Alimentación de potencia ininterrumpible.

Una alimentación de potencia ininterrumpible, que comprende:

un circuito de entrada (110) que incluye un primer transistor (245) y un primer inductor (235),

y que está configuradopara recibir tensión de AC en una entrada (130, 135) y proporcionar una tensión de DC en una salida (150, 155),un controlador (125) que tiene un procesador de señal digital (303) y una matriz de puertas de campo programable(305) y que está acoplado al circuito de entrada para detectar corriente de inductor y para proporcionar un valor decorriente de inductor detectada al procesador de señal digital, estando el controlador configurado para aplicar unaprimera señal de control de modulación de anchura de pulso al primer transistor para ajustar una frecuencia deconmutación del primer transistor para generar una tensión de DC a la salida,

caracterizado porque se ha previsto además un segundo transistor (250), y

en donde el primer transistor forma parte de un primer circuito convertidor elevador;

en donde el segundo transistor forma parte de un segundo circuito convertidor elevador;

en donde el circuito de entrada incluye un rectificador (400) de tres fases;

en donde el controlador está además configurado para aplicar la primera señal de control de modulación de anchurade pulso al primer transistor para conmutar un modo de operación del primer circuito convertidor elevador entremodos de operación casi discontinuo de frecuencia variable y continuo de frecuencia fija, y

en donde el controlador está además configurado para aplicar una segunda señal de control de modulación deanchura de pulso al segundo transistor para conmutar un modo de operación del segundo circuito convertidorelevador entre modos de operación casi discontinuo de frecuencia variable y continuo de frecuencia fija.

Alimentación de potencia ininterrumpible Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención Al menos una realización de la presente invención se refiere en general al control de un circuito de entrada de alimentación de potencia ininterrumpible.

2. Discusión de la técnica relacionada Los rectificadores y otras cargas no lineales distorsionan la corriente suministrada desde una fuente, lo que disminuye la relación de factor de potencia de diversos sistemas de distribución de potencia y reduce su eficacia. Los elementos reactivos de estos sistemas pueden crear también ruido armónico cuando se conmutan entre estados de conducción y de corte, y a algunas frecuencias operativas. Los rectificadores que operan de forma ineficiente consumen grandes cantidades de potencia desde una fuente, incrementando los costes de suministro de potencia, y pueden hacerse audible durante condiciones de carga intensa, reduciendo la viabilidad comercial.

El documento US 2005/275976 divulga un aparato de conversión de potencia, tal como una UPS, que incluye un primer circuito generador de señal de referencia de forma de onda operativo para generar una primera señal de referencia de forma de onda en respuesta a un bus de AC, y un segundo circuito generador de señal de referencia de forma de onda operativo para generar una segunda señal de referencia de forma de onda, por ejemplo una señal sinusoidal más consistente producida por otra fuente. El aparato incluye además un circuito de control que genera selectivamente una tercera señal de referencia de forma de onda a partir de la primera y de la segunda señales de referencia de forma de onda, y un circuito convertidor de potencia (por ejemplo, un rectificador y/o inversor) acoplado a un bus de AC y operativo para transferir potencia hasta y/o desde el bus de AC en respuesta a la tercera señal de referencia de forma de onda. En particular, el circuito de control puede ser operativo para combinar ponderadamente la primera y la segunda señales de referencia de forma de onda para generar la tercera señal de referencia de forma de onda. El circuito de control puede combinar ponderadamente la primera y la segunda señales de referencia de forma de onda en respuesta a un parámetro operativo del convertidor de potencia, tal como una tensión, una corriente, un factor de potencia, una impedancia de fuente, una distorsión de tensión y/o una corriente de entrada armónica.

Sumario de la invención En un primer aspecto de la invención, se proporciona una alimentación de potencia ininterrumpible según la reivindicación 1 de las reivindicaciones anexas.

En un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método de operar una alimentación de potencia ininterrumpible según la reivindicación 12 de las reivindicaciones anexas.

Otras características opcionales se reivindican en las reivindicaciones dependientes anexas.

