Se describe un ondulador multinivel de puente H que usa una comunicación de CAN,

el cual obtiene una alta tensión conectando una pluralidad de células de potencia en serie por fase. El ondulador multinivel de puente H comprende una pluralidad de células de potencia, un controlador principal, una pluralidad de controladores de célula; y unos correctores de error, provisto cada uno correspondientemente con cada uno de los controladores de célula y conectados al controlador principal y a los controladores de célula, para corregir el error de reloj de los controladores de célula en base al periodo de comunicación del controlador principal o para determinar que se produce error si la señal de control de tensión no se recibe del controlador principal durante un periodo de tiempo predeterminado para proporcionar una señal de control de tensión previa, o para determinar que se produce error si se recibe del controlador principal una señal de control de tensión, la cual representa un valorde tensión que excede una diferencia admisible a partir de un valor de tensión de la señal de control de tensión previa, para proporcionar una señal de control de tensión previa

Ondulador multinivel de puente H que usa comunicación de CAN.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un ondulador de alta tensión, y más particularmente a un ondulador de alta tensión que obtiene una tensión de salida alta conectando una pluralidad de onduladores de baja tensión en serie.

Más específicamente, la presente invención se refiere a un ondulador que habilita el control distribuido a través de una pluralidad de controladores de célula y un único controlador principal, en el que los controladores de célula controlan respectivamente una pluralidad de células de potencia, y el controlador principal controla los controladores de célula.

Más específicamente, la presente invención se refiere a un ondulador de alta tensión que incluye una red de comunicación de Red de Área de Controladores (CAN), para la comunicación entre el controlador principal y los controladores de célula.

Un ondulador multinivel de puente H fue sugerido en primer lugar por Marchesoni en 1989, Puesto que el ondulador multinivel de puente H se construye conectando un ondulador de puente completo en un tipo de cascada, el ondulador multinivel de puente H se denomina también un ondulador de cascada.

El ondulador multinivel de puente H incluye una pluralidad de células de potencia (en lo sucesivo denominadas abreviadamente "células") que comprenden onduladores monofásicos conectados en serie por fase, donde los onduladores monofásicos incluyen interruptores de semiconductor de potencia de baja tensión, tales como transistores bipolares de puerta aislada (denominados IGBT).

Se conecta una pluralidad de células en serie de acuerdo con el ondulador multinivel de puente H para obtener una alta tensión.

El ondulador multinivel de puente H puede obtener una tensión de salida alisada que tiene una pequeña tasa de variación de la tensión respecto al tiempo, es decir, una pequeña dv/dt por fase desfasando una señal de modulación de anchura de impulso (PWM) para controlar la conmutación de puerta del interruptor de semiconductor de potencia en la células conectadas en serie.

Si el número de células conectadas en serie aumenta en el ondulador multinivel de puente H, aumenta el número de niveles de tensión de salida para obtener una forma de onda de tensión próxima a una onda sinusoidal.

Mientras tanto, en el ondulador multinivel de puente H según la técnica convencional, un controlador principal proporciona individualmente señales de tensión de referencia de las tres fases a los controladores de célula de las tres fases.

Sin embargo, el ondulador multinivel de puente H según la técnica convencional tiene un problema en cuanto a que el controlador principal debería dar como salida tres señales de tensión de referencia con una diferencia de fase de 120º para cada fase y se debería disponer un número de medios de comunicación y de líneas de comunicación en el controlador principal y en cada controlador de célula para transmitir las señales de tensión de referencia de las tres fases a los controladores de célula para cada fase.

En otras palabras, si la diferencia de fase entre las señales de control de tensión para cada fase no es de 120º exactamente, la tensión de salida en la salida de cada célula de potencia no está desplazada en fase según un valor objetivo, con lo cual la corriente de salida de la célula de potencia fluctúa.

También, si se usa una comunicación en modo de red de área de controladores (CAN), la cual es un tipo de comunicación en serie y de la cual se reconoce su fiabilidad en el campo de la industria como un modo de comunicación entre el controlador principal y los controladores de célula, el controlador principal sincroniza convencionalmente con los controladores de célula usando interrupciones de recepción. Sin embargo, en esta técnica convencional, se produce cierto error en la sincronización debido a diferencias de reloj de las unidades centrales de proceso (CPU) en los controladores de célula con el controlador principal y un error menor de computación interna. Por esta razón, se puede aplicar una señal de salida de modulación de anchura de impulso que tenga error desde cada controlador de célula a una célula de potencia correspondiente en una diferencia de fase objetivo en el momento en el cual no se aplica normalmente una tensión.

Resumen de la invención

Es por tanto un objeto de la presente invención proporcionar un ondulador multinivel de puente H que usa una comunicación de CAN, en el cual un controlador principal proporciona sólo una señal de control de tensión monofásica a una pluralidad de controladores de célula y el controlador de célula para cada fase genera señales de modulación de anchura de impulso de diferentes fases que dependen de cualquier fase de las tres fases a la cual pertenezca el controlador de célula y una posición de una célula de potencia correspondiente entre una pluralidad de células de potencia conectadas en serie sobre la base de la señal de control de tensión monofásica, con lo cual el número de medios de comunicación y de líneas de comunicación entre un controlador principal y una pluralidad de controladores de célula se puede reducir notablemente.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un ondulador multinivel de puente H que usa una comunicación de CAN, en el cual cada controlador de célula corrige su error de reloj en base a un periodo de tiempo de comunicación predeterminado para transmitir una señal de referencia de tensión desde un controlador principal a una pluralidad de controladores de célula, con lo cual se puede obtener exactamente un valor objetivado de desfase por una salida de señal de modulación de anchura de impulso de cada controlador de célula.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un ondulador multinivel de puente H que usa una comunicación de CAN, el cual proporciona una comunicación fiable eliminando la posibilidad de operación de error que puede producirse si no se recibe una señal de tensión de referencia desde un controlador principal durante un periodo de tiempo predeterminado o si una señal de tensión de referencia proporcionada desde el controlador principal a cada controlador de célula tiene un valor de tensión de diferencia rápida a partir de una señal de tensión de referencia previa que exceda un intervalo admisible.

