APARATO DE ACCIONAMIENTO DE MOTOR.

Aparato de accionamiento de motor para accionar un motor (2), que comprende:

un circuito rectificador (3) que presenta una entrada conectada a una fuente de alimentación CA monofásica (1); un circuito inversor (4) que está conectado al circuito rectificador, y suministra una corriente y una tensión al motor; y una unidad de control de inversor (5a-f) para controlar el circuito inversor para accionar el motor, caracterizado porque dicha unidad de control de inversor (5a-f) incluye una unidad de estimación de tensión de fuente de alimentación (6a, e, f) para estimar una tensión de la fuente de alimentación CA monofásica, y cambiar el valor de la corriente o tensión suministrada desde el circuito inversor, según la tensión de fuente de alimentación estimada por la unidad de estimación de tensión de fuente de alimentación; y dicha unidad de control de inversor (5a-f) realiza por lo menos uno de entre un primer control y un segundo control, dicho primer control es para disminuir el valor de la corriente de salida o tensión de salida del circuito inversor (4) cuando la tensión de fuente de alimentación estimada por la unidad de estimación de tensión de fuente de alimentación (6a, e, f) está cambiando de una tensión cero a una tensión de pico, y dicho segundo control es para aumentar el valor de la corriente de salida o tensión de salida del circuito inversor (4) cuando la tensión de fuente de alimentación estimada por la unidad de estimación de tensión de fuente de alimentación (6) está cambiando de la tensión de pico a la tensión cero

Aparato de accionamiento de motor.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un aparato de accionamiento de motor y, más particularmente, a un aparato de accionamiento de motor para accionar un motor mediante un sistema que comprende un circuito rectificador monofásico y un inversor.

Antecedentes de la invención

Un aparato de accionamiento de motor convencional acciona un motor utilizando un sistema común que comprende un circuito rectificador monofásico y un inversor. El circuito rectificador monofásico presenta un reactor para mejorar un factor de potencia (no mostrado), y un capacitor de aplanamiento para aplanar una tensión de salida del circuito.

En el aparato de accionamiento de motor convencional así construido, el capacitor de aplanamiento y el reactor de mejora del factor de potencia presentan grandes capacidades, dando como resultado problemas en el coste, vida útil, eficacia, peso, tamaño, y similar del aparato de accionamiento de motor. El capacitor de aplanamiento de gran capacidad y el reactor de gran capacidad se emplean para evitar la degradación en el factor de potencia debida a la distorsión en la forma de onda de la corriente que fluye desde la fuente de alimentación hasta el aparato de accionamiento de motor. En otras palabras, en el aparato de accionamiento de motor, cuando los valores del capacitor de aplanamiento y el reactor se vuelven pequeños, el factor de potencia se degrada debido a la distorsión en la forma de onda de la corriente que fluye desde la fuente de alimentación hasta el aparato de accionamiento de motor, llevando a un aumento en los componentes armónicos. Como resultado, el aparato de accionamiento de motor no puede satisfacer las normas de armónicos de la CEI (Comisión Electrotécnica Internacional).

Por tanto se ha propuesto un procedimiento para disminuir drásticamente las capacidades del capacitor de aplanamiento y el reactor de mejora del factor de potencia, y además, mejorar el factor de potencia de entrada del aparato de accionamiento de motor (por ejemplo, la solicitud de patente publicada japonesa nº 2002-51589).

A continuación en la presente memoria, se proporcionará una descripción de un aparato de accionamiento de motor que utiliza el procedimiento dado a conocer en la solicitud de patente publicada japonesa nº 2002-51589 (primera técnica anterior).

La figura 11 es un diagrama de bloques para explicar un aparato de accionamiento de motor según la primera técnica anterior.

Haciendo referencia a la figura 11, un aparato de accionamiento de motor 100 incluye un circuito rectificador monofásico 3 que presenta una entrada conectada a una fuente de tensión CA monofásica 1, y un circuito inversor 4 que está conectado al circuito rectificador monofásico 3 y suministra una corriente y una tensión a un motor 2.

