Convertidor de CA/CC para un accionador de compresor y acondicionador de aire con un mecanismo de resolución de problemas para conmutadores bidireccionales defectuosos.

Un convertidor de CA/CC que comprende:

un rectificador (3) conectado a una fuente de alimentación (1) de corriente alterna a través de un reactor (2);

un circuito de resistencias en serie compuesto de las resistencias (6, 7) conectadas en serie entre los terminales de salida del rectificador (3);

un circuito capacitivo en serie compuesto de condensadores (9, 10) conectados en serie entre los terminales de salida del rectificador (3);

un primer conmutador (4) bidireccional que tiene un extremo conectado a un terminal de entrada del rectificador (3);

un segundo conmutador (5) bidireccional que tiene un extremo conectado al otro terminal de entrada del rectificador (3);

un tercer conmutador (8) bidireccional que tiene un extremo conectado a una unión de las resistencias (6, 7) y el otro extremo conectado a la unión de los condensadores (9, 10);

medios (19) de control para controlar el funcionamiento del primer conmutador (4) bidireccional, el segundo conmutador (5) bidireccional y el tercer conmutador (8) bidireccional;

medios (16, 17) de detección de voltaje para detectar al menos dos valores de voltaje del voltaje de la resistencia conectada a un lado positivo de los terminales de salida del rectificador (3), el voltaje de la resistencia conectada a un lado negativo de los terminales de salida del rectificador (3), y el voltaje entre los terminales de salida del rectificador (3),

y medios (20) de detección de anomalías para detectar un fallo de al menos uno de entre el primer conmutador (4) bidireccional o el segundo conmutador (5) bidireccional, en el que:

el otro extremo del primer conmutador (4) bidireccional y el otro extremo del segundo conmutador (5) bidireccional están conectados a la unión de las resistencias (6, 7); y

los medios (20) de detección de anomalías detectan el fallo en base a un resultado de la detección de los medios (16, 17) de detección de voltaje.

Convertidor de CA/CC para un accionador de compresor y acondicionador de aire con un mecanismo de resolución de problemas para conmutadores bidireccionales defectuosos

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la Invención

La presente invención se refiere a un aparato para convertir una corriente alterna a una corriente continua, un aparato de accionamiento de compresor que usa el aparato y un acondicionador de aire.

2. Descripción de la Invención

El documento JP 2005160214 A describe un aparato de conversión de energía que comprende un conmutador de circuito principal y un reactor, un convertidor, un inversor, una parte de detección de anomalías de inversor, una parte de detección de anomalías de voltaje del convertidor, una parte de detección de anomalías de corriente de inversor y una parte de control. El convertidor comprende un puente de diodos, condensadores y un conmutador bidireccional.

El documento JP 2008099512 A describe una unidad de fuente de alimentación que comprende un circuito rectificador, un circuito capacitivo, que consiste en una pluralidad de condensadores conectados en serie y está conectado entre dos terminales de salida del circuito rectificador, unos primeros medios de conmutación conectados entre un terminal de entrada del circuito rectificador y un punto de conexión entre los condensadores con el circuito capacitivo, unos segundos medios de conmutación conectados entre el otro terminal de entrada del circuito rectificador y un punto de conexión, entre los condensadores dentro del circuito capacitivo y unos medios de detección de paso por cero para detectar un punto de paso por cero de una fuente de alimentación de CA.

Backman N. et al., "Modern Circuit topology enables compact power factor corrected three-phase rectifier module", Intelec 2002, 24th International Telecommunications Energy Conference, Montreal, Quebec, Cañada, Sept. 29 - Oct. 3, 2002 [Intelec. International Telecommunications Energy Conference], Nueva York, NY: IEEE, US, vol. Conf. 24, 29 de Septiembre de 2002, (29/09/2002), páginas 107-114, XP010614608, DOI:DOI:10.1109/lntlec. 2002.1048642, ISBN: 978-0-7803-7512-3 describe un rectificador con factor de potencia trifásico corregido para aplicaciones de telecomunicaciones.

Convencionalmente, en relación a un aparato de conversión de corriente alterna/corriente continua (en adelante, en la presente memoria, denominado convertidor de CA/CC), el documento JP 2008022625 A divulga un convertidor de CA/CC que comprende:

un rectificador conectado a una fuente de alimentación de corriente alterna a través de un reactor, un circuito capacitivo en serie compuesto de condensadores conectados en serie entre los terminales de salida del rectificador, un primer conmutador bidireccional que tiene un extremo conectado a un terminal de entrada del rectificador, un segundo conmutador bidireccional que tiene un extremo conectado al otro terminal de entrada del rectificador, unos medios de control para controlar el funcionamiento del primer conmutador bidireccional y el segundo conmutador bidireccional y unos medios de detección de voltaje para detectar al menos dos valores de voltaje.

