Aparato de acondicionamiento de aire que comprende:

un medio (4) de conversión CC-CA para producir una tensión controlable de CA para hacer actuar a un compresor (6);

un medio (2, 3) de conversión CA-CC para generar una potencia de CC de una fuente (1) de CA;

un medio filtrador activo que comprende un filtro (5) activo asociado con el medio (2, 3) de conversión CA-CC para conformar la corriente de entrada a dicho medio de conversión CC-CA en una onda sinusoidal aproximada; y

medios de prevención de sobretensión (14, 71-77) para apagar dicho filtro (5) activo al detectar que una tensión de salida de dicho filtro (5) activo está por encima de un umbral predeterminado,

caracterizado porque:

los medios (14, 71-77) de prevención de sobretensión incluyen medios de prevención de detección para evitar que un rebasado de la tensión de salida de dicho filtro (5) activo se detecte como una sobretensión durante un período de no detección

Aparato de acondicionamiento de aire.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un aparato de acondicionamiento de aire que incluye un circuito inversor que cambia la frecuencia de un compresor de potencia en un dispositivo exterior, de modo que produce una potencia óptima para una carga, y más particularmente, a un aparato de acondicionamiento de aire equipado con un filtro activo que mejora un factor de potencia y suprime una corriente armónica alta proveniente de una fuente de alimentación.

Antecedentes de la invención

Se conoce un acondicionador de aire que realiza un ciclo de refrigeración mediante el funcionamiento secuencial de un compresor, un condensador, un descompresor y un evaporador. Adicionalmente, un acondicionador de aire reciente incluye un circuito inversor para suministrar al compresor una potencia de excitación de corriente alterna para controlar la frecuencia de salida del mismo según una carga. Esta estructura permite al acondicionador de aire funcionar a una potencia óptima para una carga, aumentando por tanto la comodidad del acondicionamiento del aire mientras se ahorra energía.

Tal como se muestra en la figura 39, un acondicionador de aire convencional rectifica una salida de una fuente 501 de energía de corriente alterna comercial usando un circuito 502 rectificador en puente compuesto por cuatro diodos, y filtra la tensión rectificada usando un condensador 503 filtrador para convertir la misma a corriente continua, y funciona así como un circuito de suministro de energía del tipo de entrada de condensador. La corriente continua del condensador 503 filtrador es convertida a una corriente alterna de frecuencia arbitraria por un circuito 504 inversor y se suministra a un compresor 505 de potencia que trabaja como una carga.

El circuito 504 inversor incluye un circuito trifásico de transistores en puente compuesto por seis transistores 511-516 conectados los unos a los otros mediante una conexión trifásica en puente, y seis diodos 521-526 dispuestos en paralelo a los transistores 511-516, respectivamente. Cada uno de los transistores 511-516 suministra una potencia de corriente trifásica alterna al compresor 505 de potencia, cuando éste está encendido en el instante en que se suministra una señal de control de una parte 506 de control del inversor al terminal de control de la misma. El circuito 504 inversor funciona a la máxima eficiencia para una carga, mediante el control de la frecuencia de salida según la carga.

En el caso del anterior circuito de suministro de energía del tipo de entrada de condensador, una corriente de entrada circula cuando una tensión de entrada es mayor que una tensión V_o filtrada de CC, y deja de circular cuando la tensión de entrada es menor que V_o, tal como se muestra en la figura 8. Como resultado, el anterior circuito de suministro de energía del tipo de entrada de condensador presenta los problemas de que se pierde más potencia debido a una disminución del factor de potencia del circuito de suministro de energía y a un aumento de una corriente armónica más alta, y de que la corriente armónica más alta afecta adversamente a una línea de potencia de CC. También, con el acondicionador de aire antes mencionado, el compresor 505 de potencia produce una potencia elevada, de 1 a 2 kW, y correspondientemente, el condensador 503 filtrador tiene una capacidad elevada, haciendo por tanto que los problemas anteriores sean más acusados.

Para eliminar estos problemas, la IEC (Comisión Electrotécnica Internacional) impondrá, en 1996, una normativa sobre la corriente de los armónicos más altos de las fuentes de alimentación, y se deberán tomar algunas medidas para cumplir con el reglamento.

Aunque se conoce una estructura que emplea un filtro pasivo que usa un reactor (bobina filtro) como técnica de eliminación de las corrientes armónicas más elevadas, esta estructura no es una contramedida perfecta porque no puede mantener la corriente armónica más elevada por debajo del valor regulado.

Alternativamente, un acondicionador de aire que incluye un filtro 507 activo, tal como se muestra en la figura 7, se describe en las Solicitudes de Patente Japonesa Abiertas a Consulta por el Público Nº 4-26374/1992 y Nº 5-68376/1993. Para ser más precisos, el filtro 507 activo incluye una bobina 531 filtro, un diodo 532 de recuperación rápida, y un transistor 533 de potencia entre el circuito 502 rectificador en puente y el condensador 503 filtrador. La acción de conmutación del transistor 533 de potencia está controlada por una parte 508 de control de conmutación.

