprimir el fallo de conmutación. Debe tenerse en cuenta que el patrón de conmutación del área 1 ha sido explicado, para las áreas de la área 2 a la área 6, el mismo control de conmutación se lleva a cabo en las mismas condiciones de acuerdo con el patrón de reducir el número de veces que la conmutación es llevado a cabo .

Cabe señalar que, como se muestra en las figuras 9(1) a 9(6), en los estados (1) a (3), la corriente de salida del convertidor 4 de matriz indica más pero, en los estados (4) a (6) , la corriente de salida del convertidor 4 de matriz indica menos. Por lo tanto, la salida del convertidor 4 de matriz indica la corriente alterna mediante el control de los elementos Srp , Srn , Ssp , Ssn , Stp , Stn , de conmutación en el patrón de conmutación del área 1 de la tabla 14 de patrones de conmutación. También hay que señalar que, para el área 2, área 3, área 4, área 5, y el área 6, el control de conmutación en el patrón que se muestra en la figura 8 se lleva a cabo de manera similar para proporcionar la corriente alterna de la salida del convertidor 4 de matriz.

Entonces, dado que las áreas 1 a 6 se clasifican de acuerdo con el ángulo de fase, la tabla 14 de patrón de conmutación almacena el patrón de conmutación correspondiente al ángulo (T) de fase.

A continuación, el control de la sección 15 de la generación de señal de conmutación se describirá usando la figura 10. La figura 10 es un gráfica para explicar la relación entre el portador y los tiempos (Ti, T2, Tz) de salida. En primer lugar, la sección 15 de generación de la señal de conmutación de conjuntos de los valores de los comandos correspondientes a los tiempos (Ti, T2) de salida, teniendo una sincronización con el periodo del portador. Dado que el controlador 10 realiza el control de conmutación a través de un método de control PW , las longitudes de los tiempos (Ti, T2, Tz) de salida de los vectores de tensión y el vector cero indican el valor de comando (un valor de tensión) . Cuando los valores de comando se establecen para los tiempos (Ti, T2, Tz) de salida, los valores de comando se normalizan de manera que una amplitud máxima del portador se convierte en los tiempos (Ti, T2, Tz) de salida para los que dos vectores de tensión y un vector cero se emiten. Además, para los tiempos de salida de los vectores de tensión y el vector cero, en el primer medio periodo del periodo del portador, los valores de comando se establecen de tal manera que los vectores de tensión en el lado más hacia la derecha se emiten inicialmente en las respectivas áreas 1 a 6 a través de entre los vectores (Vi a V6) de tensión mostrados en la figura 6. Después de los dos vectores de tensión se emiten, los valores de comando se establecen de manera que los vectores (V7 a V9) cero se emiten. Por otro lado, los valores de comando se establecen de tal manera que, en el segundo período medio del portador, los tiempos de salida de los dos vectores (Vi a Vs) se invierten a partir de los que están en la primera mitad de período del período del portador y emitida y, a partir de entonces, los vectores (V7 a V9) cero es enviada.

Como un ejemplo específico, en un caso en el que el ángulo (T) de fase se encuentre dentro de un intervalo de 0 grados a 30 grados (área 1), como se muestra en la figura 10, la sección 15 de generación de señal de conmutación fija el valor (Ti) de comando a un nivel que corresponde al tiempo (Ti) de salida con respecto al bajo nivel del portador y establece el valor (T2) de comando, añadiendo el nivel correspondiente al tiempo (T2) de salida con el valor (Ti) de comando como una referencia, en la primera mitad de período del portador. Por otro lado, en la segunda mitad de periodo del portador, la sección 15 de generación de señal de conmutación de conjuntos del valor (T2) de comando en el nivel correspondiente al tiempo (T2) de salida bajado desde el nivel alto del portador y establece el valor (Ti) de comando en el nivel correspondiente al tiempo (Ti) de salida con el valor (Ti) de comando como la referencia.

La sección 15 de generación de la señal de conmutación compara el portador con el conjunto de valores de comando para determinar los tiempos de salida de los vectores de tensión y el vector cero.

