Convertidor de potencia CC/CC de puente dual.
Un método para controlar un convertidor de potencia CC/CC de puente dual de alta frecuencia,
de frecuencia (fN) nominal y potencia (PN) nominal, en un amplio rango de tensiones de entrada y con capacidad de sobrecarga de energía de hasta 200 %, dicho convertidor de potencia CC/CC que comprende:
- un convertidor (100) de entrada adaptado para recibir una tensión (10) de entrada de CC desde una fuente de CC, que tiene un primer terminal (11) y un segundo terminal (12), y que contiene un circuito de puente completo controlado por compuerta compuesto de un primer medio puente, que comprende un primer conmutador (S1) y un segundo conmutador (S2), dicho primer conmutador (S1) está conectado entre el primer terminal (11) y un terminal (13) común, entre el primer conmutador (S1) y el segundo conmutador (S2), y dicho segundo conmutador (S2) está conectado entre el segundo terminal (12) y dicho terminal (13) común, entre el primer conmutador (S1) y el segundo conmutador (S2), y un segundo medio puente, que comprende un tercer conmutador (S5) y un cuarto conmutador (S6), dicho tercer conmutador (S5) está conectado entre el primer terminal (11) y un terminal (14) común, entre el tercer conmutador (S5) y el cuarto conmutador (S6), y dicho cuarto conmutador (S6) están conectado entre el segundo terminal (12) y dicho terminal (14) común, entre el tercer conmutador (S5) y el cuarto conmutador (S6);
- un transformador (200) que tiene un bobinado (210) primario, un bobinado (220) secundario y una inductancia L1 de fuga, visto desde el primario, el primario (210) está conectado entre el terminal (13) común, entre el primer conmutador (S1) y el segundo conmutador (S2), y el terminal (14) común, entre el tercer conmutador (S5) y el cuarto conmutador (S6), para recibir la salida del convertidor (100) de entrada;
- un convertidor (300) de salida conectado al secundario (220) del transformador (200) para convertir la tensión de CA en el secundario a una tensión (20) de salida de CC entre un tercer terminal (21) y un cuarto terminal (22), el convertidor (300) de salida comprende un primer condensador (C3) y un segundo condensador (C4) en serie, dicho primer condensador (C3) está conectado entre el tercer terminal (21) y un terminal (15) común, entre el primer condensador (C3) y el segundo condensador (C4), y dicho segundo condensador (C4) está conectado entre el cuarto terminal (22) y dicho terminal (15) común, entre el primer condensador (C3) y el segundo condensador (C4), y que comprende un circuito de medio puente controlado por compuerta, compuesto de un quinto conmutador (S3) y un sexto conmutador (S4), dicho quinto conmutador (S3) está conectado entre el tercer terminal (21) y un terminal (16) común, entre el quinto conmutador (S3) y el sexto conmutador (S4), y dicho sexto conmutador (S4) está conectado entre el cuarto terminal (22) y el terminal (16) común, entre el quinto conmutador (S3) y el sexto conmutador (S4), el secundario del transformador (220) está conectado entre el terminal (16) común, entre el quinto conmutador (S3) y el sexto conmutador (S4), y el terminal (15) común, entre el primer condensador (C3) y el segundo condensador (C4),
- medios de control conectados a las puertas de los conmutadores (S1, S2, S5, S6) del convertidor de entrada y a las puertas de los conmutadores (S3, S4) del convertidor de salida, respectivamente, para controlar la conmutación del conmutador del convertidor de entrada en el llamado modo de conmutación de tensión cero, para convertir la tensión de la fuente de CC en una tensión de salida de CA a una frecuencia seleccionada en la salida del convertidor de entrada, y para controlar la conmutación de los conmutadores del convertidor de salida en el denominado modo de conmutación de tensión cero, para convertir la tensión de entrada de CA a la frecuencia seleccionada en la entrada del convertidor de salida a una tensión de CC en la salida del convertidor de salida, la conmutación del convertidor de entrada y del conmutador de salida está controlada para proporcionar un desplazamiento de fase entre tensiones en el primario y el secundario del transformador,
dicho método comprende un paso de variación, en un rango hasta el valor de π radianes, de un primer desplazamiento φHB de fase entre la tensión entregada por dicho puente completo y la tensión entregada por dicho medio puente,
en donde la frecuencia f de operación se hace variar simultáneamente con dicho primer desplazamiento φHB de fase, para minimizar las pérdidas del conmutador en el convertidor CC/CC durante la operación.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2016/062304.
