PROCEDIMIENTO ELECTRÓNICO DE CONTROL.

Un procedimiento para suministrar potencia a una circuitería de control (190),

de un dispositivo de control de potencia (160) en un sistema electrónico de control (100), incluyendo el dispositivo de control de potencia (160) por lo menos un dispositivo controlablemente conductor, (Q101, Q102), comprendiendo el procedimiento: cargar un condensador (C10) a través de una carga (200) hasta una alta tensión predeterminada únicamente cuando dicho dispositivo controlablemente conductor (Q101, Q102) se encuentra en estado no-conductivo, en el que el dispositivo controlablemente conductor (Q101, Q102) es conectable a la carga (200) en un modo de dos hilos de dicho sistema electrónico de control (100) y controla si la carga (200) está siendo o no activada; y extraer corriente de dicho condensador (C10) usando un convertidor (U10, L10, C13; U11, Z10, R12), que tiene una eficiencia predeterminada para suministrar una tensión de suministro de potencia (TP11) para la activación de dicha circuitería de control (190) tanto cuando la carga (200) está siendo activada, como cuando la carga (200) no está siendo activada, en el que el dispositivo controlablemente conductor (Q101, Q102) controla la carga (200) que debe activarse cuando el dispositivo controlablemente conductor (Q101, Q102) está en estado no conductor y que no debe activarse cuando el dispositivo controlablemente conductor (Q101, Q102) está en el estado no-conductor

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08172243.

Solicitante: LUTRON ELECTRONICS COMPANY, INC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 7200 SUTER ROAD COOPERSBURG, PA 18036-1299 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: NEWMAN, ROBERT, C., JR.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 3 de Julio de 2002.

Clasificación PCT:

  • H02M1/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02M APARATOS PARA LA TRANSFORMACION DE CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE ALTERNA, DE CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE CONTINUA O DE CORRIENTE CONTINUA EN CORRIENTE CONTINUA Y UTILIZADOS CON LAS REDES DE DISTRIBUCION DE ENERGIA O SISTEMAS DE ALIMENTACION SIMILARES; TRANSFORMACION DE UNA POTENCIA DE ENTRADA EN CORRIENTE CONTINUA O ALTERNA EN UNA POTENCIA DE SALIDA DE CHOQUE; SU CONTROL O REGULACION (transformación de la corriente o de la tensión especialmente adaptada para su uso en los relojes electrónicos sin partes móviles G04G 19/02; sistemas de regulacion de variables eléctricas o magnéticas en general, p. ej. utilizando transformadores, reactancias o bobinas de choque, combinacion de tales sistemas con convertidores estáticos G05F; para computadores digitales G06F 1/00; transformadores H01F; conexión o control de un convertidor teniendo en cuenta su unión funcional con una fuente similar u otra fuente de alimentación H02J; convertidores dinamoeléctricos H02K 47/00; control de los transformadores, reactancias o bobinas de choque, control o regulación de motores, generadores eléctricos o convertidores dinamoeléctricos H02P; generadores de impulsos H03K). › Detalles de aparatos para transformación.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2371160_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento electrónico de control.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a circuitos y sistemas electrónicos de control y, más particularmente, a circuitos y sistemas de control de la iluminación.

Antecedentes de la invención

Existen muchas solicitudes en las que es deseable controlar la cantidad de potencia eléctrica media suministrada a una carga. Un ejemplo de dichas solicitudes es el uso de un regulador de iluminación para controlar la potencia de salida de una lámpara. Un regulador actúa normalmente mediante el control de la conducción de corriente a través de la carga. Un dispositivo controlablemente conductor está sincronizado a la tensión ce la línea de CA y es controlado para conducir durante un intervalo predeterminado en cada semi-ciclo de tensión de la línea de CA. Es decir, la carga sólo recibe potencia (está activada) para una parte del semi-ciclo de tensión de la línea de CA. Cuanto mayor es el tiempo de conducción, más potencia se suministra a la carga. Siguiendo la misma lógica, cuanto menor es el tiempo de conducción, menos potencia se suministra a la carga.

Existen principalmente dos procedimientos para controlar cargas de CA tales como cargas de iluminación, control de fase directa y control de fase inversa. Un dispositivo controlablemente conductor es un dispositivo cuya conducción puede controlarse mediante una señal externa. Estos incluyen dispositivos tales como transistores de efecto de campo semiconductor de óxido de metal (MOSFET), transistores bipolares de puerta aislada (IGBT), transistores de conexión bipolar (BJT), triacs, rectificadores controlados por silicio (SCRs), relés, conmutadores, tubos de vacío y similares. Estos dos procedimientos de control utilizan los estados conductor y no conductor de un dispositivo controlablemente conductor para controlar la potencia en una carga y sincronizar la conducción y no conducción de los dispositivos controlablemente conductores a los cruces cero de la fuente de tensión de la línea de CA.

