Dispositivo dispuesto para la conversión de un voltaje de entrada de CA en un voltaje de salida de CC,

que comprende un convertidor elevador sin puente;

caracterizado porque dicho dispositivo también comprende un sistema de protección frente a sobretensiones que comprende:

- un primer diodo de protección (Dprot1), en el que el ánodo está conectado a un primer terminal de entrada de CA del convertidor elevador sin puente y el cátodo está conectado a un terminal positivo de salida elevada (Obp) del convertidor elevador sin puente; - un segundo diodo de protección (Dprot2), en el que el ánodo está conectado a un terminal negativo de salida elevada (Obn) del convertidor elevador sin puente y el cátodo está conectado al primer terminal de entrada de 15 CA del convertidor elevador sin puente;

- un tercer diodo de protección (Dprot3), en el que el ánodo está conectado a un segundo terminal de entrada de CA del convertidor elevador sin puente y el cátodo está conectado al terminal positivo de salida elevada (Obp) del convertidor elevador sin puente; - un cuarto diodo de protección (Dprot4), en el que el ánodo está conectado al terminal negativo de salida elevada (Obn) del convertidor elevador sin puente y el cátodo está conectado al segundo terminal de entrada de CA del convertidor elevador sin puente; en el que los diodos de protección (Dprot1, Dprot2, Dprot3, Dprot4) están dimensionados para resistir una sobretensión de corriente/voltaje.

Dispositivo dispuesto para convertir un voltaje de entrada de CA en un voltaje de salida de CC.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo para la conversión de un voltaje de entrada de CA en un voltaje de salida de CC.

Técnica anterior

Se conocen varios tipos de convertidores para su uso en sistemas de suministro eléctrico, en los que existe una necesidad de convertir la energía eléctrica de CA en una energía eléctrica de CC controlada. Normalmente, la energía eléctrica de CA se suministrará desde una fuente de energía eléctrica de CA, como la red eléctrica. La energía eléctrica de CC se suministra a un equipamiento, tal como un equipamiento de telecomunicaciones, un equipamiento de comunicación de datos de banda ancha (estaciones base GSM/UMTS, etc.) , equipamiento militar, equipamiento médico, etc.

Los requisitos de energía eléctrica de CC pueden variar, pero normalmente resulta importante mantener el voltaje de CC con determinados límites y, además, proteger el lado de CC de irregularidades en el voltaje/la corriente en el lado de CA. Dichas irregularidades pueden ser puntas, es decir puntas de voltajes/corrientes que tienen lugar en la red eléctrica de CA debido a relámpagos, a fallos en la red eléctrica de CA o a variaciones de voltaje provocadas por aumentos o reducciones de cargas, etc.

En la figura 1A se muestra un convertidor elevador según la técnica anterior que comprende un puente de diodo (rectángulo de líneas discontinuas) en el lado de entrada. Dicho convertidor elevador comprende un diodo de protección en paralelo con el inductor elevador y el diodo elevador. La figura 1B muestra cómo una punta de corriente (flechas sólidas) de la entrada de CA fluye por el convertidor elevador y por los diodos de protección. Las flechas discontinuas ilustran cómo fluiría la corriente sin el diodo de protección. Tal como se puede apreciar, dicho diodo de protección protege el inductor, en conmutador y el diodo elevador, y solo el diodo de protección precisa ser dimensionado para la punta de corriente.

También se conocen varios tipos de convertidores elevadores, véase por ejemplo "Performance Evaluation of Bridgeless PFC Boost Rectifiers", Huber, L. et al, Applied Power Electronics Conference, 2007.

También se conoce un convertidor de CA/CC que comprende un convertidor elevador sin puente, a partir del documento "Common mode EMI noise suppression in bridgeless boost PFC convert", Pengju Komng et al, Applied Power Electronics Conference, APEC 2007, IEEE, 1 febrero de 2007, páginas 929-935.

La presente invención proporciona un dispositivo dispuesto para convertir un voltaje de entrada de CA a un voltaje de salida de CC que comprende un convertidor elevador sin puente y un sistema de protección que proporciona protección al convertidor elevador frente a puntas y otras incidencias no deseadas de la red eléctrica de CA. Como consecuencia, el sistema de protección también proporcionará protección a la carga u otros componentes en el lado de CC del sistema de suministro eléctrico.

Debido a aspectos medioambientales, así como a los costes energéticos en aumento, existe una demanda creciente de sistemas de suministro eléctrico con una eficiencia de energía eléctrica mejorada. Por lo tanto, el objetivo de la invención también es contribuir a la eficiencia de energía eléctrica incrementada para el sistema de suministro eléctrico.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo dispuesto para la conversión de un voltaje de entrada de CA a un voltaje de salida de CC, que comprende un convertidor elevador sin puente; caracterizado porque dicho dispositivo también comprende un sistema de protección frente a puntas que comprende:

- un primer diodo de protección, en el que el ánodo está conectado a una primera terminal de entrada de CA y el cátodo está conectado a un terminal positivo de salida elevada;

- un segundo diodo de protección, en el que el ánodo está conectado a un terminal negativo de salida elevada y el cátodo está conectado al primer terminal de entrada de CA;

- un tercer diodo de protección, en el que el ánodo está conectado a un segundo terminal de entrada de CA y el cátodo está conectado al terminal positivo de salida elevada;

- un cuarto diodo de protección, en el que el ánodo está conectado al terminal negativo de salida elevada y el

cátodo está conectado al segundo terminal de entrada de CA;

en el que los diodos de protección están dimensionados para soportar una punta de corriente/voltaje.

