Un procedimiento para controlar un convertidor de modulación por anchura de impulso (3) que tiene un primer grupo de extremo (31) conectado a una fuente de alimentación ca multifásica (1) mediante un reactor (2) y un segundo grupo de extremo (32) conectado a un condensador de aplanamiento (4),

comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

detectar una tensión de extremo a extremo (Vdc) de dicho condensador de aplanamiento (4);

obtener (603) una componente de una corriente (ld) que pasa a través de dicha fuente de alimentación CA multifásica (1) como primera corriente de fase (ld), siendo dicha componente una fase ortogonal a una tensión de fuente de alimentación CA (Vs) proporcionada en salida de dicha fuente de alimentación CA multifásica (1);

obtener un primer valor de valor de orden de tensión de fase (Vd*) como valor de orden para una componente (Vd) de una tensión de entrada CA (Vi) basada en dicha primera corriente de fase (ld) y un primer valor de orden de corriente de fase (ld*) como valor de orden para dicha primera corriente de fase (ld), siendo dicha componente (Vdc) una fase ortogonal a dicha tensión de fuente de alimentación CA; y

controlar dicho convertidor de modulación por anchura de impulso (3) basado en dicho primer valor de orden de tensión de fase (Vdc) y un segundo valor de orden de tensión de fase (Vq*);

caracterizado por

obtener dicho segundo valor de orden de tensión de fase (Vq*) como valor de orden para un componente (Vq) de dicha tensión de entrada CA (Vi) introducida en dicho convertidor de modulación por anchura de impulso (3) multiplicando dicha tensión de extremo a extremo (Vdc) por una primera constante (607) sin usar un valor de orden para la tensión de extremo a extremo (Vdc), estando dicha componente (Vq) en fase con dicha tensión de fuente de alimentación CA.

Procedimiento de control de convertidor y dispositivo de control de convertidor

Campo técnico

La presente invención se refiere a técnicas para controlar convertidores, y más en particular, a una técnica para controlar un convertidor que funciona en base a una señal de conmutación modulada por anchura de impulso.

Técnica anterior

En el documento JP 08228490, se describe un medio de generación de control de corriente que produce una orden de corriente de fuerza de onda sinusoidal sincronizada con la fase de tensión de potencia, con una orden de corriente lq* para potencia efectiva como la amplitud de una corriente. Un control de corriente y el medio de generación de señal PWM produce la señal PWM de un convertidor para que la corriente de fuerza detectada pueda concordar con la orden de corriente de fuerza Iq* generado con un compensador de tensión cc. El modo se realiza en un modo de generación de potencia, haciendo que la mayoría de una señal de compuerta, en la región donde el valor de detección de tensión de condensador de aplanamiento Vcc es mayor que el valor límite superior de la tensión de un condensador de aplanamiento, y el modo se realiza en un modo de rectificación de diodo, interrumpiendo la señal PWM, en la región donde el valor de detección de tensión del condensador de aplanamiento Vcc es inferior al valor límite inferior de la tensión del condensador de aplanamiento.

Asimismo, según el documento JP 07200084, un detector de ángulo de fase descompone las señales de tensión para tres fases de un sistema ca en las componentes respectivas del eje real y el eje imaginario y detecta la fase de la secuencia de fase positiva de las respectivas componentes usando el procedimiento de coordenadas simétricas instantáneas. A continuación, la fase de la secuencia de fase positiva del detector de ángulo de fase es definida como la fase de tensión. De este modo, incluso cuando una línea en el interior del sistema CA comete una falta a tierra y la tensión se convierte en cero, la fase es detectada con mucha precisión y la operación sigue de manera estable sin para un convertidor de potencia que controla el convertidor de potencia basado en la fase detectada. Esto es lo que se denomina un convertidor PMW que rectifica una tensión Ca obtenida a partir de una fuente de alimentación CA multifásica y produce la tensión rectificada. El convertidor PWM opera basado en una señal de conmutación modulada por anchura de impulso. Típicamente un reactor está interpuesto entre el convertidor PWM y la fuente de alimentación CA multifásica, y la tensión rectificada se aplica a un condensador de aplanamiento. Tal técnica se presenta por ejemplo en un documento de patente 1. Una carga CC está también típicamente conectada al condensador de aplanamiento. La carga CC puede incluir un par de un inversor y una carga CA.