La parte 508 de control de conmutación controla la acción de conmutación del transistor 533 de potencia de la siguiente forma:

Tal como se muestra en la figura 39, se detecta una tensión de corriente continua generada por el condensador 503 filtrador, en las resistencias 561 y 562 (véase la figura 11) en una parte 541 detectora de la tensión de salida en un estado de descompresión (dividido). La diferencia de tensión entre la tensión así detectada y una tensión de referencia generada por una fuente 542 de tensión de referencia es producida por un amplificador 543 de diferencias. La tensión de referencia se fija en un valor correspondiente al valor nominal de la tensión de corriente continua.

Por otro lado, una tensión de señal correspondiente a una tensión de entrada al filtro 507 activo es generada por una parte 544 detectora de tensiones de entrada en base a una tensión de salida de un circuito 502 rectificador en puente. Por consiguiente, una resistencia 545 multiplicadora multiplica la diferencia de tensión del amplificador 543 de diferencias por la señal de tensión de la parte 544 detectora de tensiones de entrada. Como resultado, la forma de onda de la tensión de entrada es corregida en la resistencia 545 multiplicadora por la salida del amplificador 543 de diferencias. Así, la salida en la resistencia 545 multiplicadora incluye los componentes correspondientes tanto a la tensión de corriente continua como a la tensión de entrada, y es pareja a un aumento de la tensión elevada por el filtro 507 activo.

Una corriente de entrada es detectada por una parte 546 detectora de corrientes de entrada. La corriente de entrada así detectada es amplificada en sincronización con la salida de la resistencia 545 multiplicadora por un amplificador 547, teniendo, por tanto, una forma de onda síncrona con la tensión de entrada.

La salida del amplificador 547 es comparada por un comparador 549 con una onda periódica de pulso generada por un oscilador 548. Tal como se muestra en la figura 10, el comparador 549 produce una señal PWM (Modulación por Ancho de Pulso) de tipo de pulso únicamente cuando la salida del amplificador 547 es mayor que la onda de truncamiento. La señal PWM (Modulación por ancho de pulsos, por sus siglas en inglés) es amplificada por un circuito 550 excitador y se suministra a un electrodo de control del transistor 533 de potencia. El circuito 550 excitador conmuta la salida de una señal de control de conmutación entre la activación (on) o la desactivación (off) con una señal de control de ON/OFF producida por un circuito 551 de salida de ON/OFF, en base a una señal de retención.

El filtro 507 activo se conoce generalmente como un filtro activo del tipo truncador de subidas de tensión, y eleva la tensión de salida más alto que una tensión filtrada producida únicamente por el circuito 502 rectificador en puente y el condensador 503 filtrador, mediante el aprovechamiento de la energía almacenada en la bobina 531 filtro. El aumento de la tensión elevada es controlado por la parte 508 de control de conmutación para ser un valor nominal predeterminado.

El filtro 507 activo suministra gradualmente la energía almacenada en la bobina 531 filtro al condensador 503 filtrador mediante la activación o desactivación del transistor 533 de potencia a frecuencias regulares (decenas de kilohercios), usando la señal de control de conmutación producida por la parte 508 de control de conmutación. Como resultado, la forma de onda de la corriente de entrada se sincroniza con la de la tensión de entrada y se convierte en una onda sinusoidal aproximada. Así, se mejora el factor de potencia de entrada, al mismo tiempo que se suprime la distorsión armónica y, como consecuencia, mejora la eficiencia de utilización de la potencia de entrada.

En el caso del acondicionador de aire como el que se muestra en la figura 37, es habitual aislar la parte 506 de control del inversor de la parte 508 de control de conmutación...

1. Aparato de acondicionamiento de aire que comprende:

un medio (4) de conversión CC-CA para producir una tensión controlable de CA para hacer actuar a un compresor (6);

un medio (2, 3) de conversión CA-CC para generar una potencia de CC de una fuente (1) de CA;

un medio filtrador activo que comprende un filtro (5) activo asociado con el medio (2, 3) de conversión CA-CC para conformar la corriente de entrada a dicho medio de conversión CC-CA en una onda sinusoidal aproximada; y

medios de prevención de sobretensión (14, 71-77) para apagar dicho filtro (5) activo al detectar que una tensión de salida de dicho filtro (5) activo está por encima de un umbral predeterminado,

caracterizado porque:

los medios (14, 71-77) de prevención de sobretensión incluyen medios de prevención de detección para evitar que un rebasado de la tensión de salida de dicho filtro (5) activo se detecte como una sobretensión durante un período de no detección.

2. Aparato de acondicionamiento de aire según la reivindicación 1, en donde: dicho medio filtrador activo comprende un medio (60) de control del filtro activo; el medio de conversión CA-CC comprende un medio (2) rectificador para rectificar una salida de tensión de CA de una fuente de alimentación de CA (1) y un medio (3) filtrador para filtrar tensión de CA rectificada por dicho medio (2) rectificador, estando dispuesto el filtro (5) activo entre dicho medio (2) rectificador y dicho medio (3) filtrador; y en donde el medio de conversión CC-CA (4) convierte mediante el truncamiento de la tensión de CC de dicho medio (3) filtrador; comprendiendo el aparato además un medio de control para controlar la potencia del medio de conversión de CC-CA según el estado de carga del compresor y para producir instrucciones para el medio (12) de control del filtro activo (60).