Para activar la carga, el procedimiento de control de fase directa, tal como se ilustra en la Figura 13, sincroniza un dispositivo controlablemente conductor a la fuente de la potencia de CA y controla el dispositivo controlablemente conductor para que sea no conductor durante la primera parte de un semi-ciclo de tensión de la línea de CA, controlando acto seguido el dispositivo controlablemente conductor para que sea conductor durante la parte restante del semi-ciclo de tensión de la red de CA. En el procedimiento de control de fase inversa, tal como se ilustra en la Figura 14, los períodos de no conducción y conducción se invierten con relación al tiempo. Es decir, para activar la carga, el dispositivo controlablemente conductor es controlado para que sea conductor durante la primera parte del semi-ciclo de tensión de la línea de CA, seguido por un período de no conducción en el mismo semi-ciclo. El procedimiento de control de fase inversa se utiliza a menudo \hbox{para la operación de cargas capacitivas tales como transformadores electrónicos.}

En los sistemas de control basados en el control de fase directa, el dispositivo controlablemente conductor es a menudo un triac o un SCR. Estos dispositivos pueden controlarse para que sean no conductores o conductores. No obstante, si se controlan para que sean conductores, únicamente pueden hacerse no conductores permitiéndose que la corriente que pasa a través de ellos sea cero. Debido a esta característica, estos tipos de dispositivos controlablemente conductores no se utilizan para sistemas de control basados en el control de fase inversa, donde es necesaria la capacidad de activar y desactivar la conducción.

Los controles electrónicos necesitan recibir un suministro de potencia a fin de activar sus electrónicas asociadas. Además, muchos controles requieren información sobre temporización relacionada con la frecuencia de la línea. Los controles que únicamente poseen dos terminales de potencia tienen uno de estos terminales (el terminal activo) conectado a un hilo activo de una fuente de potencia de CA y el otro terminal (el terminal activo reducido) conectado a un primer terminal de una carga. Los controles con este tipo de conexión se denominan a menudo controles "de dos hilos". Los controles de dos hilos que están conectados en serie con sus cargas deben cargar sus suministros de potencia y obtener información de la temporización a través de esta carga. La carga puede tener a menudo una amplia gama de impedancia de entrada. Así pues, el funcionamiento del suministro de potencia y el circuito de temporización se ve a menudo comprometido en el esquema de conexión de dos hilos. No obstante, una conexión de dos hilos es necesaria cuando el control está cableado en una solicitud donde no se dispone de un hilo neutro.

Los controles que tienen conexiones al hilo activo, a la carga y al hilo neutro, se denominan a menudo como controles "de tres hilos". Cuando se dispone de un hilo neutro desde la fuente de potencia de CA para su conexión a un terminal neutro del control, la información sobre la fuente de potencia y el cruce cero se puede obtener independientemente de la carga conectada, mejorándose así el rendimiento. En muchas solicitudes, no está disponible un hilo neutro desde la fuente de potencia de CA. En consecuencia, se necesita un control que pueda actuar correctamente como un control de dos hilos o un control de tres hilos, permitiendo así que el control sea utilizado en una amplia gama de aplicaciones de campo con gran flexibilidad.

La técnica anterior para desarrollar un suministro de potencia de baja tensión no aislada a partir de una fuente de alta tensión, tal como la tensión de línea de CA, utilizaba circuitos tales como un suministro de potencia "cat ear". Dicho sistema conduciría a o cerca del cruce cero de tensión de línea a fin de recargar un condensador de almacenamiento de energía. Dichos sistemas actúan normalmente de forma adecuada en la región de alrededor de 1 milisegundo desde el cruce cero de la tensión de línea. El funcionamiento fuera de esta ventana de tiempo puede provocar que se disipe demasiada potencia en el suministro de potencia.

