Aparato de control de inversor, y acondicionador de aire y lavadora que utiliza el mismo.

Aparato (5) de control de inversor, que incorpora en él una unidad (6) de reproducción de corrientes,

que da entrada a la información de un detector (4) de corriente de un bus de CC para detectar las corrientes de fase instantáneas, que circulan en un motor (1) eléctrico y que están contenidas en la corriente del bus de CC, que circula desde una fuente (3) de energía de CC al inversor (2), y que reproduce corrientes de fase, que circulan en el motor (1), a base de los valores de las corrientes de fase instantáneas, y los mandos de tensión para las tensiones, que se han de aplicar al inversor (2), se calculan utilizando las corrientes de fase, caracterizado por que comparando una cantidad de la corriente del bus de CC promediada con un valor prefijado en el intervalo de saturación por tensión, la unidad (6) de reproducción de corrientes calcula las corrientes de fase, que fluyen al motor (1), a base de la corriente (I0-FL-S) promediada del bus de CC, de una corriente de fase instantánea para una fase única (I0-S-u, I0-S-v, I0-S-ww), de la tensión (Ed-s) de CC muestreada y del ángulo (θdc) de rotación del marco (d-s) rotativo.

Aparato de control de inversor, y acondicionador de aire y lavadora que utiliza el mismo.

ANTECEDENTES DEL INVENTO Este invento se refiere a un aparato para controlar un inversor y, más concretamente, a un método de detectar la corriente de salida de un inversor y también a una técnica para detectar la corriente de salida (corrientes de fase) , que circulan a través del bus de CC (corriente continua) . Se conoce por el documento US 2008/079377 A1 un aparato de control de inversor, que incorpora dentro de él una unidad de reproducción de corrientes, tal como se define en la parte de preámbulo de la reivindicación 1.

Existe una demanda creciente para reducir el tamaño y el coste de un aparato para excitar un motor empleado en un acondicionador de aire o en una lavadora, y existe también una demanda creciente para incrementar el rendimiento y la capacidad de dicho aparato. Se han desarrollado recientemente multitud de técnicas para satisfacer dichas demandas.

Con el fin de satisfacer el requerimiento de mejorar el rendimiento del aparato excitador del motor eléctrico, se emplea habitualmente un motor de imán permanente para ser excitado por el aparato. Un ejemplo de un intento de mejorar más el rendimiento es el diseño de un motor eléctrico, que desarrolla un rendimiento elevado en el funcionamiento normal (en el intervalo de baja velocidad rotacional) de un acondicionador de aire o de una lavadora.

Sin embargo, si se diseña un motor eléctrico semejante para conseguir un elevado rendimiento a una velocidad rotacional baja, le resulta difícil al motor desarrollar un alto rendimiento por la razón que se describe más adelante.

En este caso, las figuras 1 y 2 ilustran gráficamente las características de un motor eléctrico que está siendo excitado.

La figura 1 muestra gráficamente la relación entre la velocidad de rotación, es decir, un número de revoluciones por minuto o rpm en abreviatura, del motor y la tensión aplicada al motor desde el inversor, y entre las rpm y la corriente a salir del inversor. La figura 2 muestra gráficamente la relación entre las rpm y el par de torsión de salida del motor.

Puesto que un motor de imán permanente induce "fem" de retorno, es decir, fuerza electromotriz de retorno, cuya magnitud es proporcional a sus rpm, la tensión desarrollada por medio del inversor aumenta en proporción a las rpm, como se ha representado con una curva continua (que designa la tensión del inversor) en la figura 1, y el motor puede generar un par de torsión constante como se ha mostrado en la figura 2.

No obstante, como se ha visto en la figura 1, cuando las rpm del motor exceden de N1, una cantidad de la "contrafem" inducida a través del motor excede de la tensión V0, que se puede ser suministrar desde el inversor. La región de las rpm iguales o mayores que N1 se denomina "intervalo de saturación por tensión". Específicamente, un motor eléctrico diseñado para alcanzar un rendimiento elevado presenta un valor bajo de Ni, que es el punto de comienzo del intervalo de saturación por tensión. En otras palabras, puede decirse que el motor de alto rendimiento tiene un intervalo estrecho de operación normal y un amplio intervalo de saturación por tensión.

