Sistema para detectar ópticamente un arco eléctrico en una fuente de alimentación.

Sistema (10) para detectar ópticamente un arco eléctrico en una fuente (60) de alimentación que tiene una pluralidad de células

(64) de energía, comprendiendo el sistema (10):

un tubo (12) luminoso;

un fotodetector (14) acoplado ópticamente al tubo (12) luminoso; y

un procesador (16) de señal conectado al fotodetector (14),

en el que el tubo (12) luminoso tiene un primer extremo (18) y un segundo extremo (20) y está configurado para capturar luz presente a lo largo de su longitud y transmitir la luz capturada a lo largo de la longitud del tubo (12) luminoso hasta su segundo extremo (20) situado próximo al fotodetector (14), en el que el primer extremo (18) del tubo (12) luminoso está situado fuera de una célula (64) de energía para capturar la luz generada desde de un arco fuera de la célula de energía, y el segundo extremo (20) del tubo luminoso está situado dentro de la célula de energía para capturar la luz generada desde un arco dentro de la célula (64) de energía, recibiendo el fotodetector (14) la luz, a través del tubo (12) luminoso, generada desde un arco dentro de la al menos una célula (64) de energía o fuera de la al menos una célula (64) de energía y generando una señal indicativa de la luz recibida, recibiendo el procesador (16) de señal la señal generada por el fotodetector (14) y

determinar si se ha producido un arco.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2007/012078.

Solicitante: SIEMENS INDUSTRY, INC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 3333 OLD MILTON PARKWAY ALPHARETTA, GA 30005-4437 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: ZHANG,XUAN, AIELLO,MARC F, CHEESMAN,EDWARD ALAN.

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... > H02M7/49 (Combinación de las formas de onda de la tensión de salida de una pluralidad de convertidores)

PDF original: ES-2519266_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Antecedentes

Esta solicitud da a conocer una invención que se refiere, en general y en diversas realizaciones, a un sistema para detectar ópticamente un arco eléctrico en una fuente de alimentación. El sistema puede utilizarse con una fuente de alimentación que tiene una pluralidad de células de energía. Se describen diversas realizaciones de una fuente de alimentación que tiene una pluralidad de células de energía, por ejemplo, en la patente estadounidense 5.625.545 de Hammond ("la patente 545").

En la técnica se conocen sistemas para detectar ópticamente un arco eléctrico. En general, cuando se produce un arco eléctrico, se detecta ópticamente la luz procedente del arco, y puede utilizarse la detección para interrumpir la energía que está alimentando el arco eléctrico. Sin embargo, los sistemas conocidos para detectar ópticamente arcos eléctricos no son necesariamente adecuados para muchas aplicaciones.

Los sistemas conocidos para detectar ópticamente arcos eléctricos son generalmente susceptibles de un punto único de fallo y, por tanto, no son particularmente ideales para aplicaciones que requieren un nivel particular de redundancia. Además, en diversos dispositivos, pueden producirse arcos eléctricos en una variedad de ubicaciones. Para un dispositivo de este tipo, pueden producirse arcos eléctricos en ubicaciones que no se detectan rápidamente por sistemas de detección óptica de arco conocidos. Por consiguiente, a menudo se retrasa la detección de tales arcos, permitiendo de ese modo que los arcos provoquen un daño significativo al dispositivo antes de su detección. En muchos casos, el daño es lo suficientemente significativo para hacer que el dispositivo quede inoperativo.

El documento JP2245168 da a conocer desconectar y evitar mediante derivación células defectuosas de un sistema de conversión de energía.

Los documentos W252716 y JP234675 dan a conocer el uso de una guía luminosa para guiar la luz que procede de un arco hasta un fotodetector.

Sumario

En un sentido general, esta solicitud da a conocer un sistema para detectar ópticamente un arco eléctrico en una fuente de alimentación que tiene una pluralidad de células. Según diversas realizaciones, el sistema incluye un tubo luminoso, un fotodetector acoplado ópticamente al tubo luminoso y un procesador de señal conectado al fotodetector. El tubo luminoso tiene un primer extremo y un segundo extremo y está configurado para capturar luz presente a lo largo de su longitud y transmitir la luz capturada a lo largo de la longitud del tubo luminoso hasta su segundo extremo. El primer extremo del tubo luminoso está situado fuera de al menos una de la pluralidad de células de energía y el segundo extremo del tubo luminoso está situado próximo al fotodetector. El fotodetector recibe luz, a través del tubo luminoso, generada desde un arco dentro de la al menos una célula de energía o fuera de la al menos una célula de energía. El procesador de señal genera una señal indicativa de la luz recibida, recibiendo el procesador de señal la señal generada por el fotodetector y determinando si se ha producido un arco.

En otro sentido general, esta solicitud da a conocer una fuente de alimentación.

