PROCEDIMIENTO Y APARATO DE CONTROL DE LA POTENCIA MEDIA DE ALIMENTACIÓN DE UNA CARGA EN CORRIENTE ALTERNA.

Procedimiento de control de la potencia media de alimentación de una carga (3) con corriente alterna,

incluyendo una operación (87) de detección de la presencia de una inductancia (9, 11) en el circuito (1) incluyendo dicha carga (3), la red de alimentación (2), y un órgano de conmutación electrónica (17,74) controlable en conducción para autorizar una circulación de corriente (I) en dicho circuito (1) y controlable en bloqueo para interrumpir dicha circulación de corriente, procedimiento caracterizado porque dicha operación (87) de detección de la presencia de una inductancia incluye: -la operación de buscar, después de un comando de bloqueo, la presencia de un frente descendiente de tensión (44) entre los bornes de potencia (18,19) de dicho órgano de conmutación (17), con dicha circulación de corriente (I) que se efectuaba, antes de dicho comando de bloqueo, desde un primer borne de potencia (18) hacia un segundo borne de potencia (19), que se toma como potencial de referencia; y -la operación de concluir que una inductancia está presente en dicho circuito (1) en el caso donde dicha operación de buscar un frente descendente de tensión (44) es positiva en un lapso de tiempo predeterminado después de dicho comando de bloqueo

Procedimiento y aparato de control de la potencia media de alimentaci6n de una carga en corriente alterna.

El presente invento se refiere de forma general al control de la potencia media de alimentaci6n de una carga en corriente alterna.

Se refiere mas concretamente, con el fin de controlar lo mejor posible las fases de conducci6n y de bloqueo de los 6rganos de conmutaci6n electr6nica que sirven para controlar esta potencia, la detecci6n de la presencia de una inductancia en la carga, y mas concretamente en el circuito que incluye el 6rgano de conmutaci6n electr6nico, la red de alimentaci6n y la carga.

Se sabe que en dicho circuito, se produce, en presencia de una inductancia, entre los bornes de potencia del 6rgano de conmutaci6n, cuando se pone en un estado bloqueado cuando estaba en un estado conductor en el que la corriente circulaba entre sus bornes de potencia, una sobretensi6n (en ingles: voltaje surge) .

Un elemento limitador tal como un varistor dispuesto en paralelo entre los bornes de potencia del 6rgano de conmutaci6n permite proteger a este contra los efectos de dichas sobretensiones, siendo disipada en la practica la energia acumulada en la inductancia mediante efecto joule en el elemento limitador.

La potencia disipada por este ultimo es funci6n del valor de la inductancia y es proporcional a la frecuencia de conmutaci6n del 6rgano.

Si esta frecuencia es elevada, como en un aparato variador de luz para instalaci6n electrica domestica en corriente alterna a la frecuencia de 50 o 60 Hz, la potencia que se necesita disipar puede ser considerable, hasta el punto de ser incompatible con el tamano de los elementos limitadores que es posible situar en dicho aparato y con el entorno este ultimo, que esta a menudo confinado en una caja cerrada o practicamente cerrada.

Para evitar disipar dicha potencia, ya se ha propuesto principalmente en la patente francesa 2 802 360, que el dispositivo de control asociado al 6rgano de conmutaci6n sea capaz, en una fase de inicializaci6n, de determinar si el circuito del que forma parte el 6rgano de conmutaci6n incluye o no una inductancia, y, si es el caso, adoptar un modo de funcionamiento llamado "de cierre de fase" donde es el bloqueo del 6rgano de conmutaci6n el que se produce cuando la onda de tensi6n de la red pasa por cero (momento donde la corriente que circula por el 6rgano pasa de un valor no nulo a un valor nulo, habiendo estado controlada previamente la conducci6n del 6rgano en el transcurso de la semi-onda de tensi6n que concluye, mejor que el modo de funcionamiento llamado "de apertura de fase" donde es la conducci6n del 6rgano de conmutaci6n la que se produce cuando la onda de tensi6n de la red pasa por cero (momento en el que la tensi6n en los bornes del 6rgano pasa de un valor no nulo a un valor nulo, estando controlado el bloqueo del 6rgano posteriormente en el transcurso de la semi- onda de tensi6n que se inicia) .

El invento tiene como objetivo mejorar las caracteristicas y las condiciones de ejecuci6n de la operaci6n en el transcurso de la cual se determina si hay presencia o no de una inductancia.