Otros aspectos, realizaciones y ventajas de estos aspectos y realizaciones ejemplares, resultarán evidentes a partir de la descripción detallada que sigue, tomada junto con los dibujos que se acompañan, los cuales ilustran los principios de la invención a título de ejemplo únicamente. Debe entenderse que la información que antecede y la descripción detallada que sigue incluyen ejemplos ilustrativos de diversos aspectos y realizaciones, y que han sido previstos para proporcionar una visión o marco general para la comprensión de la naturaleza y el carácter de los aspectos y realizaciones que se reivindican. Los dibujos, junto con el resto de la memoria, sirven para explicar los principios y operaciones de los aspectos y realizaciones que se describen y reivindican.

Breve descripción de los dibujos No se ha pretendido que los dibujos que se acompañan estén dibujados a escala. En los dibujos, cada componente idéntico o casi idéntico que ha sido ilustrado en varias Figuras, se ha representado mediante un mismo número. Por motivos de claridad, puede que no esté referenciado cada uno de los componentes en cada dibujo. En los dibujos:

La Figura 1 es un diagrama funcional de bloques que representa una alimentación de potencia ininterrumpible conforme a una realización de la invención;

La Figura 2 es un diagrama esquemático que representa un circuito de entrada según una realización de la invención;

La Figura 3 es un diagrama funcional de bloques que representa una alimentación de potencia ininterrumpible según una realización de la invención;

La Figura 3A es un diagrama funcional de bloques que representa una alimentación de potencia ininterrumpible conforme a una realización de la invención;

La Figura 4 es un diagrama esquemático que representa una alimentación de potencia ininterrumpible que incluye un rectificador de tres fases según una realización de la invención;

La Figura 4A es un diagrama esquemático que representa una alimentación de potencia ininterrumpible que incluye un rectificador de tres fases según una realización de la invención;

La Figura 4B es un diagrama esquemático que representa una alimentación de potencia ininterrumpible que incluye un rectificador de tres fases según una realización de la presente invención;

La Figura 4C es un diagrama esquemático que representa una alimentación de potencia ininterrumpible que incluye un rectificador de tres fases según una realización de la invención;

La Figura 4D es un diagrama esquemático que representa una alimentación de potencia ininterrumpible que incluye un rectificador de tres fases según una realización de la invención;

La Figura 5 es un gráfico que representa un ciclo de línea de tres fases según una realización de la invención;

La Figura 6 es un diagrama esquemático que representa un controlador conforme a una realización de la invención;

La Figura 7 es un gráfico que representa corriente de inductor en un circuito de entrada que opera en un modo casi discontinuo durante un ciclo de línea según una realización de la invención;

La Figura 8 es un gráfico que representa corriente de inductor en un circuito de entrada que opera en un modo casi discontinuo durante un ciclo de línea según una realización de la invención;

La Figura 9 es un gráfico que representa un circuito de entrada que opera en un modo casi discontinuo de funcionamiento según una realización de la invención;

La Figura 10 es un gráfico que representa una frecuencia de conmutación de circuito de entrada durante un ciclo de línea según una realización de la invención;

La Figura 11 es un gráfico que representa una frecuencia de conmutación de circuito de entrada durante un ciclo de línea según una realización de la invención;

La Figura 12 es un gráfico que representa una frecuencia de conmutación de circuito de entrada durante un ciclo de línea según una realización de la invención, y

La Figura 13 es un diagrama de flujo que representa un método de operación de una alimentación de potencia ininterrumpible según una realización de la invención.

Descripción detallada Los sistemas y métodos descritos en la presente memoria no están limitados en su aplicación a los detalles de construcción y a la disposición de componentes establecidos en la descripción o ilustrados en los dibujos. La invención es susceptible de otras realizaciones y de ser puesta en práctica o ser llevada a cabo de varias formas. También, la fraseología y la terminología utilizadas en la presente memoria tienen efecto de descripción y no deben ser consideradas como una limitación. El uso de “incluyendo”, “comprendiendo”, “teniendo”, “conteniendo”, “involucrando” y las variaciones de los mismos en la memoria, se entiende que abarcan los elementos que se relacionan a continuación y los equivalentes de los mismos, así como otros elementos adicionales.

