ES2262280T3 - Filtro para convertidores de corriente continua. - Google Patents
Filtro para convertidores de corriente continua.Info
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Abstract
Filtro para convertidor de corriente continua, con tres etapas L-C (L1-C1, L2-C2, L3-C3), en el que el filtro puede conectarse entre una fuente alimentadora y el convertidor de corriente continua, y en serie con un condensador (C1) de la etapa L-C que puede unirse directamente (L1-C1) con la fuente alimentadora, está conectada una fuente (UH) auxiliar de tensión alterna, que presenta la misma amplitud de tensión alterna que una tensión (UC1) parásita provocada por el condensador, con una rotación de fase de 180º, y en el que la fuente (UH) auxiliar de tensión alterna se produce por un arrollamiento (W2) secundario de la inductividad (L3) de la etapa L-C que puede unirse directamente (L3-C3) con el convertidor de corriente continua; el arrollamiento (W2) secundario de la inductividad (L3), se une con una resistencia (R4) conectada a ella en serie, y en paralelo con una resistencia (R3) conectada en serie con el condensador (C1); y la relación de transformación del arrollamiento (W1) primarioy del arrollamiento (W2) secundario, es igual.
Description
Filtro para convertidores de corriente
continua.
La invención se refiere a un convertidor de
corriente continua, que trabaja según el principio del regulador de
conmutación.
Semejantes convertidores de corriente continua
producen por principio, corrientes alternas no deseadas de alta
frecuencia, que están superpuestas a la corriente continua
absorbida. Para proteger una fuente alimentadora de tensión
continua contra estas perturbaciones, tiene que conectarse un filtro
compuesto de bobinas de reactancia y condensadores, entre la fuente
alimentadora y el convertidor de corriente continua.
Mediante la buena atenuación de filtros L - C de
varias etapas, pueden debilitarse las corrientes parásitas hasta
valores aceptables para la fuente alimentadora.
En todas las aplicaciones y en especial en el
empleo en aeronáutica y astronáutica, no son deseables las
voluminosas bobinas de reactancia y los condensadores, puesto que
hacen subir el tamaño constructivo y sobre todo el peso de los
sistemas de suministro de corriente.
El documento GB 904,482 se refiere a un filtro
eléctrico con condensadores que se prepara para circuitos de
corriente continua. El documento GB 904,482 describe la utilización
de un filtro eléctrico, estando conectados los condensadores en
serie con una fuente de tensión continua, y desde luego de manera
que la tensión continua que es absorbida por los condensadores, sea
menor que la tensión que se aplica a todo el filtro.
El documento US 5,668,708 se refiere a un
suministrador de corriente continua con un bajo nivel de ondulación.
El documento US 5,668,708 describe un suministrador de corriente
que contiene una etapa final con un filtro. El suministrador
descrito de corriente contiene además en su etapa final un
eliminador de la ondulación, que contiene un medio para la medición
de la corriente ondulatoria que fluye por el filtro. Una corriente
de igual magnitud pero de polaridad diferente, se aplica en la
corriente de salida del suministrador de corriente para neutralizar
eficazmente la ondulación.
Es misión de la invención reducir el volumen de
las bobinas de reactancia sin modificar tanto la línea
característica de atenuación del filtro, que se pierda la
protección eficaz contra perturbaciones de alta frecuencia. Esta
misión se resuelve mediante las notas características de la
reivindicación 1.
Esta misión se resuelve según la invención
mediante el objeto de las reivindicaciones.
A continuación se explica en detalle la
invención de la mano de figuras. Se muestran:
Figura 1 Un filtro L - C, L - C
perteneciente al estado actual de la técnica.
Figura 2 Un filtro L -C, L - C que es un
ejemplo para la solución.
Figura 3 La corriente parásita de un
convertidor de corriente continua.
Figura 4 El espectro de frecuencias de la
corriente parásita del convertidor.
Figura 5 Una realización técnica del
filtro según la invención.
Figura 6 La curva de atenuación
(representación logarítmica) del filtro según la invención.