Además, como se describió anteriormente, los valores de comando se establecen con respecto a los tiempos (Ti, T2, Tz) de salida y se comparan con el portador de manera que se separan los seis estados por periodo del portador. Sin embargo, los seis estados que corresponden a los estados (1) a (6) se muestran en la figura 8. Es decir, la sección 15 de generación de señal de conmutación compara los tiempos (Ti, T2, Tz) de salida con el portador para determinar los tiempos de salida del patrón de conmutación almacenada en la tabla 14 del portador de conmutación.

La sección 15 de generación de señal de conmutación compara el portador con los tiempos (Ti, T2, Tz) de salida para determinar los tiempos de salida como se muestra en la figura 10. En este momento, la sección 15 de generación de la señal de conmutación los extractos del patrón de conmutación de acuerdo con el ángulo (e) de fase a partir de la tabla 14 de conmutación, genera las señales de conmutación para los elementos Srp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación a ser accionado de acuerdo con el patrón extraído a los tiempos de salida, y da salida a las señales de conmutación de elementos Srp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn, de conmutación.

Específicamente, en un caso en el que el ángulo (T) de fase se encuentre dentro del intervalo de 0 grados a 30 grados, el patrón de conmutación del área 1 en la figura 8 se utiliza. Durante el tiempo (Ti) de salida con el punto cumbre del valle del portador como un punto de inicio, el control de conmutación de la salida del vector (Vi) de tensión se lleva a cabo. Durante el tiempo (T2) de salida posterior, el control de conmutación a la salida del vector (V2) de tensión se lleva a cabo. Durante el adicional tiempo (Tz) de salida posterior, el control de conmutación a la salida el vector (Vs) cero se llevan a cabo. Luego, durante el segundo periodo medio del portador, durante el tiempo (T2) de salida con una cumbre de la montaña del portador como el punto de inicio, el control de conmutación para el portador (V5) de tensión de salida se lleva a cabo. Durante el tiempo (Ti) de salida posterior, el control de conmutación al vector (V4) de tensión de salida se lleva a cabo. Durante el tiempo (Tz) de salida adicional, el control de conmutación a la salida del vector (V7) cero se lleva a cabo.

La forma de onda de tensión de salida del convertidor 4 de matriz se describirá usando las figuras 11 y 12. La figura 11 muestra una característica de tiempo de la forma de onda de la tensión de salida del convertidor 4 de matriz en un caso en el que el tiempo (Ti) de salida es más largo que el tiempo (T2) de salida. La figura 12 muestra otra característica de tiempo de la forma de onda de tensión de salida del convertidor 4 de matriz en un caso donde el tiempo (T2) de salida es más largo que el tiempo (Ti) de salida. En un caso en el que el ángulo (T) de fase se encuentra en el intervalo de O grados a 30 grados, el tiempo (Ti) de salida se convierte en más largo que el tiempo ( T2 ) de salida. Así, la forma de onda de tensión de salida desde el convertidor 4 de matriz se transitó como se muestra en la figura 12. Además, en un caso en el que el ángulo (T) de fase esta dentro de 30 grados a 60 grados, el tiempo ( T2 ) se hace más largo que el tiempo ( Ti ) de salida y la forma de onda de tensión de salida emitida desde el convertidor 4 de matriz se transitó como se muestra en la figura 12.

Como se describió anteriormente, en esta modalidad, los elementos S rp , Srn , Ssp , Ssn , Stp, Stn , de conmutación se controlan utilizando los tiempos ( i , T2 ) de salida hacer salir los vectores de tensión y el tiempo ( Tz ) de salida hacer salir el vector cero para hacer que el tiempo ( T z ) de salida incluido en la primera mitad del período portador igual al tiempo de salida ( Tz ) incluido en el segundo período medio del portador. Como se ha descrito anteriormente, puesto que el tiempo ( Tz ) de salida del vector cero se proporciona, un intervalo entre la operación de conmutación en el punto de tiempo inicial del tiempo ( Tz ) de salida del vector cero y la operación de conmutación en el último momento del tiempo ( Tz ) de salida está asegurado de manera que una superposición entre las operaciones de conmutación en el momento inicial y el momento final se evita y el fallo de conmutación se puede prevenir.