Para lograr estas y otras ventajas y según el propósito de la presente invención, tal como se realiza y describe ampliamente aquí, se proporciona un ondulador multinivel de puente H que usa una comunicación de CAN, que comprende:

una pluralidad de células de potencia conectadas en serie por fase, teniendo cada una un interruptor de semiconductor de potencia para conmutar el control;

un controlador principal que da como salida una señal de control de tensión de una sola fase de las tres fases que representan las tensiones de salida a obtener del ondulador, en cada periodo de comunicación predeterminado según un control de velocidad predeterminado y que habilita la comunicación de CAN;

una pluralidad de controladores de célula conectados al controlador principal y cada uno provisto correspondientemente con cada una de las células de potencia por fase, teniendo salidas conectadas a las células de potencia para controlar la amplitud y la fase de las tensiones de salida de las células de potencia, para dar como salida una señal de modulación de anchura de impulso que tiene una diferencia de fase por fase y una diferencia de fase de acuerdo con una posición de una célula de potencia correspondiente en base a la señal de control de tensión de una cualquiera de las tres fases, y que habilita la comunicación de CAN.

una red conectada entre el controlador principal y los controladores de célula, que proporciona un camino de comunicación entre el controlador principal y los controladores de célula; y

unos correctores de error, provisto cada uno correspondientemente con cada uno de los controladores de célula y conectados al controlador principal y a los controladores de célula, para corregir el error de reloj de los controladores de célula en base al periodo de comunicación del controlador principal o para determinar que se produce error si no se recibe la señal de control de tensión del controlador principal durante un periodo de tiempo predeterminado para proporcionar...

1. Un ondulador multinivel de puente H que usa una comunicación de CAN, que comprende:

una pluralidad de células de potencia conectadas en serie por fase, teniendo cada una un interruptor de potencia de semiconductor para conmutar el control;

un controlador principal que da como salida una señal de control de tensión de una sola fase de las tres fases que representan las tensiones de salida a obtener del ondulador, en cada periodo de comunicación predeterminado según un control de velocidad predeterminado y que habilita la comunicación de CAN;

una pluralidad de controladores de célula conectados al controlador principal, teniendo cada uno de ellos salidas conectadas a las correspondientes células de potencia, tal que estos controladores de célula proporcionan una señal de modulación de pulso a las células, para controlar la amplitud y la fase de las tensiones de salida de las células de potencia, para dar como salida una señal de modulación de anchura de impulso que tiene una diferencia de fase por fase y una diferencia de fase de acuerdo con una posición de una célula de potencia correspondiente en base a la señal de control de tensión de una cualquiera de las tres fases, y que habilita la comunicación de CAN, obteniéndose dicha señal de modulación desfasando la señal recibida del control principal teniendo en cuenta por un lado la fase en la que está la célula y la posición de conexión en serie de la célula;

una red conectada entre el controlador principal y los controladores de célula, que proporciona un camino de comunicación entre el controlador principal y los controladores de célula; y

unos correctores de error, provisto cada uno correspondientemente con cada uno de los controladores de célula y conectados al controlador principal y a los controladores de célula, para corregir el error de reloj de los controladores de célula en base al periodo de comunicación del controlador principal o para determinar que se produce error si la señal de control de tensión no se recibe del controlador principal durante un periodo de tiempo predeterminado y proporcionar una señal de control de tensión previamente recibida y almacenada, o bien para determinar que se produce error si se recibe del controlador principal una señal de control de tensión, la cual representa un valor de tensión que excede una diferencia admisible a partir de un valor de tensión de la señal de control de tensión previa, y proporcionar una señal de control de tensión previamente recibida y almacenada.

2. El ondulador multinivel de puente H que usa una comunicación de CAN como el de la reivindicación 1, en el que la red incluye una red de fibra óptica para proporcionar un camino de comunicación entre los accionadores de comunicación de CAN del controlador principal y los controladores de célula.

3. El ondulador multinivel de puente H que usa una comunicación de CAN como el de la reivindicación 1, en el que cada uno de los controladores de célula incluye:

una memoria para almacenar y proporcionar una información de diferencia de fase entre una fase de la señal de control de tensión del controlador principal y una fase de una tensión a obtener de la correspondiente célula de potencia, de acuerdo con la posición de conexión en serie de la correspondiente célula de potencia, y cualquiera de las tres fases a la cual pertenece la correspondiente célula de potencia;

un generador de señal de modulación de anchura de impulso para generar la señal de modulación de anchura de impulso; y

un procesador que controla la generación de la señal de modulación de anchura de impulso del generador de señal de modulación de anchura de impulso de acuerdo con la información sobre la diferencia de fase proporcionada desde la memoria.