Por ello, con el fin de hacer capaz a un motor semejante de proporcionar una capacidad elevada (a girar a altas rpm) , se emplea el "control por shuntado" en el intervalo de saturación por tensión por encima de N1 en la figura 1.

Como se ha mostrado en la figura 1 con una curva continua (que representa la corriente de salida del inversor) , la fem inducida es aparentemente reducida por provocar que la corriente reactiva fluya a través del motor en el intervalo de rotación de alta velocidad igual o mayor que N1. En consecuencia, se puede expandir el intervalo de las rpm realizable. No obstante, como se ve también en la figura 1 con una curva continua (que representa la corriente de salida del inversor) , la corriente de salida del inversor aumenta, debido a las rpm, sobrepasando N1 de modo que el rendimiento del aparato excitador del motor eléctrico en su totalidad se hace indeseablemente reducido. Además, como se ha visto en la curva continua de la figura 2, el par de torsión de salida, que se puede ser realizar, se reduce también con el aumento de las rpm cuando las rpm exceden de N1.

Por otro lado, se ha propuesto convencionalmente el control de la PWM (modulación por duración de impulsos) sobremodulada como un método para incrementar la tensión, que se puede suministrar desde el inversor.

Llega a ser posible, como se ha mostrado con las curvas discontinuas de la figura 1, incrementar la tensión V0, que se puede suministrar bajo el control de la PWM normal utilizando una onda sinusoidal, por un factor de aproximadamente 1, 27, como máximo, mediante el uso del control de la PWM sobremodulada. En consecuencia, el intervalo de operación puede extenderse hasta unas N2 rpm, como se ha mostrado con curvas de trazos largos y cortos en la figura 1.

En consecuencia, se puede evitar un incremento de la corriente reactiva en el caso de que el control de shuntado por derivación se aplique al motor en el intervalo de rotación de alta velocidad, de modo que se pueda impedir la disminución del rendimiento y del par de torsión.

Con el fin de satisfacer el requerimiento de reducir el tamaño y el coste de un aparato eléctrico de excitación del motor, se ha propuesto un método de control, que prescinde de un sensor de corriente de fases.

Por ejemplo, el documento JP 02-197295 A revela un método de control semejante, prescindiendo de un sensor de corriente de fase, según el cual las corrientes de fase instantáneas del motor se detectan a base de que la corriente fluya a través del bus de CC en el circuito del inversor, que está excitando el motor, y a base del estado de conexión del inversor, de modo que se reproduzcan las corrientes de fase del motor.

Según este método, que emplea señales de PWM para excitar el inversor, esas corrientes de fase instantáneas para las dos fases del motor, que aparecen instantáneamente en la corriente que fluye a través del bus de CC del circuito del inversor, son muestreadas y retenidas para reproducir las corrientes de fase del motor.

A modo de otro ejemplo, el documento JP 2003-219678 A revela un método de control, según el cual se deriva la corriente CC que fluye en el motor y se detecta también la corriente del par de torsión a base a la corriente media suministrada a través del bus de CC al inversor y la tensión de CC aplicada al inversor.

Como se ha descrito arriba, según el método revelado en el documento JP 02-197295 A, la reproducción de corrientes falla si sólo la corriente de fase instantánea de una única fase aparece en el bus de CC en condiciones de sobremodulada.

Según el método revelado en el documento JP 2003-219678 A, que presupone la existencia del intervalo de las rpm donde no se suministra la corriente reactiva, la reproducción de corrientes falla en el intervalo de las rpm donde flue la corriente reactiva como en el control de shuntado por derivación.

En otras palabras, los métodos de control revelados en esos documentos de patentes japonesas no fueron capaces de reproducir las corrientes de fase y, por ello, fallaron el excitar el motor eléctrico en el intervalo donde se emplean tanto el control de las PWM sobremoduladas como el control de shuntado por derivación.

Además, el método convencional usando el control de las PWM sobremoduladas presupone el empleo de un sensor para detectar las corrientes de fase del motor, pero no considera la técnica para de detectar la corriente del bus de CC cuando el control de las PWM sobremoduladas está en marcha.

En consecuencia, en el caso en que se empleó la combinación de la técnica convencional y sólo el control de shuntado por derivación, hubo el problema de que la corriente reactiva fluye excesivamente. Hubo además el problema de que, según el control que emplea la técnica convencional, no son factibles todos a la vez el control de las PWM sobremoduladas y el control de shuntado por derivación.

