BRPI0708616A2

BRPI0708616A2 - conversor de potência e método e circuito de geraçao de onda triangular

Info

Publication number: BRPI0708616A2
Application number: BRPI0708616-4A
Authority: BR
Inventors: Takashima Toyotaka
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2011-06-07
Also published as: US20090073728A1; TWI410035B; BRPI0708616B1; JPWO2007102601A1; JP4718598B2; EP1993196B1; CN101401288B; EP1993196A1; CN101401288A; US7729145B2; EP1993196A4; WO2007102601A1; TW200818685A

Abstract

CONVERSOR DE POTêNCIA E METODO E CIRCUITO DE GERAçãO DE ONDA TRIANGULAR. A presente invenção refere-se a um conversor de potência que converte uma potência CA extraída a partir de um gerador em uma potência CC e a supre para uma bateria (carga). O conversor de potência inclui um tiristor (unidade de comutador) conectado entre uma unidade de saída do gerador e a bateria (carga); e uma unidade de controle de porta (unidade de controle) para a geração de uma voltagem de onda triangular que tem uma voltagem de pico constante correspondente a cada ciclo da potência CA extraída a partir do gerador, a geração de uma voltagem diferencial entre a voltagem suprida para a carga através da unidade de comutador e uma voltagem-alvo predeterminada, e o controle do estado condutivo da unidade de comutador, com base na voltagem de onda triangular e na voltagem diferencial.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONVER-SOR DE POTÊNCIA E MÉTODO E CIRCUITO DE GERAÇÃO DE ONDATRIANGULAR".

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um conversor de potência e aum método que converte uma saída CA extraída de um gerador em umapotência CC , e um circuito de geração de onda triangular e, particularmente,se refere a uma técnica para controle preciso de uma voltagem de saída deacordo com uma voltagem-alvo .Antecedente da Técnica

Convencionalmente, um conversor de potência que ajusta umapotência CA extraída a partir de um gerador e a converte em uma potênciaCC usada para, por exemplo, o carregamento de uma bateria de um veícu-lo.

A figura 34 é uma configuração de um conversor de potênciaconvencional 200. Na figura 34, uma potência CA é alimentada para umabobina de gerador 100 pelo acionamento de um eixo de rotação do gerador.Um tiristor 201, um resistor 202, um diodo 203, diodos zener 204 e 205, eum diodo 206 constituem o conversor de potência 200, sendo basicamenterealizado como um circuito retificador de meia onda.

Especificamente, um anodo do tiristor 201 é conectado a umaextremidade da bobina de gerador 100, e um catodo do mesmo é conectadoa um eletrodo positivo de uma bateria 300 que forma uma carga do conver-sor de potência 200. O resistor 202, o diodo 203 e os diodos zener 204 e205 são conectados em série naquela ordem entre o anodo e o aterramentodo tiristor 201. A partir do anodo do tiristor 201 em direção ao aterramento, odiodo 203 é conectado na direção para frente, e os diodos zener 204 e 205são conectados na direção reversa. O diodo 206 é conectado na direçãopara frente a partir de um ponto de conexão P entre o resistor 202 e o diodo203 em direção a um eletrodo de porta do tiristor 201.

Uma voltagem Vref do ponto de conexão P é regulada de modoque o tiristor 201 seja controlado para um estado LIGADO, quando uma vol-tagem de terminal da bateria 300 estiver abaixo de uma voltagem-alvo VT1 aqual é mais alta do que uma voltagem estipulada da bateria 300 por umavoltagem predeterminada. Em outras palavras, a voltagem Vref é reguladaem um valor apropriado, de modo que o tiristor 201 não atinja o estado Ll-GADO quando a voltagem de terminal da bateria 300 for igual a ou maior doque a voltagem-alvo VT.

Um conversor de potência de acordo com a técnica convencio-nal mencionada acima será explicado, usando-se a figura 35.

A figura 35A é um diagrama de uma operação em que um gera-dor tem um número baixo de rotações, e a figura 35B uma operação em queo gerador tem um número alto de rotações. Em nome da conveniência, umvalor inicial da voltagem de terminal da bateria 300 é menor do que a volta-gem-alvo VT.

Em um período Tl na figura 35A, quando uma fase positiva (vol-tagem positiva) de uma voltagem CA VA alimentada para a bobina de gera-dor 100 é suprida para o anodo do tiristor 201, a voltagem CA VA é aplicadaatravés do resistor 202 ao ponto de conexão P. Quando a voltagem no pontode conexão P aumenta, uma corrente flui para o eletrodo de porta do tiristor201 através do armazenamento de dados 206, e o tiristor 201 se torna Ll-GADO. Após isso, os diodos zener 204 e 205 grampeiam a voltagem noponto de conexão P para a voltagem Vref. Quando o tiristor 201 se tornaLIGADO, a fase positiva da voltagem CA VA é suprida através do tiristor201, por meio do que a voltagem de saída VO do tiristor 201 aumenta, car-regando a bateria 300.

Em um período subseqüente T2, quando a voltagem CA VA sedesloca para a fase negativa (eletrodo negativo), a voltagem no ponto deconexão P diminui, por meio do que o tiristor 201 comuta para um estado deorientação reversa e se torna DESLIGADO. Quando o tiristor 201 se tornaDESLIGADO, uma vez que uma potência não é mais suprida para a bateria300, a bateria 300 se descarrega e sua voltagem de terminal gradualmentediminui.

Em um período subseqüente T3, quando a voltagem CA VA sedesloca de novo para a fase positiva, a voltagem no ponto de conexão Paumenta; contudo, uma vez que a voltagem de terminal da bateria 300 (istoé, a voltagem de saída VO do tiristor 201) ainda é mais alta do que a volta-gem-alvo VT1 a corrente não flui para o eletrodo de porta do tiristor 201, oqual permanece DESLIGADO. O tiristor 201 permanece DESLIGADO nosperíodos subseqüentes T4 a T6, uma vez que a voltagem de saída VO aindaé mais alta do que a voltagem-alvo VT.

Durante um período subseqüente 17, quando a voltagem de sa-ída VO cai abaixo da voltagem-alvo VT, o tiristor 201 se torna LIGADO, e avoltagem de saída VO é ligeiramente aumentada pela fase positiva da volta-gem CA VA sendo extraída a partir do gerador naquele momento, carregan-do a bateria 300.

Enquanto isso, em um período subseqüente T8, quando a volta-gem CA VA se desloca para a fase negativa, o tiristor 201 se torna DESLI-GADO e a voltagem de saída VO diminui, em um período subseqüente T9,quando a voltagem de saída VO cai abaixo da voltagem-alvo VT, o tiristor201 se torna LIGADO e a voltagem de saída VO é aumentada pela fase po-sitiva da voltagem CA VA sendo extraída a partir do gerador naquele mo-mento.

Assim, quando a voltagem de saída VO cai abaixo da voltagem-alvo VT, o tiristor 201 se torna LIGADO e carrega a bateria 300 durante afase positiva da voltagem CA VA.

Conforme mostrado na figura 35B, quando o gerador tem umnúmero alto de rotações, a amplitude da voltagem CA VA extraída a partir dogerador aumenta, e assim o faz sua freqüência, desse modo se aumentandoa taxa de elevação da voltagem de saída VO1 mas de outra forma é idênticoao exemplo da figura 35A.

Literatura de Patente: JPA N2 Hei 10-52045.

Descrição da Invenção

Problemas a serem Resolvidos pela Invenção

De acordo com a técnica convencional descrita acima, quando avoltagem de saída VO caiu abaixo da voltagem-alvo VT, o tiristor 201 é tor-nado LIGADO, durante o período de ciclo de fase positiva da voltagem CAVA. Se a voltagem de saída VO não cair abaixo da voltagem-alvo VT1 o tiris-tor 201 permanecerá DESLIGADO em cada período de ciclo.

Assim, em cada período de ciclo da vazão volumétrica, o tiristor201 é controlado para um dos estados binários extremos de ser condutivo ounão condutivo. Esta técnica convencional, portanto, é problemática pelo fatode a amplitude de flutuação da voltagem de saída VO aumentar, e se tornadifícil controlar precisamente a voltagem de saída VO para a voltagem-alvoVT.

Também, a configuração da técnica convencional mostrada nafigura 34 é problemática pelo fato de, quando uma lâmpada é conectadacomo a carga ao invés da bateria 300, o valor eficaz Vrms da voltagem desaída aumentar e a lâmpada comutar para desligado.

A figura 36 é um conversor de potência que resolve esses pro-blemas. Em comparação com a configuração de dispositivo mostrada nafigura 34, este conversor de potência ainda inclui um sistema de circuito paraa obtenção de um valor eficaz Vrms da voltagem de saída VO, incluindo umtransistor 401, um diodo 402, um diodo zener 403, um resistor 404 e um ca-pacitar eletrolítico 405.

De acordo com este dispositivo, a voltagem de saída VO é su-prida para o capacitar eletrolítico 405 e suavizada por ele; além disso, quan-do a voltagem de terminal do capacitar eletrolítico 405 aumenta, o transistor401 se torna condutivo e forçosamente torna o tiristor 201 DESLIGADO, su-primindo o aumento na voltagem de terminal do capacitar eletrolítico 405.

Portanto, este dispositivo é problemático pelo fato de, embora o valor eficazVrms da voltagem de saída seja suprido para uma lâmpada 301, a qual sub-seqüente não comutada para desligado, uma vez que a voltagem de saídaVO é extraída diretamente, a lâmpada pisca e tremeluzir.

De acordo com as técnicas convencionais mostradas na figura34 e na figura 36, uma vez que a voltagem de pico da voltagem de saída VOaumenta, um dispositivo eletrônico com uma voltagem de suprimento declasse nominal restrita não pode ser conectado como a carga. A figura 37 éum conversor de potência que resolve este problema. Em comparação coma configuração da figura 34, este conversor de potência ainda inclui um sis-tema de circuito para supressão da voltagem de pico da voltagem de saídaVO1 incluindo um tiristor 500 para a criação de um curto-circuito na bobinade gerador 100, e um diodo 501 e um diodo zener 502 para controle do tiris-tor 500.

De acordo com este dispositivo convencional, quando a volta-gem de saída VO excede a uma voltagem fixa determinada pelo diodo zener502, o tiristor 500 se torna LIGADO e a saída do gerador tem um curto-circuito criado para o aterramento, por meio do que a amplitude da voltagemCA VA é controlada, e o pico da voltagem de saída VO do tiristor 201 podeser suprimido.

Contudo, este dispositivo convencional é problemático pelo fatode, uma vez que o valor eficaz Vrms é baixo, um dispositivo eletrônico co-nectado como uma carga não poder operar. Há um problema adicional, umavez que a saída do gerador tem um curto-circuito criado para o aterramento,a eficiência de conversão de potência deteriora.

A presente invenção foi realizada tendo em vista o dito acima, etem por objetivo prover um conversor de potência e um método, e um circui-to de geração de onda triangular, que podem controlar precisamente a volta-gem de saída para a voltagem-alvo , sem redução da eficiência de conver-são de potência.

Meios para Resolução dos Problemas

Para resolução destes problemas, um conversor de potência deacordo com a invenção converte uma potência CA extraída a partir de umgerador em uma potência CC e a supre para uma carga, e inclui uma uni-dade de comutador conectada entre uma unidade de saída do gerador e acarga, a uma unidade de controle para a geração de uma voltagem de ondatriangular tendo uma voltagem de pico constante correspondente a cada ci-cio da potência CA extraída a partir do gerador, gerando uma voltagem dife-rencial entre a voltagem suprida para a carga através da unidade de comu-tador e uma voltagem-alvo predeterminada, e controlando o estado conduti-vo da unidade de comutador com base na voltagem de onda triangular e navoltagem diferencial.

No conversor de potência acima, a unidade de controle inclui umcircuito diferencial que introduz uma voltagem suprida para a carga atravésda unidade de comutador e da voltagem-alvo predeterminada, e gera umavoltagem diferencial entre elas, e um circuito de comparação que compara avoltagem diferencial gerada pelo circuito diferencial e, com base no resultadode comparação, gera um sinal de pulso que estipula um sincronismo decondução da unidade de comutador e o supre para a unidade de comutador.

No conversor de potência acima, a unidade de controle inclui umcircuito de geração de voltagem que gera uma voltagem predeterminada, eum circuito de seleção que, com base na relação de tamanho entre uma vol-tagem predeterminada gerada pelo circuito de geração de voltagem e umavoltagem diferencial gerada pelo circuito diferencial, seleciona uma dentre avoltagem predeterminada e a voltagem diferencial, e a extrai para o circuitode comparação, e o circuito de comparação compara a voltagem predeter-minada ou a voltagem diferencial introduzida a partir do circuito de seleçãocom a voltagem de onda triangular e, com base no resultado de compara-ção, gera um sinal de pulso que estipula um sincronismo de condução daunidade de comutador e o supre para a unidade de comutador.