Cuando un valor de pico de una tensión de alimentación es superior a la tensión rectificada (en lo sucesivo denominada “tensión extremo a extremo”) soportada por el condensador de aplanamiento en el convertidor PWM, un diodo de marcha libre incluido en el convertidor PWM se vuelve conductor, creando distorsión en la entrada de corriente al convertidor PWM.

Para evitar tal situación, se propone un procedimiento que detecta un valor de pico de una tensión de alimentación, y controla una tensión de extremo a extremo para seguir el valor de pico. Tal técnica se presenta por ejemplo en un documento de patente 2.

Documento de patente 1: Solicitud de patente japonesa abierta a inspección pública número 1-298959 Documento de patente 2: Solicitud de patente japonesa abierta a inspección pública número 11-235068

Desafortunadamente, se necesita un mecanismo separado para detectar el valor de pico de la tensión de fuente de alimentación. El mecanismo incluyen medios para detectar una tensión CA, medios para detectar un valor de pico de la tensión AC detectada, y similares.

Alternativamente es posible preestablecer una tensión de extremo a extremo que coincida con un supuesto valor máximo para una tensión de fuente de alimentación conforme al intervalo de variación de la fuente de alimentación. En un convertidor que corresponde a una pluralidad de valores nominales, sin embargo, una tensión de extremo a extremo superior a lo necesario es generada cuando el convertidor opera con un valor nominal bajo. Esto aumenta las pérdidas en los elementos de conmutación del convertidor, dando como resultado una menor eficiencia.

Divulgación de la invención

Para resolver los problemas mencionados anteriormente, la presente invención tiene por objeto proporcionar una técnica para controlar un convertidor que no necesita un mecanismo separado para detectar un valor de pico de una tensión de fuente de alimentación, y se puede aplicar fácilmente a un convertidor que corresponde a una pluralidad de valores nominales.

Un procedimiento según la invención se define en la reivindicación 1.

Según el procedimiento para controlar un convertidor de la invención, la componente (Iq) de la corriente (I) que pasa a través de la fuente de alimentación (1) CA multifásica, la componente que está en fase con la tensión de fuente de alimentación CA (Vs) , y la tensión de extremo a extremo (Vcc) del condensador de aplanamiento no están controlados explícitamente por la adopción de valores de orden para ellos. En su lugar, el segundo valor de orden de tensión de fase (Vq*) se determina basándose en la tensión de extremo a extremo. De este modo no se crea distorsión en la corriente que pasa a través de la fuente de alimentación CA multifásica cuando las variaciones en la tensión de fuente de alimentación CA implica variaciones en la tensión extremo a extremo. De este modo, esta técnica se puede aplicar fácilmente a un convertidor que corresponde a una pluralidad de valores nominales. Asimismo, no es necesario un mecanismo separado para detectar el valor de pico de la tensión de fuente de alimentación.

En un primer aspecto del procedimiento para controlar un convertidor según la invención, el primer valor de orden de corriente de fase (Id*) se establece en cero.

En un segundo aspecto del procedimiento para controlar un convertidor según la invención, en el primer aspecto del procedimiento para controlar un convertidor según la invención, el segundo valor de orden de tensión de fase (Vq*) se obtiene multiplicando la tensión de extremo a extremo por una primera constante (kinv/√2) y un valor límite superior de la primera constante está limitado por una tasa máxima de la corriente (l) que pasa a través de la fuente de alimentación CA multifásica.

En un tercer aspecto del procedimiento para controlar un convertidor según la invención, en el segundo aspecto del procedimiento para controlar un convertidor según la invención, el primer valor de orden de tensión de fase (Vq*) es corregido sustrayendo el producto (ωLld) de la primera corriente de fase (ld) y una impedancia (ω L) de un reactor (2) a partir de un valor de orden (Vs*) para la tensión de fuente de alimentación CA (Vs) .

En un cuarto aspecto del procedimiento para controlar un convertidor según la invención, el segundo valor de orden de tensión (Vq*) es corregido sustrayendo, además, un valor (∆ Vq*) que es obtenido multiplicando la segunda corriente de fase por una segunda constante positiva (Rdump) .

En un quinto aspecto del procedimiento para controlar un convertidor según la invención, en el tercer aspecto del procedimiento para controlar un convertidor según la invención, el segundo valor de orden de tensión de fase (Vq*) es corregido sustrayendo un valor (∆ Vq*) que se obtiene multiplicando la tensión de extremo a extremo diferenciada (Vcc) por una tercera constante (T) .

