Motor eléctrico EC.

Motor EC (1), que comprende un motor (M) de corriente continua,

excitado de forma permanente, conmutadoelectrónicamente con un dispositivo electrónico de conmutación conectado previamente (2), que será alimentadomediante un circuito intermedio (8) con una tensión constante ( UZK) del circuito intermedio,

caracterizado porque el circuito intermedio (8) puede ser conectado por una parte mediante una primera entrada detensión (10) directamente con el generador de células solares (12) y, por otra parte, mediante una parte de redcontrolable (14) y una segunda entrada de tensión (16) con una tensión de red (UM), de manera que la tensióncontinua (UZK) del circuito intermedio será variable en base a una tensión fotovoltaica existente (UPV) del generadorde células solares (12), y la parte de red (14) es regulable con respecto a su tensión de salida para adecuación a lacorrespondiente tensión continua (UZK) del circuito intermedio mediante un regulador MPP 18 en la zona de lapotencia máxima posible del generador de células solares (12), de manera que se predeterminará un punto detrabajo de motor (AP) con un valor teórico de régimen de giro (nteórico) y, en caso de variación de los parámetros delas células solares, será adaptado de manera tal con intermedio del dispositivo electrónico de conmutación (2), queel régimen de giro del motor mantendrá en el valor teórico (nteórico).

Motor eléctrico EC

La presente invención se refiere, de acuerdo con la parte introductoria de la reivindicación 1, a un motor eléctrico EC, que está compuesto por un motor de corriente continua con excitación permanente, conmutado electrónicamente, que presenta un dispositivo electrónico de conmutación preconectado, que está alimentado por tensión continua de circuito intermedio desde un circuito intermedio.

Estos motores EC (EC = conmutado electrónicamente) son conocidos desde hace mucho tiempo y son utilizados para múltiples aplicaciones. Un motor EC consiste, de manera conocida, en un motor síncrono sin escobillas, excitado de manera permanente, que está dotado de un sensor de posición del rotor y que es accionado mediante tensión continua a través de un dispositivo electrónico de conmutación (dispositivo electrónico de control y de potencia) . Esta tensión continua puede ser conseguida como tensión continua de circuito intermedio mediante rectificado de corriente alterna de la red. El dispositivo electrónico de conmutación genera a partir de la tensión continua, dependiendo de la posición del rotor, una tensión alterna, especialmente trifásica, para la generación de un campo giratorio en el arrollamiento del estator.

Los motores EC tienen muchas ventajas. Mediante la conmutación puramente electrónica, sin escobillas, no se producen ni ruidos de las escobillas ni desgaste. Estos motores carecen además de mantenimiento. Gracias al control electrónico se pueden realizar funciones adicionales sin problemas, tales como regulación del régimen de giro de manera continua, inversión de la dirección de giro, arranque suave y/o protección de bloqueo. Para el ajuste de régimen de giro tiene lugar habitualmente una sincronización PWM con grado de control regulable o ajustable (relación de sincronización) .

Para muchos casos de utilización, existe en la actualidad por razones económicas y también medioambientales el deseo, en muchos casos, de hacer funcionar dichos motores EC con energía solar, es decir, con intermedio de generadores de células solares con tensión fotovoltaica.

Por ejemplo, el documento US 5.493.155 A describe un sistema de alimentación eléctrica para un accionamiento eléctrico, por ejemplo, un compresor de una instalación de acondicionamiento de aire o bien de una máquina productora de frío, en el que un circuito intermedio es alimentado mediante un rectificador de red directamente de la tensión de red de una red de alimentación pública. Además, un generador de células solares (panel solar) está conectado con el circuito intermedio de manera directa a través de un convertidor controlable CC/AC (convertidor) , mediante el cual la tensión fotovoltaica variable, según la intensidad de la radiación solar, es adecuada a la tensión continua del circuito intermedio predeterminada por la tensión de red rectificada. El convertidor CC/AC necesario en el circuito solar conduce, sin embargo, a una complicación adicional de conexión y constructiva, así como a un coeficiente de rendimiento reducido de la energía solar.

El documento DE 195 38 946 C1 describe especialmente para la utilización en un vehículo, un dispositivo para la alimentación de corriente de un motor de corriente continua conmutable electrónicamente, sin escobillas, que además se encuentra en conexión directa con un generador solar. El generador solar debe estar dispuesto como módulo solar preferentemente en la zona del techo del vehículo. Adicionalmente, el motor o bien su dispositivo electrónico de control, está conectado mediante un interruptor con la red de a bordo del vehículo (batería, generador eléctrico) , de manera que puede ser conmutado entre un funcionamiento con alimentación solar y funcionamiento con alimentación de la red de a bordo. Esto significa que el motor eléctrico puede ser accionado solamente de forma alternativa a base del módulo solar o de la red de a bordo.

El documento JP 08 331 889 A describe un motor eléctrico de inducción que es accionado como una “fuente de energía limpia”. Esta fuente de energía está constituida por un generador solar y un generador eólico, de manera que el generador solar está conectado directamente con un rectificador de corriente (inversor) del motor. El generador eólico está conectado con intermedio de un convertidor en paralelo al generador solar con el rectificador de corriente del motor. Ambos generadores son variables en sus parámetros, puesto que dependen de la meteorología. Una tensión de salida del generador eólico es regulada a través del convertidor, de manera tal que sigue la correspondiente tensión de salida del generador solar. Cuando en esta situación la tensión de salida de la “fuente de energía limpia” disminuye, también se reducirá el régimen de giro del motor, de manera que se puede reducir la tensión de entrada del motor de inducción. Esto tiene como consecuencia la variación de la potencia.