Figura 7 La curva de atenuación
(representación lineal) del filtro según la invención.
Figura 8 Una realización técnica de un
filtro perteneciente al "estado actual de la técnica".
Figura 9 La curva de atenuación
(representación logarítmica) del filtro de la figura 8, y
Figura 10 La curva de atenuación
(representación lineal) del filtro perteneciente al "estado actual
de la técnica".
La figura 1 muestra la configuración estándar de
un filtro L - C, L - C convencional. La corriente I_{L1} parásita
no deseada es impulsada por la tensión U_{C1} parásita (porción de
tensión alterna) a través de la bobina L1 de reactancia. La porción
de tensión continua de U_{C1} no es relevante para las
consideraciones siguientes y, por tanto, no se citará más. Si se
reducen las inductividades L1 y L2 para ahorrar volumen y masa, se
hará mayor la tensión U_{C1} parásita y, por tanto, también la
corriente I_{L1} parásita se hará mayor, y no es ya más aceptable
para la fuente alimentadora.
Un ejemplo para la solución de este problema,
que facilita la comprensión de la invención, está representado en
la figura 2. En serie con C1 está conectada una fuente U_{H}
auxiliar de tensión alterna. U_{H} tiene la misma amplitud de
tensión alterna que la tensión U_{C1} parásita con una rotación de
fase de 180º.
Mediante la oposición de fase, se compensan las
dos tensiones una respecto a la otra, y la componente de tensión
alterna que impulsa la corriente se hace cero en la entrada de L1
(conexión A) y, por tanto, también se hace cero la corriente
I_{L1} parásita.
Naturalmente la extinción completa de I_{L1}
sólo funciona de forma ideal, suponiendo que el convertidor de
corriente continua solamente produzca una frecuencia parásita fija,
sin ondas armónicas.
La corriente parásita real de un convertidor de
corriente continua, está representada en la figura 3. En la figura
4 la corriente de forma triangular está representada como espectro
de frecuencias mediante un análisis de Fourier. La onda fundamental
está situada en 50 kHz/1A, y la onda armónica más intensa, en 150
kHz/0,1A.
Con el principio del acoplamiento en oposición
de fase de una tensión auxiliar de 50 kHz, solamente puede
extinguirse la onda fundamental. Para la atenuación de las ondas
armónicas es necesario tanto antes como ahora, un filtro L - C de
varias etapas.
Puesto que las ondas armónicas todavía presentan
tan sólo pequeñas amplitudes para altas frecuencias, las bobinas de
reactancia necesarias son esencialmente menores que en un filtro
convencional que tiene que diseñarse para la onda fundamental de 50
kHz.
En la figura 5 está representada la realización
técnica del nuevo filtro, y para comparación, en la figura 8, el
perteneciente al estado actual de la técnica. Los dos filtros deben
de amortiguar la onda fundamental de 50 kHz del convertidor de
corriente continua, desde 1 Aef a 10 mAef. El exceso de corriente en
las frecuencias de resonancia del filtro, ha de limitarse a un
máximo de 1,4 Aef, con resistencias adicionales en serie o en
paralelo a los condensadores y bobinas de reactancia.
El filtro según la invención, a continuación
llamado FRC (Feedback Ripple Compensation)
[compensación de onda por realimentación], se compone de tres
etapas L - C. La fuente U_{H} auxiliar de tensión se produce por
la bobina L3 de reactancia (arrollamiento W2 secundario), y se
acopla al condensador C1 mediante las resistencias R4, R3. La
necesaria oposición de fase de U_{C1} y U_{H} se consigue
mediante la rotación de fase de L3, C2, L2, C1, que para la
frecuencia (50 kHz) a extinguir está adaptada a 180º. La curva de
atenuación del FRC está dibujada en las figuras 6 y 7. Para la onda
fundamental de 50 kHz, la corriente de 1 Aef se atenúa a 7 mA
(figura 6). El exceso de corriente en la frecuencia de resonancia
del FRC, asciende a 1,4 Aef (figura 7).