El circuito rectificador monofásico 3 incluye diodos primero 31 y segundo 32 conectados en serie, y diodos tercero 33 y cuarto 34 conectados en serie. Los cátodos de los diodos primero 31 y tercero 33 están conectados entre sí, y el nodo de conexión es un nodo de salida 3a del circuito rectificador monofásico 3. Los ánodos de los diodos segundo 32 y cuarto 34 están conectados entre sí, y el nodo de conexión es el otro nodo de salida 3b del circuito rectificador monofásico 3. Un capacitor de aplanamiento 12a está conectado entre los nodos de salida 3a y 3b del circuito rectificador monofásico 3. Además, un terminal de salida de la fuente de tensión CA monofásica 1 está conectado al nodo de conexión 3c de los diodos primero 31 y segundo 32, mientras que el otro terminal de salida de la fuente de tensión CA monofásica 1 está conectado al nodo de conexión 3d de los diodos tercero 33 y cuarto 34.

Además, el circuito inversor 4 comprende unos elementos de conmutación primero 41 y segundo 42 conectados en serie, elementos de conmutación tercero 43 y cuarto 44 conectados en serie, y elementos de conmutación quinto 45 y sexto 46 conectados en serie. Unos extremos (terminales en el lado de mayor tensión) de los elementos de conmutación primero 41, tercero 43 y quinto 45 están conectados entre sí, y el nodo de conexión (un nodo de entrada) está conectado al nodo de salida 3a del circuito rectificador monofásico 3. Unos extremos (terminales en el lado de menor tensión) de los elementos de conmutación segundo 42, cuarto 44 y sexto 46 están conectados entre sí, y el nodo de conexión (el otro nodo de entrada) está conectado al otro nodo de salida 3b del circuito rectificador monofásico 3. Además, los diodos primero 51 a sexto 56 están conectados en antiparalelo a los elementos de conmutación primero 41 a sexto 46, respectivamente. El nodo de conexión 4a de los elementos de conmutación primero 41 y segundo 42 es un primer nodo de salida del circuito inversor 4, el nodo de conexión 4b de los elementos de conmutación tercero 43 y cuarto 44 es un segundo nodo de salida del circuito inversor 4 y el nodo de conexión 4c de los elementos de conmutación quinto 45 y sexto 46 es un tercer nodo de salida del circuito inversor 4. Los nodos de salida primero 4a a tercero 4c del circuito inversor 4 son los nodos de entrada de las respectivas fases de la entrada trifásica del motor 2.

El aparato de accionamiento de motor 100 incluye además una unidad de cálculo de orden de corriente 14 para suministrar un valor de orden de corriente io basándose en un valor absoluto |v| de una tensión suministrada desde la fuente de tensión CA monofásica 1, un par motor de orden To proporcionado desde el exterior y una corriente (corriente de enlace CC) idc que fluye entre el circuito rectificador monofásico 3 y el inversor 4; y una unidad de control de corriente 15 para suministrar una señal de accionamiento (señal de compuerta) Sg a las compuertas de los respectivos elementos de conmutación 41 a 46 del circuito inversor 4 basándose en el valor de orden de corriente io, y una corriente i que realmente fluye en el motor 2.

La unidad de cálculo de orden de corriente 14 modula el par motor de orden To desde el exterior mediante el valor absoluto |v| de la tensión de salida v de la fuente de tensión CA monofásica 1 para generar una forma de onda de par motor modulado y calcula un valor de orden de corriente io de modo que la forma de onda de la corriente de enlace CC idc se vuelve igual a la forma de onda del par motor modulado. La unidad de control de corriente 15 compara el valor de orden de corriente io calculado por la unidad de cálculo de orden de corriente 14 con la corriente i que realmente fluye en el motor, y controla el circuito inversor 4 con la señal de compuerta Sg para eliminar una desviación entre el valor de orden de corriente io y la corriente i. Realmente, el circuito de control de corriente 15 realiza un control tal como una conversión de trifásica a bifásica de la corriente i que va a controlarse.

En el aparato de accionamiento de motor 100 (primera técnica anterior), la forma de onda de la corriente de enlace CC idc que fluye entre el circuito rectificador monofásico 3 y el circuito inversor 4 se vuelve igual a la forma de onda del valor absoluto |v| de la tensión v suministrada desde la fuente de alimentación CA monofásica 1, por lo que se mejora la forma de onda de corriente de la fuente de alimentación CA monofásica 1, dando como resultado un aumento en el factor de potencia. Por lo tanto, pueden reducirse las capacidades del capacitor de aplanamiento y el reactor de mejora del factor de potencia.

Sin embargo, cuando se reduce la capacidad del capacitor de aplanamiento, la tensión de entrada del circuito inversor 4 es pulsada. Como resultado, se baja el nivel de la tensión de entrada del circuito inversor 4, y no puede obtenerse una tensión deseada que vaya a aplicarse a, por ejemplo, un motor CC sin escobillas.

