BRPI1101812A2 - dispositivo conversor e abastecimento de energia contìnuo equipado com tal dispositivo - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO CONVERSOR E ABASTECIMENTO DE ENERGIA CONTìNUO EQUIPADO COM TAL DISPOSITIVO. A presente invenção refere-se a um conversor (21) para fornecer uma tensão AC em uma saída do sinal modulado (SM) compreendendo duas unidades de ligação (UC1, UC4), cada uma fornecida com uma entrada de tensão DC (P,N) e uma saída de ligação, (S1,S4) para fornecer pulsos variando entre a tensão na entrada em um primeiro estado ligado e Uma tensão de referência em um segundo estado ligado, cada unidade de ligação compreendendo um primeiro interruptor (T1, T4) conectado entre a entrada e a saída da ligação para estabelecer o dito primeiro estado ligado, o dito dispositivo compreendendo, para cada unidade de ligação, um segundo interruptor (T2, T3) conectado entre a dita saída de ligação e a dita saída do sinal modulado para ativar a dita unidade de ligação, e um terceiro interruptor (TX1, TX4) conectado entre a entrada da dita unidade de ligação e a saída do sinal modulado. Um abastecimento de energia continuo (101) fornecido com esse conversor.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO CONVERSOR E ABASTECIMENTO DE ENERGIA CONTÍNUO EQUIPADO COM TAL DISPOSITIVO"
PRECEDENTES DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se ao campo de conversores, tal como inversores, por exemplo, esses usados em abastecimentos de energia contínuos, em particular em abastecimentos de energia contínuos de alta potência, isto é, com uma potência geralmente compreendida entre aproxi- madamente 100 e 500 kVA.
A invenção refere-se mais particularmente a um dispositivo con- versor possibilitando que uma tensão AC VS e corrente IS sejam supridas pela filtragem de pulsos obtidos em uma saída do sinal modulado SM de substancialmente três tensões DC - U/2, UREF, U/2 disponíveis em uma linha da tensão de referência REF e em duas entradas de tensão DC Ρ, N de sinais opostos respectivamente de duas unidades de ligação UC1, UC4, cada unidade de ligação compreendendo uma saída de ligação S1, S4 para produzir pulsos tendo uma amplitude variando entre a tensão na entrada da dita unidade de ligação, em um primeiro estado ligado da dita unidade de ligação e a tensão na dita linha da tensão de referência em um segundo es- tado ligado da dita unidade de ligação, cada unidade de ligação compreen- dendo um primeiro interruptor Τ1, T4 conectado entre a entrada e a saída da ligação S1, S4 da dita unidade de ligação para estabelecer o dito primeiro estado ligado pelo ligamento do dito primeiro interruptor, o dito dispositivo compreendendo um segundo interruptor T2, T3 para cada unidade de Iiga- ção, associado com a dita unidade de ligação, conectado entre a dita unida- de de ligação e a dita saída do sinal modulado para ativar a dita unidade de ligação pelo ligamento do dito segundo interruptor.
A invenção também se refere a um abastecimento de energia contínuo 101 compreendendo uma entrada de abastecimento de energia 102 na qual uma tensão de entrada AC é aplicada, um retificador 103 conec- tado na dita entrada, duas linhas de tensão substancialmente DC de sinais opostos conectadas na saída do dito retificador e um inversor 106 conectado nas ditas linhas de tensão de substancialmente uma tensão DC e compre- endendo uma saída 107 projetada para abastecer uma tensão estável.
ESTADO DA TÉCNICA
Inversores estão sendo desenvolvidos para melhorar a sua efici- ência e para reduzir o aborrecimento do ruído gerado pelas freqüências de ligação que são freqüentemente baixas, ao redor de uns poucos milhares de hertz. Nesse contexto, foi mostrado que era interessante usar inversores apresentando topologias em vários níveis, geralmente três níveis.
Com referência à figura 1, o inversor de três níveis de acordo com a técnica anterior representado sob o número de referência 1 fornece uma tensão AC VS e corrente IS em uma linha de fase. A tensão AC VS e a corrente IS são obtidas pela filtragem dos pulsos obtidos em uma saída do sinal modulado SM dos três níveis de tensão substancialmente DC -U/2, UREF1 U/2 disponíveis em uma linha da tensão de referência REF e em du- as fontes de tensão de sinais opostos conectadas nas entradas Ρ, N das unidades de ligação descritas no seguinte. Os recursos de filtragem usados compreendem uma indutância L conectada entre a saída do sinal modulado SM e a tensão AC VS e a saída da corrente IS. Os recursos de filtragem ge- ralmente compreendem um capacitor C, não representado, que é conectado entre a saída da tensão AC VS e um ponto da tensão de referência apresen- tando o mesmo potencial elétrico como a linha da tensão de referência REF.
O inversor representado na figura 1 compreende duas unidades de ligação UC1, UC4 controladas por uma unidade de controle, não repre- sentada. As unidades de ligação compreendem respectivamente uma entra- da de tensão DC positiva P e uma entrada de tensão DC negativa N conec- tada nas fontes de tensão respectivamente positiva e negativa. Cada unida- de de ligação UC1, UC4 é conectada em um lado na fonte de tensão corres- pondendo com uma ou a outra das ditas entradas Ρ, N e na linha da tensão de referência REF1 e no outro lado da saída do sinal modulado SM. Cada unidade de ligação UC1, UC4 compreende um primeiro interruptor fornecido com um transistor Τ1, T4 conectado entre a entrada da tensão Ρ, N da dita unidade de ligação e a saída do sinal modulado SM. No Iigamento do tran- sistor Τ1, Τ4 de uma unidade de ligação UC1, UC4, a tensão na saída do sinal modulado SM é substancialmente igual à tensão DC +U/2, -U/2 da en- trada da tensão Ρ, N da dita unidade de ligação. Esse estado ligado do tran- sistor Τ1, T4 corresponde com um primeiro estado ligado da unidade de Ii- gação UC1, UC4. Nesse primeiro estado ligado, o transistor T1, T4 pode transferir a energia da entrada Ρ, N para a saída do sinal modulado SM. Quando o transistor T1, T4 é desligado, os segundos interruptores T2, T3 descritos no seguinte possibilitam que a tensão na saída do sinal modulado SM alterne para um valor substancialmente igual à tensão de referência, que corresponde com um segundo estado ligado da unidade de ligação UC1, UC4.
Para cada unidade de ligação UC1, UC4, o inversor representa- do na figura 1 ainda compreende o segundo interruptor citado acima. Esse segundo interruptor é fornecido com um transistor T2, T3 conectado entre a dita unidade de ligação e a saída do sinal modulado SM. O transistor T2, T3 de cada unidade de ligação UC1, UC4, quando ele é ligado, essencialmente ativa a ligação da dita unidade de ligação de acordo com o sinal da tensão AC VS. O transistor T2, T3 de cada unidade de ligação UC1, UC4 entre ou- tras coisas ativa a ligação do primeiro estado ligado para um segundo esta- do ligado da dita unidade de ligação quando a tensão AC VS é do mesmo sinal que a tensão disponível na entrada Ρ, N da dita unidade de ligação.
