Circuito de control de inversor y sistema de aire acondicionado que usa el mismo.

Un controlador de inversor para accionar un motor (4), que comprende:

una fuente de alimentación de CA (1) para el suministro de una potencia eléctrica de CA;

un rectificador (2) formado por un puente de diodos para rectificar la potencia eléctrica de CA que se va a convertir elpotencia eléctrica de CC;

un reactor (11) que tiene una pequeña capacidad predeterminada que está conectado al rectificador (2), paramejorar el factor de potencia de la fuente de alimentación de CA (1);

un inversor (3) que convierte la potencia eléctrica de CC en potencia eléctrica de CA para accionar el motor;

un condensador (12) que tiene una pequeña capacidad predeterminada que está conectado entre las líneas bus deCC del inversor (3) para absorber la energía de recuperación del motor (4);

un generador del comando de voltaje de motor (14) que genera un valor del comando de voltaje de motor del motor,en base a un valor del comando de velocidad del motor aplicado desde el exterior;

un detector de voltaje PN (15) que detecta un valor de voltaje de CC del inversor (3);

un corrector de voltaje PN (16) que calcula una relación del valor de detección del voltaje de CC del inversorobtenido por el detector de voltaje PN (15) con respecto a un valor de referencia de voltaje de CC predeterminadodel inversor (3) para generar de este modo un factor de corrección del voltaje PN; y

un corrector del comando de voltaje de motor (17) que genera un valor de corrección del comando de voltaje demotor del motor, caracterizado porqueel corrector de voltaje PN (16) aumenta el valor de corrección de voltaje PN en proporción al valor de detección devoltaje de CC cuando el valor de detección de voltaje de CC es mayor que el valor de referencia de voltaje de CC.

Circuito de control de inversor y sistema de aire acondicionado que usa el mismo Antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención se refiere a un controlador de inversor para accionar un motor que usa un reactor de pequeña capacidad y un condensador de pequeña capacidad, y también se refiere a un aire acondicionado que usa un controlador de inversor de este tipo como un aparato de inversor.

Descripción de la técnica relacionada El documento EP 1 152 521 A1 describe un controlador de inversor en el que entre una sección convertidora y la sección inversora se dispone un condensador en paralelo a las mismas. Adicionalmente, en paralelo al condensador se dispone un divisor de voltaje para recoger información sobre el voltaje del condensador que es el voltaje suministrado a la sección inversora. El divisor de voltaje constituye un detector de voltaje de CC instantáneo cuya señal de salida se suministra a una sección de procesamiento aritmético para realizar una modificación de las condiciones de funcionamiento de la sección inversora. Específicamente, el ancho PWM se corrige dependiendo del voltaje de CC detectado en el condensador. La información sobre el voltaje de CC se usa para realizar un control de retroalimentación específico a fin de que un motor eléctrico conectado a la sección inversora pueda funcionar en un estado óptimo de característica de carga y eficacia.

Como controlador de inversor general para accionar un motor de inducción usado en un inversor de uso general y similares, se conoce bien un tipo de control de V/F de controlador de inversor para accionar un motor mostrado en la figura 11, como se describe, por ejemplo, en un documento que no es patente 1 (véase la página 661 a 711 en "Inverter drive handbook", compilado por un comité de edición del Drive Handbook, primera edición de 1995, publicado por THE NIKKAN KOGYO SHIMBUN, LTD, por ejemplo) .

Haciendo referencia a la figura 11, un circuito principal incluye un aparato de fuente de alimentación de CC 113, un inversor 3 y un motor de inducción 4. El aparato de fuente de alimentación de CC 113 incluye la fuente de alimentación de CA 1, un rectificador 2, el condensador de filtrado 112 que almacena energía eléctrica para una fuente de voltaje de CC del inversor 3, y un reactor 111 para mejorar un factor de potencia de una fuente de alimentación de CA 1.

Mientras tanto, un circuito de control incluye la sección del patrón de control de V/F 13, un generador indicador de voltaje de motor 14 y un controlador de PWM 18. La sección del patrón de control de V/F 13 se proporciona para determinar un valor de voltaje de motor aplicado al motor de inducción 4 en base a un comando de velocidad w* del motor de inducción 4 aplicado desde el exterior. El generador del comando de voltaje de motor 14 se proporciona para generar un valor de comando de voltaje de motor del motor de inducción 4 en base al valor de voltaje de motor determinado por la sección de patrón de control de V/F 13. El controlador de PWM 18 se proporciona para generar una señal de PWM del inversor en base al valor de comando de voltaje de motor generado por el generador del comando de voltaje de motor 14.

