Conversión de energía eléctrica de sub muestreo.

Un dispositivo de conversión de energía eléctrica, que comprende:

- al menos una entrada

(201, 301) de fuente eléctrica;

- al menos dos puertas eléctricas (202, 204, 302, 304);

- al menos un medio (205, 306) de propagación de onda eléctrica; y

- al menos una salida eléctrica (209, 305) conectable a una carga de salida de recepción;

en el que un voltaje de la fuente eléctrica se aplica al medio de propagación de onda eléctrica a través de una primera puerta (202, 302) durante una duración de tiempo que supera el tiempo de propagación de onda a través del medio (305, 306) de propagación de onda eléctrica hasta un extremo del medio de propagación de onda eléctrica y de vuelta a la fuente eléctrica, es decir, 2td, acumular una onda eléctrica que viaja en el medio de propagación de onda eléctrica y la onda eléctrica acumulada de retorno se controla en la salida eléctrica con una segunda puerta (204, 304) y en el que las puertas primera y segunda están en una posición de conducción sustancialmente separadas entre sí en el tiempo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/SE2008/051551.

Solicitante: TELEFONAKTIEBOLAGET L M ERICSSON (PUBL).

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: 164 83 STOCKHOLM SUECIA.

Inventor/es: SANDER,SVERKER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > APARATOS PARA LA TRANSFORMACION DE CORRIENTE ALTERNA... > Transformación de una potencia de entrada en corriente... > H02M7/538 (en una configuración push-pull (H02M 7/5375 tiene prioridad))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > APARATOS PARA LA TRANSFORMACION DE CORRIENTE ALTERNA... > Transformación de una potencia de entrada en corriente... > H02M7/217 (utilizando solamente dispositivos semiconductores)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > APARATOS PARA LA TRANSFORMACION DE CORRIENTE ALTERNA... > Transformación de una potencia de entrada en corriente... > H02M3/155 (utilizando solamente dispositivos semiconductores)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > TECNICA DE IMPULSO (medida de las características... > Circuitos para la generación de impulsos eléctricos;... > H03K3/57 (siendo el dispositivo de conmutación un dispositivo de semiconductores)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > TECNICA DE IMPULSO (medida de las características... > Circuitos para la generación de impulsos eléctricos;... > H03K3/53 (por la utilización de un elemento que acumula la energía descargada en una carga por un dispositivo interruptor controlado por una señal exterior y no incorporando realimentación positiva (H03K 3/335 tiene prioridad))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > AMPLIFICADORES (medidas, ensayos G01R; amplificadores... > H03F7/00 (Amplificadores paramétricos (dispositivos o sistemas para la generación o amplificación paramétrica de la luz, de los infrarrojos o de los ultravioletas G02F 1/39))

PDF original: ES-2538337_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Conversión de energía eléctrica de sub muestreo

Campo técnico

La presente invención se refiere a una solución para la conversión de energía eléctrica usando una línea, plano o volumen de transmisión eléctrica.

Antecedentes de la invención

Existen varias soluciones diferentes con el fin de proporcionar un voltaje adecuado a un circuito eléctrico, tanto en lo que se refiere a voltaje de alimentación como a entrada (IN) de voltaje al circuito. A menudo, se usa un convertidor CC/CC para convertir un nivel fijo a otro nivel (de paso de subida o de paso de bajada) . Del mismo modo, se usan convertidores CA/CC para convertir un voltaje de CA a un voltaje de CC a un cierto nivel.

Se conoce el uso de una línea de transmisión eléctrica para generar impulsos eléctricos de alto voltaje o para la conversión de voltaje CC/CC a modo de conmutación usando impulsos cortos que viajan en la línea de transmisión y sincronizan los conmutadores para realizar la conversión de voltaje de CC/CC. Esto se conoce por ejemplo a través del documento WO 2008/051119.

El uso de convertidores de voltaje de CC/CC convencionales a veces puede ser problemático debido a los tiempos de respuesta y las consideraciones de coste. En aplicaciones de alta frecuencia tales componentes necesitan ser altamente optimizados para funcionar correctamente. Hay también una demanda creciente de proveedores de equipos de alta frecuencia para la reducción de costes a todos los niveles, por ejemplo, para la reducción de costes en la industria de las telecomunicaciones, y la eficiencia de optimización es un potente activador de mercado.

Por otra parte, esto también es cierto para los amplificadores de las aplicaciones de alta frecuencia.