Cada unidade de ligação UC1, UC4 ainda compreende um diodo DH, DB conectado entre a linha da tensão de referência REF e a saída do sinal modulado SM. Mais precisamente, o transistor T2, T3 e o diodo DH, DB de cada unidade de ligação são conectados em série entre a linha da tensão de referência REF e a saída do sinal modulado SM. O diodo DH, DB de cada unidade de ligação UC1, UC4 possibilita a ligação do primeiro estado ligado para o segundo estado ligado, no desligamento do transistor Τ1, T4. Esse segundo estado ligado associado com o desligamento do transistor Τ1, T4, quando o transistor T2, T3 está ligado, possibilita que uma tensão substan- cialmente igual à tensão de referência UREF seja obtida na saída do sinal modulado SM. Dessa maneira, quando a dita unidade de ligação é ativada, o transistor T1, T4 de cada unidade de ligação UC1, UC4 produz pulsos, na saída do sinal modulado SM1 tendo uma amplitude variando entre o valor da tensão na entrada da dita unidade de ligação em um primeiro estado ligado da dita unidade de ligação, e um valor da tensão na linha da tensão de refe- rência em um segundo estado ligado da dita unidade de ligação. É notável que esses pulsos apresentam o mesmo sinal que esse da tensão disponível na entrada de tensão Ρ, N da unidade de ligação envolvida.
Os transistores T1, T2, T3, T4 dos primeiro e segundo interrupto- res são geralmente transistores bipolares de portão isolado IGBT que são geralmente usados em interruptores de energia eletrônicos. Cada um desses interruptores compreende um diodo D1, D2, D3, D4 conectado em paralelo no transistor T1, T2, T3, T4 do dito interruptor e direcionado de modo a ser ligado quando o dito transistor é orientado inversamente. Esses diodos D1, D2, D3, D4 possibilitam a operação do dispositivo conversor durante as fa- ses reativas, isto é, quando a tensão AC VS e a corrente IS são de sinais opostos.
Quando o dispositivo conversor da figura 1 é implementado, quando o primeiro interruptor T1 da unidade de ligação UC1 está aberto, isto é, quando o transistor T1 do dito primeiro interruptor está desligado, a aber- tura do primeiro interruptor T4 da unidade de ligação UC4 resulta em uma queda de tensão nos terminais do primeiro interruptor T1 substancialmente igual à diferença de potencial U entre as entradas Ρ, N das unidades de liga- ção UC1, UC4. Isso significa que o regime de tensão dos transistores dos primeiros interruptores Τ1, T4 tem que ser escolhido mais alto do que essa diferença de potencial U. No caso onde a diferença de potencial U/2 entre cada entrada Ρ, N e a linha de referência é maior do que 300 Volts, os pri- meiros interruptores, isto é, transistores T1, T4, portanto, têm que ter um regime de tensão maior do que 600 Volts, isto é, geralmente um regime de tensão de 1200 Volts.
Com referência à figura 2 de acordo com a técnica anterior, o in- versor de três níveis representado sob o número de referência 11 compre- ende essencialmente os mesmos componentes que o representado na figura 1, mas esses elementos são dispostos diferentemente. Comparado com o inversor 1 representado na figura 1, o inversor 11 possibilita que o regime dos primeiros interruptores T1, T4 seja reduzido. Nessa configuração, as unidades de ligação UC1, UC4 são dispostas diferentemente e compreen- dem saídas de ligação S1, S4 distintas da saída do sinal modulado SM. O primeiro interruptor, isto é, transistor T1, T4 de cada unidade de ligação UC1, UC4 é conectado entre a entrada P1Nea saída de ligação S1, S4 da dita unidade de ligação. O primeiro estado ligado é estabelecido pelo fecha- mento do primeiro interruptor, isto é, pelo Iigamento do transistor Τ1, T4 do dito primeiro interruptor. O diodo DH, DB de cada unidade de ligação UC1, UC4 é conectado entre a linha da tensão de referência REF e a saída de ligação S1, S4 da dita unidade de ligação para estabelecer o segundo esta- do ligado quando o primeiro interruptor está aberto, isto é, quando o transis- tor T1, T4 do primeiro interruptor está desligado. O diodo DH, DB de cada unidade de ligação UC1, UC4 dessa maneira possibilita que uma tensão i- gual à tensão de referência seja estabelecida na saída de ligação S1, S4 da dita unidade de ligação, quando a abertura do primeiro interruptor T1, T4 acontece. O segundo interruptor T2, T3 associado com a unidade de ligação UC1, UC4 é conectado entre a dita unidade de ligação e a saída do sinal modulado SM e possibilita que a dita unidade de ligação seja ativada pelo ligamento do dito segundo interruptor. Mais precisamente, o segundo inter- ruptor T2, T3 associado com a unidade de ligação UC1, ÜC4 é conectado entre a saída de ligação S1, S4 da dita unidade de ligação e a saída do sinal modulado SM. O que é planejado pela ativação de uma unidade de ligação é a transferência dos pulsos da saída de ligação S1, S4 das ditas unidades de ligação para a saída do sinal modulado SM.
Quando a unidade de ligação UC1, UC4 do inversor da figura 2 está no primeiro estado ligado correspondendo com o fechamento do primei- ro interruptor Τ1, T4 e quando a dita unidade de ligação é ativada pelo liga- mento do segundo interruptor T2, T3, o primeiro interruptor T1, T4 transfere a energia disponível na entrada Ρ, N da dita unidade de ligação para a saída do sinal modulado SM. Entretanto, essa energia é transferida não somente via o primeiro interruptor Τ1, T4, mas também via o segundo interruptor T2, T3. Isso resulta na manutenção das quedas de tensão nesses dois compo- nentes por toda a totalidade do primeiro estado ligado, o que leva a conse- qüentes perdas de energia.
A Patente US N° 6.838.925 descreve um inversor apresentando uma arquitetura similar a essa do dispositivo conversor representado na figu- ra 2 no qual os primeiros interruptores são fornecidos com transistores de efeito de campo MOS que apresentam melhores desempenhos de ligação do que os transistores usados nos inversores representados nas figuras 1 e 2. Entretanto, esse tipo de transistor não é adequado para a transferência de uma energia compreendida entre 100 e 500 kVA. Além do mais, a implemen- tação de tal dispositivo também leva a perdas de energia geradas pelas quedas de tensão em ambos o primeiro e o segundo interruptores durante as transferências de energia entre as entradas de tensão DC e a saída do sinal modulado.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
O objetivo da invenção é proporcionar uma solução para os pro- blemas dos inversores da técnica anterior propondo um dispositivo conver- sor que possibilita que uma tensão AC e corrente sejam fornecidas pela fil- tragem dos pulsos obtidos em uma saída do sinal modulado das três ten- sões substancialmente DC disponíveis em uma linha da tensão de referência e nas duas entradas de tensão DC de sinais opostos de respectivamente duas unidades de ligação, cada unidade de ligação compreendendo uma saída de ligação para produzir pulsos tendo uma amplitude variando entre a tensão na entrada da dita unidade de ligação, em um primeiro estado ligado da dita unidade de ligação, e a tensão na dita linha da tensão de referência em um segundo estado ligado da dita unidade de ligação, cada unidade de ligação compreendendo um primeiro interruptor conectado entre a entrada e a saída de ligação da dita unidade de ligação para estabelecer o dito primei- ro estado ligado pelo fechamento do dito primeiro interruptor, o dito dispositi- vo, para cada unidade de ligação, compreendendo um segundo interruptor associado com a dita unidade de ligação, conectado entre a dita unidade de ligação e a dita saída do sinal modulado para ativar a dita unidade de ligação pelo fechamento do dito segundo interruptor, o dito dispositivo conversor sendo caracterizado em que, para cada unidade de ligação, ele compreende um terceiro interruptor conectado entre a entrada da dita unidade de ligação e a saída do sinal modulado, o dito primeiro interruptor sendo controlado em tal maneira de modo a alternar do primeiro estado ligado para o segundo estado ligado, em uma direção ou na outra, mantendo o dito terceiro inter- ruptor aberto, o dito terceiro interruptor sendo controlado para ser fechado durante pelo menos uma parte da duração do dito primeiro estado ligado.