No conversor de potência acima, a unidade de controle inclui umcircuito de contador que conta um relógio, e, quando o resultado de conta-gem excede a um limite, controla a saída do circuito de seleção de modoque extraia a voltagem diferencial gerada pelo circuito diferencial.

No conversor de potência acima, o circuito de geração de volta-gem inclui um circuito CR que inclui um capacitor e um resistor e gera a vol-tagem predeterminada pela descarga de uma carga armazenada no capacitor.

Em cada um dos conversores de potência acima, a unidade decontrole inclui um circuito de detecção de remoção de carga que detectauma remoção da carga com base na voltagem CA extraída a partir do gera-dor e na saída da unidade de comutador e, quando detecta que a carga foiremovida, controla a saída da unidade de seleção de modo que ela extraia avoltagem predeterminada gerada pelo circuito de geração de voltagem.

Em cada um dos conversores de potência acima, a unidade decontrole inclui um circuito de detecção de remoção de carga que detectauma remoção da carga com base na voltagem CA extraída a partir do gera-dor e na saída da unidade de comutador e, quando detecta que a carga foiremovida, realiza um processo para redução do valor de voltagem da volta-gem-alvo predeterminada.

O conversor de potência acima ainda inclui um circuito de ampli-ficação que amplifica a voltagem diferencial e a supre para o circuito decomparação.

No conversor de potência acima, se H for o valor de altura deonda da onda triangular, M for a taxa de amplificação do circuito de amplifi-cação, VT for a voltagem-alvo e W for a largura de controle da voltagemsuprida através da unidade de comutador para a carga, então, W será umvalor em uma faixa de VT a VT + (H/M).

No conversor de potência acima, a unidade de controle inclui,como um meio para a geração da referida voltagem de onda triangular, umaunidade de contagem que conta o tempo de um meio ciclo de uma voltagemCA VA em um primeiro ciclo extraída pelo gerador, uma unidade de divisãoque divide um número de contagem da unidade de contagem por um valorpredeterminado, e uma unidade de geração de forma de onda que, em umsegundo ciclo após o primeiro ciclo, gera uma forma de onda de voltagemem degrau que sobe pela voltagem predeterminada em cada lapso de umtempo indicado pelo resultado de divisão obtido a partir da unidade de divi-são no primeiro ciclo, a forma de onda de voltagem em degrau sendo extraí-da como uma forma de onda da voltagem de onda triangular.

No conversor de potência acima, a unidade de controle incluiuma primeira unidade de carga que carrega um primeiro capacitor com umacorrente constante que tem um valor de corrente predeterminado, enquantoa voltagem CA extraída a partir do gerador está em um ciclo positivo ou emum ciclo negativo, uma segunda unidade de carga que carrega um segundocapacitor com uma corrente constante que tem um valor de corrente combase em uma voltagem entre os terminais do primeiro capacitor, quando ociclo terminar, e uma unidade de controle que termina o carregamento dasegunda unidade de carga, com base no ciclo de voltagem CA e na volta-gem entre os terminais do segundo capacitor, o conversor de potência aindaincluindo um circuito de geração de onda triangular que extrai a voltagementre os terminais do segundo capacitor como uma forma de onda da volta-gem de onda triangular.

Um conversor de potência de acordo com um aspecto da pre-sente invenção converte uma potência CA trifásica extraída a partir de umgerador em uma potência CC e a supre para uma carga, e inclui uma plura-lidade de unidades de comutador conectadas entre cada unidade de saídade fase do gerador e cada terminal da carga, e uma unidade de controle pa-ra a geração de uma voltagem de onda triangular correspondente a cadaciclo da potência CA em cada fase extraída a partir do gerador e tendo umavoltagem de pico constante, gerando uma voltagem diferencial entre a volta-gem suprida para a carga através da unidade de comutador e uma volta-gem-alvo predeterminada e, em cada fase, controlando o estado condutivode cada unidade de comutador conectada a cada unidade de saída de fase,com base nas voltagens de onda triangular geradas para outras fases e navoltagem diferencial.

No conversor de potência acima, a unidade de controle gerauma voltagem de onda triangular de fase W correspondente a cada fase deuma potência CA de fase W extraída a partir do gerador e tendo uma volta-gem de pico constante, gera uma voltagem diferencial entre a voltagem su-prida para a carga através da unidade de comutador e uma voltagem-alvopredeterminada, e, em cada fase, controla o estado condutivo de cada uni-dade de comutador conectada uma unidade de saída de fase U, com basenas voltagens de onda triangular de fase W geradas e na voltagem diferen-ciai, gera uma voltagem de onda triangular de fase U correspondente a cadaciclo de uma potência CA de fase U extraída a partir do gerador e tendo umavoltagem de pico constante, gera uma voltagem diferencial entre a voltagemsuprida para a carga através da unidade de comutador e uma voltagem-alvopredeterminada, e, em cada fase, controla o estado condutivo de cada uni-dade de comutador conectada a uma unidade de saída de fase V, com basenas voltagens de onda triangular de fase U geradas e na voltagem diferenci-al, e gera uma voltagem de onda triangular de fase V correspondente a cadaciclo de uma potência CA de fase V extraída a partir do gerador e tendo umavoltagem de pico constante, gera uma voltagem diferencial entre a voltagemsuprida para a carga através da unidade de comutador e uma voltagem-alvopredeterminada, e, em cada fase, controla o estado condutivo de cada uni-dade de comutador conectada a uma unidade de saída de fase W, com basenas voltagens de onda triangular de fase V geradas e na voltagem diferencial.

Para resolução dos problemas descritos acima, um método deconversão de potência de acordo com a invenção inclui uma etapa de su-primento de uma potência CA extraída a partir de um gerador através deuma unidade de comutador conectada entre a unidade de saída do geradore uma carga para a carga, uma etapa de geração de uma voltagem de ondatriangular que tem uma voltagem de pico constante correspondente a cadaciclo da potência CA extraída a partir do gerador, uma etapa de geração deuma voltagem diferencial entre a voltagem suprida para a carga através daunidade de comutador e uma voltagem-alvo predeterminada, e uma etapade controle do estado condutivo da unidade de comutador, com base na vol-tagem de onda triangular e na voltagem diferencial.

Um circuito de geração de onda triangular de acordo com a in-venção gera uma voltagem de onda triangular para controle do estado con-dutivo de um elemento de comutador em um conversor de potência queconverte uma potência CA extraída a partir de um gerador em uma potênciaCC e a supre para uma carga, e inclui uma unidade de contagem que contao tempo de um meio ciclo de uma voltagem CA VA em um primeiro ciclo ex-traído pelo gerador, uma unidade de divisão que divide um número de con-tagem da unidade de contagem por um valor predeterminado, e uma unida-de de geração de forma de onda que, em um segundo ciclo após o primeirociclo, gera uma forma de onda de voltagem em degrau que sobe pela volta-gem predeterminada em cada lapso de um tempo indicado pelo resultado dedivisão obtido a partir da unidade de divisão no primeiro ciclo, e extrai a for-ma de onda de voltagem em degrau como uma forma de onda da voltagemde onda triangular.

Um circuito de geração de onda triangular de acordo com umaspecto da invenção gera uma voltagem de onda triangular para controle doestado condutivo de um elemento de comutador em um conversor de potên-cia que converte uma potência CA extraída a partir de um gerador em umapotência CC e a supre para uma carga, e inclui uma primeira unidade decarga que carrega um primeiro capacitor com uma corrente constante quetem um valor de corrente predeterminado, enquanto a voltagem CA extraídaa partir do gerador está em um ciclo positivo ou um ciclo negativo, uma se-gunda unidade de carga que carrega um segundo capacitor com uma cor-rente constante que tem um valor de corrente com base em uma voltagementre os terminais do primeiro capacitor,quando o ciclo terminar, e uma uni-dade de controle que termina o carregamento da segunda unidade de carga,com base no ciclo de voltagem CA e na voltagem entre os terminais do se-gundo capacitor, o circuito de geração de onda triangular extraindo a volta-gem entre os terminais do segundo capacitor como uma forma de onda davoltagem de onda triangular.

Efeitos da Invenção

De acordo com a invenção, uma vez que o sincronismo conduti-vo do tiristor é controlado de acordo com a voltagem diferencial entre a vol-tagem de saída e a voltagem-alvo , a voltagem de saída pode ser precisa-mente controlada para a voltagem-alvo , sem redução da eficiência de con-versão de potência.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é um diagrama de uma configuração e um exemplo deaplicação de um conversor de potência de acordo com uma primeira modali-dade da invenção.

A figura 2 é um diagrama de blocos de uma configuração deta-Ihada de uma unidade de controle de porta de acordo com a primeira moda-lidade da presente invenção.

A figura 3A é um gráfico de forma de onda para explicação deuma operação do conversor de potência de acordo com a primeira modali-dade da invenção, sendo um gráfico de forma de onda de quando um gera-dor tem um número baixo de rotações.

A figura 3B é um gráfico de forma de onda para explicação deuma operação do conversor de potência de acordo com a primeira modali-dade da invenção, sendo um gráfico de forma de onda de quando um gera-dor tem um número alto de rotações.

A figura 4 é um gráfico de forma de onda para explicação de ummecanismo de geração de onda triangular (processo de geração de ondaquadrada) em um circuito de geração de onda triangular de acordo com aprimeira modalidade da invenção.

A figura 5 é um gráfico de forma de onda para explicação de ummecanismo de geração de onda triangular (processo de geração de seçãoinclinada) em um circuito de geração de onda triangular de acordo com aprimeira modalidade da invenção.

A figura 6A é um gráfico de forma de onda para explicação dosefeitos obtidos por um circuito de amplificação de acordo com a primeiramodalidade da invenção.

A figura 6B é um gráfico de forma de onda para explicação dosefeitos obtidos pelo circuito de amplificação de acordo com a primeira moda-lidade da invenção.

A figura 6C é um gráfico de forma de onda para explicação dosefeitos obtidos por um circuito de amplificação de acordo com a primeiramodalidade da invenção.

A figura 7 é um digrama de um primeiro outro exemplo de apli-cação de um conversor de potência de acordo com a primeira modalidadeda invenção.

A figura 8 é um digrama de um segundo outro exemplo de apli-cação de um conversor de potência de acordo com a primeira modalidadeda invenção.

A figura 9 é um digrama de um terceiro outro exemplo de aplica-cao de um conversor de potência de acordo com a primeira modalidade da invencao.

A figura 10 é um digrama de um quarto outro exemplo de aplica-cao de um conversor de potência de acordo com a primeira modalidade da invencao.

A figura 11 é um digrama de um quinto outro exemplo de aplica-cao de um conversor de potência de acordo com a primeira modalidade da invencao.

A figura 12 é um digrama de um sexto outro exemplo de aplica-cao de um conversor de potência de acordo com a primeira modalidade da invencao.

A figura 13 é um digrama de um sétimo outro exemplo de aplica-cao de um conversor de potência de acordo com a primeira modalidade da invencao.

A figura 14 é um digrama de um oitavo outro exemplo de aplica-cao de um conversor de potência de acordo com a primeira modalidade da invencao.

A figura 15 é um gráfico de forma de onda de um exemplo, naprimeira modalidade da invenção, de quando uma voltagem de saída VOaumenta de forma excessiva imediatamente após um gerador começar agerar potência.

A figura 16 é um diagrama de blocos de uma configuração deta-Ihada de uma unidade de controle de porta de acordo com uma segundamodalidade da invenção.

A figura 17 é um gráfico de forma de onda para explicação deuma operação de um conversor de potência de acordo com a segunda mo-dalidade da invenção.

A figura 18 é um diagrama de blocos de uma configuração deta-lhada de uma unidade de controle de porta de acordo com uma terceira mo-dalidade da invenção.A figura 19 é um gráfico de forma de onda para explicação deuma operação de um conversor de potência de acordo com a terceira moda-lidade da invenção.

A figura 20 é um gráfico de forma de onda de um exemplo, naprimeira modalidade da invenção, de quando uma carga é removida enquan-to carregando e o tempo de carga aumenta.

A figura 21 é um diagrama de blocos de uma configuração deta-lhada de uma unidade de controle de porta de acordo com uma quarta mo-dalidade da invenção.

A figura 22 é um gráfico de forma de onda para explicação deuma operação de um conversor de potência de acordo com a quarta modali-dade da invenção.

A figura 23 é um diagrama de blocos de uma configuração deta-lhada de uma unidade de controle de porta de acordo com uma quinta mo-dalidade da invenção.

A figura 24 é um diagrama de uma configuração interna de umcircuito de geração de onda triangular de acordo com uma sexta modalidadeda invenção.

A figura 25 é um diagrama de uma transição de tempo de umavoltagem entre terminais de capacitor de acordo com a sexta modalidade dainvenção.

A figura 26 é um diagrama da relação entre o valor de corrente ea voltagem de acordo com a sexta modalidade da invenção.

A figura 27 é um diagrama explicativo de um exemplo, na sextamodalidade da invenção, de quando um ciclo imediatamente precedente eum ciclo presente não são os mesmos.