Este convertidor de CA/CC convencional tiene una configuración en la que "un reactor está conectado entre una fuente de alimentación de CA monofásica y una de las entradas de corriente alterna de un circuito rectificador de onda completa compuesto de diodos, un circuito capacitivo en serie está conectado entre las salidas de corriente continua del circuito rectificador de onda completa, los conmutadores 10, 11 están conectados entre un punto de conexión interno del circuito capacitivo en serie y las entradas de corriente alterna respectivas del circuito rectificador de onda completa, y una carga 14 está conectada en paralelo con el circuito capacitivo en serie, respectivamente, en el que los voltajes de los condensadores 12, 13 conectados en serie son detectados y los conmutadores 10 y 11 bidireccionales son activados y desactivados a una alta frecuencia de manera que los voltajes se hacen uniformes", como una técnica para resolver un problema de manera que "en una configuración en la que una fuente de alimentación de CA monofásica, un circuito rectificador de onda completa compuesto de diodos, un reactor, un circuito capacitivo en serie, conmutadores bidireccionales y una carga están conectados, cuando el factor de potencia de una corriente alterna de entrada es aumentado mediante la conmutación de los conmutadores bidireccionales, los voltajes de los condensadores conectados en serie no están equilibrados en un periodo de un semiciclo".

El convertidor de CA/CC descrito en la publicación de solicitud de patente japonesa no examinada N° 2008- 22625 está configurado de manera que el circuito capacitivo en serie está conectado entre los terminales de salida de corriente continua del circuito rectificador de onda completa y los conmutadores bidireccionales están conectados entre el punto de conexión interno del circuito capacitivo en serie y los terminales de entrada de corriente alterna del circuito rectificador de onda completa, respectivamente. En consecuencia, la aplicación de la fuente de alimentación de CA en un estado en el que uno cualquiera de los conmutadores bidireccionales está en un fallo de cortocircuito resulta en un estado de un circuito doblador de voltaje. Entonces, existe la posibilidad de que se produzca una rotura secundaria debido a la aplicación de un voltaje más alto que un voltaje no disruptivo garantizado a las partes conectadas entre los terminales de salida de corriente continua de un circuito rectificador.

Además, incluso si un tercer conmutador bidireccional está conectado entre el punto de conexión interno del circuito capacitivo en serie y los puntos de conexión de los conmutadores 10, 11 bidireccionales, a menos que pueda detectarse un fallo de cortocircuito de los conmutadores 10, 11 bidireccionales antes de activar el tercer conmutador bidireccional, sigue existiendo un problema en el sentido de que se produce el estado del circuito doblador de voltaje mientras el tercer conmutador bidireccional es activado cuando cualquiera de los conmutadores 10, 11 bidireccionales está en un fallo de cortocircuito.

El objeto de la presente invención, que se ideó para resolver los problemas anteriores, es obtener un convertidor de CA/CC capaz de detectar un fallo del conmutador bidireccional.

SUAMRIO DE LA INVENCIÓN

Un convertidor de CA/CC según la presente invención se define en la reivindicación 1 adjunta. Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.

Efecto de la Invención

Según el convertidor de CA/CC de la presente invención, un fallo de cortocircuito del conmutador bidireccional puede ser detectado en base a un resultado de la detección de los medios de detección de voltaje que controlan la característica de los voltajes en las resistencias generados cuando los conmutadores bidireccionales están en fallo de cortocircuito.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es un diagrama de circuito de un convertidor de CA/CC según la realización 1.

La Figura 2 es un flujo de funcionamiento del convertidor de AC/DC según la realización 1.

La Figura 3 muestra un ejemplo de las formas de onda de las partes respectivas cuando unos conmutadores 4, 5 y 8 bidireccionales primero, segundo y tercero funcionan normalmente.

La Figura 4 muestra un ejemplo de las formas de onda de las partes respectivas cuando el primer conmutador 4 bidireccional está en fallo de cortocircuito y los conmutadores 5 y 8 bidireccionales segundo y tercero funcionan normalmente.

La Figura 5 muestra un ejemplo de las formas de onda de cada parte cuando el segundo conmutador 5 bidireccional está en fallo de cortocircuito y los conmutadores 4 y 8 bidireccionales primero y tercero funcionan normalmente.