Cada unidade de ligação preferivelmente ainda compreende um diodo conectado entre a linha da tensão de referência e a saída de ligação da dita unidade de ligação para estabelecer o segundo estado ligado quando o primeiro interruptor é aberto.
Alternativamente, cada unidade de ligação ainda compreende um quarto interruptor conectado entre a linha da tensão de referência e a saída de ligação da dita unidade de ligação para estabelecer o segundo es- tado ligado quando o primeiro interruptor está aberto. Vantajosamente, o quarto interruptor de cada unidade de ligação é fornecido com um transistor e um diodo conectado em paralelo no dito transistor e direcionado de modo a ficar ligado quando o dito transistor é orientado inversamente.
O segundo interruptor associado com cada unidade de ligação é preferivelmente disposto entre a saída de ligação da dita unidade de ligação e a saída do sinal modulado.
O primeiro, segundo e terceiro interruptores preferivelmente compreendem transistores. Vantajosamente, o primeiro, segundo e terceiro interruptores compreendem diodos conectados em paralelo com respectiva- mente cada um dos transistores dos ditos interruptores e direcionados de modo a ficarem ligados quando o dito transistor é orientado inversamente.
De acordo com uma modalidade, os transistores do primeiro, segundo e terceiro interruptores são transistores bipolares de portão isolado IGBT.
De acordo com uma modalidade, os transistores dos primeiros interruptores são transistores de efeito de campo de carbeto de silício e o segundo e terceiro interruptores compreendem diodos conectados em para- lelo com respectivamente cada um dos transistores dos ditos interruptores e direcionados de modo a ficarem ligados quando o dito transistor é orientado inversamente.
De acordo com uma modalidade, o transistor do primeiro inter- ruptor de cada unidade de ligação é um transistor de efeito de campo MOS, o segundo interruptor associado com a dita unidade de ligação compreen- dendo vários diodos conectados em série em paralelo com o transistor do dito segundo interruptor e direcionados de modo a ficarem ligados quando o dito transistor é orientado inversamente.
De acordo com uma modalidade, o dispositivo conversor com- preende um quinto interruptor conectado entre a linha da tensão de referên- cia e a saída do sinal modulado. O quinto interruptor preferencialmente com- preende dois transistores de efeito de campo MOS conectados em série e direcionados de modo a conduzirem a corrente em direções opostas, o dito quinto interruptor compreendendo, para cada um dos ditos dois transistores, um diodo conectado em paralelo no dito transistor e direcionado de modo a ficar ligado quando o dito transistor é orientado inversamente.
O dispositivo conversor preferivelmente compreende, para cada unidade de ligação:
- primeiro recurso de controle agindo no primeiro interruptor da dita unidade de ligação para fechar ou abrir o dito primeiro interruptor para alternar do primeiro estado ligado para o segundo estado ligado, em uma direção ou na outra, mantendo o terceiro interruptor aberto
- segundo recurso de controle agindo no terceiro interruptor da dita unidade de ligação para fechar o dito terceiro interruptor depois de alter- nar do segundo estado ligado para o primeiro estado ligado.
A invenção também se refere a um abastecimento de energia contínuo compreendendo uma entrada de abastecimento de energia na qual uma tensão de entrada AC é aplicada, um retificador conectado na dita en- trada, duas linhas de tensão substancialmente DC de sinais opostos conec- tadas na saída do dito retificador, um inversor conectado nas ditas linhas de tensão substancialmente DC e compreendendo uma saída projetada para fornecer uma tensão estável, o dito abastecimento de energia sendo carac- terizado em que o dito inversor é um dispositivo como descrito no preceden- te e fornecendo uma tensão AC estável das tensões substancialmente DC.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Outras vantagens e aspectos ficarão mais claramente evidentes a partir da descrição seguinte das modalidades particulares da invenção, fornecida para finalidades exemplares não restritivas somente e representa- da nos desenhos anexos.
A figura 1 representa um dispositivo conversor de acordo com a técnica anterior.
A figura 2 representa outro dispositivo conversor de acordo com a técnica anterior.
A figura 3 representa uma primeira modalidade de um dispositivo conversor de acordo com a invenção.
A figura 4 representa a unidade de controle de um dispositivo conversor de acordo com a invenção.
As figuras 5A a 5F representam as variações no tempo dos si- nais de controle, tensões e correntes em pontos diferentes do dispositivo conversor de acordo com a invenção.
A figura 6 representa uma segunda modalidade de um dispositi- vo conversor de acordo com a invenção.
A figura 7 representa um terceiro modo de modalidade de um dispositivo conversor de acordo com a invenção.
A figura 8 representa uma quarta modalidade de um dispositivo compressor de acordo com a invenção.
A figura 9 representa uma quinta modalidade de um dispositivo compressor de acordo com a invenção.
A figura 10 representa um abastecimento de energia contínuo compreendendo um dispositivo conversor de acordo com a invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE UMA MODALIDADE Com referência à figura 3, o dispositivo conversor representado sob o número de referência 21 compreende os mesmos componentes que esses do inversor representado na figura 2 e esses componentes são cita- dos da mesma maneira. Para cada unidade de ligação UC1, UC4, o disposi- tivo conversor 21 ainda compreende um terceiro interruptor TX1, TX4 conec- tado entre a entrada Ρ, N da dita unidade de ligação e a saída do sinal mo- dulado SM. Mais precisamente, o terceiro interruptor TX1, TX4 é conectado diretamente entre a entrada Ρ, N da dita unidade de ligação e a saída do sinal modulado SM. O primeiro, segundo e terceiro interruptores são forneci- dos, cada um, com transistores. No seguinte, para melhor clareza, os inter- ruptores poderão ser citados da mesma maneira como os transistores que eles compreendem.