Con el fin de solucionar este problema, se ha propuesto un aparato de accionamiento de motor (segunda técnica anterior) para hacer avanzar la fase de la tensión de salida cuando se satura la tensión de salida del circuito inversor (por ejemplo, la solicitud de patente publicada japonesa nº Hei. 10-150795).

En este aparato de accionamiento de motor (segunda técnica anterior), cuando se satura la tensión de salida del circuito inversor que suministra la tensión de accionamiento de motor, es decir, cuando el nivel de la tensión de salida del inversor se vuelve igual a o mayor que el nivel de la tensión de entrada, se hace avanzar la fase de la tensión de accionamiento de motor (tensión de salida de inversor) para poner al motor sin escobillas...

1. Aparato de accionamiento de motor para accionar un motor (2), que comprende:

un circuito rectificador (3) que presenta una entrada conectada a una fuente de alimentación CA monofásica (1);

un circuito inversor (4) que está conectado al circuito rectificador, y suministra una corriente y una tensión al motor; y

una unidad de control de inversor (5a-f) para controlar el circuito inversor para accionar el motor,

caracterizado porque

dicha unidad de control de inversor (5a-f) incluye una unidad de estimación de tensión de fuente de alimentación (6a, e, f) para estimar una tensión de la fuente de alimentación CA monofásica, y cambiar el valor de la corriente o tensión suministrada desde el circuito inversor, según la tensión de fuente de alimentación estimada por la unidad de estimación de tensión de fuente de alimentación; y

dicha unidad de control de inversor (5a-f) realiza por lo menos uno de entre un primer control y un segundo control, dicho primer control es para disminuir el valor de la corriente de salida o tensión de salida del circuito inversor (4) cuando la tensión de fuente de alimentación estimada por la unidad de estimación de tensión de fuente de alimentación (6a, e, f) está cambiando de una tensión cero a una tensión de pico, y dicho segundo control es para aumentar el valor de la corriente de salida o tensión de salida del circuito inversor (4) cuando la tensión de fuente de alimentación estimada por la unidad de estimación de tensión de fuente de alimentación (6) está cambiando de la tensión de pico a la tensión cero.

2. Aparato de accionamiento de motor para accionar un motor (2), que comprende:

un circuito rectificador (3) que presenta una entrada conectada a una fuente (1) de alimentación CA monofásica;

un circuito inversor (4) que está conectado al circuito rectificador, y suministra una corriente y una tensión al motor; y

una unidad de control de inversor (5a-f) para controlar el circuito inversor para accionar el motor,

caracterizado porque

dicha unidad de control de inversor (5a-f) incluye una unidad de estimación de tensión de fuente de alimentación (6a, e, f) para estimar una tensión de la fuente de alimentación CA monofásica, y cambiar el valor de la corriente o tensión suministrada desde el circuito inversor, según la tensión de fuente de alimentación estimada por la unidad de estimación de tensión de fuente de alimentación; y

dicha unidad de control de inversor (5a-f) presenta una unidad de detección de tensión de entrada de inversor (8) para detectar la tensión introducida en el circuito inversor (4), compara el valor absoluto de la tensión de fuente de alimentación estimada por la unidad de estimación de tensión de fuente de alimentación (6a, e, f) con la tensión de entrada de inversor detectada por la unidad de detección de tensión de entrada de inversor (8), y realiza por lo menos uno de entre un primer control y un segundo control, dicho primer control es para aumentar el valor de la corriente de salida o tensión de salida del circuito inversor (4) cuando la tensión de entrada de inversor es mayor que el valor absoluto de la tensión de fuente de alimentación estimada, y dicho segundo control es para disminuir el valor de la corriente de salida o tensión de salida del circuito inversor (4) cuando la tensión de entrada de inversor es menor que el valor absoluto de la tensión de fuente de alimentación estimada.

3. Aparato de accionamiento de motor según la reivindicación 1, en el que dicha unidad de estimación de tensión de fuente de alimentación (6a) presenta una unidad de detección de cruce por cero (11) para detectar un instante de cruce por cero de la fuente de alimentación CA monofásica, y estima una tensión de la fuente de alimentación CA monofásica a partir del instante de cruce por cero detectado por la unidad de detección de cruce por cero (11).