Según diversas realizaciones, la fuente de alimentación incluye una pluralidad de células de energía. Al menos una de las células de energía incluye al menos una parte de un tubo luminoso, un fotodetector acoplado ópticamente al tubo luminoso y un procesador de señal conectado al fotodetector. El tubo luminoso tiene un primer extremo y un segundo extremo y está configurado para capturar luz presente a lo largo de su longitud y transmitir la luz capturada a lo largo de la longitud del tubo luminoso hasta su segundo extremo. El primer extremo del tubo luminoso está situado fuera de la al menos una de las células de energía y el segundo extremo del tubo luminoso está situado próximo al fotodetector. El fotodetector recibe luz, a través del tubo luminoso, generada desde un arco dentro de la al menos una de la célula de energía o fuera de la al menos una de la célula de energía. El procesador de señal genera una señal indicativa de la luz recibida, recibiendo el procesador de señal la señal generada por el fotodetector y determinando si se ha producido un arco.

Descripción de dibujos

En el presente documento se describen diversas realizaciones de la invención a modo de ejemplo en relación con las siguientes figuras.

La figura 1 ¡lustra diversas realizaciones de un sistema para detectar ópticamente un arco eléctrico; la figura 2 ¡lustra diversas realizaciones de un tubo luminoso del sistema de la figura 1;

la figura 3 ¡lustra diversas realizaciones de un circuito de procesamiento de señal del sistema de la figura 1; la figura 4 ilustra diversas realizaciones de un procesador de señal digital del sistema de la figura 1;

la figura 5 ilustra diversas realizaciones de un procesador de señal digital del sistema de la figura 1;

la figura 6 ilustra diversas realizaciones de una fuente de alimentación que incluye el sistema de la figura 1; la figura 7 ilustra diversas realizaciones de una célula de energía de la fuente de alimentación de la figura 6;

la figura 8 ilustra diversas realizaciones de una célula de energía de la fuente de alimentación de la figura 6;

la figura 9 ilustra diversas realizaciones de una fuente de alimentación que incluye el sistema de la figura 1; y la figura 1 ilustra diversas realizaciones de un método para detectar ópticamente un arco eléctrico.

Descripción detallada

Debe entenderse que al menos algunas de las figuras y descripciones de la invención se han simplificado para centrarse en elementos que son relevantes para un entendimiento claro de la invención, mientras que se han eliminado, por motivos de claridad, otros elementos que los expertos habituales en la técnica apreciarán que también puede comprender una parte de la invención. Sin embargo, debido a que tales elementos son ampliamente conocidos en la técnica, y debido a que no facilitan necesariamente un mejor entendimiento de la invención, no se proporciona una descripción de tales elementos en el presente documento.

La figura 1 ilustra diversas realizaciones de un sistema 1 para detectar ópticamente un arco eléctrico. El sistema 1 incluye un tubo 12 luminoso, un fotodetector 14 acoplado ópticamente con el tubo 12 luminoso y un procesador 16 de señal conectado eléctricamente al fotodetector 14. El sistema 1 puede utilizarse para detectar ópticamente un arco eléctrico en una variedad de aplicaciones. Por ejemplo, el sistema 1 puede utilizarse para detectar ópticamente un arco eléctrico en una fuente de alimentación que tiene una pluralidad de células de energía. Se describen diversas realizaciones de una fuente de alimentación que tiene una pluralidad de células de energía, por ejemplo, en la patente estadounidense 5.625.545 de Hammond ("la patente 545"), que está incorporada por la presente como referencia en su totalidad. Para facilitar la explicación, el sistema 1 se describirá en el contexto de detectar ópticamente un arco eléctrico en una fuente de alimentación que es similar a la fuente de alimentación descrita en la patente '545. Sin embargo, el sistema 1 también puede utilizarse para detectar ópticamente un arco eléctrico en aplicaciones distintas a una fuente de alimentación.

Se ilustran diversas realizaciones del tubo 12 luminoso en la figura 2. El tubo 12 luminoso incluye un primer extremo 18 y un segundo extremo 2, y puede ser de cualquier longitud adecuada. Según diversas realizaciones, el tubo 12 luminoso está configurado para capturar luz presente en su primer extremo 18 y transmitir la luz capturada a lo largo de la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

Sistema (1) para detectar ópticamente un arco eléctrico en una fuente (6) de alimentación que tiene una pluralidad de células (64) de energía, comprendiendo el sistema (1):

un tubo (12) luminoso;

un fotodetector (14) acoplado ópticamente al tubo (12) luminoso; y un procesador (16) de señal conectado al fotodetector (14),

en el que el tubo (12) luminoso tiene un primer extremo (18) y un segundo extremo (2) y está configurado para capturar luz presente a lo largo de su longitud y transmitir la luz capturada a lo largo de la longitud del tubo (12) luminoso hasta su segundo extremo (2) situado próximo al fotodetector (14), en el que el primer extremo (18) del tubo (12) luminoso está situado fuera de una célula (64) de energía para capturar la luz generada desde de un arco fuera de la célula de energía, y el segundo extremo (2) del tubo luminoso está situado dentro de la célula de energía para capturar la luz generada desde un arco dentro de la célula (64) de energía, recibiendo el fotodetector (14) la luz, a través del tubo (12) luminoso, generada desde un arco dentro de la al menos una célula (64) de energía o fuera de la al menos una célula (64) de energía y generando una señal indicativa de la luz recibida, recibiendo el procesador (16) de señal la señal generada por el fotodetector (14) y

determinar si se ha producido un arco.