Na modalidade representada na figura 3, os transistores Τ1, T2, T3, T4, TX1, TX4 do primeiro, segundo e terceiro interruptores são transisto- res bipolares de portão isolado IGBT. Cada interruptor compreende um dio- do D1, D2, D3, D4, DX1, DX4 conectado em paralelo no transistor T1, T2, T3, T4, TX1, TX4 do dito interruptor e direcionado de modo a ficar ligado quando o dito transistor está orientado inversamente. Esses diodos D1, D2, D3, D4, DX1, DX4 possibilitam a operação do dispositivo conversor durante as fases reativas, isto é, quando a tensão AC VS e a corrente AC IS têm si- nais opostos.
O primeiro interruptor T1, T4 de cada unidade de controle UC1, UC4 é controlado de modo a alternar do primeiro para o segundo estado ligado, em uma direção ou na outra, mantendo o terceiro interruptor TX1, TX4 aberto. O terceiro interruptor TX1, TX4 de cada unidade de controle UC1, UC4 é, por sua parte, controlado para ser fechado a fim de transferir a energia entre a entrada Ρ, N e a saída do sinal modulado SM durante pelo menos uma parte do tempo durante o qual a dita unidade de ligação está no primeiro estado ligado. Dessa maneira, a transferência de energia por meio do terceiro interruptor TX1, TX4 é acompanhada por uma queda de tensão somente nos terminais do dito terceiro interruptor. Pela execução da transfe- rência de energia por meio do terceiro interruptor TX1, TX4 sobre uma gran- de parte da duração do primeiro estado ligado, as perdas de energia são, com isso, reduzidas, obtendo uma queda de tensão em um interruptor so- mente ao invés de nos dois.
Além disso, as ligações dos transistores TX1, TX4 sendo execu- tadas sob uma tensão de quase zero, as perdas de energia da ligação des- ses transistores são muito pequenas. Esse aspecto, portanto, possibilita que os transistores TX1, TX4 e/ou o recurso de esfriamento desses transistores sejam subdimensionados. Vantajosamente, os recursos de controle são pro- jetados para ligar os transistores Τ1, T4 antes do Iigamento dos transistores TX1, TX4. Quando os transistores TX1, TX4 são ligados, a tensão nos seus terminais é, portanto, quase zero, aproximadamente uns poucos volts. O mesmo raciocínio se aplica ao desligamento dos transistores TX1, TX4, que é executado antes do desligamento dos transistores Τ1, T4.
Um exemplo de uma unidade de controle para controlar o primei- ro, segundo e terceiro interruptores T1, T2, T3, T4, TX1, TX4 é descrito no seguinte com referência à figura 4. Os transistores do primeiro, segundo e terceiro interruptores são controlados a partir dos sinais de modulação da largura de pulso F1, F2. O último pode ser obtido por meio de software im- plementado em um microcontrolador. Os sinais de modulação da largura de pulso F1, F2 são geralmente sinais de alta freqüência, até aproximadamente 100 kHz, por exemplo. Os sinais de modulação da largura de pulso F1, F2 são geralmente determinados de acordo com a tensão AC VS. A figura 4 representa os módulos de processamento dispostos entre as entradas dos sinais de modulação da largura de pulso F1, F2 e as entradas de controle dos transistores T1, T2, T3, T4, TX1, TX4. Os sinais de controle aplicados na entrada de controle dos transistores T1, T2, T3, T4, TX1, TX4 são, da mes- ma maneira, como os sinais de modulação da largura de pulso F1, F2, sinais lógicos discretos, isto é, sinais tendo uma amplitude capaz de ser igual à zero ou um. Quando a amplitude do sinal de controle aplicado na entrada de controle de um transistor é igual a zero, o dito transistor está desligado e quando essa amplitude é igual a um, o dito transistor está ligado.
No que diz respeito ao controle dos transistores Τ1, T4 dos pri- meiros interruptores, o sinal de modulação da largura de pulso F1, respecti- vamente F2, é aplicado na entrada de controle do transistor T1, respectiva- mente T4, por meio de um módulo de disjunção lógica, isto é, um módulo "OR" lógico. Quando a tensão AC VS é positiva, respectivamente negativa, o ligamento do transistor T1, respectivamente T4, fornece uma tensão na saí- da de ligação S1, respectivamente S4, a amplitude de cuja tensão é igual à tensão DC positiva +U/2, respectivamente tensão DC negativa -U/2, que corresponde com o primeiro estado ligado da unidade de ligação UC1, res- pectivamente UC4. Da mesma maneira, quando a tensão AC VS é positiva, respectivamente negativa, o desligamento do transistor T1, respectivamente T4, liga o diodo DH, respectivamente DB, fornecendo uma tensão na saída de ligação S1, respectivamente S4, a amplitude de cuja tensão é igual a ze- ro, que corresponde com o segundo estado ligado da unidade de ligação UC1, UC4. Essa sucessão de Iigamentos e desligamentos aplicados no transistor T1, respectivamente T4, dessa forma possibilita que pulsos de lar- gura variável tendo uma amplitude substancialmente igual à tensão DC U/2 e tendo um sinal positivo, respectivamente negativo, sejam obtidos na saída de ligação S1, respectivamente S4.
Com relação ao controle do transistor T2, T3 do segundo inter- ruptor de cada unidade de ligação UC1, UC4, ele é projetado para ativar a ligação da dita unidade de ligação de acordo com o sinal da tensão AC VS ligando o dito transistor. Mais precisamente, o transistor T2, T3 de cada uni- dade de ligação UC1, UC4 possibilita que os pulsos sejam transferidos da saída de ligação S1, S4 da dita unidade de ligação para a saída do sinal modulado SM do dispositivo conversor quando a tensão AC VS é do mesmo sinal que a tensão disponível na entrada Ρ, N da dita unidade de ligação. Para isso, a unidade de controle compreende um interruptor inversor 23 e um interruptor inversor 25 conectado entre a entrada do sinal de modulação da largura de pulso F1, respectivamente F2, e a entrada de controle do tran- sistor T3, respectivamente T2. Dessa maneira, o sinal de modulação da lar- gura de pulso F1, respectivamente F2, é invertido antes de ser aplicado na entrada de controle do transistor T3, respectivamente T2. Assim, quando a tensão AC VS é positiva, respectivamente negativa, o sinal de modulação da largura de pulso F2, respectivamente F1, é igual a zero e o sinal de controle na saída do interruptor inversor 23, respectivamente 25, é, portanto igual a um. Isso tem o resultado que quando a tensão AC VS é positiva, o transistor T2 fica ligado, de modo que a saída de ligação S1 da unidade de ligação UC1 é conectada na saída do sinal modulado SM. Da mesma maneira, quando a tensão AC VS é negativa, é o transistor T3 que fica ligado, de mo- do que a saída de ligação S4 da unidade de ligação UC4 é conectada na saída do sinal modulado SM. Por meio desses inversores 23, 25, é possível fornecer pulsos de largura variável, na saída do sinal modulado SM, com uma amplitude substancialmente igual à tensão DC U/2 e tendo um sinal idêntico ao sinal da tensão AC VS. Em outras palavras, esses interruptores inversores 23, 25 possibilitam que a saída de ligação S1, S4 da unidade de ligação UC1, UC4 seja conectada na saída do sinal modulado SM1 quando o sinal da tensão AC VS é o mesmo que esse da tensão disponível na entrada de tensão da dita unidade de ligação. A filtragem consecutiva desses pulsos obtidos na saída do sinal modulado SM, por meio da indutância L e um ca- pacitar, não representado, dessa maneira possibilita que uma tensão AC VS tendo uma forma definida, por exemplo, onda senoidal, seja fornecida.
