ES2321677B2 - Ondulador multinivel de puente h que usa comunicacion de can. - Google Patents
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Abstract
Ondulador multinivel de puente H que usa
comunicación de CAN.
Se describe un ondulador multinivel de puente H
que usa una comunicación de CAN, el cual obtiene una alta tensión
conectando una pluralidad de células de potencia en serie por fase.
El ondulador multinivel de puente H comprende una pluralidad de
células de potencia, un controlador principal, una pluralidad de
controladores de célula; y unos correctores de error, provisto cada
uno correspondientemente con cada uno de los controladores de célula
y conectados al controlador principal y a los controladores de
célula, para corregir el error de reloj de los controladores de
célula en base al periodo de comunicación del controlador principal
o para determinar que se produce error si la señal de control de
tensión no se recibe del controlador principal durante un periodo
de tiempo predeterminado para proporcionar una señal de control de
tensión previa, o para determinar que se produce error si se recibe
del controlador principal una señal de control de tensión, la cual
representa un valorde tensión que excede una diferencia admisible a
partir de un valor de tensión de la señal de control de tensión
previa, para proporcionar una señal de control de tensión
previa.
Description
Ondulador multinivel de puente H que usa
comunicación de CAN.
La presente invención se refiere a un ondulador
de alta tensión, y más particularmente a un ondulador de alta
tensión que obtiene una tensión de salida alta conectando una
pluralidad de onduladores de baja tensión en serie.
Más específicamente, la presente invención se
refiere a un ondulador que habilita el control distribuido a través
de una pluralidad de controladores de célula y un único controlador
principal, en el que los controladores de célula controlan
respectivamente una pluralidad de células de potencia, y el
controlador principal controla los controladores de célula.
Más específicamente, la presente invención se
refiere a un ondulador de alta tensión que incluye una red de
comunicación de Red de Área de Controladores (CAN), para la
comunicación entre el controlador principal y los controladores de
célula.
Un ondulador multinivel de puente H fue sugerido
en primer lugar por Marchesoni en 1989, Puesto que el ondulador
multinivel de puente H se construye conectando un ondulador de
puente completo en un tipo de cascada, el ondulador multinivel de
puente H se denomina también un ondulador de cascada.
El ondulador multinivel de puente H incluye una
pluralidad de células de potencia (en lo sucesivo denominadas
abreviadamente "células") que comprenden onduladores
monofásicos conectados en serie por fase, donde los onduladores
monofásicos incluyen interruptores de semiconductor de potencia de
baja tensión, tales como transistores bipolares de puerta aislada
(denominados IGBT).
Se conecta una pluralidad de células en serie de
acuerdo con el ondulador multinivel de puente H para obtener una
alta tensión.
El ondulador multinivel de puente H puede
obtener una tensión de salida alisada que tiene una pequeña tasa de
variación de la tensión respecto al tiempo, es decir, una pequeña
dv/dt por fase desfasando una señal de modulación de anchura de
impulso (PWM) para controlar la conmutación de puerta del
interruptor de semiconductor de potencia en la células conectadas en
serie.
Si el número de células conectadas en serie
aumenta en el ondulador multinivel de puente H, aumenta el número
de niveles de tensión de salida para obtener una forma de onda de
tensión próxima a una onda sinusoidal.
Mientras tanto, en el ondulador multinivel de
puente H según la técnica convencional, un controlador principal
proporciona individualmente señales de tensión de referencia de las
tres fases a los controladores de célula de las tres fases.
Sin embargo, el ondulador multinivel de puente H
según la técnica convencional tiene un problema en cuanto a que el
controlador principal debería dar como salida tres señales de
tensión de referencia con una diferencia de fase de 120º para cada
fase y se debería disponer un número de medios de comunicación y de
líneas de comunicación en el controlador principal y en cada
controlador de célula para transmitir las señales de tensión de
referencia de las tres fases a los controladores de célula para
cada fase.
En otras palabras, si la diferencia de fase
entre las señales de control de tensión para cada fase no es de
120º exactamente, la tensión de salida en la salida de cada célula
de potencia no está desplazada en fase según un valor objetivo, con
lo cual la corriente de salida de la célula de potencia
fluctúa.
