Convertidor de tensión y sistema de convertidor de tensión.

Convertidor de tensión que comprende una entrada de convertidor (12),

una bobina de reactancia (20), que se encuentra entre la entrada de convertidor (12) y una ramificación (16),

al menos una rama de acumulación (22, 32, 132) que se encuentra entre la ramificación (16) y masa (14), en la que está dispuesta una capacidad (24, 34, 134),

una red de conmutador (30, 130) para la carga o descarga sincronizada de la capacidad,

y un controlador (50) que controla la red de conmutador (30, 130) caracterizado porque entre la ramificación (16) y masa (14) está dispuesta una rama de acumulación de base (22), que comprende una capacidad de base (24), porque entre la ramificación (16) y masa (14) está dispuesta una primera rama de acumulación complementaria (32), que presenta una primera capacidad complementaria (34),

y porque el controlador (50) controla una primera red de conmutador (30) de modo que en una primera fase de conmutación (SP1) la capacidad de base (24) y la primera capacidad complementaria (34) se encuentran conectadas en paralelo entre la ramificación (16) y masa (14) y en una segunda fase de conmutación (SP2) la capacidad de base (24) y la primera capacidad complementaria (34) se encuentran conectadas en serie entre la ramificación (16) y masa (14).

Convertidor de tensiïn y sistema de convertidor de tensiïn La invenciïn se refiere a un convertidor de tensiïn que comprende una entrada de convertidor, una bobina de reactancia, que se encuentra entre la entrada de convertidor y una ramificaciïn, al menos una rama de acumulaciïn que se encuentra entre la ramificaciïn y masa, en la que estï dispuesta una capacidad, una red de conmutador para la carga o descarga sincronizada de la capacidad, y un controlador que controla la red de conmutador. Un convertidor de tensiïn de este tipo se ha conocido por el documento CN 101212173.

Asï mismo, la invenciïn se refiere a un sistema de convertidor de tensiïn, que comprende un convertidor de tensiïn anterior.

Los convertidores de tensiïn de este tipo se conocen por el estado de la tïcnica. ïstos se denominan como convertidor reductor-elevador (buck-boost) .

En el caso de estos convertidores reductores-elevadores existe el problema de que en una fase de conmutaciïn tiene lugar una carga de la capacidad, sin embargo, en la en otra fase de conmutaciïn se produce ïnicamente un cortocircuito entre la bobina de reactancia y masa. Con ello tiene lugar siempre una conexiïn de diferencias de tensiïn muy grandes y aparecen corrientes con muchas fluctuaciones.

Por lo tanto, la invenciïn se basa en el objetivo de mejorar un convertidor de tensiïn con las caracterïsticas que se han descrito al principio, de tal manera que ïste trabaje de forma mïs eficiente y con menor potencial perturbador.

Este objetivo se resuelve en el caso de un convertidor de tensiïn del tipo que se ha descrito al principio de acuerdo con la invenciïn porque entre la ramificaciïn y masa estï dispuesta una rama de acumulaciïn de base, que comprende una capacidad de base, porque entre la ramificaciïn y masa estï dispuesta una primera rama de acumulaciïn complementaria, que presenta una primera capacidad complementaria y porque el controlador controla la primera red de conmutador de modo que en una primera fase de conmutaciïn la capacidad de base y la primera capacidad complementaria se encuentran conectadas en paralelo entre la ramificaciïn y masa y en una segunda fase de conmutaciïn la capacidad de base y la primera capacidad complementaria se encuentran conectadas en serie entre la ramificaciïn y masa.

La ventaja de la soluciïn de acuerdo con la invenciïn, tambiïn denominado convertidor K, puede apreciarse en que con ello existe la posibilidad de trabajar en ambas fases de conmutaciïn con ambas capacidades existentes, es decir, de cargar o descargar en ambas fases de conmutaciïn ambas capacidades, de modo que no exista ninguna fase de conmutaciïn en la que, tal como en el caso del convertidor reductor-elevador conocido, hay un cortocircuito entre la bobina de reactancia y masa.