Com relação ao controle do transistor TX1, TX4 do terceiro inter- ruptor de cada unidade de ligação UC1, UC4, ele é projetado para manter o dito terceiro interruptor aberto durante a ligação do primeiro estado ligado para o segundo estado ligado, e para fechar o dito terceiro interruptor duran- te pelo menos uma parte da duração do dito primeiro estado ligado. Para isso, o sinal de modulação de largura de pulso F1, respectivamente F2, é aplicado na entrada de controle do transistor TX1, respectivamente TX4, por meio de um módulo de conjunção lógica 27, 29, isto é, um módulo "AND" lógico. Com relação ao transistor TX1, uma das entradas do módulo de con- junção lógica 27 é diretamente conectada na entrada do sinal de modulação da largura de pulso F1 e a outra entrada do dito módulo lógico é conectada na entrada do sinal de modulação da largura de pulso F1 por meio de um módulo de retardo 31 ativo para as bordas dianteiras do dito sinal. Da mes- ma maneira, com relação ao transistor TX4, uma das entradas do modo de conjunção lógica 29 é diretamente conectada na entrada do sinal de modu- lação da largura de pulso F2, e a outra entrada do dito módulo lógico é co- nectada na entrada do sinal de modulação da largura de pulso F2 por meio de um módulo de retardo 33 também ativo para as bordas dianteiras do dito sinal.
Dessa maneira, quando o sinal de modulação da largura de pul- so F1, respectivamente F2, alterna de zero para um, o transistor T1, respec- tivamente T4 do primeiro interruptor é ligado, o que corresponde com a Iiga- ção do segundo para o primeiro estado ligado da unidade de ligação UC1, respectivamente UC4. Durante esse tempo, o transistor TX1, respectivamen- te TX4, do terceiro interruptor fica em um primeiro estágio mantido desligado por meio do módulo de retardo 31, respectivamente 33, e o módulo de con- junção lógica 27, respectivamente 29. Depois de um período corresponden- do com o retardo do módulo de retardo 31, respectivamente 33, a amplitude dos sinais nas duas entradas do módulo de conjunção lógica 27, respecti- vamente 29, é igual a um e o transistor TX1, respectivamente TX4, do tercei- ro interruptor liga. A impedância do transistor TX1, TX4 do terceiro interrup- tor sendo menor do que a impedância no circuito formado pelo transistor T1, T4 do primeiro interruptor em série com o transistor T2, T3 do segundo inter- ruptor, uma grande parte da corrente entre a entrada de tensão DC Ρ, N e a saída do sinal modulado SM flui através do transistor TX1, TX4 do terceiro interruptor. A transferência de energia entre a entrada Ρ, N e a saída do sinal modulado SM, portanto, acontece com uma queda de tensão minimizada. O uso do terceiro interruptor, assim, possibilita que as perdas de energia sejam reduzidas significativamente.
Na modalidade representada na figura 4, o controle do transistor T1, respectivamente T4, dos primeiros interruptores da unidade de ligação UC1, respectivamente UC4, é executado por meio de um módulo monostá- vel 35, respectivamente 37, conectado entre a entrada do sinal de modula- ção da largura de pulso F1, respectivamente F2, e uma das entradas do mó- dulo de disjunção lógica citado 41, respectivamente 43, a outra entrada do dito módulo de disjunção lógica sendo diretamente conectada na entrada do sinal de modulação da largura de pulso F1, respectivamente F2. O módulo monostável 35, 37 fica ativo nas bordas traseiras do sinal de modulação da largura de pulso F1, F2 e possibilita que o estado da sua saída seja alterado depois de um retardo de tempo predefinido. Dessa maneira, quando o sinal de modulação da largura de pulso F1, respectivamente F2, alterna de um para zero, o transistor T1, respectivamente T4, no primeiro interruptor desli- ga depois do retardo de tempo predefinido para possibilitar a ligação do pri- meiro para o segundo estado ligado da unidade de ligação UC1, respectiva- mente UC4. Durante esse tempo, o transistor TX1, respectivamente TX4, do terceiro interruptor é desligado devido ao módulo de conjunção lógica 27, respectivamente 29. A ligação do primeiro estado ligado para o segundo es- tado ligado, em uma direção ou na outra, é, dessa forma, executada por meio do transistor Τ1, T4 do primeiro interruptor, enquanto ao mesmo tempo mantendo o transistor TX1, TX4 do terceiro interruptor aberto. Dessa manei- ra, o primeiro interruptor T1, T4 é dedicado às ligações, isto é, passando do primeiro estado ligado para o segundo estado ligado, em uma direção ou na outra, enquanto o terceiro interruptor TX1, TX4 é dedicado à transferência de energia entre as entradas de tensão DC Ρ, N e a saída do sinal modulado durante uma grande parte da duração dos primeiros estados ligados.
Com referência às figuras 5A a 5F, a operação do dispositivo conversor representado na figura 3 e associado com a unidade de controle representada na figura 4 é descrita no seguinte. Essa descrição da operação refere-se essencialmente à ligação da unidade de ligação UC1 do primeiro para o segundo estado ligado e à ligação do segundo para o primeiro estado ligado, isto é, quando a unidade de ligação UC1 é ativada. A pessoa versada no ramo pode transpor facilmente essa descrição da operação da unidade de ligação UC1 para a operação da unidade de ligação UC4.
Quando a unidade de ligação UC1 é ativada, a amplitude do si- nal de modulação da largura de pulso F2 é igual a zero e o transistor T2 do segundo interruptor associado com a dita unidade de ligação é ligado por meio do interruptor inversor 25. O transistor T3 do segundo interruptor asso- ciado com a unidade de ligação UC4 é por sua parte desligado por meio do interruptor inversor 23 e a dita unidade de ligação é, portanto, desativada.
Contanto que a amplitude do sinal de modulação da largura de pulso F1 seja igual a um, o transistor T1 do primeiro interruptor e o transistor TX1 do terceiro interruptor ficam ligados (figuras 5A, 5B e 5C). O valor da tensão na saída da ligação S1 da unidade de ligação UC1 é substancialmen- te igual a esse da tensão U/2 na entrada P da dita unidade de ligação, que corresponde com o primeiro estado ligado da dita unidade de ligação. Entre a entrada da tensão DC P e a saída do sinal modulado SM, a maior parte da corrente flui através do transistor TX1 do terceiro interruptor devido ao fato que a sua impedância é menor do que essa dos dois transistores Τ1, T2 co- nectados em série do primeiro e segundo interruptores. Isso resulta na cor- rente ITX1 (figura 5E) fluindo no terceiro interruptor TX1 sendo muito mais alta do que a corrente IT1 (figura 6E) fluindo no primeiro transistor T1. A per- da de energia vinculada à queda de tensão nos transistores, isto é, essenci- almente no transistor TX1 do terceiro interruptor, é reduzida comparada com um dispositivo do tipo representado na figura 2 no qual a totalidade da cor- rente entre a entrada da tensão DC P e a saída do sinal modulado SM flui em ambos os transistores T1 e T2.