Dependiendo de la configuración y de las aplicaciones de circuitería, las soluciones anteriormente mencionadas pueden a veces no ser óptimas y pueden ser más adecuadas soluciones alternativas. Además, existen muchas aplicaciones dentro de las aplicaciones de alta frecuencia donde las soluciones para diferentes tipos de tipos de conversión de energía pueden encontrar aplicabilidad.

Los diferentes tipos de configuraciones eléctricas/de comunicación pueden requerir una pluralidad de diferentes tipos de soluciones dentro de la misma circuitería y en diferentes módulos que interoperan entre sí, en esto hay diferentes tipos de soluciones no siempre compatibles entre sí y que requieren diferentes tipos de bases de conocimiento.

Las aplicaciones de radio frecuencia plantean una situación compleja con el fin de proporcionar una solución de funcionamiento para transferir señales eléctricas/energía a/desde funciones en tales aplicaciones.

Sumario de la invención

Es un objeto de la presente invención remediar al menos algunos de los problemas mencionados anteriormente, y éste se proporciona a través de varios aspectos que se describirán a continuación.

La presente invención describe una manera alternativa de convertir la energía eléctrica de ciertos factores de forma (voltaje, corriente, impedancia) en otro conjunto de factores de forma. Esto se hace mediante la adopción de todas las ventajas de las características de la propagación de onda de un elemento de línea de transmisión (o resonador multidimensional, tales como área o volumen) .

Mediante la inserción de una fuente de bajo voltaje óhmico como paso de unidad (muy alto V/t) , en el punto de conexión "de entrada" del resonador se inicia una propagación de ondas EM. El tiempo de paso de subida debería 55 ser considerablemente menor que td/2, donde td es el tiempo de propagación de onda para el fundamental (longitud completa) del resonador. El resonador se caracteriza por una distribución en red (de 1, 2 o 3 dimensiones) de elementos inductivos, capacitivos y de pérdida formados como componentes individuales o como números finito o infinito de objetos físicos conectados que forman un resonador con una impedancia característica; por ejemplo, un cable coaxial o una línea de tira.

En la conexión opuesta "de salida" del resonador, la onda será parcialmente reflejada al ser definida por el grado de falta de coincidencia entre la impedancia de salida y la impedancia de línea de transmisión (idealmente = -1) . Esta onda reflejada volverá en el resonador en la misma fase que la onda original. Mientras la impedancia de la fuente de entrada se mantenga baja (inferior a la impedancia característica del resonador) se producirá otra onda reflectante 65 debido a la falta de coincidencia de la "entrada" de resonador y la impedancia de la fuente, sumando de este modo las amplitudes de las 2 ondas. De esta manera, la energía almacenada en el resonador se incrementará mientras

siga el impulso de entrada (o de paso de unidad) . Evidentemente, debido a las pérdidas del resonador, algo de energía se perderá.

Cuando el factor eléctrico de forma del resonador alcanza el nivel solicitado, la energía del resonador se puede drenar parcialmente en el modo de rueda libre (análogo a un modo de rueda libre de convertidor Buck CC/CC) o totalmente al cambiar o hacer coincidir la impedancia de carga (load) "de salida" de modo que se produzca un reflejo controlado o que no se produzca ya reflejo.

A continuación, el proceso se puede reiniciar.

La presente invención se basa en 2 ideas.

1. El uso de características de línea de transmisión (propagación de ondas en un resonador) en el área de convertidor de energía para almacenar energía resonante. 15

2. Mediante el "sub muestreo" del sistema, es decir, los impulsos de entrada son más largos que 2td veces el tiempo T de propagación, el factor de forma eléctrica se puede convertir sin una conmutación extensa de la fuente de entrada.

Sobre la base de las ideas anteriores, se exponen varias ideas subsiguientes:

1. El resonador puede tener cualquier forma física de las descritas en cualquier otra bibliografía.

2. El método de sub muestreo disminuye las pérdidas de conmutación de la fuente de entrada, al permanecer 25 cerrado durante varios ciclos de T.