Con respecto a la configuraciïn de la red de conmutador no se dio hasta el momento ningïn dato detallado. De este modo, una soluciïn ventajosa prevï que la primera red de conmutador comprende un primer conmutador que se encuentra entre la ramificaciïn y la capacidad de base.

Asï mismo estï previsto preferentemente que la primera red de conmutador comprende un segundo conmutador que se encuentra entre la primera capacidad complementaria y masa.

Por ïltimo, estï previsto preferentemente que la primera red de conmutador comprende un tercer conmutador, que estï dispuesto entre una toma central que se encuentra entre el primer conmutador y la capacidad de base y una toma central que se encuentra entre la primera capacidad complementaria y el segundo conmutador.

Especialmente es ventajoso cuando el controlador la primera red de conmutador conecta ïste en la primera fase de conmutaciïn cierra el primer conmutador y el segundo conmutador de la primera red de conmutador y abre el tercer conmutador de la primera red de conmutador y que el controlador en la segunda fase de conmutaciïn abre el primer conmutador y el segundo conmutador de la primera red de conmutador y cierra el tercer conmutador de la primera red de conmutador.

Con ello puede garantizarse de manera sencilla que ïnicamente existen dos estados, en concreto una vez un estado, en el que ambas capacidades se encuentran en paralelo entre la ramificaciïn y masa y un estado, en el que las dos capacidades se encuentran en serie, es decir se encuentran conectadas en serie entre la ramificaciïn y masa.

Mediante la conexiïn en serie de la capacidad de base con la primera capacidad complementaria existe la posibilidad de, en la segunda fase de conmutaciïn, duplicar la tensiïn que se encuentra entre la ramificaciïn y masa.

El convertidor de tensiïn de acuerdo con la invenciïn puede ampliarse sin embargo de manera sencilla de modo que puedan alcanzarse tensiones aïn mayores.

Una soluciïn ventajosa prevï que entre la ramificaciïn y masa estï dispuesta una segunda rama de acumulaciïn complementaria, que comprende una segunda capacidad complementaria y que estï prevista una segunda red de conmutador, que en la primera fase de conmutaciïn conecta la segunda capacidad complementaria en paralelo a la capacidad de base y a la primera capacidad complementaria entre la ramificaciïn y masa y en la segunda fase de conmutaciïn junto con la primera red de conmutador conecta la capacidad de base, la primera capacidad complementaria y la segunda capacidad complementaria en serie entre la ramificaciïn y masa.

Esta soluciïn permite por lo tanto, en la segunda fase de conmutaciïn, alcanzar una tensiïn entre la ramificaciïn y masa tres veces mïs alta que en la primera fase de conmutaciïn.

La soluciïn de acuerdo con la invenciïn puede complementarse sin embargo de cualquier manera aïn mediante ramas de acumulaciïn complementarias adicionales con redes de conmutador adicionales, o bien estando conectadas siempre todas las capacidades en paralelo o bien todas las capacidades se encuentran en serie, es decir en serie entre la ramificaciïn y masa.

En particular estï previsto a este respecto que el controlador en la primera fase de conmutaciïn cierra el primer conmutador y el segundo conmutador de la segunda red de conmutador y abre el tercer conmutador de la segunda red de conmutador y en la segunda fase de conmutaciïn abre el primer conmutador y el segundo conmutador de la segunda red de conmutador y cierra el tercer conmutador de la segunda red de conmutador.

Ademïs la invenciïn se refiere a un sistema de convertidor de tensiïn, en el que de acuerdo con la invenciïn estï previsto al menos un convertidor de tensiïn con una o varias de las caracterïsticas mencionadas anteriormente.

En particular estï previsto a este respecto que el sistema de convertidor de tensiïn comprende dos convertidores de tensiïn con una o varias de las caracterïsticas mencionadas anteriormente.

Un sistema de convertidor de tensiïn de este tipo abre la posibilidad de utilizar uno o varios de los convertidores de tensiïn mencionados anteriormente en relaciïn con funciones adicionales.