A figura 28 é um gráfico de forma de onda para explicação deum circuito de geração de onda triangular de acordo com a sexta modalida-de da invenção.

A figura 29 é um diagrama de uma configuração e um exemplode aplicação de um conversor de potência de acordo com uma sétima moda-lidade da invenção.A figura 30 é um diagrama de blocos de uma configuração deta-lhada de uma unidade de controle de porta de acordo com uma sétima mo-dalidade da invenção.

A figura 31 é um gráfico de forma de onda para explicação deuma operação de um conversor de potência de acordo com a sétima moda-lidade da invenção.

A figura 32 é um gráfico de forma de onda para explicação deuma operação de um conversor de potência de acordo com a sétima moda-lidade da invenção.

A figura 33A é um diagrama para explicação dos ângulos de a-vanço e dos ângulos de atraso de acordo com a sétima modalidade da in-venção, sendo um diagrama de resultados de um teste real.

A figura 33B é um diagrama para explicação dos ângulos de a-vanço e dos ângulos de atraso de acordo com a sétima modalidade da in-venção, sendo um diagrama de resultados de um teste real.

A figura 33C é um diagrama para explicação dos ângulos de a-vanço e dos ângulos de atraso de acordo com a sétima modalidade da in-venção, sendo um diagrama de resultados de um teste real.

A figura 34 é um diagrama da configuração de um conversor depotência convencional (que tem uma bateria como uma carga).

A figura 35A é um gráfico de forma de onda para explicação deuma operação de um conversor de potência convencional.

A figura 35B é um gráfico de forma de onda para explicação deuma operação de um conversor de potência convencional.

A figura 36 é um diagrama da configuração de um conversor depotência convencional (que tem uma lâmpada como uma carga).

A figura 37 é um diagrama da configuração de um conversor depotência convencional (que tem uma lâmpada como uma carga).

Números de Referência

100 bobinas, 201, 2071, 2073 tiristor, 300 bateria, 100, 2070,2080, 2090, 2100, 2110, 2120, 2130, 2140, 2150 conversor de potência,110, 2072, 2152 unidade de controle de porta, 1110 circuito de conversão devoltagem, 1120, 1121 circuito de geração de voltagem de referência, 1130circuito diferencial, 1140 circuito de amplificação, 1150, 1151, 1152 circuitode geração de onda triangular, 1160, 1210 circuito de comparação, 1220,1221 circuito de geração de voltagem de limite, 1230 circuito de comutador,1240 circuito de começo, 1250 circuito de contador, 1260, 11210 circuito dedetecção de remoção de bateria, 11211 unidade de seleção, 11212 fonte devoltagem de 1,5 V, 11223 fonte de voltagem de 2,5 V 11223, 11500 fonte decorrente constante, 11502 fonte de corrente constante, 11501 circuito demanutenção, 11503 unidade de controle, C1, C2 capacitor, 11,12,13 inversor,Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 MOSFET de potência, R1, R2 resistor, SW1, SW2,SW3, SW4 comutador.

Melhores Modos para a Realização da Invenção

As modalidades da invenção serão explicadas com referênciaaos desenhos.

PrimeiraModalidade

A figura 1 é uma configuração de um conversor de potência1000 de acordo com esta modalidade da invenção. Na figura 1, as partesconstituintes as quais são comuns àquelas do dispositivo convencional mos-trado na figura 34 são designadas com números de referência iguais.

O conversor de potência 1000 converte uma voltagem CA VAextraída a partir de uma bobina de gerador 100 em uma voltagem de saídaVO, e a supre para uma bateria 300 que constitui uma carga; o conversor depotência 1000 inclui um tiristor 201, uma unidade de controle de porta 1100e resistores R1 e R2. O tiristor 201 é conectado entre uma unidade de saídado gerador e a bateria 300. Especificamente, um anodo do tiristor 201 é co-nectado a uma extremidade da bobina de gerador 100, e a bateria 300 é co-nectada a um eletrodo positivo de um catodo do tiristor 201. Um eletrodonegativo da bateria 300 se conecta ao aterramento.

Os resistores R1 e R2 para a detecção de uma voltagem de saí-da VO suprida através do tiristor 201 para o eletrodo positivo da bateria 300são conectados em série entre o catodo do tiristor 201 e o aterramento, euma voltagem VR, obtida quando a voltagem de saída VO é dividida por es-tes resistores, aparece em um ponto de conexão P entre os resistores R1 eR2. Uma unidade de entrada da unidade de controle de porta 1100 é conec-tada ao por cento em peso, e uma unidade de saída da unidade de controlede porta 1100 é conectada a um eletrodo de porta do tiristor 201.

A figura 2 é uma configuração detalhada da unidade de controlede porta 1100.

A unidade de controle de porta 1100 controla a condução do ti-ristor 201, e inclui um circuito de conversão de voltagem 1110, um circuito degeração de voltagem de referência 1120, um circuito diferencial 1130, umcircuito de amplificação 1140, um circuito de geração de onda triangular1150 e um circuito de comparação 1160. O circuito de conversão de volta-gem 1110 converte a voltagem VR que aparece no ponto de conexão P emuma voltagem VR' que expressa seu valor eficaz ou valor médio; uma uni-dade de entrada do circuito de conversão de voltagem 1110 se conecta aoponto de conexão P, e uma unidade de saída se conecta a uma unidade deentrada do circuito diferencial 1130. A voltagem VR' corresponde à voltagemde saída VO suprida para a bateria 300, e é tratada como um valor de de-tecção da voltagem de saída VO.

A questão quanto a se a voltagem VR' expressa o valor eficazou o valor médio da voltagem VR é determinada conforme apropriado deantemão, de acordo com como o dispositivo estiver sendo usado. Se o dis-positivo for usado de modo que o valor eficaz da voltagem de saída VO te-nha significância, o circuito de conversão de voltagem 1110 extrairá o valoreficaz da voltagem VR, ao passo que, se o valor médio da voltagem de saí-da VO for significativo, o circuito de conversão de voltagem 1110 extrairá umvalor médio da voltagem VR. Obviamente, a voltagem VR pode ser extraídanão modificada como a voltagem VR', e pode ser convertida em uma outraquantidade além dos valores eficaz e médio. Uma tecnologia convencionalpode ser usada para a geração dos valores eficaz e médio da voltagem VR.

O circuito de geração de voltagem de referência 1120 gera umavoltagem-alvo VT para carregamento da bateria 300, e sua unidade de saí-da é conectada a uma outra unidade de entrada do circuito diferencial 1130.A significância desta voltagem-alvo VT já foi explicada aqui. O circuito dife-rencial 1130 gera uma voltagem diferencial VD (= VR' - VT) da voltagem VR'e da voltagem-alvo VT, e sua unidade de saída é conectada a uma unidadede entrada do circuito de amplificação 1140.

O circuito de amplificação 1140 multiplica a voltagem diferencialVD por um coeficiente de magnificação (fator de amplificação) M (> 0) e ex-trai uma voltagem diferencial VD' que é uma amplificação da voltagem dife-rencial VD por M vezes; uma unidade de saída do circuito de amplificação1140 se conecta a uma unidade de entrada do circuito de comparação 1160.O circuito de geração de onda triangular 1150 gera uma voltagem de ondatriangular VB correspondente a cada ciclo da voltagem CA VA extraída apartir da bobina de gerador 100 e, sua unidade de saída se conecta a umaoutra unidade de entrada do circuito de comparação 1160.

Nesta modalidade da invenção, conforme mostrado na figura 3,a voltagem de onda triangular VB corresponde a um período de ciclo da fasepositiva da voltagem CA VA, e tem uma forma de onda que aumenta a umgradiente constante de 0 V de um ponto básico, quando a voltagem CA VAmuda de negativa para positiva, e se torna 0 V, quando a voltagem CA VAmuda de positiva para negativa. A voltagem de pico Vp da voltagem de ondatriangular VB em cada período de ciclo é constante. O mecanismo para ge-ração desta voltagem de onda triangular VB será explicado mais tarde.

O circuito de comparação 1160 compara a voltagem de ondatriangular VB com uma voltagem diferencial VD', e extrai um sinal de pulsoVSCR cujo nível correspondente à relação de tamanho entre elas. Nestamodalidade, o sinal de pulso VSCR está no nível alto em intervalos, quandoa voltagem de onda triangular VB for maior do que a voltagem diferencialVD', e de outra forma está no nível baixo. O sinal de pulso VSCR é supridopara o eletrodo de porta do tiristor 201.

Subseqüentemente, uma operação do conversor de potência1000 será explicada com referência às figura 3 a 6.

A figura 3A é um exemplo em que o gerador tem um númerobaixo de rotações, e a figura 3B é um exemplo em que o gerador tem umnúmero alto de rotações, a rotação do gerador sendo estacionária em umestado inicial, e explicada seqüencialmente a partir deste estado inicial.

Se a rotação do gerador for estacionária, uma vez que potêncianão é gerada na bobina de gerador 100, a voltagem CA VA é de 0 V e oconversor de potência 1000 está em um estado de nenhuma potência sendosuprida. Quando a carga não é uma bateria (por exemplo, quando a carga éuma lâmpada), a voltagem VR no ponto de conexão P neste momento tam-bém é de 0 V, por meio do que a voltagem diferencial VD e a voltagem dife-rencial VD' têm valores negativos. Portanto, no estado inicial, a VB é maisalta do que a voltagem diferencial VD', e o circuito de comparação 1160 en-via o sinal de pulso VSCR no nível alto para a porta do tiristor 201. Quando acarga é uma bateria, uma vez que a fase positiva da voltagem CA VA não ésuprida, a voltagem VR no ponto de conexão P é baixa e a voltagem de on-da triangular VB é mais alta, de modo similar, do que a voltagem diferencialVD', e o circuito de comparação 1160 envia o sinal de pulso VSCR no nívelalto para a porta do tiristor 201.

Quando o gerador começa a gerar potência a partir deste estadoinicial, a voltagem CA VA extraída a partir do gerador é suprida como umavoltagem de saída VO através do tiristor 201, o qual está LIGADO para abateria 300, e a bateria 300 começa a carregar. Quando o gerador extrai avoltagem CA VA, o circuito de geração de onda triangular 1150 gera umavoltagem de onda triangular VB para cada ciclo da voltagem CA VA.

Conforme a voltagem de saída VO aumenta, assim o faz a vol-tagem VR no ponto de conexão P. Conforme a voltagem VR aumenta, assimo faz a voltagem VR' extraída pelo circuito de conversão de voltagem 1110.O circuito diferencial 1130 introduz uma voltagem-alvo VT gerada pelo cir-cuito de geração de voltagem de referência 1120 e a voltagem VR' extraídaa partir do circuito de conversão de voltagem 1110 e extrai sua voltagemdiferencial VD. O circuito de amplificação 1140 amplifica a voltagem diferen-ciai VD em M vezes, e supre uma voltagem diferencial VD' (=Mx VD) para ocircuito de comparação 1160.

Quando a voltagem VR' excede a voltagem-alvo VT, a voltagemdiferencial VD extraída a partir do circuito diferencial 1130 se desloca paraum valor positivo, e assim o faz a voltagem diferencial VD' do circuito deamplificação 1140 que introduz a voltagem diferencial VD. A significância douso do circuito de amplificação 1140 para a amplificação da voltagem dife-rencial VD em M vezes será explicada mais tarde. Conforme mostrado nafigura 3A, o resultado da voltagem diferencial VD' se deslocar para um valorpositivo é que a forma de onda da voltagem diferencial VD' intercepta a for-ma de onda da voltagem de onda triangular VB, gerando um intervalo emque a voltagem de onda triangular VB é mais alta do que a voltagem diferen-ciai VD', e um intervalo quando a voltagem de onda triangular VB é maisbaixa do que a voltagem diferencial VD'.

O circuito de comparação 1160 compara a voltagem diferencialVD' com a voltagem de onda triangular VB, e, com base no resultado destacomparação, gera um sinal de pulso VSCR que estipula um sincronismo decondução do tiristor 201. O circuito de comparação 1160 supre o sinal depulso VSCR para o eletrodo de porta do tiristor 201 no nível alto em um in-tervalo, quando a voltagem de onda triangular VB for mais alta do que a vol-tagem diferencial VD' e no nível baixo em um intervalo quando a voltagemde onda triangular VB for mais baixa do que a voltagem diferencial VD'.

O eletrodo de porta do tiristor 201 introduz o sinal de pulso VS-CR, e o tiristor 201 se torna LIGADO, quando o sinal de pulso VSCR se des-locar para o nível alto. Quando a voltagem CA VA se desloca para uma vol-tagem negativa, o tiristor 201 comuta para um estado de orientação reversae se torna DESLIGADO. Isto é, o tiristor 201 se torna LIGADO em um inter-valo quando a voltagem de onda triangular VB é mais alta do que a voltagemdiferencial VD', e se torna DESLIGADO, em todos os outros intervalos. As-sim, o circuito de conversão de voltagem 1110 controla o estado condutivodo tiristor 201 com base na voltagem de onda triangular VB gerada pelo cir-cuito de geração de onda triangular 1150 e na voltagem diferencial VD' ex-traída a partir do circuito de amplificação 1140.