El suministro de potencia "cat ear" tiene unos picos relativamente elevados y unas corrientes de entrada media elevadas, en relación con la corriente media suministrada a la carga de CD conectada. Esta corriente de entrada media elevada presenta un problema importante cuando esta tecnología de suministro se utiliza con tipos de carga de tensión electrónica baja (ELV) en los reguladores de control de fase conectados en forma de dos hilos. Se necesita un suministro para la circuitería de control de baja tensión que tenga corrientes de entrada media bajas a través de la carga de alta tensión. Asimismo, los suministros clásicos de potencia de la técnica anterior han sido relativamente ineficientes, de tal modo que necesitan corrientes de entrada media superiores para suministrar los requisitos de potencia de los reguladores clásicos de la técnica anterior.

Otro inconveniente de los suministros de potencia de la técnica anterior para los dispositivos de control de la iluminación es que las pérdidas de potencia en los suministros de potencia aumentan con la cantidad de corriente necesaria que debe ser entregada por el suministro de potencia. La tendencia en los controles modernos de iluminación es la de incorporar más características y funcionalidad. Estas características y funcionalidad requieren siempre incrementar las cantidades de corriente a proporcionar por el suministro de potencia. Así pues, es deseable proporcionar un suministro de potencia para un control de la iluminación capaz de suministrar eficientemente mayores cantidades de corriente de las que están ahora disponibles a partir de los suministros de potencia de la técnica anterior, sin las pérdidas de potencia asociadas a dichos suministros de potencia de la técnica anterior.

Existe una variedad de condiciones de fallo que pueden sufrir los controles de iluminación, incluidas, por ejemplo, las condiciones de sobretensión y sobrecorriente. Las condiciones de sobretensión pueden estar provocadas, por ejemplo, por la activación o desactivación de cargas magnéticas cercanas y conectadas, el acoplamiento capacitivo al hilo en paralelo actúa con cargas transitorias repentinas, descargas de rayos, etc. Las condiciones de sobrecorriente pueden estar provocadas, por ejemplo, por cargas cortocircuitadas, cargas conectadas que superan la velocidad de los controles, condiciones de mal cableado, etc. Los dispositivos semiconductores,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para suministrar potencia a una circuitería de control (190), de un dispositivo de control de potencia (160) en un sistema electrónico de control (100), incluyendo el dispositivo de control de potencia (160) por lo menos un dispositivo controlablemente conductor, (Q101, Q102), comprendiendo el procedimiento:

cargar un condensador (C10) a través de una carga (200) hasta una alta tensión predeterminada únicamente cuando dicho dispositivo controlablemente conductor (Q101, Q102) se encuentra en estado no-conductivo, en el que el dispositivo controlablemente conductor (Q101, Q102) es conectable a la carga (200) en un modo de dos hilos de dicho sistema electrónico de control (100) y controla si la carga (200) está siendo o no activada; y

extraer corriente de dicho condensador (C10) usando un convertidor (U10, L10, C13; U11, Z10, R12), que tiene una eficiencia predeterminada para suministrar una tensión de suministro de potencia (TP11) para la activación de dicha circuitería de control (190) tanto cuando la carga (200) está siendo activada, como cuando la carga (200) no está siendo activada,

en el que el dispositivo controlablemente conductor (Q101, Q102) controla la carga (200) que debe activarse cuando el dispositivo controlablemente conductor (Q101, Q102) está en estado no conductor y que no debe activarse cuando el dispositivo controlablemente conductor (Q101, Q102) está en el estado no-conductor.

2. Un procedimiento, según la reivindicación 1, en el que dicho convertidor (U10, L10, C13; U11, Z10, R12) es un convertidor del tipo conmutador.

3. Un procedimiento, según la reivindicación 1, en el que dicho convertidor (U10, L10, C13; U11, Z10, R12) es un convertidor del tipo de retorno.

4. Un procedimiento, según la reivindicación 1, en el que dicho convertidor (U10, L10, C13; U11, Z10, R12) tiene una eficiencia aproximada de por lo menos un 50%.

5. Un procedimiento, según la reivindicación 1, en el que dicho convertidor (U10, L10, C13; U11, Z10, R12) es un convertidor tipo buck.

6. Un procedimiento, según la reivindicación 1, en el que dicho convertidor (U10, L10, C13; U11, Z10, R12) tiene una eficiencia de por lo menos un 75%.

7. Un procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el convertidor (U10, L10, C13; U11, Z10, R12) tiene una eficiencia que es independiente de la diferencia entre la tensión de entrada y de salida del convertidor de potencia (U10, L10, C13; U11, Z10, R12) cuando el dispositivo controlablemente conductor (Q101, Q102) se encuentra en estado no conductor.

8. Un procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el condensador (10) es cargado a través de la carga (200) mientras dura un semi-ciclo de tensión de la línea de CA.


 

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