De este modo, una soluciïn conveniente prevï que al convertidor de tensiïn en la segunda fase de conmutaciïn puede conectarse adicionalmente una rama de acumulaciïn adicional.

A este respecto estï previsto en particular que en la segunda fase de conmutaciïn la rama de acumulaciïn adicional se encuentra entre la ramificaciïn y masa.

En principio la rama de acumulaciïn adicional podrïa estar conectada en diferentes fases. Una soluciïn ventajosa prevï que la rama de acumulaciïn adicional puede conectarse adicionalmente sïlo en la segunda fase de conmutaciïn.

Otra forma de realizaciïn de un sistema de convertidor de tensiïn de acuerdo con la invenciïn prevï que dos convertidores de tensiïn trabajan con desplazamiento de fase, de modo que los convertidores de tensiïn trabajan al menos temporalmente en la otra fase de conmutaciïn respectiva, es decir, que al menos temporalmente un convertidor de tensiïn trabaja en la primera fase de conmutaciïn, mientras que el segundo convertidor de tensiïn trabaja en la segunda fase de conmutaciïn y a la inversa.

Esta soluciïn permite mantener en la medida de lo posible con la misma magnitud la corriente que va a conducirse a los convertidores de tensiïn o la corriente que va a emitirse a partir de los mismos.

En particular, en una soluciïn de este tipo puede concebirse que los convertidores de tensiïn estïn alimentados por una bobina de reactancia comïn.

Es especialmente favorable cuando en un sistema de convertidor de tensiïn de este tipo estï prevista una salida de convertidor, que puede conectarse adicionalmente de forma alternativa a uno de los convertidores de tensiïn.

En particular es a este respecto favorable... [Seguir leyendo]

1. Convertidor de tensiïn que comprende una entrada de convertidor (12) , una bobina de reactancia (20) , que se encuentra entre la entrada de convertidor (12) y una ramificaciïn (16) , al menos una rama de acumulaciïn (22, 32, 132) que se encuentra entre la ramificaciïn (16) y masa (14) , en la que estï dispuesta una capacidad (24, 34, 134) , una red de conmutador (30, 130) para la carga o descarga sincronizada de la capacidad, y un controlador (50) que controla la red de conmutador (30, 130) caracterizado porque entre la ramificaciïn (16) y masa (14) estï dispuesta una rama de acumulaciïn de base (22) , que comprende una capacidad de base (24) , porque entre la ramificaciïn (16) y masa (14) estï dispuesta una primera rama de acumulaciïn complementaria (32) , que presenta una primera capacidad complementaria (34) , y porque el controlador (50) controla una primera red de conmutador (30) de modo que en una primera fase de conmutaciïn (SP1) la capacidad de base (24) y la primera capacidad complementaria (34) se encuentran conectadas en paralelo entre la ramificaciïn (16) y masa (14) y en una segunda fase de conmutaciïn (SP2) la capacidad de base (24) y la primera capacidad complementaria (34) se encuentran conectadas en serie entre la ramificaciïn (16) y masa (14) .

2. Convertidor de tensiïn de acuerdo con la reivindicaciïn 1, caracterizado porque la primera red de conmutador

(30) comprende un primer conmutador (26) que se encuentra entre la ramificaciïn (16) y la capacidad de base (24) .

3. Convertidor de tensiïn de acuerdo con la reivindicaciïn 1 o 2, caracterizado porque la primera red de conmutador (30) comprende un segundo conmutador (36) que se encuentra entre la primera capacidad complementaria (34) y masa (14) .

4. Convertidor de tensiïn de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera red de conmutador (30) comprende un tercer conmutador (40) , que estï dispuesto entre una toma central (28) que se encuentra entre el primer conmutador (26) y la capacidad de base (24) y una toma central (38) que se encuentra entre la primera capacidad complementaria (34) y el segundo conmutador (36) .