En un sexto aspecto del procedimiento para controlar un convertidor según la invención, en el quinto aspecto del procedimiento para controlar un convertidor según la invención, la tercera constante se establece en el inverso de una frecuencia de resonancia (ωn) de una función de transferencia de bucle abierto de un sistema de control relativo a la primera corriente de fase cuando la tercera constante es cero.

Un dispositivo (6) según la invención, es definido en la reivindicación 8.

Según la invención, la componente (lq) de la corriente (l) que pasa a través de... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para controlar un convertidor de modulación por anchura de impulso (3) que tiene un primer grupo de extremo (31) conectado a una fuente de alimentación ca multifásica (1) mediante un reactor (2) y un segundo grupo de extremo (32) conectado a un condensador de aplanamiento (4) , comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

detectar una tensión de extremo a extremo (Vdc) de dicho condensador de aplanamiento (4) ; obtener (603) una componente de una corriente (ld) que pasa a través de dicha fuente de alimentación CA multifásica (1) como primera corriente de fase (ld) , siendo dicha componente una fase ortogonal a una tensión de fuente de alimentación CA (Vs) proporcionada en salida de dicha fuente de alimentación CA multifásica (1) ; obtener un primer valor de valor de orden de tensión de fase (Vd*) como valor de orden para una componente (Vd) de una tensión de entrada CA (Vi) basada en dicha primera corriente de fase (ld) y un primer valor de orden de corriente de fase (ld*) como valor de orden para dicha primera corriente de fase (ld) , siendo dicha componente (Vdc) una fase ortogonal a dicha tensión de fuente de alimentación CA; y controlar dicho convertidor de modulación por anchura de impulso (3) basado en dicho primer valor de orden de tensión de fase (Vdc) y un segundo valor de orden de tensión de fase (Vq*) ;

caracterizado por

obtener dicho segundo valor de orden de tensión de fase (Vq*) como valor de orden para un componente (Vq) de dicha tensión de entrada CA (Vi) introducida en dicho convertidor de modulación por anchura de impulso (3) multiplicando dicha tensión de extremo a extremo (Vdc) por una primera constante (607) sin usar un valor de orden para la tensión de extremo a extremo (Vdc) , estando dicha componente (Vq) en fase con dicha tensión de fuente de alimentación CA.

2. El procedimiento para controlar un convertidor según la reivindicación 1, en el cual dicho primer valor de orden de fase (ld*) se establece en cero.

3. El procedimiento para controlar un convertidor según la reivindicación 1 o 2, en el cual un valor límite superior de dicha primera constante (607) está imitado por un calibre máximo de dicha corriente (l) que pasa a través de dicha fuente de alimentación AC multifásica.

4. El procedimiento para controlar un convertidor según la reivindicación 2, en el cual dicho segundo valor de orden de tensión de fase (Vq*) es corregido sustrayendo (610) el producto (ω Lld) de la primera corriente de fase (ld) y una impedancia (ωL) de dicho reactor (2) a partir de un valor de orden (Vs*) para la tensión de fuente de alimentación CA (Vs) .

5. El procedimiento para controlar un convertidor según la reivindicación 4, estando dicha segunda componente en fase con dicha tensión de fuente de alimentación CA (Vs) , en el cual dicha segundo valor de orden de tensión de fase (Vq*) es corregido sustrayendo, además, un valor (∆ Vq*) , siendo dicho valor obtenido multiplicando dicha segunda corriente de fase por una segunda constante positiva (Rdump) .

6. El procedimiento para controlar un convertidor según la reivindicación 4, en el cual dicho segundo valor de orden de tensión de fase (Vq*) es corregido sustrayendo un valor (∆Vq*) , siendo obtenido dicho valor multiplicando la tensión de extremo a extremo diferenciada (Vcc) por una tercera constante (T) .

7. El procedimiento para controlar un convertidor según la reivindicación 6, en el cual dicha tercera constante (T) se establece como el inverso de una frecuencia de resonancia (ωn) de una función de transferencia de bucle abierto de un sistema de control relativo a dicha segunda corriente de fase (lq) cuando dicha tercera constante es cero.