3. El sistema contará con 2 fuentes de frecuencia de ondulación bien definidas a. El fundamental de resonador 30

b. La frecuencia de conmutación de la fuente de entrada sub muestreada y los armónicos relacionados 4. Se pueden usar las diferentes características del resonador para adoptar los sistemas de conversión en cualquier impedancia de carga adecuada. 35

5. El diseño existente podría ser descrito como un resonador y se usa para el almacenamiento de energía.

6. La conversión CC/CC (por ejemplo un convertidor con tecnología Buck-Boost) , amplificador y generador portador

de radio con mezclador de microondas como funciones coincidentes podrán fusionarse mediante el uso de una línea 40 de transmisión común.

Mediante el uso de varios resonadores en combinación se pueden formar cambios de impedancia (transformadores) y nuevos elementos de resonador.

La solución para la conversión de energía de acuerdo con la presente invención como se muestra en este documento y en las reivindicaciones tiene la ventaja de ser capaz de usar componentes de bajo coste y proporciona un sistema de respuesta rápida en comparación con soluciones basadas en un inductor/condensador convencional.

Un primer aspecto de la presente invención proporciona un dispositivo de conversión de energía eléctrica, que 50 comprende:

al menos una entrada de fuente eléctrica;

al menos dos puertas eléctricas;

al menos un medio de propagación de onda eléctrica; y al menos una salida eléctrica conectable a una carga de salida de recepción;

en el que un voltaje... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un dispositivo de conversión de energía eléctrica, que comprende:

- al menos una entrada (201, 301) de fuente eléctrica;

- al menos dos puertas eléctricas (202, 204, 302, 304) ;

- al menos un medio (205, 306) de propagación de onda eléctrica; .

10. al menos una salida eléctrica (209, 305) conectable a una carga de salida de recepción;

en el que un voltaje de la fuente eléctrica se aplica al medio de propagación de onda eléctrica a través de una primera puerta (202, 302) durante una duración de tiempo que supera el tiempo de propagación de onda a través del medio (305, 306) de propagación de onda eléctrica hasta un extremo del medio de propagación de onda eléctrica y de vuelta a la fuente eléctrica, es decir, 2td, acumular una onda eléctrica que viaja en el medio de propagación de onda eléctrica y la onda eléctrica acumulada de retorno se controla en la salida eléctrica con una segunda puerta (204, 304) y en el que las puertas primera y segunda están en una posición de conducción sustancialmente separadas entre sí en el tiempo.

2. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las puertas primera y segunda están ambas situadas en el lateral de la fuente eléctrica del medio de propagación de onda eléctrica.

3. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el dispositivo es un amplificador de energía. 25

4. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el dispositivo es uno de entre un convertidor CC/CC, un convertidor CA/CC, o un convertidor CC/CA.

5. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el dispositivo es un transmisor (600) de radio con 30 mezclador y generación de onda portadora.

6. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el dispositivo es un amplificador modulado que comprende una pluralidad de entradas eléctricas cada una controlada por una puerta correspondiente conectada al medio de propagación de onda eléctrica.

7. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la segunda puerta está en un estado de conducción durante una duración de tiempo más corta que 2td.

8. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el medio de propagación de onda eléctrica comprende

al menos un artículo de entre una línea de transmisión, una línea de micro tira, una pista de placa de circuito impresa, o un disco conductor de electricidad sustancialmente circular.

9. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la carga de salida de recepción y la salida eléctrica del dispositivo han coincidido impedancias sustancialmente. 45

10. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la carga de salida de recepción y la salida eléctrica del dispositivo han coincidido impedancias.

11. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada una de las puertas es una de un conmutador 50 eléctrico o de un diodo.

12. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una tercera puerta dispuesta para proporcionar cambio de polaridad de la onda eléctrica que se propaga en el dispositivo.

13. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la tercera puerta está dispuesta para estar en una posición de conducción durante una duración de tiempo más corta que 2td.

14. Un método para convertir una energía eléctrica usando un medio de propagación de onda eléctrica, que comprende los pasos de:

-proporcionar una fuente eléctrica al medio de propagación de onda eléctrica usando una primera puerta;

- proporcionar la fuente eléctrica durante un tiempo que supere el tiempo de propagación de onda de la onda eléctrica resultante que viaja en el medio de propagación de onda eléctrica hasta un extremo y de vuelta a la fuente 65 de energía eléctrica;

- controlar la onda eléctrica resultante en una salida eléctrica usando una segunda puerta;

en el que las puertas primera y segunda están en una posición de encendido sustancialmente separadas entre sí en el tiempo.

15. Un dispositivo para la amplificación de energía continua, que comprende una pluralidad de dispositivos de acuerdo con la reivindicación 1.