El invento propone a este efecto un procedimiento de control de la potencia media de alimentaci6n de una carga con corriente alterna, incluyendo una operaci6n de detecci6n de la presencia de una inductancia en el circuito que incluye dicha carga, la red de alimentaci6n, y un 6rgano de conmutaci6n electr6nico controlable en conducci6n para autorizar una circulaci6n de corriente en dicho circuito y controlable en bloqueo para interrumpir dicha circulaci6n de corriente, procedimiento caracterizado porque dicha operaci6n de detecci6n de la presencia de una inductancia incluye:

- la operaci6n de buscar, despues de un control en bloqueo, la presencia de un frente descendente de tensi6n entre los bornes de potencia de dicho 6rgano de conmutaci6n, con dicha circulaci6n de corriente que se efectuaria, antes de este control en bloqueo, de un primer borne de potencia hacia un segundo borne de potencia, que se toma como potencial de referencia;

- la operaci6n de concluir que una inductancia esta presente en dicho circuito en el caso en el que la operaci6n de buscar un frente descendente de extensi6n es positiva en un lapso de tiempo predeterminado despues de dicha senal de bloqueo.

Mas que para buscar, como en las operaciones ya conocidas anteriormente mencionadas, si hay rebasamiento de un determinado umbral de tensi6n despues del paso por el estado bloqueado del 6rgano de conmutaci6n, el invento no se preocupa ya de dicho umbral sino unicamente de la existencia de un frente descendente de tensi6n, que unicamente puede pertenecer a una sobretensi6n que denote la presencia de una inductancia: con dicha presencia, despues del paso al estado bloqueado, la tensi6n en los bornes del 6rgano de conmutaci6n alcanza la tensi6n de la red pasando por un valor de cresta superior a la tensi6n instantanea de la red mientras que en ausencia de inductancia, la tensi6n en los bornes del 6rgano de conmutaci6n alcanza la tensi6n instantanea de la red sin sobrepasarla.

Se observara que en el caso en el que el paso al estado bloqueado del 6rgano de conmutaci6n se haya efectuado mientras que se estaba al principio de una onda de tensi6n, por ejemplo en la decima parte de su duraci6n total (o sea 2 ms si la frecuencia de la corriente alterna es de 50 Hz) , la corriente que circulaba entre los bornes del 6rgano de conmutaci6n era todavia debil, de manera que el valor de cresta de la sobretensi6n es susceptible de ser inferior al valor de cresta de la onda de tensi6n de la red. En dicho caso, la operaci6n de detecci6n ya conocida, basada en la busqueda del momento en el que atraviesa un umbral de tensi6n necesariamente superior al valor de cresta de la onda de tensi6n de la red, no habria reconocido la presencia de la sobretensi6n, mientras que con el invento, incluso en el mismo caso, la sobretensi6n es detectada.

Se observara tambien que la operaci6n de detecci6n ya conocida era relativamente poco sensible, y que en particular una inductancia de pequeno valor, que acumula por tanto una energia relativamente pequena, o al contrario una inductancia de gran valor, en la que unicamente pasa una pequena intensidad de corriente, correria el riesgo de no ser detectada, ya que produce una sobretensi6n cuyo valor de cresta permanece moderado, mientras que con el invento dichas inductancias son detectadas.

Se observara finalmente que en la operaci6n de detecci6n ya conocida, la sensibilidad es dependiente del valor de la cresta de la onda de tensi6n de la red y que es por tanto dificil, incluso imposible, llevarla a cabo en un aparato multitensi6n, capaz por ejemplo de funcionar tanto a una tensi6n eficaz de 220 V como a una tensi6n eficaz de 115 V, mientras que con el invento, la sensibilidad de la operaci6n de detecci6n es independiente del valor de la cresta de la onda de tensi6n de la red.

Segun caracteristicas preferidas por motivos de simplicidad y de comodidad de realizaci6n, dicha operaci6n de buscar la presencia de un frente descendente de tensi6n incluye:

- la operaci6n de producir una senal filtrada mediante filtrado paso-alto de la tensi6n entre los bornes de potencia de dicho 6rgano de conmutaci6n; y

- la operaci6n de detectar en dicha senal filtrada la aparici6n de un frente descendiente de tensi6n que toma valores negativos; y eventualmente

- dicha operaci6n de detectar en dicha senal filtrada la aparici6n de un frente descendente de tensi6n que toma valores negativos incluye:

- la operaci6n de adecuar dicha senal filtrada para que dicho frente descendiente de tensi6n que toma valores negativos corresponda con una transici6n de un primer estado l6gico a un segundo estado l6gico predeterminado; y

- la operaci6n de detectar dicha transici6n con una unidad l6gica; y eventualmente

- dicho primer estado l6gico es un nivel de tensi6n con valor positivo de N V, dicho segundo estado l6gico es un nivel de tensi6n del orden de 0 V, dicha operaci6n de adecuaci6n incluye un desfase de +N V de la senal presente en la salida del filtro y un limitador para que cualquier parte de la senal en la salida de dicho filtro inferior a -N V sea reducida, despues de desfasar la tensi6n, a 0 V, y para que cualquier parte positiva de la senal en la salida de dicho filtro sea reducida, despues de desfasarla a +N V; y eventualmente

- dicho valor positivo es del orden de 5V

Segun otras caracteristicas preferidas, motivado por el rendimiento que proporciona, dichos lapsos de tiempo predeterminados despues de dicho comando bloqueado estan... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de control de la potencia media de alimentaci6n de una carga (3) con corriente alterna, incluyendo una operaci6n (87) de detecci6n de la presencia de una inductancia (9, 11) en el circuito (1) incluyendo dicha carga (3) , la red de alimentaci6n (2) , y un 6rgano de conmutaci6n electr6nica (17, 74) controlable en conducci6n para autorizar una circulaci6n de corriente (I) en dicho circuito (1) y controlable en bloqueo para interrumpir dicha circulaci6n de corriente, procedimiento caracterizado porque dicha operaci6n (87) de detecci6n de la presencia de una inductancia incluye:

- la operaci6n de buscar, despues de un comando de bloqueo, la presencia de un frente descendiente de tensi6n (44) entre los bornes de potencia (18, 19) de dicho 6rgano de conmutaci6n (17) , con dicha circulaci6n de corriente (I) que se efectuaba, antes de dicho comando de bloqueo, desde un primer borne de potencia (18) hacia un segundo borne de potencia (19) , que se toma como potencial de referencia; y

- la operaci6n de concluir que una inductancia esta presente en dicho circuito (1) en el caso donde dicha operaci6n de buscar un frente descendente de tensi6n (44) es positiva en un lapso de tiempo predeterminado despues de dicho comando de bloqueo.

2. Procedimiento segun la reivindicaci6n 1, caracterizado porque dicha operaci6n de buscar la presencia de un frente descendente de tensi6n (44) incluye:

- la operaci6n de producir una senal filtrada (39, 48) mediante filtrado paso-alto de la tensi6n entre los bornes de potencia (18, 19) de dicho 6rgano de conmutaci6n (17) ; y

- la operaci6n de detectar en dicha senal filtrada la aparici6n de un frente de tensi6n descendente (46) que toma valores negativos.

3. Procedimiento segun la reivindicaci6n 2, caracterizado porque dicha operaci6n de detectar en dicha senal filtrada (39, 48) la aparici6n de un frente descendente de tensi6n (46) que toma valores negativos incluye:

- la operaci6n de adaptar dicha senal filtrada (39, 48) para que dicho frente descendente de tensi6n (46) que toma valores negativos corresponda a una transici6n desde un primer estado l6gico a un segundo estado l6gico predeterminado; y

- la operaci6n de detectar dicha transici6n con una unidad l6gica (63) .

4. Procedimiento segun la reivindicaci6n 3, caracterizado porque dicho primer estado l6gico es un nivel de tensi6n con valor positivo de N V, dicho segundo estado l6gico es un nivel de tensi6n del orden de 0 V, dicha operaci6n de adaptaci6n incluye un desfase de +N V de la senal presente en la salida del filtro y una limitaci6n para que cualquier parte de la senal en la salida de dicho filtro (22; 61) inferior a -N V sea llevada, despues de desfasarla de tensi6n, a 0 V, y para que cualquier parte positiva de la senal en la salida de dicho filtro (22; 61) sea llevada, despues de desfasarla, a +N V.

5. Procedimiento segun la reivindicaci6n 4, caracterizado porque dicho valor positivo es del orden de 5 V.

6. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicho lapso de tiempo predeterminado despues de dicho comando de bloqueo esta como maximo comprendido entre 0, 8 y 1, 2 ms.

7. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque incluye:

- una operaci6n de inicializaci6n (86) donde se adopta un modo de funcionamiento en apertura de fase previo a dicha operaci6n (87) de detecci6n de la presencia de una inductancia; y

- una operaci6n (88) de paso a un modo de funcionamiento de cierre de fase en el caso donde dicha operaci6n (87) de detecci6n de la presencia de una inductancia es positiva.