O intervalo quando o tiristor 201 está ligado, isto é, o períodoquando a voltagem de onda triangular VB é mais alta do que a voltagem di-ferencial VD', é dependente do nível da voltagem diferencial VD', o qual édependente do nível da voltagem de saída VO com respeito à voltagem-alvoVT. Portanto, se a voltagem de saída VO for mais alta, o nível da voltagemdiferencial VD' também será alto, por meio do que os períodos quando a vol-tagem de onda triangular VB é mais alta do que a voltagem diferencial VD'diminuem, e assim o fazem os períodos quando o tiristor 201 está LIGADO.Como resultado, a voltagem de saída VO diminui em direção a voltagem-alvo VT.

Inversamente, se a voltagem de saída VO for mais baixa, o nívelda voltagem diferencial VD' também será baixo, por meio do que os períodosquando a voltagem de onda triangular VB é mais alta do que a voltagem di-ferencial VD' aumentam, e assim o fazem os períodos quando o tiristor 201está LIGADO. Como resultado, a voltagem de saída VO aumenta em direçãoà voltagem-alvo VT. Assim, e cada ciclo da voltagem CA VA do gerador, operíodo de condução do tiristor 201 é controlado, de modo que a voltagemde saída VO seja estável na voltagem-alvo VT.

Enquanto o exemplo acima descreve um caso em que o geradortem um número baixo de rotações, quando o gerador tem um número alto derotações, conforme mostrado na figura 3B, conforme a amplitude da volta-gem CA VA extraída pelo gerador aumenta, assim o faz a freqüência e, em-bora a taxa de elevação da voltagem de onda triangular VB aumente, a ope-ração é de outra forma a mesma que quando o gerador tem um número altode rotações, conforme mostrado na figura 3A, o tiristor 201 sendo controladopor porta, de modo que a voltagem de saída VO seja estável na voltagem-alvo VT.

Subseqüentemente, um mecanismo para geração da voltagemde onda triangular VB no circuito de geração de onda triangular 1150 seráexplicado, com referência às figura 4 e 5.

Uma vez que a freqüência de uma voltagem CA extraída a partirde um gerador não muda subitamente, de modo usual, a forma de onda deum ciclo imediatamente precedente e a forma de onda de um ciclo presentepodem ser consideradas como quase as mesmas. Por exemplo, na figura 4,se a forma de onda 2 for tomada como a forma de onda presente, um meiociclo T2 da forma de onda 2 e um meio ciclo T1 de uma forma de onda 1 dociclo precedente são quase as mesmas.

Usando-se estas características, a voltagem de onda triangularVB é gerada pelos procedimentos a seguir.

Procedimento 1 Conforme mostrado na figura 4, no ciclo de forma deonda 1, uma onda quadrada S é gerada a partir da voltagem CA VA extraídapelo gerador. Um meio ciclo da onda quadrada S correspondente a estaforma de onda 1 combina com um meio ciclo T1 da voltagem CA VA no ciclode forma de onda 1.

Procedimento 2 O tempo do meio ciclo T1 da onda quadrada S é contado.

Procedimento 3 O número de contagem do tempo do meio ciclo T1 é di-vidido por uma potência de resolução predeterminada n, obtendo-se um tem-po t1 (= T1/n). A potência de resolução η é uma quantidade que estipula asuavidade da inclinação da voltagem de onda triangular VB; quanto mais altaa potência de resolução n, mais suave a inclinação da voltagem de ondatriangular VB.

Procedimento 4 A voltagem de pico Vp da voltagem de onda triangularVB é dividida pela potência de resolução predeterminada n, obtendo-se umavoltagem v1 (= Vp/n).

Procedimento 5 Conforme mostrado na figura 5, a voltagem de onda tri-angular VB é aumentada pela voltagem v1 na subida de uma forma de onda2 do próximo ciclo (no ponto quando a contagem de T2 começa), e esta vol-tagem de onda triangular VB é mantida pelo tempo t1.

Procedimento 6 No ciclo da mesma forma de onda 2, a voltagem de ondatriangular VB é aumentada pela voltagem v1, quando o tempo t1 decorrer;isto é repetido para um total de η repetições até a obtenção de uma forma deonda em degrau, tal como aquela mostrada na figura 5, desse modo se ob-tendo uma forma de onda em degrau que corresponde à seção de inclinaçãoda voltagem de onda triangular para o ciclo da forma de onda 2. Pelo au-mento do valor da potência de resolução n, a forma de onda em degrau étornada mais suave, por meio do que uma onda triangular superior pode serobtida.

Por meio destes procedimentos, a forma de onda da voltagemCA VA do ciclo imediatamente precedente é usada na geração de uma vol-tagem de onda triangular correspondente a cada ciclo da voltagem CA VA, etendo uma forma de onda de voltagem com uma voltagem de pico constanteVp.

O circuito de geração de onda triangular 1150 usando o meca-nismo de geração de voltagem de onda triangular descrito acima gera umavoltagem de onda triangular para controle do sincronismo de condução dotiristor 201 no conversor de potência, e pode ser configurado, por exemplo, apartir de uma unidade de contador, uma unidade de divisão e uma unidadede geração de forma de onda. A unidade de contador conta o tempo de ummeio ciclo da forma de onda de voltagem CA de um primeiro ciclo extraídopelo gerador (por exemplo, o tempo T1 no ciclo de forma de onda 1 na figura4). A unidade de divisão divide o número de contagem da unidade de conta-gem por uma potência de resolução predeterminada η (valor predetermina-do). Em um segundo ciclo após o primeiro ciclo (por exemplo, o ciclo da for-ma de onda 2 na figura 4), a unidade de geração de forma de onda gerauma voltagem nominal de voltagem em degrau que sobe pela voltagem pre-determinada v1 em cada lapso de tempo t1, indicada pelo resultado de divi-são obtido a partir da unidade de divisão no primeiro ciclo. Esta forma deonda de voltagem em degrau é extraída como uma forma de onda da volta-gem de onda triangular.

Subseqüentemente, a significância tecnológica de inserção docircuito de amplificação 1140 será explicada, usando-se a figura 6.

A figura 6A é a relação relativa entre a voltagem de onda trian-gular VB e a voltagem diferencial VD' (= VD), quando o fator de amplificaçãodo circuito de amplificação 1140, especificamente, o coeficiente de magnifi-cação MéT. Na figura 6A, um intervalo W1 indica um período em que avoltagem de onda triangular VB excede à voltagem diferencial VD', isto é,quando o tiristor 201 é controlado no estado LIGADO. A figura 6B é a rela-ção relativa entre a voltagem de onda triangular VB e a voltagem diferencialVD' (= 2 χ VD), quando o coeficiente de magnificação M for regulado em '2'.Conforme mostrado na figura 6B, quando a voltagem diferencial VD é ampli-ficada duas vezes pela regulagem do coeficiente de magnificação M em '2',um intervalo W2 correspondente ao estado LIGADO do tiristor 201 tem duasvezes a quantidade de flutuação, em comparação com o intervalo W1 dafigura 6A; conseqüentemente, a quantidade de resposta (sensibilidade) dosinal de pulso VSCR é duas vezes a quantidade de flutuação da voltagem desaída VO.

Conforme mostrado na figura 6C, isto é equivalente à voltagemde pico da voltagem de onda triangular relativamente diminuindo para meta-de (VB/2) com respeito à voltagem diferencial VD' (= VD) quando o coefici-ente de magnificação M é T1 e indica que a largura de controle foi dividida àmetade. Portanto, pela inserção do circuito de amplificação 1140 e pela am-plificação da voltagem diferencial VD em M vezes, a largura de controle davoltagem de saída VO é relativamente reduzida para 1/M, permitindo que avoltagem de saída VO seja controlada precisamente na voltagem-alvo VT.

A relação entre a altura H (= voltagem de pico Vp) da voltagemde onda triangular VB, o coeficiente de magnificação M, a voltagem-alvo VTe a largura de controle W da voltagem de saída VO é tal que o valor de Westeja em uma faixa de VT a VT + (H/M). Portanto, quando da implementa-ção do conversor de potência, a altura da voltagem de onda triangular VB eo coeficiente de magnificação M são regulados apropriadamente, de modo asatisfazerem àquela relação, de acordo com a largura de controle W deseja-da e a voltagem-alvo VT.

Subseqüentemente, exemplos de aplicação do conversor de po-tência 1000 serão explicados com referência às figura 7 a 14. Cada exemplode aplicação toma como seu princípio básico o mecanismo de controle deporta já descrito com referência às figura 1 a 6.

Um conversor de potência 2070 na figura 7 tem uma configura-ção de controle de circuito aberto com uma lâmpada L como uma carga, einclui um tiristor 2071 e uma unidade de controle de porta 2072. Um anododo tiristor 2071 se conecta à lâmpada L, e um catodo se conecta a uma bo-bina 100 de um gerador. A condução do tiristor 2073 assim é controlada emcada ciclo da fase negativa da voltagem CA VA extraída a partir do gerador.

Um conversor de potência 2080 mostrado na figura 8 tem umaconfiguração de controle de curto-circuito com uma lâmpada L como umacarga. O conversor de potência 2090 mostrado na figura 9 também tem umaconfiguração de controle de curto-circuito com uma lâmpada L como umacarga. Enquanto no exemplo anterior da figura 1 o período condutivo da car-ga é controlado, neste exemplo o período não condutivo é controlado (pelocontrole de curto). Na figura 10, um conversor de potência 2100 realiza umcontrole aberto de meia onda de fase única com uma bateria 301 e um resis-tor 302 como a carga. Um conversor de potência 2110 mostrado na figura 11realiza um controle aberto de onda completa de fase única com uma bateriae um resistor como a carga. Um conversor de potência 2120 mostrado nafigura 12 realiza um controle de curto de onda completa de fase única. Umconversor de potência 2130 mostrado na figura 13 realiza um controle abertode onda completa trifásico. Um conversor de potência 2140 mostrado nafigura 14 realiza um controle de curto de onda completa trifásico.

A invenção não está limitada à modalidade descrita acima, e po-de ser modificada, sem que se desvie de seus pontos principais.

Por exemplo, embora na modalidade mostrada da figura 1 à figu-ra 6 apenas o elemento de fase positiva de uma potência CA extraída a par-tir do gerador seja suprido através do tiristor 201 para a carga, e a saída dogerador seja uma meia onda retificada, isto não é uma limitação da inven-ção, sendo possível realizar uma retificação de onda completa pela retifica-ção de forma similar de meia onda do elemento de fase negativa da volta-gem CA extraída a partir do gerador.

Mais ainda, embora a modalidade mostrada da figura 1 à figura6 converta uma potência CA monofásica, também pode ser aplicada a umapotência CA multifásica.

Mais ainda, embora a modalidade mostrada da figura 1 à figura6 controle o sincronismo de tornar LIGADO o tiristor 201 que supre potênciapara a carga, a configuração pode ser uma que controle o sincronismo detornar LIGADO um tiristor que crie um curto-circuito no gerador.

Mais ainda, embora a modalidade mostrada da figura 1 à figura6 proveja o circuito de amplificação 1140 para aumento da sensibilidade docontrole de porta do tiristor 201, conforme explicado acima, o circuito de am-plificação 1140 pode ser omitido se a largura de controle da voltagem desaída VO for suficiente.

Mais ainda, embora a modalidade mostrada da figura 1 à figura6 proveja o circuito de conversão de voltagem 1110, ele pode ser omitido,quando controlando uma corrente CC . .

Segunda Modalidade

Nesta modalidade, no conversor de potência 1000 de acordocom a primeira modalidade, a configuração do circuito de conversão de vol-tagem 1110 é adicionalmente melhorada.

Na primeira modalidade, há casos em que a voltagem de saídaVO aumenta excessivamente de forma imediata após o gerador começar agerar potência. A figura 15 é um exemplo específico de um estado como es-se. No exemplo da figura 15, o lado esquerdo é um sincronismo de começode geração de um gerador. Conforme mostrado na figura 15, uma vez que avoltagem diferencial VD' é pequena, quando o gerador começa, há um perí-odo longo quando o sinal de pulso VSCR está no nível alto (LIGADO). Comoresultado, o tempo durante o qual a voltagem CA VA é suprida para a bateria300 (tempo de carga) se torna mais longo. Embora a voltagem de saída VOaumente devido ao suprimento de voltagem CA VA para a bateria 300, elaaumenta de modo considerável durante o tempo de carga longo e se tornaexcessiva, conforme mostrado na figura 15.

A flutuação na amplitude da voltagem CA VA na figura 15 indicaque a saída do gerador é instável. Geralmente, a saída de um gerador fre-qüentemente é estável na partida, conforme mostrado na figura 15. Tam-bém, a forma de onda distorcida indica que a saída do gerador é grampea-da, quando o tiristor 201 estiver LIGADO.