Diversos aspectos y realizaciones están dirigidos a controlar la frecuencia operativa, la corrección del factor de potencia y la distorsión armónica total de los sistemas, las alimentaciones de potencia ininterrumpibles y los métodos de distribución de potencia a una carga. Según se expone con mayor detalle en lo que sigue, por ejemplo, el sistema puede incluir un circuito de entrada que tenga un transistor y un inductor. El sistema puede incluir también un controlador. Un sensor de corriente puede estar configurado para detectar corriente de inductor y para proporcionar un valor de corriente de inductor detectada al controlador para generar un valor de error de corriente en base parcialmente a la corriente de inductor detectada y para generar una señal de control de modulación de anchura de pulso basada... [Seguir leyendo]

1. Una alimentación de potencia ininterrumpible, que comprende:

un circuito de entrada (110) que incluye un primer transistor (245) y un primer inductor (235) , y que está configurado para recibir tensión de AC en una entrada (130, 135) y proporcionar una tensión de DC en una salida (150, 155) ,

un controlador (125) que tiene un procesador de señal digital (303) y una matriz de puertas de campo programable (305) y que está acoplado al circuito de entrada para detectar corriente de inductor y para proporcionar un valor de corriente de inductor detectada al procesador de señal digital, estando el controlador configurado para aplicar una primera señal de control de modulación de anchura de pulso al primer transistor para ajustar una frecuencia de conmutación del primer transistor para generar una tensión de DC a la salida,

caracterizado porque se ha previsto además un segundo transistor (250) , y

en donde el primer transistor forma parte de un primer circuito convertidor elevador;

en donde el segundo transistor forma parte de un segundo circuito convertidor elevador;

en donde el circuito de entrada incluye un rectificador (400) de tres fases;

en donde el controlador está además configurado para aplicar la primera señal de control de modulación de anchura de pulso al primer transistor para conmutar un modo de operación del primer circuito convertidor elevador entre modos de operación casi discontinuo de frecuencia variable y continuo de frecuencia fija, y

en donde el controlador está además configurado para aplicar una segunda señal de control de modulación de anchura de pulso al segundo transistor para conmutar un modo de operación del segundo circuito convertidor elevador entre modos de operación casi discontinuo de frecuencia variable y continuo de frecuencia fija.

2. La alimentación de potencia ininterrumpible de la reivindicación 1, en donde:

el procesador de señal digital está configurado para generar un valor de error de corriente que se basa parcialmente en el valor de corriente de inductor detectada, y para proporcionar el valor de error de corriente a la matriz de puertas de campo programable, y

la matriz de puertas de campo programable está configurada para generar la primera señal de control de modulación de anchura de pulso parcialmente en base al valor de error de corriente.

3. La alimentación de potencia ininterrumpible de la reivindicación 1, en donde, en un modo, el primer circuito convertidor elevador opera en el modo de operación casi discontinuo de frecuencia variable, y el segundo circuito convertidor elevador opera simultáneamente en el modo de operación continuo de frecuencia fija.

4. La alimentación de potencia ininterrumpible de la reivindicación 1, en donde al menos uno de entre el primer transistor y el segundo transistor conmuta a un estado de conducción cuando el valor de corriente de inductor detectada cae sustancialmente a cero.

5. La alimentación de potencia ininterrumpible de la reivindicación 1, en donde:

el rectificador de tres fases está configurado para una operación durante un ciclo de línea que tiene una primera tensión de fase, una segunda tensión de fase y una tercera tensión de fase, y

el controlador está además configurado para conmutar el modo de operación de uno de entre el primer circuito de convertidor elevado y el segundo circuito convertidor elevador durante una parte del ciclo de línea, donde cada una de entre la primera tensión de fase, la segunda tensión de fase y la tercera tensión de fase son mutuamente excluyentes.

6. La alimentación de potencia ininterrumpible de la reivindicación 1, en donde:

el procesador de señal digital está configurado además para generar un valor de error de tensión en base a un valor de la tensión de DC presente en la salida, y para proporcionar el valor de error de tensión a la matriz de puertas de campo programable, y

la matriz de puertas de campo programable está configurada además para generar la primera señal de control de modulación de anchura de pulso parcialmente en base al valor de error de tensión.

7. La alimentación de potencia ininterrumpible de la reivindicación 1, en donde:

la frecuencia de conmutación del primer transistor se mantiene entre 20 kHz y 130 kHz durante un ciclo de línea del rectificador de tres fases.