Sistema (1) según la reivindicación 1, en el que el fotodetector (14) es un fototransistor.

Sistema (1) según la reivindicación 1, en el que el fotodetector (14) es un fotodiodo.

Sistema (1) según la reivindicación 1, en el que el procesador (16) de señal comprende un circuito (3) de

procesamiento de señal que comprende al menos uno de los siguientes:

un circuito (32) de filtro; y

un circuito (34) de disparo.

Sistema (1) según la reivindicación 1, en el que el procesador (16) de señal comprende un procesador (4, 5) de señal digital.

Sistema (1) según la reivindicación 5, en el que el procesador (4, 5) de señal digital comprende un módulo (42, 52) de filtrado configurado para filtrar una señal generada por el fotodetector (14).

Sistema (1) según la reivindicación 5, en el que el procesador (4) de señal digital comprende un módulo (44) comparador configurado para comparar un valor de al menos una parte de una señal generada por el fotodetector (14) con un valor umbral.

Sistema (1) según la reivindicación 5, en el que el procesador (5) de señal digital comprende al menos uno de los siguientes:

un módulo (54) de amplitud configurado para analizar al menos una parte de una señal generada por el fotodetector (14); y

un módulo (56) de frecuencia configurado para analizar la al menos una parte de la señal generada por el fotodetector (14).

Sistema (1) según la reivindicación 1, que comprende además un control (82) de derivación conectado a un control (66) principal de la fuente (6) de alimentación.

Sistema (1) según la reivindicación 9, que comprende además:

un contactor (84) conectado al control (82) de derivación y a la al menos una célula (64) de energía; y

un interruptor (86) de derivación conectado al control (82) de derivación.

Sistema (1) según la reivindicación 1, en el que el interruptor (86) de derivación comprende:

un primer interruptor (94) conectado a un terminal de salida de la al menos una célula (64) de energía; y

12.

13.

14.

15. 35

16.

17.

18.

un segundo interruptor (96) conectado a un terminal de salida de otra célula (64) de energía de la fuente (6) de alimentación.

Sistema (1) según la reivindicación 1, que comprende además un contactor (68) principal conectado a un control (66) principal de la fuente (6) de alimentación.

Fuente (6) de alimentación, que comprende:

una pluralidad de células (64) de energía, en la que al menos una de las células (64) de energía comprende:

al menos una parte de un tubo (12) luminoso; un fotodetector (14) acoplado ópticamente al tubo (12) luminoso; y un procesador (16) de señal conectado al fotodetector (14),

en la que el tubo (12) luminoso tiene un primer extremo (18) y un segundo extremo (2) y está configurado para capturar luz presente a lo largo de su longitud y transmitir la luz capturada a lo largo de la longitud del tubo (12) luminoso hasta su segundo extremo (2), situado próximo al fotodetector (14), en la que el primer extremo (18) del tubo (12) luminoso está situado fuera de una célula (64) de energía para capturar la luz que puede producirse desde un arco externo, y el segundo extremo (2) del tubo luminoso está situado dentro de la célula de energía para capturar la luz que puede producirse desde un arco dentro de la célula (64) de energía, recibiendo el fotodetector (14) luz, a través del tubo (12) luminoso, generada desde un arco dentro de la al menos una de la célula (64) de energía o fuera de la al menos una de la célula (64) de energía y generando una señal indicativa de la luz recibida, recibiendo el procesador (6) de señal la señal generada por el fotodetector (14) y determinando si se ha producido un arco.

Fuente (6) de alimentación según la reivindicación 13, que comprende además un control (66) principal en comunicación con las células (64) de energía.

Fuente (6) de alimentación según la reivindicación 13, que comprende además un control (82) de derivación en comunicación con el control (66) principal.

Fuente (6) de alimentación según la reivindicación 15, que comprende además al menos uno de los siguientes:

un contactor conectado al control (82) de derivación y a una de las células (64) de energía; y

un interruptor (86) de derivación conectado al control (82) de derivación.

Fuente (6) de alimentación según la reivindicación 16, en el que el interruptor (86) de derivación comprende:

un primer interruptor (94) conectado a un terminal de salida de una de las células (64) de energía; y

un segundo interruptor (96) conectado a un terminal de salida de otra de las células (64) de energía de la fuente (6) de alimentación.

Sistema (1) según la reivindicación 1, en el que el procesador (6) de señal puede determinar el tipo de arco que se ha producido.