8. Aparato de control de la potencia media de alimentaci6n de una carga (3) con corriente alterna, conveniente para la ejecuci6n del procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, incluyendo:

- un 6rgano de conmutaci6n electr6nica (17, 74) controlable en conducci6n para autorizar una circulaci6n de corriente desde un primer borne de potencia (18) hacia un segundo borne de potencia (19) y controlable en bloqueo para interrumpir dicha circulaci6n de corriente; y

- un dispositivo de control de dicho 6rgano, incluyendo una unidad l6gica (63) apta para controlar dicho 6rgano de conmutaci6n (17, 74) e incluyendo un transductor (20; 60) apto para transformar un frente de tensi6n descendente

(44) entre los bornes de potencia (18, 19) de dicho 6rgano de conmutaci6n (17) en una transici6n de estado de una senal (49; 70) explotable por dicha unidad l6gica (63) del dispositivo de control.

9. Aparato segun la reivindicaci6n 8, caracterizado porque dicho transductor incluye un filtro paso-alto (22; 61) dispuesto entre dichos bornes de potencia (18, 19) y al menos un 6rgano de adecuaci6n (25, 28, 31, 34; 62, 67, 68, 69) para transformar, en la senal presente en la salida de dicho filtro (22; 61) , un frente de tensi6n descendente (46) que toma valores negativos en una transici6n desde un primer nivel l6gico a un segundo nivel l6gico explotable por dicha unidad l6gica (63) .

10. Aparato segun la reivindicaci6n 9, caracterizado porque dicho filtro paso-alto (22; 61) incluye un condensador (71) dispuesto en serie entre un borne de entrada (18) y un borne de salida (24; 64) y una resistencia (72) dispuesta en paralelo entre sus bornes de salida (24, 21; 64, 65) .

11. Aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones 9 6 10, caracterizado porque dicho filtro paso-alto (22) presenta una frecuencia de corte de 1000 Hz y una atenuaci6n de 20 dB por decada.

12. Aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque dicho transductor (20; 60) incluye, para la adecuaci6n de la senal presente en la salida de dicho filtro (22; 61) , una fuente de tensi6n continua (31, 34; 62) para desfasar en +N V la senal presente en la salida dicho filtro (22; 61) y al menos un 6rgano limitador (25, 28; 67, 68) para que cualquier parte de la senal en la salida de dicho filtro (22; 61) inferior a -N V sea llevada, despues del desfase de tensi6n, a 0 V, y para que cualquier parte positiva de la senal en la salida de dicho filtro (22; 61) sea llevada, despues del desfase, a +N V.

13. Aparato segun la reivindicaci6n 12, caracterizado porque dicho transductor (60) incluye como 6rgano limitador los diodos de clamp (67, 68) de dicha unidad l6gica (63) .

14. Aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones 12 6 13, caracterizado porque dicha fuente de tensi6n empleada por dicho transductor (60) forma parte de la alimentaci6n de corriente continua (62) de dicho aparato.

15. Aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, caracterizado porque dicha unidad l6gica esta adaptada para controlar la etapa de potencia (17, 74) de la que forma parte dicho 6rgano de conmutaci6n (17) selectivamente en un modo de apertura de fase o en un modo de cierre de fase.

16. Aparato segun la reivindicaci6n 15, caracterizado porque dicha unidad l6gica (63) selecciona en la inicializaci6n el modo de apertura de fase y vigila, despues de un comando de bloqueo de dicho 6rgano de conmutaci6n (17) la presencia de dicha transici6n de nivel en dicha senal (49; 70) explotable por la unidad l6gica (63) , en un lapso de tiempo predeterminado despues de dicho comando de bloqueo y, en caso de dicha detecci6n de dicha transici6n, selecciona el modo de funcionamiento de cierre de fase.

17. Aparato segun la reivindicaci6n 16, caracterizado porque dicho lapso de tiempo predeterminado esta comprendido como maximo entre 0, 8 y 1, 2 ms.

18. Aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 17 caracterizado porque incluye dos de dichos 6rganos de conmutaci6n (17, 74) montados en serie inversa.

19. Aparato segun la reivindicaci6n 18, caracterizado porque cada una de dichos 6rganos de conmutaci6n incluye un transistor MOS (72, 75) .

20. Aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 19, caracterizado porque constituye un variador de intensidad de luz.