Incidentalmente, como es diferente de esta modalidad, un dispositivo inversor (un ejemplo 3 comparativo) en el que, en un circuito inversor trifásico formado por un circuito de puente que tiene una pluralidad de elementos de conmutación, con tensiones detectados de tensiones intermedios de las respectivas fases establecidos como valores (Vu*, Vv*, Vw*) de comando, las tensiones detectadas se comparan con el portador de onda triangular para controlar los elementos de conmutación se conoce. La figura 13 muestra formas de onda de los valores (Vu*, Vv*, Vw*) de portador y comando, y la forma de onda de la tensión de salida del circuito inversor. Como se muestra en la figura 13, el ejemplo 3 comparativo utiliza una ecuación teórica que controla el nivel de la tensión de salida cuando el portador excede al valor de comando y controla de manera de invertir la ecuación teórica con la cima y el valle del portador como limites. Es decir, en el ejemplo 3 comparativo, el nivel de la tensión de salida se ajusta mediante la comparación de las tensiones detectadas y el portador y el control de la salida de la corriente alterna se lleva a cabo. Por lo tanto, los intervalos (corresponden a al, ß? en la figura 13) de tensión cero se desvian con respecto al periodo del portador. Entonces, desde uno de los intervalos (al, en la figura 13) de tensión cero se convierte en relativamente corto, el intervalo de las operaciones de conmutación se convierte en consecuencia corto en el primer punto del de tiempo del intervalo de tensión cero y en el último punto de tiempo del intervalo de tensión cero. En consecuencia, el fallo de conmutación se produce. Además, en este ejemplo 3 comparativo, el intervalo de tensión cero no se prescribe como un intervalo predeterminado con respecto al periodo del portador. Asi, tal problema ocurre que el control del tiempo durante el cual se emite la tensión cero se vuelve complicado.

Puesto que, en esta modalidad, el tiempo ( Tz ) de salida del vector cero con respecto al periodo del portador está asegurada, el intervalo de las operaciones de conmutación en el punto de tiempo inicial del intervalo de tensión cero y el punto del tiempo último del intervalo de tensión cero se evita que sea acortado y el fallo de conmutación se puede prevenir. Es decir, como se muestra en la figura 14, el intervalo de salida del vector cero es igualmente asignados a cada medio periodo del portador. Por lo tanto, el tiempo ( Tz ) de salida del vector cero no está extremadamente acortado de manera que el fallo de conmutación se puede prevenir que se produzcan. Además, el número de veces que un pulso corto es golpeado cuando el control de los elementos Srp , Srn, Ssp , Ssn , Stp , Stn , de conmutación se puede reducir de modo que inconvenientes que una carga se concentra en los elementos de conmutación y se aplican a los elementos de conmutación se puede prevenir. Además, en esta modalidad, los derechos de las señales de conmutación cuando se realizan el control PWM y el patrón de conmutación pueden libremente ser establecido. Cabe señalar que la figural4 muestra una gráfica para explicar la relación entre el portador y los tiempos ( i , T2 , Tz ) de salida y muestra una característica de tiempo de la tensión de salida del convertidor 4 de matriz.

Además, en esta modalidad, la sección 12 de modulación del vector espacial los límites de tiempo ( Ti , T2 ) de salida para que los dos vectores de tensión se da salida a un valor límite inferior predeterminado o inferior. De este modo, el tiempo ( Tz ) de salida del vector cero está asegurado. En consecuencia, el fallo de conmutación se puede prevenir que se produzcan .

Además, en esta modalidad, los tiempos ( Ti , T2 , Tz ) de salida se calculan a partir de las tensiones transformadas por la sección 11 de transformación de coordenadas, la tabla 4 del patrón de conmutación que se refiere, y los elementos ( Srp , Sm , Ssp , Ssn , Stp , Stn ) de conmutación se controlan a través del patrón de conmutación correspondiente a la fase de tensión convertida. Por lo tanto, puesto que se asegura el tiempo ( Tz ) de salida del vector cero, el fallo de conmutación se puede prevenir.