Nesta modalidade, uma voltagem de limite VL é adicionalmenteinserida na configuração do circuito de conversão de voltagem 1110, de mo-do que a voltagem de saída VO não aumente de forma considerável. Estavoltagem de limite VL restringe o valor máximo do tempo de carga. Isto seráexplicado em detalhes.

A figura 16 é um diagrama de uma configuração detalhada daunidade de controle de porta 1100 de acordo com esta modalidade. Na figu-ra 16, os elementos constituintes os quais são comuns àqueles na configu-ração da unidade de controle de porta 1100 de acordo com a primeira moda-lidade (figura 2) são designados por números de referência iguais.

Conforme mostrado na figura 16, a unidade de controle de porta1100 de acordo com esta modalidade inclui um circuito de conversão de vol-tagem 1110, um circuito de geração de voltagem de referência 1120, umcircuito diferencial 1130, um circuito de amplificação 1140, um circuito degeração de onda triangular 1150 e um circuito de comparação 1160, e aindainclui um circuito de comparação 1210, um circuito de geração de voltagemde limite 1220, um circuito de comutador 1230, um circuito de começo 1240e um circuito de contador 1250.

Nesta modalidade, a unidade de saída do circuito de amplifica-ção 1140 se conecta a unidades de entrada do circuito de comparação 1210e do circuito de comutador 1230. A voltagem diferencial VD' assim é introdu-zida no circuito de comparação 1210 e no circuito de comutador 1230.

O circuito de geração de voltagem de limite 1220 gera uma vol-tagem de limite VL que tem um valor de voltagem predeterminado, e suaunidade de saída se conecta às unidades de entrada do circuito de compa-ração 1210 e no circuito de comutador 1230. A voltagem de limite VL assimtambém é introduzida no circuito de comparação 1210 e no circuito de comu-tador 1230.

O circuito de comparação 1210 e o circuito de comutador 1230funcionam como um circuito de seleção o qual, com base ná relação de ta-manho entre uma voltagem de limite gerada pelo circuito de geração de vol-tagem de limite 1220 e em uma voltagem diferencial gerada pelo circuito di-ferencial 1130, seleciona uma dentre a voltagem de limite e a voltagem dife-rencial, e a extrai para o circuito de comparação 1160. Mais especificamen-te, o circuito de comutador 1230 inclui um comutador para extração de umadentre a voltagem diferencial VD' e a voltagem de limite VL introduzida nelepara o circuito de comparação 1160. O circuito de comparação 1210 compa-5 ra a voltagem diferencial VD' e a voltagem de limite VL. De acordo com esseresultado, então, ele controla o comutador do circuito de comutador 1230.Especificamente, ele controla de modo que qualquer um delas que seja mai-or dentre a voltagem diferencial VD' e a voltagem de limite VL seja extraídapara o circuito de comutador 1230.

A unidade de saída do circuito de começo 1240 se conecta auma unidade de entrada do circuito de geração de voltagem de limite 1220.O circuito de começo 1240 monitora a voltagem CA VA introduzida no circui-to de geração de onda triangular 1150, e, quando a voltagem CA VA começaa ser introduzida, extrai um sinal de começo para o circuito de geração devoltagem de limite 1220, para fazê-lo começar a gerar a voltagem de limiteVL.

Uma unidade de saída do circuito de contador 1250 se conecta àunidade de entrada do circuito de comparação 1210. De modo similar aocircuito de começo 1240, o circuito de contador 1250 monitora a voltagemCA VA introduzida para o circuito de geração de onda triangular 1150, e,quando a voltagem CA VA começa a ser introduzida, começa uma contagemde relógio que é gerada por um oscilador não ilustrado. Quando o valor decontador excede a um limite predeterminado, o circuito de contador 1250controla o circuito de comparação 1210, de modo que a voltagem diferencialVD' sempre seja extraída, após isso, a partir do circuito de comutador 1230.Especificamente, ele extrai um sinal de comando de seleção de voltagemdiferencial VD' para o circuito de comparação 1210.

Quando o sinal de começo é introduzido, o circuito de geraçãode voltagem de limite 1220 começa a extrair a voltagem de limite VL. Quan-do o sinal de comando de seleção de voltagem diferencial VD' é introduzido,o circuito de comparação 1210 após isso sempre extrai a voltagem diferen-cial VD'para o circuito de comutador 1230.Subseqüentemente, uma operação da unidade de controle deporta 1100 de acordo com esta modalidade será explicada, enquanto se fazreferência à figura 17. De modo similar ao exemplo da figura 17, o lado es-querdo é um sincronismo de começo de geração de um gerador. Quando ogerador começa a gerar potência, uma voltagem CA VA começa a ser intro-duzida no circuito de geração de onda triangular 1150. O circuito de começo1240 detecta isto, e começa a extrair uma voltagem de limite VL para o cir-cuito de geração de voltagem de limite 1220.

Embora o valor de voltagem da voltagem de limite VL deva serdeterminado apropriadamente por testes e similares, é usual usar um valorde aproximadamente dois terços do valor de voltagem máximo da voltagemde onda triangular VB. Se a voltagem de limite VL tiver aproximadamenteeste valor de voltagem, imediatamente após o gerador começar a gerar po-tência, a voltagem de limite VL terá um valor maior do que a voltagem dife-rencial VD'. Conseqüentemente, a voltagem de onda triangular VB e a volta-gem de limite VL serão introduzidas no circuito de comparação 1160. Umavez que o circuito de comparação 1160 extrai o sinal de pulso VSCR no nívelalto em intervalos quando a voltagem de onda triangular VB é maior do quea voltagem de limite VL, e de outra forma a extrai no nível baixo, o tempodurante o qual o sinal de pulso VSCR está no nível alto (tempo de carga)mostrado na figura 17 é mais curto do que aquele na figura 15, onde a volta-gem diferencial VD' é introduzida no circuito de comparação 1160. Isto im-pede a voltagem de saída VO de subir de forma considerável, e também im-pede um aumento excessivo na voltagem de saída VO.

Com a configuração acima, contudo, pode haver casos em que avoltagem diferencial VD' não aumenta qualquer coisa a mais do que a volta-gem de limite VL. A voltagem de saída VO pode não aumentar devido à ba-teria 300 ser velha, ou por alguma outra razão; não obstante, uma vez que ocircuito de comparação 1210 é controlado de acordo com o circuito de con-tador 1250, de modo que, após um tempo predeterminado, o circuito de co-mutador 1230 sempre extraia a voltagem diferencial VD', a voltagem de saí-da VO pode ser feita aumentar apropriadamente, mesmo nesses casos.Conforme descrito acima, esta modalidade pode impedir umaelevação considerável na voltagem de saída VO, quando o gerador começara gerar potência, e pode garantir que a voltagem de saída VO aumente a -propriadamente após isso.

Terceira modalidade

Esta modalidade é uma modificação da unidade de controle deporta 110O de acordo com a segunda modalidade.

Na segunda modalidade, embora o circuito de contador 1250controle o circuito de comparação 1210, de modo que a voltagem de saídaVO aumente apropriadamente, quando já não estiver fazendo isso, a terceiramodalidade obtém isso pelo controle do valor da voltagem de limite VL.

A figura 18 é um diagrama de uma configuração detalhada deuma unidade de controle de porta 1100 de acordo com esta modalidade. Nafigura 18, as partes constituintes as quais são comuns àquelas da unidade15 de controle de porta 1100 de acordo com a segunda modalidade (figura 16)são designadas com os mesmos números de referência.

Conforme mostrado na figura 18, a unidade de controle de porta1100 de acordo com esta modalidade inclui um circuito de conversão de vol-tagem 1110, um circuito de geração de voltagem de referência 1120, umcircuito diferencial 1130, um circuito de amplificação 1140, um circuito degeração de onda triangular 1150, um circuito de comparação 1160, um cir-cuito de comparação 1210, um circuito de geração de voltagem de limite1221, um circuito de comutador 1230 e um circuito de começo 1240.

Embora não mostrado na figura 18, o circuito de geração de vol-tagem de limite 1221 inclui um circuito CR que inclui um capacitor e um re-sistor, e um comutador. Uma carga elétrica para a voltagem de limite VL éarmazenada de antemão no capacitor. O comutador é conectado ao circuitoCR e uma unidade de saída do circuito de geração de voltagem de limite1221, e está DESLIGADO no estado inicial. Quando um sinal de começo éintroduzido, o comutador se torna LIGADO, e o capacitor começa a descar-regar. A voltagem gerada pela descarga é extraída como uma voltagem delimite VL para o circuito de comparação 1210 e o circuito de comutador1230. O valor de voltagem da voltagem de limite VL extraída a partir do cir-cuito de geração de voltagem de limite 1221 gradualmente diminui, devido afenômenos transientes, e eventualmente se torna zero.

Subseqüentemente, uma operação da unidade de controle deporta 1100 de acordo com esta modalidade será explicada, com referência àfigura 19.

No exemplo da figura 19, de modo similar, o lado esquerdo é umsincronismo de começo de geração de um gerador. Quando o gerador co-meça a gerar potência, uma voltagem CA VA começa a ser introduzida nocircuito de geração de onda triangular 1150. O circuito de começo 1240 de-tecta isto, e começa a extrair uma voltagem de limite VL para o circuito degeração de voltagem de limite 1220.

Conforme já mencionado, o valor de voltagem da voltagem delimite VL extraída a partir do circuito de geração de voltagem de limite 1220gradualmente diminui. Se a voltagem de limite VL for inicialmente reguladaem um valor suficientemente grande, a voltagem de saída VO será impedidade aumentar de forma considerável. Conforme a voltagem de limite VL dimi-nui, a voltagem diferencial VD' se torna com maior probabilidade de ser ex-cedida, por meio do que, mesmo se a voltagem de saída VO não aumentarsuficientemente devido à bateria 300 ser velha ou por alguma outra razão,será possível aumentar a voltagem de saída VO apropriadamente.

Conforme descrito acima, esta modalidade pode impedir umaelevação considerável na voltagem de saída VO, quando o gerador começara gerar potência, e pode garantir que a voltagem de saída VO aumente a-propriadamente após isso.

Quarta Modalidade

Esta modalidade ainda melhora a configuração da unidade decontrole de porta 1100 no conversor de potência 1000 de acordo com a se-gunda modalidade.

A primeira modalidade é problemática pelo fato de o tempo decarga aumentar, quando a carga (bateria 300) for removida durante um car-regamento. A figura 20 é um exemplo específico de um estado como esse.Conforme mostrado na figura 20, quando a bateria 300 é removida, se o si-nal de pulso VSCR estiver no nível alto, a voltagem CA VA inalterada apare-cerá como a voltagem de saída VO. Por outro lado, se o sinal de pulso VS-CR estiver no nível alto @ [baixo], a voltagem de saída VO será zero. Por-tanto, a voltagem VR', a qual é o valor eficaz da voltagem VR, gradualmentediminui, e assim o faz a voltagem diferencial VD'. Como uma conseqüência,conforme mostrado na figura 20, o tempo de carga (o período em que o sinalde pulso VSCR está no nível alto) gradualmente aumenta.

Contudo, um carregamento é sem significado após a bateria 300ser removida. Assim sendo, esta modalidade detecta que a bateria 300 foiremovida e ativa uma voltagem de limite naquele momento, desse modo im-pedindo um aumento no tempo de carga devido à remoção da bateria 300.

A figura 21 é uma configuração detalhada de uma unidade decontrole de porta 1100 de acordo com esta modalidade. Na figura 21, as par-tes constituintes as quais são comuns àquelas da unidade de controle deporta 1100 de acordo com a segunda modalidade (figura 16) são designadascom números de referência iguais.

Conforme mostrado na figura 21, a unidade de controle de porta1100 de acordo com esta modalidade inclui um circuito de conversão de vol-tagem 1110, um circuito de geração de voltagem de referência 1120, umcircuito diferencial 1130, um circuito de amplificação 1140, um circuito degeração de onda triangular 1150, um circuito de comparação 1160, um cir-cuito de comparação 1210, um circuito de geração de voltagem de limite1220, um circuito de comutador 1230, um circuito de começo 1240, um cir-cuito de contador 1250, e um circuito de detecção de remoção de bateria1260.

Uma unidade de saída do circuito de detecção de remoção debateria 1260 se conecta a uma unidade de entrada do circuito de compara-ção 1210. O circuito de detecção de remoção de bateria 1260 detecta que abateria 300 foi removida. Especificamente, ele monitora a voltagem CA VA ea voltagem de saída VO e, quando a voltagem de saída VO está em 9, en-quanto a voltagem CA VA tem um valor negativo (quando a voltagem CA VAestá em um ciclo negativo), detecta uma remoção da bateria 300. Quandoele detecta a remoção da bateria 300, ele gera um sinal de detecção de re-moção de bateria e o extrai para o circuito de comparação 1210.

Quando o circuito de comparação 1210 recebe o sinal de detec-ção de remoção de bateria, mesmo se ele estiver fazendo o circuito de co-mutador 1230 sempre extrair a voltagem diferencial VD' naquele ponto, apósisso ele controla o circuito de comutador 1230 de acordo com o resultado decomparação da voltagem diferencial introduzida VD' e a voltagem de limiteVL. Especificamente, ele faz o circuito de comutador 1230 extrair o que querque seja dentre a voltagem diferencial VD' e a voltagem de limite VL que for maior.