Solicitante: Constructions Electroniques + Télécommunications.
Nacionalidad solicitante: Bélgica.
Dirección: Rue du Charbonage 12 4020 Wandre BELGICA.
Inventor/es: BLEUS,PAUL, JOANNES,THIERRY, MILSTEIN,FRANÇOIS, FREBEL,FABRICE.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- H02M1/00 ELECTRICIDAD. › H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA. › H02M APARATOS PARA LA TRANSFORMACION DE CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE ALTERNA, DE CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE CONTINUA O DE CORRIENTE CONTINUA EN CORRIENTE CONTINUA Y UTILIZADOS CON LAS REDES DE DISTRIBUCION DE ENERGIA O SISTEMAS DE ALIMENTACION SIMILARES; TRANSFORMACION DE UNA POTENCIA DE ENTRADA EN CORRIENTE CONTINUA O ALTERNA EN UNA POTENCIA DE SALIDA DE CHOQUE; SU CONTROL O REGULACION (transformadores H01F; convertidores dinamoeléctricos H02K 47/00; control de los transformadores, reactancias o bobinas de choque, control o regulación de motores, generadores eléctricos o convertidores dinamoeléctricos H02P). › Detalles de aparatos para transformación.
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PDF original: ES-2780396_T3.pdf
Reivindicaciones:
1. Un método para controlar un convertidor de potencia CC/CC de puente dual de alta frecuencia, de frecuencia (ín) nominal y potencia (Pn) nominal, en un amplio rango de tensiones de entrada y con capacidad de sobrecarga de energía de hasta 200 %, dicho convertidor de potencia CC/CC que comprende:
- un convertidor (100) de entrada adaptado para recibir una tensión (10) de entrada de CC desde una fuente de CC, que tiene un primer terminal (11) y un segundo terminal (12) , y que contiene un circuito de puente completo controlado por compuerta compuesto de un primer medio puente, que comprende un primer conmutador (S1) y un segundo conmutador (S2) , dicho primer conmutador (S1) está conectado entre el primer terminal (11) y un terminal (13) común, entre el primer conmutador (S1) y el segundo conmutador (S2) , y dicho segundo conmutador (S2) está conectado entre el segundo terminal (12) y dicho terminal (13) común, entre el primer conmutador (S1) y el segundo conmutador (S2) , y un segundo medio puente, que comprende un tercer conmutador (S5) y un cuarto conmutador (Ss) , dicho tercer conmutador (S5) está conectado entre el primer terminal (11) y un terminal (14) común, entre el tercer conmutador (S5) y el cuarto conmutador (Ss) , y dicho cuarto conmutador (Ss) están conectado entre el segundo terminal (12) y dicho terminal (14) común, entre el tercer conmutador (S5) y el cuarto conmutador (Ss) ;
- un transformador (200) que tiene un bobinado (210) primario, un bobinado (220) secundario y una inductancia L1 de fuga, visto desde el primario, el primario (210) está conectado entre el terminal (13) común, entre el primer conmutador (S1) y el segundo conmutador (S2) , y el terminal (14) común, entre el tercer conmutador (S5) y el cuarto conmutador (Ss) , para recibir la salida del convertidor (100) de entrada;
- un convertidor (300) de salida conectado al secundario (220) del transformador (200) para convertir la tensión de CA en el secundario a una tensión (20) de salida de CC entre un tercer terminal (21) y un cuarto terminal (22) , el convertidor (300) de salida comprende un primer condensador (C3 ) y un segundo condensador (C4) en serie, dicho primer condensador (C3 ) está conectado entre el tercer terminal (21) y un terminal (15) común, entre el primer condensador (C3 ) y el segundo condensador (C4) , y dicho segundo condensador (C4) está conectado entre el cuarto terminal (22) y dicho terminal (15) común, entre el primer condensador (C3) y el segundo condensador (C4) , y que comprende un circuito de medio puente controlado por compuerta, compuesto de un quinto conmutador (S3 ) y un sexto conmutador (S4) , dicho quinto conmutador (S3 ) está conectado entre el tercer terminal (21) y un terminal (16) común, entre el quinto