Además, en esta modalidad, los elementos de conmutación se controlan mediante el tiempo ( Ti ) de salida durante el cual un elemento de conmutación de entre los elementos de conmutación incluidos en el circuito de brazo superior está encendido y un elemento de conmutación de entre los elementos incluidos en el circuito de brazo inferior esta encendido y que el tiempo (T2) de salida durante el cual otro elemento de conmutación de entre los elementos de conmutación incluidos en el circuito del brazo superior esta encendido y otro elemento de conmutación de entre los elementos de conmutación incluidos en el circuito del brazo inferior está encendido. Por lo tanto, puesto que se asegura el tiempo de salida del vector cero, el solapamiento de las operaciones de conmutación entre el primer punto de tiempo del vector del tiempo de salida del vector cero y el último punto de tiempo de los mismos puede ser evitado. En consecuencia, el fallo de conmutación se puede prevenir .

Además, en esta modalidad, el tiempo (Ti) de salida es un tiempo antes del tiempo (T2) de salida en la primera (inicial) mitad de periodo del portador y el tiempo (Ti) de salida es un tiempo después de que el tiempo (T2) de salida en el último periodo medio del portador. Esto puede lograr una igualación del tiempo de salida del vector cero de acuerdo a un lado positivo y un lado negativo de la tensión de salida del convertidor 4 de matriz.

Cabe señalar que, en esta modalidad, con la cima (punto) del valle del portador como el punto de inicio, el tiempo (Ti, T2) de salida de los dos vectores de tensión están dispuestos primero y, posteriormente, el tiempo (Tz) de salida del vector cero está dispuesto. Sin embargo, no siempre es necesario disponer los tiempos de salida en esta secuencia. Por ejemplo, como se muestra en la figura 15, para el -periodo medio del portador, el tiempo (Tz/2) medio del tiempo (Tz) de salida del vector cero puede estar dispuesto, posteriormente, los tiempos (Ti, T2) de salida de los dos vectores de tensión pueden estar dispuestos, y, finalmente, el tiempo (Tz/2) mitad del tiempo (Tz) de salida restante se puede disponer. Además, en esta modalidad, los tiempos (Ti, T2) de salida y el tiempo (Tz) de salida se asignan de modo que corresponda a la mitad del periodo del portador. Sin embargo, no siempre es necesario para corresponder a la mitad del periodo del portador. Estos tiempos de salida pueden corresponden a ser más corto que el período medio del portador o, como alternativa, para ser más largo que el período medio del portador. Además, un tiempo límite inferior predeterminado en la sección 12 de modulación del vector espacial no siempre es un tiempo más corto que el período medio del portador, pero puede ser un tiempo más corto que el tiempo parcial correspondiente al período del portador.

Además, en esta modalidad, los tiempos (Ti, T2) de salida son controlados a la salida de los dos vectores (Vi a V6) de tensión por medio periodo del portador. Los vectores de tensión no son siempre los dos vectores (Vi a V6) de tensión pero pueden ser un solo vector (Vi a V6) de tensión o, alternativamente, tres vectores (Vi a V6) de tensión. Además, el patrón de conmutación que se muestra en la figura 8 es simplemente un ejemplo. Otro patrón de los vectores de tensión y los vectores cero puede ser reemplazado y otro patrón de conmutación a la salida de los vectores de tensión y los vectores cero puede ser utilizado.