Subseqüentemente, uma operação da unidade de controle deporta 1100 de acordo com esta modalidade será explicada, com referência àfigura 22.

Conforme mostrado na figura 22, quando a bateria é removida,no ciclo negativo da voltagem CA VA, a voltagem de saída VO se torna 0. Ocircuito de detecção de remoção de bateria 1260 detecta este estado. Con-forme já descrito, ele então ativa a voltagem de limite VL. A voltagem de limi-te VL limita o valor máximo do tempo de carga e, conforme mostrado na figu-ra 22, estes processos impedem um aumento no tempo de carga.

Conforme descrito acima, a modalidade impede o tempo de car-ga de ser aumentado pela remoção da bateria.

Quinta Modalidade

Como na quinta modalidade, esta modalidade impede o tempode carga de ser aumentado pela remoção da bateria, mas difere da quartamodalidade pelo fato de obter isto pela redução da voltagem-alvo VT. Istoserá explicado em detalhes.

A figura 23 é uma configuração desmontada detalhada de umaunidade de controle de porta 1100 de acordo com esta modalidade. Na figu-ra 23, os elementos constituintes os quais são comuns àqueles na configu-ração da unidade de controle de porta 1100 de acordo com a primeira moda-lidade (figura 2) são designados pelos mesmos números de referência.Conforme mostrado na figura 23, a unidade de controle de porta1100 de acordo com esta modalidade inclui um circuito de conversão de vol-tagem 1110, um circuito de geração de voltagem de referência 1121, umcircuito diferencial 1130, um circuito de amplificação 1140, um circuito degeração de onda triangular 1150 e um circuito de comparação 1160. O cir-cuito de geração de voltagem de referência 1121 internamente inclui um cir-cuito de detecção de remoção de bateria 11210, uma unidade de seleção11211, uma fonte de voltagem de 1,5 V 11212 e uma fonte de voltagem de2,5 V 11223. Na explicação a seguir, a voltagem-alvo VT na primeira moda-lidade é de 2,5 V.

Uma unidade de saída do circuito de detecção de remoção debateria 11210 se conecta a uma unidade de entrada da unidade de seleção11211. O circuito de detecção de remoção de bateria 11210 detecta umaremoção da bateria 300. Especificamente, ele monitora a voltagem CA VA ea voltagem de saída VO, e, quando a voltagem de saída VO está em 0, en-quanto a voltagem CA VA tem um valor negativo (enquanto a voltagem CAVA está em um ciclo negativo), detecta uma remoção da bateria 300. Quan-do ele detecta a remoção da bateria 300, ele gera um sinal de detecção deremoção de bateria e o extrai para a unidade de seleção 11211.

A unidade de seleção 11211 é conectada à fonte de voltagem de1 V 11212 e à fonte de voltagem de 2,5 V 11223 e, usualmente, extrai umavoltagem de 2,5 V extraída a partir da fonte de voltagem de 2,5 V 11223 co-mo uma voltagem-alvo VT para o circuito diferencial 1130. Quando um sinalde detecção de remoção de bateria é introduzido, a unidade de seleção11211 após isso extrai uma voltagem de 1 V extraída a partir da fonte devoltagem de 1 V 11212 como a voltagem-alvo VT para o circuito diferencial1130. Uma vez que a voltagem-alvo VT diminui como uma conseqüência, ovalor de VD' determinado de acordo com o valor de VR' - VT aumenta, en-curtando o tempo de carga.

Conforme descrito acima, esta modalidade impede o tempo decarga de ser aumentado pela remoção da bateria.Sexta ModalidadeEsta modalidade é uma modificação do circuito de geração deonda triangular 1150 na unidade de controle de porta 1100 de acordo com aprimeira modalidade.

Embora o circuito de geração de onda triangular 1150 de acordocom a primeira modalidade obtenha uma onda triangular que tem uma hipo-tenusa tipo de degrau de acordo com o aumento na voltagem de onda trian-gular VB1 o circuito de geração de onda triangular 1150 desta modalidadeobtém uma onda triangular que tem uma hipotenusa suave. Nesta modalida-de, como na primeira modalidade, a freqüência da voltagem CA extraída apartir do gerador não muda normalmente de foram abrupta, permitindo que aforma de onda de um ciclo imediatamente precedente e a forma de onda deum ciclo presente sejam considerados como quase os mesmos.

A figura 24 é uma configuração interna do circuito de geração deonda triangular 1150 de acordo com esta modalidade. Conforme mostradona figura 24, o circuito de geração de onda triangular 1150 inclui uma fontede corrente constante 11500, um circuito de manutenção 11501, uma fontede corrente constante 11502, uma unidade de controle 11503, comutadoresSW1 a SW4 e capacitores C1 e C2.

A fonte de corrente constante 11500, a unidade de controle11503 e os comutadores SW1 a SW2 funcionam como uma primeira unida-de de carga que carrega o capacitor C1 com uma corrente constante quetem um valor de corrente predeterminado, enquanto a voltagem CA extraídaa partir do gerador está no ciclo positivo ou no ciclo negativo (o ciclo positivoneste caso). O circuito de manutenção 11501, a fonte de corrente constante11502, a unidade de controle 11503 e os comutadores SW3 a SW4 funcio-nam como uma segunda unidade de carga que carrega o capacitor C2 comuma corrente constante que tem um valor de corrente com base na voltagementre os terminais do capacitor C1, quando o ciclo acima terminar. Mais ain-da, a unidade de controle 11503 funciona como uma unidade de controleque termina o carregamento pela segunda unidade de carga, com base nociclo de voltagem CA e na voltagem entre os terminais do capacitor C2. Ocircuito de geração de onda triangular 1150 extrai a voltagem entre os termi-nais do capacitor C2 durante um carregamento pela segunda unidade decarga como uma forma de onda da voltagem de onda triangular. Os proces-sos dos elementos constituintes serão explicados em detalhes.

A fonte de corrente constante 11500 se conecta a um terminaldo comutador SW1. Um outro terminal do comutador SW1 se conecta a umterminal do capacitor C1 e a um terminal do comutador SW2. Um outro ter-minal do capacitor C1 se conecta ao aterramento. Um outro terminal do co-mutador SW2 se conecta ao circuito de manutenção 11501. O circuito demanutenção 11501 também se conecta à fonte de corrente constante 11502.

A fonte de corrente constante 11502 se conecta a um terminaldo comutador SW3, e um outro terminal do comutador SW3 se conecta a umterminal do capacitor C2 e a um terminal do comutador SW4. Um outro ter-minal do capacitor C2 se conecta ao aterramento. Um outro terminal do co-mutador SW3 forma um terminal de saída do circuito de geração de ondatriangular 1150.

A fonte de corrente constante 11500 gera uma corrente cujo va-lor é fixado em Ic, e flui para um terminal do comutador SW1.

A unidade de controle 11503 comuta os comutadores SW1 aSW4 de acordo com os valores da voltagem CA VA e da voltagem de ondatriangular VB gerada pelo circuito de geração de onda triangular 1150. Espe-cificamente, quando a voltagem CA VA tem um valor positivo, a unidade decontrole 11503 torna LIGADOS os comutadores SW1 e SW3, e torna DES-LIGADOS os comutadores SW2 e SW4. Quando a voltagem CA VA não temum valor positivo, a unidade de controle 11503 torna LIGADOS os comuta-pores SW2 e SW4, e torna DESLIGADOS os comutadores SW1 e SW3.Contudo, quando o valor de altura de onda da voltagem de onda triangularVB atinge uma voltagem-alvo VO descrita mais tarde, independentementedo valor da voltagem CA VA, a unidade de controle 11503 torna DESLIGA-DO o comutador SW3 e torna LIGADO o comutador SW4.

Como resultado das operações dos comutadores SW1 e SW2controlados pela unidade de controle 11503, quando a voltagem CA VA temum valor positivo, o capacitor C1 é carregado com a corrente Ic-A relação entre a corrente de carga I de um capacitor (capaci-tância estática C) e a voltagem V(t) entre seus terminais geralmente é ex-pressa pela equação (1). Aqui, t é o tempo de carga.

Equação 1

V(t)=1/C It ...(1)

Conforme mostrado pela equação (1), se Ti for o tempo duranteo qual a voltagem CA VA tem um valor positivo, conforme mostrado na figura25, a voltagem Vi entre os terminais do capacitor C1 após o tempo T1 seráexpressa pela equação (2). Esta equação (2) indica que o tempo T1 pode serconvertido para a voltagem V1. A capacitância estática dos capacitores C1 eC2 aqui é C.

Equação 2

V1=-1/C IcT1 ...(2)

O resultado das operações dos comutadores SW1 e SW2 é que,quando a voltagem CA VA não tem mais um valor positivo, o capacitor C1começa a descarregar. Como resultado da operação do comutador SW2,esta corrente de descarga é introduzida no circuito de manutenção 11501. Ocircuito de manutenção 11501 adquire a voltagem V1 do ciclo imediatamenteprecedente pelo recebimento de uma entrada da corrente de descarga docapacitor C1, e a mantém.

A fonte de corrente constante 11502 gera uma corrente que temum valor de corrente constante I0 obtido a partir da equação (3), e flui paraum terminal do comutador SW3.

Equação 3

<formula>formula see original document page 37</formula>

onde α é um coeficiente expresso pela equação (4). Incidental-mente, V0 é o valor-alvo de um valor de voltagem de pico (valor de altura deonda) da voltagem de onda triangular, por exemplo, 5 V.

Equação 4α = V0Ic ...(4)

A figura 26 é uma relação entre o valor de corrente I0 e a volta-gem Vi mostrada nas equações (3) e (4). Conforme mostrado na figura 26,quando o tamanho da voltagem V1 flutua, a corrente ID calculada a partir daequação (3) excede ao máximo Idmax e ao mínimo Idmin da corrente que afonte de corrente constante 11502 pode gerar; portanto, o circuito de gera-ção de onda triangular 1150 preferencialmente é usado em uma faixa quenão exceda a estes níveis.

Quando a voltagem CA VA muda de um valor negativo para umvalor positivo como resultado dos comutadores SW3 e SW4 serem controla-dos pela unidade de controle 11503, o capacitor C2 começa a ser carregadocom o valor de corrente lD. Geralmente, quando uma corrente tendo um va-lor de corrente constante flui para um capacitor, a voltagem entre os termi-nais do capacitor aumenta a uma taxa constante de aumento, de acordocom o tamanho do valor de corrente constante. Usando-se esta característi-ca de um capacitor, enquanto se carrega o capacitor C2 com um valor deíndice, a voltagem V2 entre os terminais do capacitor C2 é extraída como avoltagem de onda triangular VB.

Quando o tempo de carga é T2, a voltagem V2 entre os terminaisdo capacitor C2 é expressa usando-se as equações (1) a (4) com a equação(5) a seguir.

Equação 5

<formula>formula see original document page 38</formula>

O tempo de carga T2 do capacitor C2 é o tempo a partir dequando SW3 se torna LIGADO e SW4 se torna DESLIGADO, até SW3 setornar DESLIGADO e SW4 se tornar LIGADO. Isto corresponde ao tempodurante o qual a voltagem CA VA tem um valor positivo. Conforme declaradoacima, uma vez que a freqüência da voltagem CA extraída a partir do gera-dor não muda normalmente de forma abrupta, a forma de onda de um cicloimediatamente precedente e a forma de onda de um ciclo presente podemser consideradas como quase as mesmas; daí, T2 e T1 podem ser conside-rados como iguais. Como resultado, a equação (5) pode ser adicionalmentemodificada como a equação (6).

Equação 6

<formula>formula see original document page 39</formula>

Estes processos geram uma voltagem de onda triangular VB aqual tem uma hipotenusa suave, e tem um valor alvo VO como sua voltagemde pico. Seu ciclo é T1.

Falando estritamente, há casos em que o ciclo imediatamenteprecedente e o ciclo presente não são os mesmos. A figura 27 é um diagra-ma explicativo de um exemplo de um caso como esse. No exemplo mostra-do na figura 27, em nome da conveniência, uma lâmpada também é usadacomo uma carga, além da bateria 300. Conforme mostrado na figura 27,uma distorção de forma de onda e um atraso causados por um carregamen-to de bateria e um atraso causado por ignição de lâmpada são gerados navoltagem CA introduzida na carga.

Quando o ciclo imediatamente precedente é mais longo do que ociclo presente, isto é, quando T2 > T1, com base na equação (5), o valor devoltagem da voltagem de onda triangular VB não atingirá a voltagem-alvo V0antes de o tempo de carga terminar. Por outro lado, quando o valor de volta-gem da voltagem de onda triangular VB tiver atingido a voltagem-alvo V0,independentemente do valor da voltagem CA VA, a unidade de controle11503 tornará DESLIGADO o comutador SW3 e tornará LIGADO o comuta-dor SW4, desse modo terminando a saída da voltagem de onda triangularVB no ponto quando seu valor de voltagem tiver atingido a voltagem-alvo V0.