conmutador (S3 ) y el sexto conmutador (S4) , y dicho sexto conmutador (S4) está conectado entre el cuarto terminal (22) y el terminal (16) común, entre el quinto conmutador (S3 ) y el sexto conmutador (S4) , el secundario del transformador (220) está conectado entre el terminal (16) común, entre el quinto conmutador (S3 ) y el sexto conmutador (S4) , y el terminal (15) común, entre el primer condensador (C3 ) y el segundo condensador (C4) , - medios de control conectados a las puertas de los conmutadores (S1, S2 , S5 , Ss) del convertidor de entrada y a las puertas de los conmutadores (S3 , S4) del convertidor de salida, respectivamente, para controlar la conmutación del conmutador del convertidor de entrada en el llamado modo de conmutación de tensión cero, para convertir la tensión de la fuente de CC en una tensión de salida de CA a una frecuencia seleccionada en la salida del convertidor de entrada, y para controlar la conmutación de los conmutadores del convertidor de salida en el denominado modo de conmutación de tensión cero, para convertir la tensión de entrada de CA a la frecuencia seleccionada en la entrada del convertidor de salida a una tensión de CC en la salida del convertidor de salida, la conmutación del convertidor de entrada y del conmutador de salida está controlada para proporcionar un desplazamiento de fase entre tensiones en el primario y el secundario del transformador,
dicho método comprende un paso de variación, en un rango hasta el valor de n radianes, de un primer desplazamiento ^ hb de fase entre la tensión entregada por dicho puente completo y la tensión entregada por dicho medio puente, en donde la frecuencia f de operación se hace variar simultáneamente con dicho primer desplazamiento ^ hb de fase, para minimizar las pérdidas del conmutador en el convertidor CC/CC durante la operación.
2. El método para controlar un convertidor de potencia CC/CC de puente dual de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 1, en donde, además, se induce un segundo desplazamiento ^ fb de fase, es decir, un desplazamiento de fase dentro del puente completo, entre las tensiones entregadas respectivamente por los dos medios puentes o ramas que constituyen el puente completo, modificando así el primer desplazamiento ^ hb de fase entre la tensión entregada por el puente completo y la tensión entregada por el medio puente.
3. El método para controlar un convertidor de potencia CC/CC de puente dual de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde, además, la frecuencia f de operación disminuye hacia la frecuencia f0 de resonancia LC del convertidor.
4. El método para controlar un convertidor de potencia CC/CC de puente dual de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la frecuencia f de operación se incrementa hasta 4 veces la frecuencia (ín) nominal.
5. El método para controlar un convertidor de potencia CC/CC de puente dual de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la frecuencia f de operación se hace variar de modo que fü/f < 0, 75, siendo fü la frecuencia de resonancia LC del convertidor.
6. El método para controlar un convertidor de potencia CC/CC de puente dual de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el segundo desplazamiento ^ fb de fase, es decir, el desplazamiento de fase dentro del puente completo, es de hasta el 165 % de n en la operación sin carga del convertidor.
7. El método para controlar un convertidor de potencia CC/CC de puente dual de alta frecuencia de acuerdo con la reivindicación 6 , en donde el segundo desplazamiento ^ fb de fase, es decir, el desplazamiento de fase dentro del puente completo, se rige por el siguiente algoritmo cuando el primer desplazamiento ^ hb de fase, es decir, el desplazamiento de fase entre el medio puente y el puente completo, supera el 35 %:
Si (^hb > 0, 35) entonces ^ fb = 1 + ^ hb - 0, 35; en caso contrario ^ fb = 1.
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