El filtro (figura 8) perteneciente al estado
actual de la técnica, está diseñado según las directrices de
optimización de D. Venable, que están descritas en el artículo
"Minimizing input Filter Requirements Power Suply Design"
(PCIM mayo 1987). La onda fundamental de 50kHz, se atenúa de 1 Aef a
9 mAef (figura 9). El exceso de corriente en la frecuencia de
resonancia, asciende a 1,4 Aef (figura 10).
En la tabla siguiente se comparan los datos de
los dos filtros.
| Filtro | Filtro FRC | |
| Estado actual de la técnica | según la invención | |
| Atenuación (teórica >100) | 1 Aef : 9 mAef = 111 | 1 A : 7 mA = 143 |
| Amplificación de resonancia | 1,4 A | 1,4 A |
| Capacidad total | C1 + C2 100 \muF | C1 + C2 + C3 100 \muF |
| Inductividad total | L1 + L2 35 \muH | L1 + L2 + L3 9 \muH |
Para una atenuación casi igual de la onda
fundamental y la misma capacidad, el FRC necesita solamente el 26%
de la inductividad del filtro de Venable (9 \muH a 35 \muH). Con
ello se consigue el deseado ahorro de masa y volumen.
Claims (1)
1. Filtro para convertidor de corriente
continua, con tres etapas L - C (L1 - C1, L2 - C2, L3 - C3), en el
que
el filtro puede conectarse entre una fuente
alimentadora y el convertidor de corriente continua, y en serie con
un condensador (C1) de la etapa L - C que puede unirse directamente
(L1 - C1) con la fuente alimentadora, está conectada una fuente
(U_{H}) auxiliar de tensión alterna, que presenta la misma
amplitud de tensión alterna que una tensión (U_{C1}) parásita
provocada por el condensador, con una rotación de fase de 180º, y
en el que
la fuente (U_{H}) auxiliar de tensión alterna
se produce por un arrollamiento (W2) secundario de la inductividad
(L3) de la etapa L - C que puede unirse directamente (L3 - C3) con
el convertidor de corriente continua;
el arrollamiento (W2) secundario de la
inductividad (L3), se une con una resistencia (R4) conectada a ella
en serie, y en paralelo con una resistencia (R3) conectada en serie
con el condensador (C1); y
la relación de transformación del arrollamiento
(W1) primario y del arrollamiento (W2) secundario, es igual.
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|---|---|---|---|---|
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| US3340458A (en) * | 1964-06-16 | 1967-09-05 | Roy M Keller | Filter choke with self-desaturating magnetic core |
| US4262328A (en) * | 1979-08-03 | 1981-04-14 | Litton Systems, Inc. | DC-to-DC converter |
| US4298924A (en) * | 1979-10-01 | 1981-11-03 | Honeywell Information Systems Inc. | Switching regulator circuit with phase shift subtraction |
| US4594648A (en) * | 1984-11-28 | 1986-06-10 | Venus Scientific Inc. | Wide frequency band coupling network for an active ripple and noise filter |
| US4795959A (en) * | 1985-04-22 | 1989-01-03 | Lesco Development | Harmonic inductor for generation of an energy conserving power wave |
| US4710861A (en) * | 1986-06-03 | 1987-12-01 | Martin Kanner | Anti-ripple circuit |
| GB8714755D0 (en) * | 1987-06-24 | 1987-07-29 | Gen Electric | Filter |
| US4888675A (en) * | 1987-08-26 | 1989-12-19 | Harris Corporation | Switching power supply filter |
| US5227962A (en) * | 1991-03-06 | 1993-07-13 | Constant Velocity Transmission Lines, Inc. | Filter and power factor compensation network |
| US5345375A (en) * | 1991-12-16 | 1994-09-06 | Regents Of The University Of Minnesota | System and method for reducing harmonic currents by current injection |
| DE19509329C1 (de) * | 1995-03-15 | 1996-11-28 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung |
| US5668708A (en) * | 1996-03-13 | 1997-09-16 | Spellman High Voltage Electronics Corp. | DC power supply with reduced ripple |
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