Também é eficaz se, após a saída do gerador ter se tornado es-tável, a unidade de controle 11503 calcular uma média dos vários ciclos atéentão, e terminar a saída da voltagem de onda triangular VB (tornar DESLI-GADO o comutador SW3 e tornar LIGADO o comutador SW4) no ponto emque o tempo decorrido desde que a saída de onda triangular do presenteciclo começou tiver atingido o ciclo médio calculado. Isto pode reduzir o efei-to de mudanças abruptas no ciclo de saída do gerador sobre o ciclo de saídada voltagem de onda triangular.

Subseqüentemente, uma operação do circuito de geração deonda triangular 1150 de acordo com esta modalidade será explicada, comreferência a um exemplo mostrado na figura 28.

A figura 28 é uma forma de onda da voltagem em ambos os ter-minais do capacitor C1 (forma de onda de voltagem C1) e uma forma de on-da da voltagem em ambos os terminais do capacitor C2 (forma de onda devoltagem C2) em seis ciclos de voltagem CA VA após o gerador começar agerar potência. Na figura 28, uma voltagem de onda quadrada VA' está nonível mais alto quando a voltagem CA VA tiver um valor positivo, e no nívelmais baixo, quando a voltagem CA VA tiver um valor negativo, e é inseridacomo um exemplo imaginário para fins explicativos.

Quando o gerador começa a gerar potência, SW1 se torna Ll-GADO e SW2 se torna DESLIGADO, e o capacitor C1 começa a carregarcom um valor de corrente constante Ic- Se o ciclo positivo foi Ti (= X3 - t-ι), avoltagem Vn entre os terminais do capacitor C1 será, com base na equação(2), Vn = lcTi/C. O circuito de manutenção 11501 mantém sua voltagem Vn,e faz a fonte de corrente constante 11502 gerar um valor de corrente cons-tante Id tendo o valor indicado pela equação (3).

No tempo t4, o próximo ciclo positivo da voltagem CA VA come-ça. Além disso, SW3 se torna LIGADO e SW4 se torna DESLIGADO, pormeio do que o capacitor C2 começa a carregar e a voltagem de onda trian-gular VB começa a ser extraída. Na figura 28, uma vez que o ciclo T2 dosegundo ciclo positivo é mais curto do que o ciclo T1 do primeiro ciclo positi-vo, no tempo t5 (= t4 + T2), SW3 se torna DESLIGADO e SW4 se torna LI-GADO, terminando a extração da voltagem de onda triangular VB, sem elater atingido a voltagem-alvo V0 (5V neste exemplo).

O valor de voltagem mantido pelo circuito de manutenção 11501em um estado inicial (antes do tempo ti) não é determinado. No exemplo dafigura 28, esta voltagem tem um valor extremamente alto, e a extração davoltagem triangular termina no tempo X2 logo após o tempo ti decorrer.Após o tempo t5, de modo similar, a voltagem de onda triangularVB começa a ser extraída e, conforme mostrado na figura 28, quando a saí-da do gerador se torna estável, o ciclo e a voltagem de pico da onda triangu-lar também se tornam estáveis.

Conforme descrito acima, de acordo com esta modalidade, umaonda triangular tendo uma hipotenusa suave pode ser obtida e, quando umtempo igual a um ciclo imediatamente precedente da voltagem CA VA tiverdecorrido deste o começo da extração da onda triangular, sua voltagem po-de ser controlada para a voltagem-alvo V0.

Sétima Modalidade

Esta modalidade aplica o conversor de potência 1000 de acordocom a primeira modalidade em um circuito que realiza uma retificação deonda completa trifásica.

Na figura 29, um conversor de potência 2150 é configurado demodo a controlar uma retificação de onda completa trifásica com uma bateria300 e uma carga 303, e inclui transistores de efeito de campo de semicondu-tor de oxido de metal em pó (MOSFET) Q1 a Q6, inversores 11 a 13 e umaunidade de controle de porta 2152. Os MOSFETs de potência Q1 a Q6 sãousados como as unidades de comutador nesta modalidade.

As fontes dos MOSFETs de potência Q1 a Q6 são conectadas auma saída de fase U, uma saída de fase V e uma saída de fase W de umgerador CA trifásico incluindo uma bobina 100. Os drenos dos MOSFETs depotência 01 a 06 são conectados à unidade de controle de porta 2152, umlado mais da bateria 300 e à carga 303, e suas portas são conectadas à uni-dade de controle de porta 2152.

A figura 30 é uma configuração detalhada da unidade de contro-le de porta 2152. Na figura 30, as partes constituintes as quais são comunsàquelas da unidade de controle de porta 1100 de acordo com a primeira mo-dalidade (figura 2) são designadas com números de referência iguais.

Conforme mostrado na figura 30, a unidade de controle de porta2152 inclui um circuito de conversão de voltagem 1110, um circuito de gera-ção de voltagem de referência 1120, um circuito diferencial 1130, um circuitode amplificação 1140, circuitos de geração de onda triangular 1151-W, U eV, circuitos de geração de onda triangular 1152-W, UeVe circuitos de com-paração 1160-U, V e W.

Uma voltagem CA VA-W a qual é a saída de fase W do geradoralternativo trifásico, uma voltagem CA VA-U a qual é a saída de fase U euma voltagem CA VA-W a qual é a saída de fase V são respectivamenteintroduzidas nos circuitos de geração de onda triangular 1151-W, U e V. As-sim, uma voltagem CA monofásica é introduzida em cada um dos circuitosde geração de onda triangular 1151, o que gera ondas triangulares da ma-neira descrita na primeira modalidade e na sexta modalidade. Como resulta-do, quando as voltagens CA monofásicas estão no ciclo positivo, as ondastriangulares são geradas, e extraídas a partir dos circuitos de geração deonda triangular 1151 como as voltagens de onda triangular VB-W1, U1 e V1.

Uma voltagem CA VA-W, uma voltagem CA VA-U e uma volta-gem CA VA-V são introduzidas de forma similar nos circuitos de geração deonda triangular 1152-W, U e V. Cada circuito de geração de onda triangular1152 inverte a voltagem CA monofásica introduzida antes da geração deuma onda triangular da maneira descrita na primeira modalidade e na sextamodalidade. Como resultado, quando as voltagens CA monofásicas introdu-zidas estão no ciclo negativo, as ondas triangulares são geradas e extraídasa partir dos circuitos de geração de onda triangular 1152 como as voltagensde onda triangular VB-W2, U2 e V2.

Os circuitos de comparação 1160-U, VeW respectivamente re-cebem entradaS das voltagens de onda triangular VB-W1 e W2, VB-U1 e U2e VB-V1 e V2. Elas comparam cada voltagem de onda triangular VB com avoltagem VD' e, com base no resultado, extraem os sinais de pulso VSCR-U,V e W, conforme será explicado em detalhes abaixo com referência aos grá-ficos de forma de onda.

A figura 31 é um gráfico de forma de onda de cada voltagem esimilares. A figura 31 é um exemplo idealizado que não considera ruído esimilares; por simplicidade, um processo do circuito de comparação 1160-Userá explicado usando-se este exemplo, conforme mostrado em um primeiroestágio da figura 31, a fase da voltagem CA VA-W é 240 graus mais lenta doque a voltagem CA VA-U. O circuito de comparação 1160-U compara as vol-tagens de onda triangular VB-W1 e W2 que são geradas com base nestavoltagem CA VA-W com a voltagem diferencial VD', e, com base no resulta-do, gera um sinal de pulso VSCR. As voltagens de onda triangular VB-W1 eW2 e a voltagem diferencial VD' são mostradas em um segundo estágio dafigura 31.

Especificamente, o circuito de comparação 1160-U primeiramen-te determina se a voltagem VD' tem um valor positivo na subida da voltagemde onda triangular VB-W2 (o sincronismo quando a voltagem CA VA-W entraem um ciclo negativo). Se a voltagem VD' não for positiva, ele comutará osinal de pulso VSCR-U para o nível alto, enquanto o ciclo negativo da volta-gem CA VA-W continuará. Por outro lado, se a voltagem VD' for positiva, elacalculará o ponto de interseção entre a hipotenusa da voltagem de onda tri-angular VB-W2 e a voltagem VD', e comutará o sinal de pulso VSCR-U parao nível alto a partir daquele ponto em diante. Subseqüentemente, ele calculaum ponto de interseção entre a hipotenusa da próxima voltagem de ondatriangular VB-W1 e a voltagem VD', e comuta o sinal de pulso VSCR-U parao nível baixo naquele ponto.Ό terceiro estágio da figura 31 é um exemplo deum sinal de pulso VSCR-U gerado neste processo. O circuito de compara-ção 1160-U assim gera e extrai o sinal de pulso VSCR-U. O mesmo valepara os circuitos de comparação 1160-V e W.

Em seguida, as voltagens aplicadas a ambos os terminais dabateria 300 e da carga 303 como resultado destes processos dos circuitosde comparação 1160 serão explicadas.

O sinal de pulso VSCR-U extraído a partir do circuito de compa-ração 1160-U é introduzido na porta do MOSFET de potência Q1. A fonte eo dreno do MOSFET de potência Q1 se tornam condutivos apenas quando osinal de pulso VSCR-U introduzido em sua porta no nível alto. Uma vez quea voltagem CA VA-U é introduzida na fonte do MOSFET de potência Q1,quando o sinal de pulso VSCR-U introduzido na porta está no nível alto, avoltagem CA VA-U passa pelo MOSFET de potência 01 e é aplicada aosterminais mais da bateria 300 e da carga 303. O quarto estágio da figura 31representa a voltagem CA VA-U aplicada neste momento.

O sinal de pulso VSCR-U extraído a partir do circuito de compa-ração 1160-U é invertido pelo inversor 11, e introduzido em uma porta doMOSFET de potência Q4. A fonte e o dreno da MOSFET de potência Q4 setornam condutivos apenas quando o sinal de pulso invertido VSCR-U intro-duzido nesta porta estiver no nível alto. Uma vez que a voltagem CA VA-U éintroduzida no dreno do MOSFET de potência Q4, quando o sinal de pulsoinvertido VSCR-U está no nível alto, a voltagem CA VA-U passa pelo MOS-FET de potência Q4 e é aplicado aos terminais menos da bateria 300 e dacarga 303. Os quinto e sexto estágios da figura 31 respectivamente repre-sentam o sinal de pulso invertido VSCR-U e a voltagem CA VA-U aplicada,

A forma de onda em um sétimo estágio da figura 31 é a volta-gem líquida aplicada a ambos os terminais da bateria 300 e da carga 303,como resultado da aplicação da voltagem CA VA-U aos terminais mais e aosterminais menos da bateria 300 e da carga 303, conforme descrito acima.

Esta voltagem é obtida pela adição da voltagem CA VA-U aplicada aos ter-minais mais e da voltagem CA VA-U invertida aplicada aos terminais menos.

Ainda, a figura 32 representa a voltagem em cada fase aplicadaem ambos os terminais da bateria 300 e da carga 303, e o valor total. Estevalor total se torna a voltagem de carga da bateria 300. Conforme mostradonas figura 31 e 32, conforme VD' diminui, a voltagem de carga oscila para olado menos e a bateria 300 começa a descarregar. Quando VD' diminui, ovalor total oscila para o lado mais e a bateria 300 é carregada.

Estes processos podem ser explicados em termos de ângulos deavanço e ângulos de atraso. Os processos da unidade de controle de porta2152 concretizam resultados equivalentes a um processo de ângulo de a-vanço e a um processo de ângulo de atraso, conforme descrito abaixo.

Por exemplo, com respeito à fase U, quando a voltagem VD' écomparativamente grande, a unidade de controle de porta 2152 torna a saí-da de MOSFET de potência Q1 negativa de voltagem de fase U. Este pro-cesso é um processo de ângulo de avanço, em que a saída de fase U é des-locada para o lado negativo. Conseqüentemente, a corrente flui a partir dabateria 300 para o gerador, o que opera como um motor, e a bateria 300 sedescarrega. Por outro lado, quando a voltagem VD' é comparativamente pe-quena, a unidade de controle de porta 2152 torna a saída de MOSFET depotência Q1 positiva de voltagem de fase U. Este processo é um processode ângulo de atraso, pelo fato de a saída de fase U ser deslocada para olado positivo. Conseqüentemente, a corrente flui a partir do gerador para abateria 300, desse modo a carregando.

A figura 33 é um diagrama explicativo de ângulos de avanço ede atraso obtidos a partir de testes reais. A figura 33 representa uma ondaquadrada representando a voltagem CA VA-U, um sinal de pulso VSCR-U, euma corrente de saída para a bateria 300 e a carga 303. A onda quadradamantém o nível alto no ciclo positivo da voltagem CA VA-U, e mantém o ní-vel baixo no ciclo negativo. Para simplificar os testes, o exemplo da figura 33difere do exemplo descrito acima pelo fato de o sinal de pulso VSCR-U serabaixado para um nível baixo após um tempo predeterminado decorrer des-de a elevação dele para o nível alto.