No tempo T1, a amplitude do sinal de modulação da largura de pulso F1 vai de um para zero e o transistor TX1 do terceiro interruptor desli- ga (figuras 5A e 5B) devido ao fato que uma das entradas do módulo de con- junção 27 vai para zero. O desligamento do transistor T1 do primeiro inter- ruptor é adiado para o tempo t2 por meio do módulo monostável 35 e do módulo de disjunção 41 (figura 5C). Isso resulta na corrente ITX1 (figura 5E) fluindo no transistor TX1 do terceiro interruptor diminuindo enquanto a cor- rente IT1 (figura 5F) fluindo no transistor T1 do primeiro interruptor aumenta. Antes do tempo t2, quase toda a corrente entre a entrada da tensão DC P e a saída do sinal modulado SM flui através do transistor T1 (figura 5F). A ten- são na saída da ligação S1 da unidade de ligação UC1 é ainda substancial- mente igual à tensão U/2 na entrada P da dita unidade de ligação, que cor- responde com o primeiro estado ligado da dita unidade de ligação. A ligação do primeiro para o segundo estado ligado será realizada por meio do transis- tor T1 do primeiro interruptor, enquanto que o transistor TX1 do terceiro in- terruptor foi desligado antecipadamente.
Deve ser observado que o período entre o tempo t1 e t2 é muito curto, aproximadamente um microssegundo. Além do mais, módulos monos- táveis 35, 37 constituem recurso simples para garantir que o terceiro inter- ruptor TX1 fique de fato aberto durante a ligação do primeiro para o segundo estado ligado. Entretanto, nessa modalidade simples e ilustrativa, um esca- lonamento existe entre a ligação do primeiro para o segundo estado ligado da unidade de ligação UC1, UC4 e o cruzamento em zero do sinal de modu- lação da largura de pulso F1, F2. Esse escalonamento cria uma distorção entre o estado ligado e o sinal de modulação da largura de pulso F1, F2. Em outras modalidades que não foram representadas, módulos monostáveis 35, 37 podem ser substituídos por meios incluindo contadores, contadores des- cendentes e comparadores possibilitando que o desligamento do transistor Τ1, T4 do primeiro interruptor seja previsto no tempo t1, antes que a borda traseira do sinal de modulação da largura de pulso F1, F2, que possibilita a ordem de desligamento do transistor Τ1, T4 do primeiro interruptor seja sin- cronizada com o dito sinal de modulação da largura de pulso F1, F2. Tal re- curso de controle pode ser determinado por uma pessoa versada no ramo tendo o objetivo de prevenir esse problema de distorção entre a ordem de desligamento do transistor Τ1, T4 do primeiro interruptor e o sinal de modu- lação da largura de pulso F1, F2. A implementação de tal unidade de contro- le resultaria na amplitude do sinal de modulação da largura de pulso F1, F2 indo de um a zero no tempo t1, ao invés de no tempo t2 sem modificar o res- to dos cronogramas representados nas figuras 5A a 5F.
No tempo t2, o transistor TX1 do terceiro interruptor está desli- gado, isto é, o terceiro interruptor está aberto, e a ligação do primeiro para o segundo estado ligado é executada por meio do transistor T1 do primeiro interruptor (figura 5C). O transistor T1 do primeiro interruptor fica, portanto desligado e a corrente entre a entrada de tensão DC P e a saída do sinal modulado SM é cancelada (figura 5F). A tensão nos terminais dos transisto- res T1, ΤΧ1 do primeiro e terceiro interruptores aumenta até que ela alcança um valor substancialmente igual à tensão DC U/2 na entrada Ρ. O valor da tensão nos terminais dos transistores T1 e TX1 dos primeiro e segundo inter- ruptores é reduzido comparado com esse da tensão nos terminais do tran- sistor T1 do inversor representado na figura 1, que seria igual a duas vezes esse primeiro valor, isto é, igual à diferença de potencial entre as duas en- tradas Ρ, N. Isso resulta no regime de tensão dos transistores T1, TX1 do dispositivo conversor 21 sendo reduzido comparado com o regime do tran- sistor T1 do inversor 1 representado na figura 1.
No tempo t3, enquanto o transistor TX1 do terceiro interruptor está ainda desligado, isto é, o terceiro interruptor está aberto, a amplitude do sinal de modulação da largura de pulso F1 vai de zero a um e o transistor T1 liga devido ao módulo de disjunção 41 (figuras 5A e 5C). O valor da tensão na saída da ligação S1 da unidade de ligação UC1 vai de zero para um valor substancialmente igual à tensão U/2 na entrada P da dita unidade de liga- ção, que corresponde com o primeiro estado ligado da dita unidade de liga- ção. Isso resulta em uma corrente IT1 (figura 5E) fluindo entre a entrada de tensão DC P e a saída do sinal modulado SM1 através do transistor T1 do primeiro interruptor. O fluxo dessa corrente IT1 leva a uma queda de tensão nos dois transistores T1 e T2 do primeiro e segundo interruptores. Em para- lelo, quando a amplitude do sinal de modulação da largura de pulso F1 vai de zero para um, o módulo de retardo 31 é ativado para retardar o Iigamento do transistor TX1 do terceiro interruptor.
No tempo t4 correspondendo com o tempo quando o retardo ge- rado pelo módulo de retardo 31 decorreu, o transistor TX1 do terceiro inter- ruptor é ligado, isto é, o terceiro interruptor é fechado. Isso resulta na maior parte da corrente fluindo entre a entrada de tensão DC P e a saída do sinal modulado SM passando através do transistor TX1 do terceiro interruptor por conta do fato que a sua impedância é mais baixa do que essa dos dois tran- sistores dos primeiro e segundo interruptores conectados em série. A corren- te ITX1 (figura 5E) fluindo no terceiro interruptor TX1 se torna muito maior do que a corrente IT1 (figura 6E) fluindo no primeiro transistor T1, que corres- ponde com a situação antes do tempo t1 descrito no precedente.
No seguinte, modalidades alternativas do dispositivo conversor de acordo com a intenção foram descritas. O funcionamento dessas outras modalidades é essencialmente o mesmo que esse descrito no precedente.