La figura 12 muestra un ejemplo del patrón de control de V/F general generado por la sección del patrón de control de V/F 13. Como se muestra en la figura 12, se constituye de tal forma que el valor de voltaje de motor aplicado al motor de inducción 4 se determina únicamente con respecto al comando de velocidad 0*. En general, el comando de velocidad 0* y el valor de voltaje de motor se almacenan en una memoria de un dispositivo de cálculo, tal como un microordenador, como valores de tablas, y el valor de voltaje de motor se proporciona mediante la interpolación lineal de los valores de la tabla para el otro comando de velocidad 0* que no está incluido en los valores de la tabla.

En este documento, cuando la fuente de alimentación de CA 1 es de 220 V (la frecuencia de la fuente de alimentación de CA es de 50 Hz) , la entrada del inversor 3 es de 1, 5 kW, y el condensador de filtrado 112 es de 1500 !F, una relación entre una componente armónica de una corriente de la fuente de alimentación de CA y un orden con respecto a una frecuencia de la fuente de alimentación de CA, cuando el reactor 111 para mejorar el factor de potencia es de 5 mH o 20 nH se muestra en la figura 13.

La figura 13 muestra la relación junto con la Norma de la IEC (International Electrotechnical Commission) , a partir de la cual se observa que la tercera componente armónica excede especialmente en gran medida la de la Norma de la IEC cuando el reactor 111 para mejorar el factor de potencia es de 5 mH. Mientras que la Norma de la IEC se cumple hasta la cuadragésima componente armónica en el caso de 20 mH.

Por lo tanto, es necesario tomar medidas para aumentar adicionalmente un valor de inductancia del reactor 111 para mejorar el factor de potencia con el fin de anular la Norma de la IEC especialmente en el momento de una carga elevada, y esto hace que el inversor aumente de tamaño y peso, lo que aumenta el coste.

Por lo tanto, se propone un aparato de fuente de alimentación de CC mostrado en la figura 14, por ejemplo, en un documento de patente 1 (publicación de patente japonesa no examinada abierta a consulta por el público H9266674) . Haciendo referencia a la figura 14, se mejora un aparato de fuente de alimentación de CC para evitar el aumento del valor de inductancia del reactor 111 con el fin de mejorar el factor de potencia, mientras que se reduce la componente armónica de la fuente de alimentación y aumenta el factor de potencia.

En la figura 14, un voltaje de la fuente de alimentación de CA de la fuente de alimentación de CA 1 se aplica a un terminal de entrada de CA de un rectificador de onda completa formado por una conexión en puente de diodos D1 a D4, la salida de los mismos se carga en un condensador intermedio C a través de un reactor Lin, la carga del condensador intermedio C se descarga a un condensador de filtrado CD y se aplica un voltaje de CC a una resistencia de carga RL. En este caso, se conecta un transistor Q1 a un recorrido de corriente CC negativa y positiva que conecta un lado de carga del reactor Lin al condensador intermedio C, y este transistor Q1 es accionado por un circuito de accionamiento de base G1.

Además, se proporcionan unos circuitos generadores de impulsos I1 e I2 que aplican un voltaje de impulsos al circuito de accionamiento de base G1, y una resistencia ficticia Rdm. Cada uno de los circuitos generadores de impulsos I1 e I2 comprende un circuito para detectar un punto de cruce cero del voltaje de la fuente de alimentación de CA y un circuito de corriente de impulsos para aplicar una corriente de impulsos a una resistencia ficticia Rdm después de que se detecte el punto de cruce cero hasta que un valor instantáneo del voltaje de la fuente de alimentación de CA se vuelve igual a un voltaje en ambos extremos del condensador intermedio C.

Aquí, el circuito generador de impulsos I1 genera un voltaje de impulsos durante la primera mitad de un semi-ciclo del voltaje de la fuente de alimentación de CA, y el circuito generador de impulsos I2 genera un voltaje de impulsos en la segunda mitad de un semi-ciclo del voltaje de la fuente de alimentación de CA.

Además, cuando se obliga a la corriente a circular por el reactor Lin conectando el transistor Q1, un diodo D5 para impedir la circulación de retorno de tal forma que la carga del condensador intermedio C no pueda descargarse a través del transistor Q1, y un diodo D6 para impedir la circulación de retorno y un reactor Ldc que aumenta un efecto de filtrado están conectados en serie en un recorrido en el que la carga del condensador intermedio C se descarga dentro del condensador de filtrado CD.

En la configuración anterior, el transistor Q1 se conecta en una parte o una totalidad de una sección de fases en la que el valor instantáneo del voltaje de la fuente de alimentación de CA no exceda el voltaje en ambos extremos del condensador intermedio C y, así, la componente armónica se reduce y se consigue un elevado factor de potencia sin hacer el aparato de mayor tamaño.