Como de describió anteriormente el convertidor 4 de matriz corresponde a un circuito de conversión de acuerdo con la presente invención, los sensores 31 a 33 de tensión corresponden a medios de detección de tensión, el controlador 10 corresponde a medios de control, la sección 12 de modulación del vector espacial y la sección 13 de cálculo del tiempo del vector cero corresponden a la sección de cálculo del tiempo de conmutación, la sección 15 de generación de señales de conmutación corresponde a una sección de generación de señal de control, los tiempos (Ti, T2) de salida corresponden a un primer tiempo de conmutación, el tiempo (Tz) de salida corresponde a un segundo tiempo de conmutación, la tabla 14 de patrones de conmutación corresponde a una tabla, y la sección 11 de transformación de coordenadas corresponde a los medios de transformación de coordenadas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de conversión de energía eléctrica, que comprende : un circuito de conversión que tiene una pluralidad de pares de elementos de conmutación conmutable bi direccionalmente conectados a respectivas fases, el circuito de conversión está configurado para convertir una energía eléctrica de corriente alterna introducida en una energía eléctrica de corriente alterna; los medios de detección de tensión para la detección de tensiones de entrada al circuito de conversión, y medios de control para la conmutación encendido y apagado de los elementos de conmutación para controlar el circuito de conversión, caracterizado en que los medios de control comprenden: una sección de cálculo de tiempo de conmutación configurada para calcular un primer tiempo de conmutación durante el cual uno de los elementos de conmutación de un circuito de brazo superior de los varios pares de elementos de conmutación incluidos en una fase de entre las fases respectivas está encendido, los demás elementos de conmutación del circuito de brazo superior de los varios pares de elementos de conmutación incluidos en las otras fases se apagan, al menos un elemento de conmutación de un circuito de brazo inferior de los varios pares de elementos de conmutación incluidos en las otras fases está encendido, y los otros elementos de conmutación del circuito de brazo inferior de los varios pares de elementos de conmutación incluidos en una fase están apagados utilizando las tensiones detectadas, detectados por los medios de detección de tensión y un valor de comando de salida y para calcular un segundo tiempo de conmutación durante el cual los varios pares de elementos de conmutación incluidos en la fase uno de entre las fases respectivas están encendidos y los varios pares de elementos de conmutación incluidos en las otras fases de entre las respectivas fases están apagados en una forma de un tiempo que es una sustracción del primer tiempo de conmutación a partir de un tiempo correspondiente a un periodo medio de un portador; y una sección de generación de señal de control configurado para generar señales de control para encender y apagar los elementos de conmutación utilizando el primer tiempo de conmutación y el segundo tiempo de conmutación.

2. El dispositivo de conversión de energía eléctrica como se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado en que los medios de control limita el primer tiempo de conmutación a un tiempo predeterminado o más corto, el tiempo predeterminado es más corto que un tiempo correspondiente a una parte de un período del portador.

3. El dispositivo de conversión de energía eléctrica como se reivindica en cualquiera de la reivindicación 1 o 2, caracterizado en que los medios de control comprenden además: una sección de transformación de coordenadas configurado para realizar una transformación de coordenadas giratorio para las tensiones detectadas, detectadas por medio de los medios de detección de tensión; y una tabla que representa una relación entre un ángulo de fase y un patrón de conmutación de los elementos de conmutación, la sección de cálculo del tiempo de conmutación calcula el primer tiempo de conmutación en una base de una fase obtenida a partir de las tensiones transformadas por la sección de transformación de coordenadas, y la sección de generación de señal de control genera las señales de control para el encendido y apagado de los elementos de conmutación a través del patrón de conmutación que se hace correspondiente al ángulo de fase de las tensiones transformadas. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un dispositivo de conversión de energía eléctrica comprende un circuito de conversión que tiene una pluralidad de pares conmutables bi direccionalmente de elementos de conmutación conectados a sus respectivas fases y la conversión de una alimentación de CA introducida en una energía eléctrica de CA. Un primer tiempo de conmutación se calcula durante el cual uno de los elementos de conmutación de un circuito de brazo superior de los pares plurales de elementos de conmutación incluidos en una fase de entre las fases respectivas están encendidos, los otros elementos de conmutación del circuito del brazo superior de los varios pares de elementos de conmutación incluidos en las otras fases se apagan, por lo menos un elemento de conmutación de un circuito de brazo inferior de los varios pares de elementos de conmutación incluidos en las otras fases está encendido, y los otros elementos de conmutación del circuito de brazo inferior de los varios pares de elementos de conmutación incluidos en la fase uno están apagados. Un segundo tiempo de conmutación se calcula durante el cual los varios pares de elementos de conmutación incluidos en la fase uno de entre las respectivas fases se encienden y los varios pares de elementos de conmutación incluidos en las otras fases de entre las respectivas fases se apagan en una forma de un tiempo que es una resta del primer tiempo de conmutación a partir de un medio período del portador y, usando este tiempo, las señales de control de encendido y apagado de los elementos de conmutación se generan.