No dispositivo conversor 61 representado na figura 6, os transis- tores Τ1, T4 dos primeiros interruptores são transistores de efeito de campo MOS que apresentam melhores desempenhos de ligação do que os transis- tores bipolares de portão isolado IGBT usados nos primeiros interruptores T1, T4 do dispositivo conversor 21 representado na figura 3. Durante as fa- ses reativas, os diodos do primeiro, segundo e terceiro interruptores das uni- dades de ligação UC1, UC4 ativadas ligam. Os desempenhos inferiores dos diodos D1, D4 dos transistores de efeito de campo MOS dos primeiros inter- ruptores Τ1, T4 no desligamento levam a altas perdas de energia de ligação. Portanto, é vantajoso cancelar a corrente que flui nos diodos D1, D4 durante as fases reativas. Para fazer isso, na modalidade representada na figura 6, três diodos D2, D'2, D"2, D3, D'3, D"3 foram conectados em paralelo no transistor T2, T3 do segundo interruptor de cada unidade de ligação UC1, UC4 e direcionados de modo a ficarem ligados quando o dito transistor é orientado inversamente. Dessa maneira, durante as fases reativas, a queda de tensão nos diodos D2, D3 do segundo interruptor é maior do que a queda de tensão no diodo DX1, DX4 do terceiro interruptor. Isso resulta na totalida- de da corrente reativa fluindo entre a saída do sinal modulado SM e uma ou a outra das entradas de tensão DC Ρ, N fluindo através do diodo DX1, DX4 do terceiro interruptor. Outra vantagem é que, durante as fases reativas, as indutâncias erráticas devido à fiação são reduzidas, o que limita os surtos de tensão transitórios no desligamento dos transistores T2, T3. Durante as fa- ses reativas, a corrente na realidade flui nos diodos DX1, DX4. No dispositi- vo conversor da figura 2 de acordo com a técnica anterior, a corrente é con- duzida por dois diodos ao invés de um, isto é, D1, D2 quando a primeira uni- dade de ligação UC1 está ativada, e D3, D4 quando a segundo unidade de ligação UC4 está ativada.
No dispositivo conversor 71 representado na figura 7, os transis- tores Τ1, Τ4 dos primeiros interruptores são transistores de efeito de campo feitos de carbeto de silício. Os diodos DH, DB também são feitos de carbeto de silício. Além disso, os diodos D1, D4 conectados em paralelo nos transis- tores T1, T4 foram eliminados. Em outras modalidades que não são repre- sentadas, os diodos D1, D4 feitos de carbeto de silício poderiam ser associ- ados com os transistores Τ1, T4. Comparado com um transistor de efeito de campo MOS1 o uso de um transistor de efeito de campo feito de carbeto de silício possibilita que a velocidade da ligação seja aumentada, a tensão su- portável seja melhorada e o diodo errático intrínseco do dito transistor seja eliminado. Além do mais, a posição dos transistores de efeito de campo na configuração da figura 7 possibilita que transistores do tipo normalmente LI- GADO ou transistores do tipo normalmente DESLIGADO sejam usados.
No dispositivo conversor 81 representado na figura 8, os transis- tores Τ1, T4 dos primeiros interruptores são transistores bipolares de portão isolado IGBT. Os diodos DH e DB foram substituídos, além disso, por quar- tos interruptores, cada um dos ditos quartos interruptores compreendendo um transistor bipolar de portão isolado IGBT T5, T6 e um diodo D5, D6 co- nectado em paralelo no dito transistor e direcionado de modo a ficar ligado quando o dito transistor é orientado inversamente. O regime de tensão dos transistores T5, T6 é, da mesma maneira como essa dos transistores T2, T3, igual à metade do regime dos transistores T2, T3 do dispositivo conversor 21 representado na figura 3.
Os transistores T1, T4, T5, T6, TX1, TX4 geralmente ligam na freqüência de ligação e operam de acordo com o mesmo princípio como no caso do dispositivo conversor 21. Ao contrário do dispositivo conversor 21, os transistores T2, T3 não ligam mais na freqüência de ligação, mas operam no modo de conversão, isto é, eles ligam na freqüência da tensão de saída VS, que é geralmente igual a 50 a 60 Hz.
Uma das vantagens do dispositivo conversor 81 é que ele facilita a ascensão da energia devido aos módulos de energia padrões. A monta- gem compreendendo o primeiro interruptor T1, T4 e o quarto interruptor T5, T6 de cada unidade de ligação UC1, UC4 é essencialmente formada, na rea- lidade, por um módulo de energia de meia ponte convencional. O mesmo é o caso para a montagem compreendendo o segundo interruptor T2, T3 e o terceiro interruptor TX1, TX4 de cada unidade de ligação UC1, UC4. Como o quarto interruptor T5, T6 de cada unidade de ligação UC1, UC4 é bidirecio- nal na corrente, a ligação entre a entrada de tensão DC Ρ, N e a linha da tensão de referência REF, em qualquer direção, é executada essencialmen- te nos módulos de energia, ambos para as fases ativas e para as fases rea- tivas. O tamanho do circuito no qual as ligações são executadas é, portanto, reduzido e a presença dos surtos de tensão vinculados às indutâncias erráti- cas e à forte corrente é mais bem controlada e confinada em um único mó- dulo de ligação usando somente dois interruptores, isto é, primeiro interrup- tor Τ1, T4 e quarto interruptor T5, T6.
O dispositivo conversor 81 representado na figura 8 também possibilita que a distribuição de perdas nos diferentes componentes semi- condutores, para as quais o fator de potência e a tensão de saída VS são variáveis, seja homogeneizada, como é o caso nos abastecimentos de ener- gia contínuos padrões, em aplicações motoras, tais como reguladores de freqüência e/ou tensão variáveis.
No dispositivo conversor 91 representado na figura 9, um quinto interruptor TX2, TX3 é conectado entre a linha da tensão de referência REF e a saída do sinal modulado SM. Esse quinto interruptor compreende dois transistores de efeito de campo MOS TX2, TX3 conectados em séries e di- recionados de modo a conduzirem a corrente em direções opostas, o dito quinto interruptor compreendendo, para cada dos dois ditos transistores, um diodo DX2, DX3 conectado em paralelo no dito transistor e direcionado de modo a ficar ligado quando o dito transistor é orientado inversamente. Os transistores TX2, TX3 são controlados para otimizar a ligação dos transisto- res T2, T3 dos segundos interruptores.
O dispositivo conversor 91 representado na figura 9 possibilita que as perdas da ligação sejam reduzidas nas aplicações para as quais o fator de potência da carga é muito diferente de um, tal como, por exemplo, nos compensadores de energia reativos e nos filtros ativos. A ligação para fechamento do transistor T2, T3 do segundo interruptor de cada unidade de ligação UC1, UC4 é precedida pelo fechamento do transistor TX2, TX3 do quinto interruptor da dita unidade de ligação. Na abertura do transistor T2, T3 do segundo interruptor de cada unidade de ligação UC1, UC4, os transis- tores TX2, TX3 do quinto interruptor da dita unidade de ligação permanecem fechados durante o tempo em que a ligação do segundo interruptor T2, T3 acontece e a seguir abrem. Vantagem é dessa maneira obtida dos desem- penhos de ligação dos transistores de efeito de campo MOS e da pequena queda de tensão nos transistores IGBT durante o ligamento.
Os dispositivos conversores descritos no precedente podem ser usados em um abastecimento de energia contínuo 101, tal como o represen- tado na figura 10. Esse abastecimento de energia contínuo compreende uma entrada de abastecimento de energia 102 na qual uma tensão de entrada variável de um primeiro sistema de energia trifásico é aplicada. O abasteci- mento de energia contínuo compreende um retificador 103, o dito retificador sendo conectado, por um lado, na entrada de abastecimento de energia 102 e, por outro lado, nas duas linhas de saída de tensão substancialmente DC 104 ou barras. O abastecimento de energia contínuo compreende um inver- sor 106 correspondendo com um dos dispositivos conversores descritos no precedente, o dito inversor sendo conectado entre as linhas de saída 104 e uma saída 107 projetada para fornecer uma tensão AC trifásica estável para uma carga. A barra da tensão DC 104 é também conectada em uma bateria 109 através de um conversor DC/DC 110.