A figura 33A é um diagrama de estados de referência para umângulo de avanço e um ângulo de atraso, os quais são dispostos por conve-niência de ilustração. Aqui, o sinal de pulso VSCR-U é elevado para o nívelalto a aproximadamente 7/20 do tempo desde o começo do ciclo negativo davoltagem CA VA-U. A corrente de saída aqui está ligeiramente no lado mais.Em outras palavras, a bateria 300 está em um estado de carga calma.

Em contraste, na figura 33B, o sinal de pulso VSCR-U é elevadopara o nível alto a aproximadamente 2/20 do tempo desde o começo do ciclonegativo da voltagem CA VA-U. Uma vez que isto extrai quase que inteira-mente o ciclo negativo da voltagem CA VA-U, ela atinge um estado de reali-zação de um processo de ângulo de avanço. Como resultado, a corrente desaída está no lado menos, e a bateria 300 está no estado de descarga.

Na figura 33C, o sinal de pulso VSCR-U é elevado para o nívelalto a aproximadamente 19/20 do tempo desde o começo do ciclo negativoda voltagem CA VA-U. Uma vez que isto extrai quase que inteiramente ociclo positivo da voltagem CA VA-U1 ela atinge um estado de realização deum processo de ângulo de atraso. Como resultado, a corrente de saída estáconsideravelmente no lado mais, e a bateria 300 está em um estado de des-carga rápida.

Assim, o estado de carga da bateria 300 pode ser controlado deacordo com quanto do ciclo negativo da voltagem CA VA-U é extraído. Con-forme mostrado na figura 31, nesta modalidade, a extensão da extração deciclo negativo em cada fase é controlada de acordo com o tamanho da vol-tagem VD', obtendo-se um efeito que é equivalente à execução de um pro-cesso de ângulo de avanço ou de um processo de ângulo de atraso.

Conforme mencionado anteriormente, o conversor de potência1000 também pode ser aplicado em um circuito que realize uma retificaçãode onda completa trifásica. Em cada fase, o sincronismo de saída de potên-cia de voltagem CA a partir de cada MOSFET de potência é controlado combase em uma voltagem CA que tem uma fase deslocada em 240 graus, des-se modo se criando estados de controle de ângulo de avanço e de ângulo deatraso, e tornando possível controlar os estados de carga / descarga da ba-teria 300.

Embora as modalidades preferidas da invenção tenham sidodescritas e ilustradas acima, deve ser entendido que estas são exemplos deacordo com a invenção e não devem ser consideradas como limitantes. Adi-ções, omissões, substituições e outras modificações podem ser feitas, semque se desvie do espírito ou do escopo da presente invenção. Assim sendo,a invenção não é para ser considerada como estando limitada pela descri-ção precedente, e é limitada apenas pelo escopo das reivindicações em a-penso.

Claims

1. Conversor de potência que converte uma potência CA extraí-da a partir de um gerador em uma potência CC e a supre para uma carga,que compreende:uma unidade de comutador conectada entre uma unidade desaída do gerador e a carga; euma unidade de controle para a geração de uma voltagem deonda triangular que tem uma voltagem de pico constante correspondente acada ciclo da potência CA extraída a partir do gerador, a geração de umavoltagem diferencial entre a voltagem suprida para a carga através da uni-dade de comutador e uma voltagem-alvo predeterminada, e o controle doestado condutivo da unidade de comutador com base na voltagem de ondatriangular e na voltagem diferencial.

2. Conversor de potência, de acordo com a reivindicação 1, emque a unidade de controle compreende:um circuito diferencial que introduz a voltagem suprida para acarga através da unidade de comutador e uma voltagem-alvo predetermina-da, e gera uma voltagem diferencial entre elas; eum circuito de comparação que compara a voltagem diferencialgerada pelo circuito diferencial, e, com base no resultado de comparação,gera um sinal de pulso que estipula um sincronismo de condução da unidadede comutador e o supre para a unidade de comutador.

3. Conversor de potência, de acordo com a reivindicação 1, emque a unidade de controle compreende:um circuito de geração de voltagem que gera uma voltagem pre-determinada; eum circuito de seleção que, com base na relação de tamanhoentre uma voltagem predeterminada gerada pelo circuito de geração de vol-tagem e uma voltagem diferencial gerada pelo circuito diferencial, selecionauma dentre a voltagem predeterminada e a voltagem diferencial, e a extraipara o circuito de comparação;e o circuito de comparação compara a voltagem predeterminadaou a voltagem diferencial introduzida a partir do circuito de seleção com avoltagem de onda triangular e, com base no resultado de comparação, geraum sinal de pulso que estipula um sincronismo de condução da unidade decomutador, e o supre para a unidade de comutador.

4. Conversor de potência, de acordo com a reivindicação 3, emque a unidade de controle compreende um circuito de contador que contaum relógio e, quando o resultado de contagem excede a um limite, controla asaída do circuito de seleção, de modo que extraia a voltagem diferencial ge-rada pelo circuito diferencial.

5. Conversor de potência, de acordo com a reivindicação 3, emque o circuito de geração de voltagem inclui um circuito CR que inclui umcapacitor e um resistor, e gera a voltagem predeterminada para descarga deuma carga armazenada no capacitor.

6. Conversor de potência, de acordo com uma das reivindica-ções 3 a 5, em que a unidade de controle compreende um circuito de detec-ção de remoção de carga que detecta uma remoção da carga com base navoltagem CA extraída a partir do gerador e na saída da unidade de comuta-dor, e, quando detecta que a carga foi removida, controla a saída da unidadede seleção de modo que ela extraia a voltagem predeterminada gerada pelocircuito de geração de voltagem.

7. Conversor de potência, de acordo com uma das reivindica-ções 1 a 5, em que a unidade de controle compreende um circuito de detec-ção de remoção de carga que detecta uma remoção da carga com base navoltagem CA extraída a partir do gerador e na saída da unidade de comuta-dor e, quando detecta que a carga foi removida, realiza um processo pararedução do valor de voltagem da voltagem-alvo predeterminada.

8. Conversor de potência, de acordo com uma das reivindica-ções 1 a 7, que ainda compreende um circuito de amplificação que amplificaa voltagem diferencial e a supre para o circuito de comparação.

9. Conversor de potência, de acordo com a reivindicação 8, emque se H for o valor de altura de onda da onda triangular, M for a taxa deamplificação do circuito de amplificação, VT for a voltagem-alvo e W for alargura de controle da voltagem suprida através da unidade de comutadorpara a carga, então, W será um valor em uma faixa de VT a VT + (H/M).

10. Conversor de potência, de acordo com uma das reivindica-ções 1 a 9, onde a unidade de controle inclui um meio para a geração dareferida voltagem de onda triangular,uma unidade de contagem que conta o tempo de meio ciclo deuma voltagem CA VA em um primeiro ciclo extraída pelo gerador;uma unidade de divisão, que divide um número de contagem daunidade de contagem por um valor predeterminado; euma unidade de geração de forma de onda que, em um segundociclo após o primeiro ciclo, gera uma forma de onda de voltagem em degrauque sobe pela voltagem predeterminada em cada lapso de tempo indicadopelo resultado de divisão obtido a partir da unidade de divisão no primeirociclo;a forma de onda de voltagem em degrau sendo extraída comouma forma de onda da voltagem de onda triangular.

11. Conversor de potência, de acordo com uma das reivindica-ções 1 a 9, em que a unidade de controle inclui:uma primeira unidade de carga que carrega um primeiro capaci-tor com uma corrente constante que tem um valor de corrente predetermina-do, enquanto a voltagem CA extraída a partir do gerador está em um ciclopositivo ou em um ciclo negativo;uma segunda unidade de carga que carrega um segundo capa-citor com uma corrente constante que tem um valor de corrente com baseem uma voltagem entre os terminais do primeiro capacitor, quando o ciclotermina; euma unidade de controle que termina o carregamento da segun-da unidade de carga, com base no ciclo de voltagem CA e na voltagem entreos terminais do segundo capacitor;o dispositivo ainda compreendendo um circuito de geração deonda triangular que extrai a voltagem entre os terminais do segundo capaci-tor como uma forma de onda da voltagem de onda triangular.

12. Conversor de potência que converte uma potência CA trifási-ca extraída a partir de um gerador em uma potência CC e a supre para umacarga, que compreende:uma pluralidade de unidades de comutador conectadas entrecada unidade de saída de fase do gerador e cada terminal da carga; euma unidade de controle para a geração de uma voltagem deonda triangular correspondente a cada ciclo da potência CA em cada faseextraída a partir do gerador e tendo uma voltagem de pico constante, a ge-ração de uma voltagem diferencial entre a voltagem suprida para a cargaatravés da unidade de comutador e uma voltagem-alvo predeterminada, e,em cada fase, o controle do estado condutivo de cada unidade de comutadorconectada àquela unidade de saída de fase, com base nas voltagens de on-da triangular geradas para outras fases e na voltagem diferencial.

13. Conversor de potência, de acordo com a reivindicação 12,em que a unidade de controle:gera uma voltagem de onda triangular de fase W correspondentea cada ciclo de uma potência CA de fase W extraída a partir do gerador etendo uma voltagem de pico constante, gera uma voltagem diferencial entrea voltagem suprida para a carga através da unidade de comutador e umavoltagem-alvo predeterminada, e, em cada fase, controla o estado condutivode cada unidade de comutador conectada a uma unidade de saída de faseU, com base nas voltagens de onda triangular de fase W geradas e na volta-gem diferencial;gera uma voltagem de onda triangular de fase U correspondentea cada ciclo de uma potência CA de fase U extraída a partir do gerador etendo uma voltagem de pico constante, gera uma voltagem diferencial entrea voltagem suprida para a carga através da unidade de comutador e umavoltagem-alvo predeterminada, e, em cada fase, controla o estado condutivode cada unidade de comutador conectada a uma unidade de saída de faseV, com base nas voltagens de onda triangular de fase U geradas e na volta-gem diferencial; egera uma voltagem de onda triangular de fase V correspondentea cada ciclo de uma potência CA de fase V extraída a partir do gerador etendo uma voltagem de pico constante, gera uma voltagem diferencial entrea voltagem suprida para a carga através da unidade de comutador e umavoltagem-alvo predeterminada e, em cada fase, controla o estado condutivode cada unidade de comutador conectada a uma unidade de saída de faseW, com base nas voltagens de onda triangular de fase V geradas e na volta-gem diferencial.

14. Método de conversão de potência, que compreende umaetapa de suprimento de uma voltagem CA extraída a partir de um geradoratravés de uma unidade de comutador conectada entre uma unidade de saí-da do gerador e uma carga para a carga;uma etapa de geração de uma voltagem de onda triangular quetem uma voltagem de pico constante correspondente a cada ciclo da potên-cia CA extraída a partir do gerador;uma etapa de geração de uma voltagem diferencial entre a vol-tagem suprida para a carga através da unidade de comutador e uma volta-gem-alvo predeterminada; euma etapa de controle do estado condutivo da unidade de comu-tador com base na voltagem de onda triangular e na voltagem diferencial.

15. Circuito de geração de onda triangular, que gera uma volta-gem de onda triangular para controle do estado condutivo de um elementode comutador em um conversor de potência que converte uma potência CAextraída a partir de um gerador em uma potência CC e a supre para umacarga, que compreende:uma unidade de contagem que conta o tempo de meio ciclo deuma voltagem CA VA em um primeiro ciclo extraída pelo gerador;uma unidade de divisão, que divide um número de contagem daunidade de contagem por um valor predeterminado; euma unidade de geração de forma de onda que, em um segundociclo após o primeiro ciclo, gera uma forma de onda de voltagem em degrauque sobe pela voltagem predeterminada em cada lapso de tempo indicadopelo resultado de divisão obtido a partir da unidade de divisão no primeirociclo; ea extração da forma de onda de voltagem em degrau como umaforma de onda da voltagem de onda triangular.

16. Circuito de geração de onda triangular, que gera uma volta-gem de onda triangular para controle do estado condutivo de um elementode comutador em um conversor de potência que converte uma potência CAextraída a partir de um gerador em uma potência CC e a supre para umacarga, que compreende:uma primeira unidade de carga que carrega um primeiro capaci-tor com uma corrente constante que tem um valor de corrente predetermina-do, enquanto a voltagem CA extraída a partir do gerador está em um ciclopositivo ou em um ciclo negativo;uma segunda unidade de carga que carrega um segundo capa-citor com uma corrente constante que tem um valor de corrente com baseem uma voltagem entre os terminais do primeiro capacitor, quando o ciclotermina; euma unidade de controle que termina o carregamento da segun-da unidade de carga, com base no ciclo de voltagem CA e na voltagem entreos terminais do segundo capacitor;o circuito de geração de onda triangular extraindo a voltagementre os terminais do segundo capacitor como uma forma de onda da volta-gem de onda triangular.