4. Aparato de accionamiento de motor según la reivindicación 2, en el que

dicho motor (2) es un motor CC sin escobillas,

dicho primer control es para hacer avanzar la fase de la corriente de salida o tensión de salida del circuito inversor (4) cuando la tensión de entrada de inversor es mayor que el valor absoluto de la tensión de fuente de alimentación estimada, y

dicho segundo control es para retardar la fase de la corriente de salida o tensión de salida del circuito inversor (4) cuando la tensión de entrada de inversor es menor que el valor absoluto de la tensión de fuente de alimentación estimada.

5. Aparato de accionamiento de motor según la reivindicación 2, en el que

dicho motor (2) es un motor de inducción,

dicho primer control está destinado a disminuir la velocidad angular de la corriente de salida o tensión de salida del circuito inversor (4) cuando la tensión de entrada de inversor es mayor que el valor absoluto de la tensión de fuente de alimentación estimada, y

dicho segundo control está destinado a aumentar la velocidad angular de la corriente de salida o tensión de salida del circuito inversor (4) cuando la tensión de entrada de inversor es menor que el valor absoluto de la tensión de fuente de alimentación estimada.

6. Aparato de accionamiento de motor según la reivindicación 2, en el que dicha unidad de estimación de tensión de fuente de alimentación (6) incluye una unidad de detección de instante para detectar un instante en el que la tensión de entrada de inversor alcanza un valor máximo, basándose en la tensión de entrada de inversor detectada por la unidad de detección de tensión de entrada de inversor (8), y estima una tensión de la fuente de alimentación CA monofásica basándose en el instante detectado por la unidad de detección de instante, y el valor de tensión de entrada de inversor que es una salida desde la unidad de detección de tensión de entrada de inversor (8) en este instante.

7. Aparato de accionamiento de motor según la reivindicación 1, en el que dicho circuito rectificador (3) presenta un capacitor (12) para cargar una corriente regenerativa desde el motor.

8. Aparato de accionamiento de motor según la reivindicación 1, en el que dicho circuito rectificador (3) presenta una bobina de inducción (13) para cortar el ruido que se produce en el circuito inversor.

9. Compresor (250a; 260a; 360a; 380a) que incluye un motor para generar una potencia, y un aparato de accionamiento de motor (250b; 260b; 360b; 380b) para accionar el motor, y siendo dicho aparato de accionamiento de motor (250b; 260b; 360b; 380b) un aparato de accionamiento de motor según la reivindicación 1.

10. Climatizador (250) que incluye un compresor (250a) que presenta un motor para generar una potencia, y un aparato de accionamiento de motor (250b) para accionar el motor del compresor, y siendo dicho aparato de accionamiento de motor (250b) un aparato de accionamiento de motor según la reivindicación 1.

11. Frigorífico (260) que incluye un compresor (260a) que presenta un motor para generar una potencia, y un aparato de accionamiento de motor (260b) para accionar el motor del compresor, y siendo dicho aparato de accionamiento de motor (260b) un aparato de accionamiento de motor según la reivindicación 1.

12. Máquina lavadora (270) eléctrica que incluye un motor (276) para generar una potencia, y un aparato de accionamiento de motor (277) para accionar el motor, y siendo dicho aparato de accionamiento de motor (277) un aparato de accionamiento de motor según la reivindicación 1.

13. Ventilador de aire (280) que incluye un motor (282) para generar una potencia, y un aparato de accionamiento de motor (283) para accionar el motor, y siendo dicho aparato de accionamiento de motor (283) un aparato de accionamiento de motor según la reivindicación 1.

14. Aspiradora eléctrica (290) que incluye un motor (293) para generar una potencia, y un aparato de accionamiento de motor (294) para accionar el motor, y siendo dicho aparato de accionamiento de motor (294) un aparato de accionamiento de motor según la reivindicación 1.

15. Secadora eléctrica (360) que incluye un compresor (360a) que presenta un motor para generar una potencia, y un aparato de accionamiento de motor (360b) para accionar el motor del compresor, y siendo dicho aparato de accionamiento de motor (360b) un aparato de accionamiento de motor según la reivindicación 1.

16. Unidad de suministro de agua caliente de tipo bomba de calor (380) que incluye un compresor (380a) que presenta un motor para generar una potencia, y un aparato de accionamiento de motor (380b) para accionar el motor del compresor, y siendo dicho aparato de accionamiento de motor (380b) un aparato de accionamiento de motor según la reivindicación 1.