Como pode ser observado na figura 10, a seleção entre a entra- da de abastecimento de energia 102 do primeiro sistema de energia trifásico e uma entrada de abastecimento de energia 113 de um segundo sistema de energia que é também trifásico pode ser feita por meio de interruptores está- ticos 111 e 112. Dessa maneira é possível abastecer a carga através do primeiro sistema de energia estável pelo abastecimento de energia contínuo 101, e mudar para o segundo sistema de energia se requerido.
Claims (14)
1. Dispositivo conversor que possibilita que uma tensão AC (VS) e corrente (IS) sejam fornecidas pela filtragem dos pulsos obtidos em uma saída do sinal modulado (SM) das três tensões substancialmente DC (-U/2, UREF, U/2) disponíveis em uma linha da tensão de referência (REF) e nas duas entradas de tensão DC (Ρ, N) de sinais opostos de respectivamente duas unidades de ligação (UC1, UC4), cada unidade de ligação compreendendo uma saída de ligação (S1, S4) para produzir pulsos tendo uma amplitude variando entre a tensão na entrada da dita unidade de ligação, em um primeiro estado ligado da dita unidade de ligação, e a tensão na dita linha da tensão de referência em um segundo estado ligado da dita unidade de ligação, cada unidade de ligação compreendendo um primeiro interruptor (T1, T4) conectado entre a entrada e a saída de ligação (S1, S4) da dita uni- dade de ligação para estabelecer o dito primeiro estado ligado pelo fecha- mento do dito primeiro interruptor, o dito dispositivo compreendendo, para cada unidade de ligação, um segundo interruptor (T2, T3) associado com a dita unidade de ligação, conectado entre a dita unidade de ligação e a dita saída do sinal modulado para ativar a dita unidade de ligação pelo fechamento do dito segundo inter- ruptor, caracterizado pelo fato de que, para cada unidade de ligação, o dito dispositivo compreende um terceiro interruptor (TX1, TX4) conectado entre a entrada (Ρ, N) da dita unidade de ligação e a saída do sinal modula- do (SM), o dito primeiro interruptor sendo controlado em tal maneira de mo- do a alternar do primeiro estado ligado para o segundo estado ligado, em uma direção ou na outra, mantendo o dito terceiro interruptor aberto, o dito terceiro interruptor sendo controlado para ser fechado durante pelo menos uma parte da duração do dito primeiro estado ligado.
2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pe- lo fato de que cada unidade de ligação (UC1, UC4) ainda compreende um diodo (DH, DB) conectado entre a linha da tensão de referência (REF) e a saída de ligação (S1, S4) da dita unidade de ligação para estabelecer o se- gundo estado ligado quando o primeiro interruptor (Τ1, T4) é aberto.
3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que cada unidade de ligação (UC1, UC4) ainda compreende um quarto inter- ruptor (T5, T6) conectado entre a linha da tensão de referência (REF) e a saída de ligação (S1, S4) da dita unidade de ligação para estabelecer o se- gundo estado ligado quando o primeiro interruptor (Τ1, T4) está aberto.
4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado em que o quarto interruptor de cada unidade de ligação é fornecido com um transistor (T5, T6) e um diodo (D5, D6) conectado em paralelo no dito tran- sistor e direcionado de modo a ficar ligado quando o dito transistor é orienta- do inversamente.
5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o segundo interruptor (T2, T3) associado com cada unidade de ligação (UC1, UC4) é disposto entre a saída de liga- ção (S1, S4) da dita unidade de ligação e a saída do sinal modulado (SM).
6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o primeiro, segundo e terceiro interrupto- res compreendem transistores (T1, T2, T3, T4, TX1, TX4).
7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o primeiro, segundo e terceiro interruptores compreendem diodos (D1, D2, D3, D4, DX1, DX4) conectados em paralelo com respecti- vamente cada um dos transistores (T1, T2, T3, T4, TX1, TX4) dos ditos inter- ruptores e direcionados de modo a ficarem ligados quando o dito transistor é orientado inversamente.
8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pe- lo fato de que os transistores (T1, T2, T3, T4, TX1, TX4) do primeiro, segun- do e terceiro interruptores são transistores bipolares de portão isolado IGBT.
9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pe- lo fato de que os transistores (Τ1, T4) dos primeiros interruptores são tran- sistores de efeito de campo de carbeto de silício e o segundo e terceiro inter- ruptores compreendem diodos (D2, D3, DX1, DX4) conectados em paralelo com respectivamente cada um dos transistores (T2, T3, TX1, TX4) dos ditos interruptores e direcionados de modo a ficarem ligados quando o dito tran- sistor é orientado inversamente.
10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o transistor (Τ1, T4) do primeiro interruptor de cada unidade de ligação (UC1, UC4) é um transistor de efeito de campo MOS1 o segundo interruptor associado com a dita unidade de ligação (UC1, UC4) compreen- dendo vários diodos conectados em série em paralelo com o transistor do dito segundo interruptor (T2, T3) e direcionados de modo a ficarem ligados quando o dito transistor é orientado inversamente.
11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado em que ele compreende um quinto interruptor conectado entre a linha da tensão de referência (REF) e a saída do sinal modulado (SM).
12. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o quinto interruptor compreende dois transistores de efeito de campo MOS (TX2, TX3) conectados em série e direcionados de modo a conduzirem a corrente em direções opostas, o dito quinto interruptor com- preendendo, para cada um dos ditos dois transistores, um diodo (DX2, DX3) conectado em paralelo no dito transistor e direcionado de modo a ficar ligado quando o dito transistor é orientado inversamente.
13. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações - 1 a 12, caracterizado pelo fato de que ele compreende, para cada unidade de ligação (UC1, UC4): - primeiro recurso de controle (35, 41, 37, 43) agindo no primeiro interruptor (T1, T4) da dita unidade de ligação para fechar ou abrir o dito primeiro interruptor para alternar do primeiro estado ligado para o segundo estado ligado, em uma direção ou na outra, enquanto mantendo o terceiro interruptor aberto, - segundo recurso de controle (27, 31, 29, 33) agindo no terceiro interruptor (TX1, TX4) da dita unidade de ligação para fechar o dito terceiro interruptor depois de alternar do segundo estado ligado para o primeiro es- tado ligado.
14. Abastecimento de energia contínuo (101) compreendendo uma entrada de abastecimento de energia (102) na qual uma tensão de en- trada AC é aplicada, um retificador (103) conectado na dita entrada, duas linhas de tensão substancialmente DC de sinais opostos conectadas na saí- da do dito retificador, um inversor (106) conectado nas ditas linhas de tensão substancialmente DC e compreendendo uma saída (107) projetada para for- necer uma tensão estável, caracterizado em que o dito inversor é um dispo- sitivo conversor de acordo com uma das reivindicações precedentes e forne- ce uma tensão AC estável das tensões substancialmente DC.
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