La presente invención se propone el objetivo de dar a conocer un motor EC del tipo antes indicado que puede funcionar con un buen coeficiente de rendimiento y reducida complicación constructiva, así como con un régimen de giro constante, opcionalmente con tensión fotovoltaica de un generador de célula solar y/o con tensión de red.

De acuerdo con la invención, ello se consigue mediante las características de la reivindicación 1. Se definen características de construcción ventajosas de la invención en las reivindicaciones dependientes y en la descripción siguiente.

De acuerdo con ellas, se prevé, según la invención, que el circuito intermedio sea conectable por una parte con intermedio de una primera entrada de tensión directamente con un generador de células solares y, por otra parte, con intermedio de una parte de red controlable y una segunda entrada de tensión con una tensión de red, de manera que la tensión continua del circuito intermedio será facilitada de forma variable en base a la tensión fotovoltaica existente del generador de células solares, y la parte de la red será regulable con respecto a su tensión de salida para su adecuación a la tensión continua del correspondiente circuito intermedio.

Mediante esta adecuación de la tensión, de manera ventajosa, las corrientes resultantes de las correspondientes tensiones pueden ser conducidas conjuntamente en un punto de conexión y, de esta manera, añadidas prácticamente a la corriente del circuito intermedio. En esta situación, el motor funcionará con una potencia que resulta del correspondiente producto de la corriente del circuito intermedio por la tensión continua del circuito intermedio.

De acuerdo con la invención, la parte de la red será regulada a través de un regulador MPP en la zona de la potencia máxima posible del generador de energía solar (MPP = maximum power point (punto de máxima potencia) ) . Con intermedio del regulador MPP (MPP-“Tracker” (seguidor MPP) ) . El generador de células solares puede funcionar siempre en la zona de potencia óptima.

Para garantizar el funcionamiento del motor EC, también en la situación en la que se tiene a disposición poca o ninguna tensión fotovoltaica, se puede prever en otra disposición ventajosa adicional que, en caso de que la tensión fotovoltaica disminuya o se acerque a un valor nulo bajando por debajo de un valor límite predeterminado, se ajuste con intermedio de la parte de red un valor predeterminado para la tensión continua del circuito intermedio para el accionamiento del motor de corriente continua.

En relación con la invención, se prevé además que el dispositivo electrónico de conmutación presente regulación de régimen de giro para poder mantener el régimen de giro del motor en un valor constante, incluso para una tensión continua variable del circuito intermedio. En esta situación, el dispositivo electrónico de comunicación presenta, de manera conocida, una etapa final de potencia con conmutadores de potencia controlados dispuestos en un circuito de puente completo, y una unidad de control correspondiente que controla el conmutador de potencia con dependencia del ajuste de giro del rotor.

En una realización preferente, el dispositivo de conmutación electrónica constituye conjuntamente con la parte de red controlable y el regulador MPP, una unidad electrónica integrada en una envolvente del motor que, en especial, está dispuesta sobre, como mínimo, una pletina de conmutación conjunta. En esta situación, la parte de la red está constituida preferentemente como parte de red de conmutación CA/CC que, de modo preferente, tiene un regulador de tensión integrado.

En base a los dibujos, se explicará de manera más detallada a continuación... [Seguir leyendo]

1. Motor EC (1) , que comprende un motor (M) de corriente continua, excitado de forma permanente, conmutado electrónicamente con un dispositivo electrónico de conmutación conectado previamente (2) , que será alimentado mediante un circuito intermedio (8) con una tensión constante (UZK) del circuito intermedio, caracterizado porque el circuito intermedio (8) puede ser conectado por una parte mediante una primera entrada de tensión (10) directamente con el generador de células solares (12) y, por otra parte, mediante una parte de red controlable (14) y una segunda entrada de tensión (16) con una tensión de red (UM) , de manera que la tensión continua (UZK) del circuito intermedio será variable en base a una tensión fotovoltaica existente (UPV) del generador de células solares (12) , y la parte de red (14) es regulable con respecto a su tensión de salida para adecuación a la correspondiente tensión continua (UZK) del circuito intermedio mediante un regulador MPP 18 en la zona de la potencia máxima posible del generador de células solares (12) , de manera que se predeterminará un punto de trabajo de motor (AP) con un valor teórico de régimen de giro (nteórico) y, en caso de variación de los parámetros de las células solares, será adaptado de manera tal con intermedio del dispositivo electrónico de conmutación (2) , que el régimen de giro del motor mantendrá en el valor teórico (nteórico) .

2. Motor EC, según la reivindicación 1, caracterizado porque cuando la tensión fotovoltaica (UPV) desciende por debajo de un determinado valor límite, disminuye o tiende a 0, se regula un valor (UZKmin) predefinido suficiente para el funcionamiento del motor en corriente continua (M) para la tensión continua del circuito intermedio (UZK) por la acción de la parte de red (14) .

3. Motor EC, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el dispositivo electrónico de conmutación (2) está constituido por una etapa final de potencia (4) y una unidad de control (6) correspondiente con la regulación de régimen de giro.

4. Motor EC, según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el dispositivo electrónico de conmutación (2) , conjuntamente con la parte de red (14) y el regulador MPP (18) , constituye una unidad electrónica dispuesta, como mínimo, en una pletina de conexiones conjunta, integrada en el cuerpo envolvente del motor.

5. Motor EC, según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el circuito intermedio (8) contiene un condensador (CZK) del circuito intermedio.

6. Motor EC, según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la parte de red (14) está constituida como unidad de alimentación de conmutación CA/CC, preferentemente, con regulador de tensión integrado (20) .

7. Motor EC, según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por medios para la realimentación de la red de energía sobrante del circuito intermedio (8) , de manera que se controla la tensión continua (UZK) del circuito intermedio y, en caso de superar un valor límite predeterminado, se realimenta energía a la parte de red (14) constituida, en este caso, de forma bidireccional.