En un aspecto de la invención, el convertidor elevador sin puente comprende:

- un dispositivo de inducción elevador que comprende por lo menos un inductor elevador;

- un dispositivo diodo elevador que comprende por lo menos un diodo elevador;

- un dispositivo conmutador elevador que comprende por lo menos un conmutador elevador; y 10 -un dispositivo condensador que comprende por lo menos un condensador elevador.

En un aspecto de la invención, el dispositivo de inducción elevador comprende un inductor elevador provisto de un primer extremo conectado a un primer terminal de entrada de CA y de un segundo extremo conectado a un primer nodo; el dispositivo diodo elevador comprende un primer diodo elevador y un segundo diodo elevador, donde el primer diodo elevador está conectado entre el primer nodo y el terminal positivo de salida elevada; y el dispositivo conmutador elevador comprende un primer conmutador elevador conectado al primer nodo.

En un aspecto de la invención, el dispositivo de inducción elevador comprende un inductor elevador provisto de un primer extremo conectado al primer terminal de salida (CA) y un segundo extremo conectado a un primer nodo; el 20 dispositivo diodo elevador comprende un primer diodo elevador entre el primer nodo y el terminal positivo de salida elevada y un segundo diodo elevador conectado entre el terminal negativo de salida elevada y el primer nodo; el dispositivo conmutador elevador comprende un primer conmutador elevador y un segundo conmutador elevador conectados en serie entre el primer nodo y el segundo terminal de entrada de CA; y el dispositivo condensador elevador comprende un primer condensador elevador conectado entre el terminal positivo de salida y el terminal negativo de salida.

En un aspecto de la invención, el dispositivo de inducción elevador comprende un primer inductor elevador provisto de un primer extremo conectado al primer terminal de entrada de CA y de un segundo extremo conectado a un primer nodo y un segundo inductor elevador provisto de un primer extremo conectado al segundo terminal de 30 entrada de CA y un segundo nodo; comprendiendo el dispositivo diodo elevador un primer diodo elevador conectado entre el primer nodo y el terminal positivo de salida elevada y un segundo diodo elevador conectado entre el terminal negativo de salida elevada y el primer nodo; comprendiendo el dispositivo conmutador elevador un primer conmutador elevador y un segundo conmutador elevador conectado en serie entre el primer nodo y el segundo nodo; y comprendiendo el dispositivo condensador elevador un primer condensador elevador conectado entre el terminal positivo de salida y el segundo nodo y un segundo condensador elevador conectado entre el segundo nodo y el terminal negativo de salida.

En un aspecto de la invención, el dispositivo de inducción elevador comprende un primer inductor elevador provisto de un primer extremo conectado a un primer terminal de entrada de CA y un segundo extremo conectado a un 40 primer nodo y un segundo inductor elevador provisto de un primer extremo conectado a un segundo terminal de entrada de CA y un segundo extremo conectado a un segundo nodo; comprendiendo el dispositivo diodo elevador un primer diodo elevador conectado entre el primer nodo y el terminal positivo de salida elevada y un segundo diodo elevador conectado entre el segundo nodo y el terminal positivo de salida elevada; comprendiendo el dispositivo conmutador elevador un primer conmutador elevador conectado entre el primer nodo y el terminal negativo de salida 45 elevada y un segundo conmutador elevador conectado entre el segundo nodo y el terminal negativo de salida elevada; y comprendiendo el dispositivo condensador elevador un primer condensador elevador entre el terminal positivo de salida y el terminal negativo de salida.

Descripción detallada

50 A continuación se describirán formas de realización haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo dispuesto para la conversión de un voltaje de entrada de CA en un voltaje de salida de CC, que comprende un convertidor elevador sin puente;

caracterizado porque dicho dispositivo también comprende un sistema de protección frente a sobretensiones que comprende:

- un primer diodo de protección (Dprot1) , en el que el ánodo está conectado a un primer terminal de entrada de CA del convertidor elevador sin puente y el cátodo está conectado a un terminal positivo de salida elevada (Obp) del convertidor elevador sin puente;

- un segundo diodo de protección (Dprot2) , en el que el ánodo está conectado a un terminal negativo de salida

elevada (Obn) del convertidor elevador sin puente y el cátodo está conectado al primer terminal de entrada de 15 CA del convertidor elevador sin puente;

- un tercer diodo de protección (Dprot3) , en el que el ánodo está conectado a un segundo terminal de entrada de CA del convertidor elevador sin puente y el cátodo está conectado al terminal positivo de salida elevada (Obp) del convertidor elevador sin puente;