El documento US 2008/079377 A1 revela un aparato de control de inversores, el cual incorpora en él una unidad de reproducción de corrientes, que da entrada a información de un detector de corriente de bus de CC para detectar las corrientes de fase instantáneas, que fluyen dentro de un motor eléctrico y que están contenidas en la... [Seguir leyendo]

1. Aparato (5) de control de inversor, que incorpora en él una unidad (6) de reproducción de corrientes, que da entrada a la información de un detector (4) de corriente de un bus de CC para detectar las corrientes de fase instantáneas, que circulan en un motor (1) eléctrico y que están contenidas en la corriente del bus de CC, que circula desde una fuente (3) de energía de CC al inversor (2) , y que reproduce corrientes de fase, que circulan en el motor (1) , a base de los valores de las corrientes de fase instantáneas, y los mandos de tensión para las tensiones, que se han de aplicar al inversor (2) , se calculan utilizando las corrientes de fase, caracterizado por que comparando una cantidad de la corriente del bus de CC promediada con un valor prefijado en el intervalo de saturación por tensión, la unidad (6) de reproducción de corrientes calcula las corrientes de fase, que fluyen al motor (1) , a base de la corriente (I0-FL-S) promediada del bus de CC, de una corriente de fase instantánea para una fase única (I0-S-u, I0-S-v, I0-S-ww) , de la tensión (Ed-s) de CC muestreada y del ángulo (θdc) de rotación del marco (d-s) rotativo.

2. Aparato (5) de control de inversor según la reivindicación 1, en el que el intervalo de saturación por tensión es el intervalo de las rpm igual o mayor que el valor prefijado.

3. Aparato (5) de control de inversor según la reivindicación 1 o 2, en el que la unidad 6C reproducción de corrientes comprende: una primera sección de reproducción de corrientes para calcular las corrientes de fase, que fluyen al motor (1) , a base de la corriente promediada del bus de CC obtenida filtrando la corriente del bus de CC y de una corriente de fase instantánea para una única fase; y una segunda sección de reproducción de corrientes para calcular las corrientes de fase, que fluyen al motor (1) , utilizando corrientes de fase para dos fases; y donde, en el intervalo de saturación por tensión, la unidad (6C) de reproducción de corrientes calcula los mandos de tensión para las tensiones a ser aplicadas al inversor (2) usando las corrientes de fase calculadas por la primera sección de reproducción de corrientes.

4. Aparato (5) de control de inversor según la reivindicación 3, en el que el intervalo de saturación por tensión es el intervalo de las rpm igual o mayor que un valor prefijado.

5. Aparato (5) de control de inversor según la reivindicación (4) , en el que el motor (1) se opera a menores rpm que un valor prefijado, la unidad (6C) de reproducción de corrientes calcula los mandos de tensión para las tensiones a ser aplicadas al inversor (2) utilizando las corrientes de fase calculadas por la segunda sección de reproducción de corrientes.

6. Aparato (5) de control de inversor según la reivindicación 3, en el que la unidad (6C) de reproducción de corrientes comprende además una unidad (67) de permutación de detección de corrientes para permutar entre una primera sección de reproducción de corrientes para calcular las corrientes de fase, que fluyen al motor en el intervalo de saturación por tensión, y la segunda sección de reproducción de corrientes para calcular las corrientes de fase, que fluyen al motor en el intervalo de las rpm distinto del intervalo de saturación por tensión.

7. Acondicionador de aire en el que el aparato (5) de control de inversor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 se aplica al aparato (106) excitador del motor para impulsar el motor (105) impulsor del compresor.

8. Acondicionador de aire según la reivindicación 7 en el que el aparato (5) de control de inversor se opera bajo control de PWM sobremoduladas en el intervalo de altas rpm de modo que se reduzcan las corrientes de fase, que fluyen al aparato (106) excitador del motor.

9. Lavadora en la que el aparato (5) de control de inversor según las reivindicaciones 1 a 6 se aplica al aparato (201) excitaddr de motor para propulsar el motor (202) , que hace girar el agitador (203) o la cesta (204) .

10. Lavadora según la reivindicación 9, en la que el aparato (5) de control de inversor funciona según el control de PWM sobremoduladas en el intervalo de elevadas rpm de modo que se incremente el par de torsión del motor (202) .