3. Aparato de acondicionamiento de aire según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en donde dichos medios de prevención de detección proporcionan el período de no detección (t) inmediatamente después de un momento de encendido o de apagado de dicho medio de conversión de CC-CA (4) o inmediatamente después de un momento de encendido del filtro (5) activo, y durante dicho período de no detección (t), no se detecta una sobretensión de la tensión de salida de dicho filtro (5) activo.

4. Aparato de acondicionamiento de aire según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en donde dichos medios de prevención de detección elevan el umbral predeterminado durante un tiempo predeterminado al iniciar dicho filtro (5) activo o dicho compresor (6) de potencia.

5. Aparato de acondicionamiento de aire según la reivindicación 4, que además comprende un medio (89) de alteración del umbral para alterar el umbral predeterminado según una tensión de salida para mantener constante una diferencia entre la tensión de salida de dicho filtro (5) activo y el umbral predeterminado.

6. Aparato de acondicionamiento de aire según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en donde:

los medios de prevención de detección comprenden medios (62) de detección de tensión de salida para detectar una tensión de salida del filtro (5) activo, medios (64) de detección de diferencia de tensión para producir una diferencia entre una salida detectada por los medios (62) de detección de tensión de salida y una tensión de referencia, y medios (81; 82) para el redondeo de forma de onda para redondear una salida de dichos medios (64) de detección de diferencia de tensión; y

dicho medio filtrador activo controla dicho filtro (5) activo en base a la diferencia detectada por dichos medios (64) de detección de diferencia de tensión.

7. Aparato de acondicionamiento de aire según la reivindicación 6, en donde dichos medios para el redondeo de forma de onda son un filtro (81) de paso bajo formado entre dichos medios (76, 77) de detección de tensión de salida y dichos medios (64) de detección de diferencia.

8. Aparato de acondicionamiento de aire según la reivindicación 6, en donde dichos medios (64) de detección de diferencia de tensión son un amplificador (64) de diferencias, y dichos medios (82) de redondeo de forma de onda son medios (82a, 82b, 82c) de cambio de constante de tiempo para hacer una constante de tiempo de dicho amplificador (64) de diferencias mayor durante un tiempo predeterminado al iniciar dicho filtro (5) activo o dicho compresor (6) de potencia.

9. Aparato de acondicionamiento de aire que comprende:

un medio (2) rectificador para rectificar una tensión de CA producida por una fuente (1) de alimentación de CA;

un medio (3) filtrador para filtrar una tensión de CA rectificada por dicho medio (2) rectificador para ser convertida a una tensión de CC;

un medio (4) de conversión CC-CA para convertir mediante el truncamiento de la tensión de CC de dicho medio filtrador en tensión de CA cuya tensión y frecuencia varían a ser aplicadas a dicho compresor de potencia;

un filtro (5) activo formado entre dicho medio rectificador y dicho medio filtrador, para conformar la corriente de entrada a dicho medio de conversión CC-CA a una onda sinusoidal aproximada casi en fase con una tensión de entrada;

un medio (12) de control del filtro activo para controlar dicho filtro activo; y

medios (14) de detección de sobretensión para detectar que una tensión de salida de dicho filtro (5) activo está por encima de un umbral predeterminado;

caracterizado por:

un medio de detención de suministro de energía para detener el suministro de energía a dicho medio de control del filtro activo cuando la tensión de salida en estado estable de dicho filtro activo está por encima de un umbral predeterminado.

10. Aparato de acondicionamiento de aire que comprende:

un medio (2) rectificador para rectificar una tensión de CA producida por una fuente (1) de alimentación de CA;

un medio (3) filtrador para filtrar una tensión de CA rectificada por dicho medio (2) rectificador para ser convertida a una tensión de CC;

un medio (4) de conversión CC-CA para convertir mediante el truncamiento de la tensión de CC de dicho medio filtrador en tensión de CA cuya tensión y frecuencia varían a ser aplicadas a un compresor de potencia;

un filtro (5) activo formado entre dicho medio rectificador y dicho medio filtrador, para conformar la corriente de entrada a dicho medio de conversión CC-CA a una onda sinusoidal aproximada casi en fase con una tensión de entrada;

un medio (61) de detección de tensión de salida para detectar una tensión de salida de dicho filtro activo;

un medio (64) de detección de diferencias para detectar una diferencia entre una tensión de salida y una salida de referencia fijada previamente; y

un medio (66-70) de control de salida para controlar una tensión de salida de dicho filtro activo a mantener constante en base a la diferencia;

caracterizado por:

un medio (412, 413) para limitar la diferencia entre la tensión de salida y la salida de referencia para que no sobrepase un valor predeterminado al arrancar dicho filtro activo.