5. Convertidor de tensiïn de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el controlador (50) en la primera fase de conmutaciïn (SP1) cierra el primer conmutador (26) y el segundo conmutador

(36) de la primera red de conmutador (30) y abre el tercer conmutador (40) de la primera red de conmutador (30) y porque el controlador (50) en la segunda fase de conmutaciïn (SP2) abre el primer conmutador (26) y el segundo conmutador (36) de la primera red de conmutador (30) y cierra el tercer conmutador (40) de la primera red de conmutador (30) .

6. Convertidor de tensiïn de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre la ramificaciïn (16) y masa estï dispuesta una segunda rama de acumulaciïn complementaria (134) , que comprende una segunda capacidad complementaria (134) y porque estï prevista una segunda red de conmutador (130) , que en la primera fase de conmutaciïn (SP1) conecta la segunda capacidad complementaria (134) en paralelo a la capacidad de base (24) y a la primera capacidad complementaria (134) entre la ramificaciïn (16) y masa (14) y en la segunda fase de conmutaciïn (SP2) junto con la primera red de conmutador (30) conecta la capacidad de base (24) , la primera capacidad complementaria (34) y la segunda capacidad complementaria (134) en serie entre la ramificaciïn (16) y masa (14) .

7. Convertidor de tensiïn de acuerdo con la reivindicaciïn 6, caracterizado porque el controlador (50) en la primera fase de conmutaciïn (SP1) cierra el primer conmutador (126) y el segundo conmutador (136) de la segunda red de conmutador (130) y abre el tercer conmutador (140) de la segunda red de conmutador (130) y en la segunda fase de conmutaciïn (SP2) abre el primer conmutador (126) y el segundo conmutador (136) de la segunda red de conmutador (130) y cierra el tercer conmutador (140) de la segunda red de conmutador (130) .

8. Sistema de convertidor de tensiïn, caracterizado porque el sistema de convertidor de tensiïn (200, 200’, 200) comprende al menos un convertidor de tensiïn (10, 10’) o por ejemplo dos convertidores de tensiïn (10, 10’) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.

9. Sistema de convertidor de tensiïn de acuerdo con la reivindicaciïn 8, caracterizado porque al convertidor de tensiïn (10) en la segunda fase de conmutaciïn (SP2) puede conectarse adicionalmente una rama de acumulaciïn adicional (194) y porque por ejemplo en la segunda fase de conmutaciïn (SP2) la rama de acumulaciïn adicional

(194) se encuentra entre la ramificaciïn (16) y masa (14) .

10. Sistema de convertidor de tensiïn de acuerdo con la reivindicaciïn 9, caracterizado porque la rama de acumulaciïn adicional (194) puede conectarse adicionalmente sïlo en la segunda fase de conmutaciïn (SP2) .

11. Sistema de convertidor de tensiïn de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dos convertidores de tensiïn (10, 10’) trabajan sin embargo en paralelo en la otra fase de conmutaciïn respectiva (SP1, SP2) .

12. Sistema de convertidor de tensiïn de acuerdo con la reivindicaciïn 11, caracterizado porque los convertidores de tensiïn (10, 10’) estïn alimentados por una bobina de reactancia comïn (20) .

13. Sistema de convertidor de tensiïn de acuerdo con la reivindicaciïn 11 o 12, caracterizado porque el sistema de convertidor de tensiïn presenta una salida de convertidor (220) , que puede conectarse adicionalmente de forma

alternativa a uno de los convertidores de tensiïn (10) y porque por ejemplo la salida de convertidor (220) puede conectarse adicionalmente al convertidor de tensiïn (10, 10’) , que estï en la segunda fase de conmutaciïn (SP2) .

14. Sistema de convertidor de tensiïn de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque el controlador (50) durante un periodo de tiempo de alimentaciïn mantiene constantemente una de las fases de conmutaciïn (SP1, SP2) .

15. Sistema de convertidor de tensiïn de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 14, caracterizado porque estï prevista una salida de convertidor (236) , que puede conectarse en una de las fases de conmutaciïn (SP1, SP2) con la ramificaciïn (16) .