8. Un dispositivo (6) para controlar un convertidor demodulación por anchura de impulso (3) que tiene un primer grupo de extremo (31) conectado a una fuente de alimentación CA multifásica (1) mediante un reactor (2) y un segundo grupo de extremo (32) conectado a un condensador de aplanamiento (4) , comprendiendo dicho dispositivo

un convertidor de coordenadas (603) para obtener una componente de una corriente (l) que pasa a través de dicha fuente de alimentación CA multifásica como primera corriente de fase (ld) , siendo dicha componente una fase ortogonal a una tensión de fuente de alimentación CA (Vs) proporcionada en salida de dicha fuente de alimentación Ca multifásica (1) ; un controlador de corriente (604) para obtener un primer valor de orden de tensión de fase (Vd*) como valor de orden para una componente de una tensión de entrada CA (Vi) introducida en dicho convertidor de modulación por anchura de impulso (3) basado en dicha primera corriente de fase (ld) , siendo dicha componente una fase ortogonal a dicha tensión de fuente de alimentación de potencia CA; y un modulador de anchura de impulso (605) para controlar dicho convertidor de modulación por anchura de impulso (3) basado en una tensión de extremo a extremo (Vcc) de dicho condensador de aplanamiento (4) y dicho primer valor de orden de tensión de fase (Vd*) ;

caracterizado por

un primer multiplicador (607) para multiplicar dicha tensión de extremo a extremo (Vdc) por una primera constante (607) y producir en salida un segundo valor de orden de tensión de fase (Vq*) como un valor de orden para una componente (Vq) de dicha tensión de entrada CA (Vi) , estando dicha componente (Vq) en fase con dicha tensión de fuente de alimentación CA, y controlando dicho modulador de anchura de impulso (605) dicho convertidor de modulación por anchura de impulso (3) sin usar un valor de orden para la tensión de extremo a extremo (Vdc) .

9. El dispositivo (6) para controlar un convertidor según la reivindicación 8, en el cual dicho primer valor de orden de corriente de fase (ld) se establece en cero.

10. El dispositivo (6) para controlar un convertidor según la reivindicación 8 o 9, en el cual dicho modulador de anchura de impulso (605) controla dicho convertidor de modulación por anchura de impulso (3) basado en dicho primer valor de orden de tensión de fase (Vd) y dicho segundo valor de orden de tensión de fase (Vq) ; y un valor límite de dicha primera constante (607) está limitado por un calibre máximo de dicha corriente (l) que pasa a través de dicha fuente de alimentación CA multifásica.

11. El dispositivo (6) para controlar un convertidor según la reivindicación 10, que comprende, además:

un segundo multiplicador (608) para obtener el producto el producto (ω Lld) de dicha primera corriente de fase (ld) y la impedancia (ωL) del reactor (2) ; y un primer sustractor (610) para sustraer una salida del segundo multiplicador (608) de una salida (Vs) de dicho primer multiplicador (607) , para corregir dicha salida (Vs) de dicho primer multiplicador (607) .

12. El dispositivo (6) para controlar un convertidor según la reivindicación 11, en el cual dicha segunda corriente de fase (Iq) es obtenida en dicho convertidor de coordenadas (603) ; y comprendiendo, además, dicho dispositivo (6) un tercer multiplicador (612) para obtener el producto (∆ Vq*) de dicha segunda corriente de fase y una segunda constante positiva (Rdump) , en el cual dicho primer sustractor (610) sustrae, además, dicha salida de dicho tercer multiplicador (612) de una salida de dicho primer multiplicador (607) para corregir dicha salida de dicho primer multiplicador.

13. El dispositivo (6) para controlar un convertidor según la reivindicación 11, que comprende, además: un diferenciador (613) para obtener un valor (∆Vq*) multiplicando dicha tensión de extremo a extremo diferenciada (Vcc) por una tercera constante (T) , en el que dicho primer sustractor (610) sustrae, además, una salida (Ts) de dicho diferenciador (613) de una salida (Vs) de dicho primer multiplicador (607) para corregir dicha salida (Vs*) de dicho primer multiplicador (607) .

14. El dispositivo (6) para controlar un convertidor según la reivindicación 13, en el que dicha tercera constante (T) se establece en el inverso de una frecuencia de resonancia (ωn) de una función de transferencia de bucle abierto de un sistema de control relativo a dicha segunda corriente de fase (lq) cuando la tercera constante es cero.