Sin embargo, en la configuración convencional anterior como se describe en el documento de patente 1 que describe un resultado de simulación en el caso de 1500 !F y 6, 2 mH, aún se proporcionan el condensador de filtrado CD y el reactor Lin que tiene elevada capacitancia, además, se proporcionan adicionalmente el condensador intermedio C, el transistor Q1, el circuito de accionamiento de base G1, los circuitos generadores de impulsos I1 e I2, la resistencia ficticia Rdm, los diodos D5 y D6 para impedir la circulación de retorno y el reactor... [Seguir leyendo]

1. Un controlador de inversor para accionar un motor (4) , que comprende:

una fuente de alimentación de CA (1) para el suministro de una potencia eléctrica de CA;

un rectificador (2) formado por un puente de diodos para rectificar la potencia eléctrica de CA que se va a convertir el potencia eléctrica de CC;

un reactor (11) que tiene una pequeña capacidad predeterminada que está conectado al rectificador (2) , para mejorar el factor de potencia de la fuente de alimentación de CA (1) ;

un inversor (3) que convierte la potencia eléctrica de CC en potencia eléctrica de CA para accionar el motor;

un condensador (12) que tiene una pequeña capacidad predeterminada que está conectado entre las líneas bus de CC del inversor (3) para absorber la energía de recuperación del motor (4) ;

un generador del comando de voltaje de motor (14) que genera un valor del comando de voltaje de motor del motor, en base a un valor del comando de velocidad del motor aplicado desde el exterior;

un detector de voltaje PN (15) que detecta un valor de voltaje de CC del inversor (3) ;

un corrector de voltaje PN (16) que calcula una relación del valor de detección del voltaje de CC del inversor obtenido por el detector de voltaje PN (15) con respecto a un valor de referencia de voltaje de CC predeterminado del inversor (3) para generar de este modo un factor de corrección del voltaje PN; y

un corrector del comando de voltaje de motor (17) que genera un valor de corrección del comando de voltaje de motor del motor, caracterizado porque el corrector de voltaje PN (16) aumenta el valor de corrección de voltaje PN en proporción al valor de detección de voltaje de CC cuando el valor de detección de voltaje de CC es mayor que el valor de referencia de voltaje de CC.

2. El controlador de inversor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el corrector del comando de voltaje de motor (17) obtiene el valor de corrección del comando de voltaje de motor del motor multiplicando el valor del comando de voltaje de motor obtenido mediante el generador del comando de voltaje de motor (14) por el factor de corrección del voltaje PN que se genera por el corrector de voltaje PN (16) .

3. El controlador de inversor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el corrector de voltaje PN (16) proporciona el factor de corrección del voltaje PN dividiendo el valor de referencia de voltaje de CC por el valor de detección del voltaje de CC, y establece un valor máximo predeterminado del factor de corrección del voltaje PN como el factor de corrección del voltaje PN cuando el valor de detección del voltaje de CC es cero o menor.

4. El controlador de inversor de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que el factor de corrección del voltaje PN generado por el corrector de voltaje PN (16) tiene al menos un valor límite superior predeterminado o un valor límite inferior predeterminado.

5. El controlador de inversor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que se evita que una frecuencia de funcionamiento del inversor sea fija constantemente en una frecuencia resonante en la que la frecuencia de funcionamiento del inversor es un múltiplo par de una frecuencia de la fuente de alimentación de CA y en un intervalo que tiene un ancho de frecuencia predeterminado alrededor de la frecuencia resonante.

6. El controlador de inversor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que una combinación del reactor de pequeña capacidad y el condensador de pequeña capacidad se determina a fin de que una frecuencia resonante entre el reactor de pequeña capacidad y el condensador de pequeña capacidad se haga mayor de cuarenta veces la frecuencia de la fuente de alimentación de CA.

7. El controlador de inversor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la capacidad del condensador de pequeña capacidad se determina a fin de que un valor máximo del valor de voltaje de CC, que aumenta cuando el inversor se detiene, se haga menor que un voltaje de resistencia del condensador.

8. El controlador de inversor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que una frecuencia portadora del inversor se determina para satisfacer un valor del factor de potencia de la fuente de alimentación de CA predeterminado.

9. Un aire acondicionado que comprende:

un aparato convertidor que convierte la potencia eléctrica de CA en potencia eléctrica de CC; y

un aparato de inversor que convierte la potencia eléctrica de CC convertida por el conversor en potencia eléctrica de CA de un voltaje variable y una frecuencia variable, y suministra la potencia eléctrica de CA a un motor de accionamiento del compresor, en el que el controlador de inversor para accionar el motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 se usa como el inversor.