La Figura 6 es un diagrama de circuito de un convertidor de CA/CC según la realización 2.

La Figura 7 muestra un ejemplo de las formas de onda de las partes respectivas cuando sólo un diodo 4a en un módulo 4' equivalente al primer conmutador bidireccional está en fallo de cortocircuito y un segundo módulo 5 equivalente al segundo conmutador bidireccional y un tercer conmutador 8 bidireccional funcionan normalmente.

La Figura 8 es una tabla que enumera los casos en los que uno cualquiera de entre los conmutadores 4, 5 y 8 bidireccionales primero, segundo y tercero está en fallo de cortocircuito o fallo de circuito abierto.

La Figura 9 es un flujo de funcionamiento de un convertidor de CA/CC según la realización 3.

La Figura 10 es un flujo de funcionamiento de un convertidor de CA/CC según la realización... [Seguir leyendo]

1. Un convertidor de CA/CC que comprende:

un rectificador (3) conectado a una fuente de alimentación (1) de corriente alterna a través de un reactor

(2);

un circuito de resistencias en serie compuesto de las resistencias (6, 7) conectadas en serie entre los terminales de salida del rectificador (3);

un circuito capacitivo en serie compuesto de condensadores (9, 10) conectados en serie entre los terminales de salida del rectificador (3);

un primer conmutador (4) bidireccional que tiene un extremo conectado a un terminal de entrada del rectificador (3);

un segundo conmutador (5) bidireccional que tiene un extremo conectado al otro terminal de entrada del

rectificador (3);

un tercer conmutador (8) bidireccional que tiene un extremo conectado a una unión de las resistencias (6, 7) y el otro extremo conectado a la unión de los condensadores (9, 10);

medios (19) de control para controlar el funcionamiento del primer conmutador (4) bidireccional, el segundo conmutador (5) bidireccional y el tercer conmutador (8) bidireccional;

medios (16, 17) de detección de voltaje para detectar al menos dos valores de voltaje del voltaje de la resistencia conectada a un lado positivo de los terminales de salida del rectificador (3), el voltaje de la resistencia conectada a un lado negativo de los terminales de salida del rectificador (3), y el voltaje entre los terminales de salida del rectificador (3),

y medios (20) de detección de anomalías para detectar un fallo de al menos uno de entre el primer conmutador (4) bidireccional o el segundo conmutador (5) bidireccional, en el que: el otro extremo del primer conmutador (4) bidireccional y el otro extremo del segundo conmutador (5) bidireccional están conectados a la unión de las resistencias (6, 7); y

los medios (20) de detección de anomalías detectan el fallo en base a un resultado de la detección de los medios (16, 17) de detección de voltaje.

2. Convertidor de CA/CC según la reivindicación 1, en el que los medios (20) de detección de anomalías determinan que el primer conmutador (4) bidireccional o el segundo conmutador (5) bidireccional está en fallo de cortocircuito cuando el valor absoluto de la diferencia entre el voltaje de la resistencia conectada al lado positivo del terminal de salida del rectificador (3) y el voltaje de la resistencia conectada al lado negativo del terminal de salida del rectificador (3) es igual o mayor que un valor predeterminado o cuando el valor absoluto de la diferencia entre una mitad del voltaje del voltaje entre los terminales de salida del rectificador (3) y el voltaje de la resistencia es igual o mayor que un valor predeterminado en el momento en el que los medios (19) de control controlan el primer conmutador (4) bidireccional, el segundo conmutador (5) bidireccional y el tercer conmutador (8) bidireccional para que estén en un estado desactivado.

3. Convertidor de CA/CC según la reivindicación 1 o 2, en el que los medios (20) de detección de anomalías detectan un fallo de circuito abierto de al menos uno de entre el primer conmutador (4) bidireccional o el segundo conmutador (5) bidireccional en base a un resultado de detección de los medios (16, 17) de detección de voltaje.

4. Convertidor de CA/CC según la reivindicación 3, en el que:

los medios (19) de control controlan el tercer conmutador (8) bidireccional de manera que esté en estado desactivado y controlan el primer conmutador (4) bidireccional o el segundo conmutador (5) bidireccional de manera que estén en un estado activado; y

los medios (20) de detección de anomalías determinan que el fallo de circuito abierto se produce cuando el valor absoluto de la diferencia entre el voltaje de la resistencia conectada al lado positivo del terminal de salida del rectificador (3) y el voltaje de la resistencia conectada al lado negativo del terminal de salida del rectificador (3) no es igual a o mayor que el valor predeterminado o cuando el valor absoluto de la diferencia entre la mitad del voltaje del voltaje entre los terminales de salida del rectificador (3) y el voltaje de la resistencia no es igual o mayor que el valor predeterminado.