- un cuarto diodo de protección (Dprot4) , en el que el ánodo está conectado al terminal negativo de salida elevada (Obn) del convertidor elevador sin puente y el cátodo está conectado al segundo terminal de entrada de CA del convertidor elevador sin puente;

en el que los diodos de protección (Dprot1, Dprot2, Dprot3, Dprot4) están dimensionados para resistir una sobretensión de corriente/voltaje.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el convertidor elevador sin puente comprende:

- un dispositivo de inducción elevador que comprende por lo menos un inductor elevador;

- un dispositivo diodo elevador que comprende por lo menos un diodo elevador;

- un dispositivo conmutador elevador que comprende por lo menos un conmutador elevador; y

- un dispositivo condensador elevador que comprende por lo menos un condensador elevador.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, en el que:

- el dispositivo de inducción elevador comprende un inductor elevador (Lb1) provisto de un primer extremo conectado a un terminal de entrada de CA y un segundo extremo conectado a un primer nodo (1) ;

- el dispositivo diodo elevador comprende un primer diodo elevador (Db1) y un segundo diodo elevador (Db2) , en el que el primer diodo elevador (Db1) está conectado entre el primer nodo (1) y el terminal positivo de salida elevada (Obp) ;

- el dispositivo conmutador elevador comprende un primer conmutador elevador (Sb1) conectado al primer nodo 45 (1) .

4. Dispositivo según la reivindicación 2, en el que:

- el dispositivo de inducción elevador comprende un inductor elevador (Lb1) provisto de un primer extremo conectado al primer terminal de entrada (CA) y un segundo extremo conectado a un primer nodo (1) ;

- el dispositivo diodo elevador comprende un primer diodo elevador (Db1) conectado entre el primer nodo (1) y el terminal positivo de salida elevada (Obp) y un segundo diodo elevador (Db2) conectado entre el terminal negativo de salida (Obn) y el primer nodo (1) ;

- el dispositivo conmutador elevador comprende un primer conmutador elevador (Sb1) y un segundo conmutador elevador (Sb2) conectados en serie a modo de un conmutador bidireccional entre el primer nodo (1) y el segundo terminal de entrada de CA; y

- el dispositivo condensador elevador comprende un primer condensador elevador (Cb1) conectado entre el terminal positivo de salida (Obp) y el terminal negativo de salida (Obn) .

5. Dispositivo según la reivindicación 2, en el que:

65. el dispositivo de inducción elevador comprende un primer inductor elevador (Lb1) provisto de un primer extremo conectado al primer terminal de entrada CA y un segundo extremo conectado a un primer nodo (1) y un segundo inductor elevador (Lb2) provisto de un primer extremo conectado al segundo terminal de entrada CA y a un segundo nodo (2) ;

- el dispositivo diodo elevador comprende un primer diodo elevador (Db1) conectado entre el primer nodo (1) y el

terminal positivo de salida elevada (Obp) y un segundo diodo elevador (Db2) conectado entre el terminal negativo de salida (Obn) y el primer nodo (1) ;

- el dispositivo conmutador elevador comprende un primer conmutador elevador (Sb1) y un segundo conmutador

elevador (Sb2) conectados en serie a modo de conmutador bidireccional entre el primer nodo (1) y el segundo 10 nudo (2) ; y

- el dispositivo condensador elevador comprende un primer condensador elevador (Cb1) conectado entre el terminal positivo de salida (Obp) y el segundo nudo (2) y un segundo condensador elevador (Cb2) conectado entre el segundo nudo (2) y el terminal negativo de salida (Obn) .

6. Dispositivo según la reivindicación 2, en el que:

- el dispositivo de inducción elevador comprende un primer inductor elevador (Lb1) provisto de un primer extremo conectado a un primer terminal de entrada CA y un segundo extremo conectado a un primer nodo (1) y un

segundo inductor elevador (Lb2) provisto de un primer extremo conectado a un segundo terminal de entrada CA y un segundo extremo conectado a un segundo nodo (2) ;

- el dispositivo diodo elevador comprende un primer diodo elevador (Db1) conectado entre el primer nodo (1) y el

terminal positivo de salida elevada (Obp) y un segundo diodo elevador (Db2) conectado entre el segundo nodo 25 (2) y el terminal positivo de salida elevada (Obp) ;

- el dispositivo conmutador elevador comprende un primer conmutador elevador (Sb1) conectado entre el primer nodo (1) y el terminal negativo de salida elevada (Obn) y un segundo conmutador elevador (Sb2) conectado entre el segundo nodo (2) y el terminal negativo de salida elevada (Obn) ; y

- el dispositivo condensador elevador comprende un condensador elevador (Cb1) conectado entre el terminal positivo de salida (Obp) y el terminal negativo de salida (Obn) .

7. Dispositivo según la reivindicación 2, en el que el dispositivo condensador elevador está conectado ente el 35 terminal positivo de salida (Obp) y el terminal negativo de salida (Obn) .