8. La alimentación de potencia ininterrumpible de la reivindicación 1, en donde:

el rectificador de tres fases incluye el primer inductor, un segundo inductor y un tercer inductor, y

la corriente de inductor detectada incluye corriente procedente de al menos dos de entre el primer inductor, el segundo inductor y el tercer inductor.

9. La alimentación de potencia ininterrumpible de la reivindicación 1, en donde el primer transistor está en uno de entre un estado de conducción o uno de corte durante al menos una cantidad de tiempo predeterminada con anterioridad a la conmutación del otro de los estados de conducción o de corte.

10. La alimentación de potencia ininterrumpible de la reivindicación 1, en donde uno de entre el primer transistor y el segundo transistor conmuta reversiblemente entre una pluralidad de estados de conducción y de estados de corte, y en donde un período de tiempo entre un primer estado de conducción y un posterior estado de conducción es de aproximadamente 12, 5 μs.

11. La alimentación de potencia ininterrumpible de la reivindicación 1, en donde el controlador está configurado además para aplicar la primera señal de control de modulación de anchura de pulso al primer transistor, para conmutar un modo de operación del primer circuito convertidor elevador entre modos de operación casi discontinuo de frecuencia variable y continuo de frecuencia fija durante una primera porción de un ciclo de línea, y

en donde el controlador está además configurado para aplicar una segunda señal de control de modulación de anchura de pulso al segundo transistor para conmutar un modo de operación del segundo circuito convertidor elevador entre modos de operación casi discontinuo de frecuencia variable y continuo de frecuencia fija durante una segunda porción del ciclo de línea.

12. Un método de operación de una alimentación de potencia ininterrumpible que incluye un circuito de entrada (110) y un controlador (125) , teniendo el circuito de entrada un primer transistor (245) , un primer inductor (235) y un segundo transistor (250) , en donde el primer transistor forma parte de un primer circuito convertidor elevador y en donde el segundo transistor forma parte de un segundo circuito convertidor elevador, y teniendo el controlador un procesador de señal digital y una matriz de puertas de campo programable, comprendiendo el método:

detectar corriente de inductor del circuito de entrada;

proporcionar un valor de la corriente de inductor detectada al procesador de señal digital;

generar un valor de error de corriente parcialmente en base al valor de corriente de inductor detectada;

proporcionar el valor de error de corriente a la matriz de puertas de campo programable;

generar una primera señal de control de modulación de anchura de pulsa parcialmente en base al valor de error de corriente;

aplicar la primera señal de control de modulación de anchura de pulso al primer transistor para controlar una frecuencia de conmutación de uno de entre el primer transistor y el segundo transistor;

caracterizado porque el método proporciona además:

aplicar la primera señal de control de modulación de anchura de pulso al primer transistor para conmutar un modo de operación del primer circuito convertidor elevador entre modos de operación casi discontinuo de frecuencia variable y continuo de frecuencia fija, y

aplicar una segunda señal de control de modulación de anchura de pulso al segundo transistor para conmutar un modo de operación del segundo circuito convertidor elevador entre modos de operación casi continuo de frecuencia variable y continuo de frecuencia fija.

13. El método de la reivindicación 12, que comprende además:

generar un valor de error de tensión del circuito de entrada;

proporcionar el valor de error de tensión a la matriz de puertas de campo programable, y

generar la primera señal de control de modulación de anchura de pulso parcialmente en base al valor de error de tensión.

14. El método de la reivindicación 12, en donde el circuito de entrada incluye un rectificador de tres fases que posee una pluralidad de inductores que incluye el primer inductor, y en donde la detección de corriente de inductor del circuito de entrada comprende además:

detectar corriente de inductor a partir de al menos dos de la pluralidad de inductores.

15. el método de la reivindicación 12, en donde aplicar la primera señal de control de modulación de anchura de pulso al primer transistor para conmutar un modo de operación del primer circuito convertidor elevador entre modos 5 de operación casi continuo de frecuencia variable y continuo de frecuencia fija, comprende aplicar la primera señal de control de modulación de anchura de pulso durante una primera porción del ciclo de línea, y

aplicar una segunda señal de control de modulación de anchura de pulso al segundo transistor para conmutar un modo de operación del segundo circuito convertidor elevador entre modos de operación casi continuo de frecuencia variable y continuo de frecuencia fija, comprende aplicar la segunda señal de control de modulación de anchura de pulso durante una segunda porción del ciclo de línea.