5. Convertidor de CA/CC según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los medios (20) de detección de anomalías detectan un fallo de cortocircuito del tercer conmutador (8) bidireccional en base a un resultado de detección de los medios (16, 17) de detección de voltaje.

6. Convertidor de CA/CC según la reivindicación 5, en el que:

los medios (19) de control controlan el tercer conmutador (8) bidireccional de manera que esté en el estado desactivado y controlan, de manera alterna, el primer conmutador (4) bidireccional y el segundo conmutador (5) bidireccional de manera que estén en el estado activado; y

los medios (20) de detección de anomalías determinan que el tercer conmutador (8) bidireccional está en fallo de cortocircuito cuando el valor absoluto de la diferencia entre el voltaje de la resistencia conectada al lado positivo del terminal de salida del rectificador (3) y el voltaje de la resistencia conectada al lado negativo del terminal de salida del rectificador (3) se eleva a un valor más alto que un valor predeterminado, aproximadamente en el momento en el que el primer conmutador (4) bidireccional y el segundo conmutador (5) bidireccional comienzan, de manera alterna, una operación de activación.

7. Convertidor de CA/CC según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que los medios (20) de detección de anomalías detectan un fallo de circuito abierto del tercer conmutador (8) bidireccional en base a un resultado de detección de los medios (16, 17) de detección de voltaje.

8. Convertidor de CA/CC según la reivindicación 7, en el que:

los medios (19) de control controlan el tercer conmutador (8) bidireccional de manera que estén en el estado activado de manera que el voltaje entre los terminales de salida del rectificador (3) se convierte en un valor objetivo; y

los medios (20) de detección de anomalías determinan que el tercer conmutador (8) bidireccional está en fallo de circuito abierto cuando el voltaje entre los terminales de salida del rectificador (3) no alcanza un valor objetivo, incluso si el primer conmutador (4) bidireccional y el segundo conmutador (5) bidireccional realizan un control de activación/desactivación.

9. Convertidor de CA/CC según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende:

medios (18) de detección de paso por cero para detectar un punto de paso por cero del voltaje de la fuente de alimentación (1) de corriente alterna, en el que

los medios (19) de control detectan un pico positivo y el pico negativo de la fuente de alimentación (1) de corriente alterna en base a un resultado de detección de los medios (18) de detección de paso por cero y activan el primer conmutador (4) bidireccional y el segundo conmutador (5) bidireccional solo en cada

pico.

10. Convertidor de CA/CC según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que cuando los medios (20) de detección de anomalías detectan que el primer conmutador (4) bidireccional, el segundo conmutador (5) bidireccional o el tercer conmutador (8) bidireccional fallan, los medios (19) de control desactivan el primer conmutador (4) bidireccional, el segundo conmutador (5) bidireccional y el tercer conmutador (8) bidireccional.

11. Convertidor de CA/CC según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende medios (21) de notificación de anomalías para notificar que el primer conmutador (4) bidireccional, el segundo conmutador (5) bidireccional o el tercer conmutador (8) bidireccional fallan en base a un resultado de detección de los medios (20) de detección de anomalías.

12. Convertidor de CA/CC según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el primer conmutador (4) bidireccional y el segundo conmutador (5) bidireccional están compuestos de diodos y elementos de conmutación.

13. Un aparato de accionamiento de compresor que comprende:

el convertidor de AC/DC según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12; y

un inversor para accionar un motor mediante la conversión de la energía de corriente continua en la salida del convertidor de AC/DC a energía alterna, en el que el motor acciona un compresor.

14. Aparato de accionamiento de compresor según la reivindicación 13, en el que cuando los medios (20) de detección de anomalías detectan que el primer conmutador (4) bidireccional, el segundo conmutador (5) bidireccional o el tercer conmutador (8) bidireccional fallan, los medios de control (19) controlan el primer conmutador (4) bidireccional, el segundo conmutador (5) bidireccional y el tercer conmutador (8) bidireccional de manear que estén en el estado desactivado y restringen el rango de funcionamiento del compresor.

15. Un acondicionador de aire, en el que se hace circular un refrigerante por el aparato de accionamiento de compresor según la reivindicación 13 o 14.