También, si se usa una comunicación en modo de
red de área de controladores (CAN), la cual es un tipo de
comunicación en serie y de la cual se reconoce su fiabilidad en el
campo de la industria como un modo de comunicación entre el
controlador principal y los controladores de célula, el controlador
principal sincroniza convencionalmente con los controladores de
célula usando interrupciones de recepción. Sin embargo, en esta
técnica convencional, se produce cierto error en la sincronización
debido a diferencias de reloj de las unidades centrales de proceso
(CPU) en los controladores de célula con el controlador principal y
un error menor de computación interna. Por esta razón, se puede
aplicar una señal de salida de modulación de anchura de impulso que
tenga error desde cada controlador de célula a una célula de
potencia correspondiente en una diferencia de fase objetivo en el
momento en el cual no se aplica normalmente una tensión.
Es por tanto un objeto de la presente invención
proporcionar un ondulador multinivel de puente H que usa una
comunicación de CAN, en el cual un controlador principal
proporciona sólo una señal de control de tensión monofásica a una
pluralidad de controladores de célula y el controlador de célula
para cada fase genera señales de modulación de anchura de impulso de
diferentes fases que dependen de cualquier fase de las tres fases a
la cual pertenezca el controlador de célula y una posición de una
célula de potencia correspondiente entre una pluralidad de células
de potencia conectadas en serie sobre la base de la señal de
control de tensión monofásica, con lo cual el número de medios de
comunicación y de líneas de comunicación entre un controlador
principal y una pluralidad de controladores de célula se puede
reducir notablemente.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un ondulador multinivel de puente H que usa una
comunicación de CAN, en el cual cada controlador de célula corrige
su error de reloj en base a un periodo de tiempo de comunicación
predeterminado para transmitir una señal de referencia de tensión
desde un controlador principal a una pluralidad de controladores de
célula, con lo cual se puede obtener exactamente un valor
objetivado de desfase por una salida de señal de modulación de
anchura de impulso de cada controlador de célula.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un ondulador multinivel de puente H que usa una
comunicación de CAN, el cual proporciona una comunicación fiable
eliminando la posibilidad de operación de error que puede producirse
si no se recibe una señal de tensión de referencia desde un
controlador principal durante un periodo de tiempo predeterminado o
si una señal de tensión de referencia proporcionada desde el
controlador principal a cada controlador de célula tiene un valor
de tensión de diferencia rápida a partir de una señal de tensión de
referencia previa que exceda un intervalo admisible.
Para lograr estas y otras ventajas y según el
propósito de la presente invención, tal como se realiza y describe
ampliamente aquí, se proporciona un ondulador multinivel de puente
H que usa una comunicación de CAN, que comprende:
una pluralidad de células de potencia conectadas
en serie por fase, teniendo cada una un interruptor de
semiconductor de potencia para conmutar el control;
un controlador principal que da como salida una
señal de control de tensión de una sola fase de las tres fases que
representan las tensiones de salida a obtener del ondulador, en
cada periodo de comunicación predeterminado según un control de
velocidad predeterminado y que habilita la comunicación de CAN;
una pluralidad de controladores de célula
conectados al controlador principal y cada uno provisto
correspondientemente con cada una de las células de potencia por
fase, teniendo salidas conectadas a las células de potencia para
controlar la amplitud y la fase de las tensiones de salida de las
células de potencia, para dar como salida una señal de modulación
de anchura de impulso que tiene una diferencia de fase por fase y
una diferencia de fase de acuerdo con una posición de una célula de
potencia correspondiente en base a la señal de control de tensión de
una cualquiera de las tres fases, y que habilita la comunicación de
CAN.
una red conectada entre el controlador principal
y los controladores de célula, que proporciona un camino de
comunicación entre el controlador principal y los controladores de
célula; y
unos correctores de error, provisto cada uno
correspondientemente con cada uno de los controladores de célula y
conectados al controlador principal y a los controladores de
célula, para corregir el error de reloj de los controladores de
célula en base al periodo de comunicación del controlador principal
o para determinar que se produce error si no se recibe la señal de
control de tensión del controlador principal durante un periodo de
tiempo predeterminado para proporcionar una señal de control de
tensión previamente recibida y almacenada, o para determinar que se
produce error si se recibe del controlador principal una señal de
control de tensión, la cual representa un valor de tensión que
excede una diferencia admisible a partir de un valor de tensión de
la señal de control de tensión previa, para proporcionar una señal
de control de tensión previamente recibida y almacenada.
Preferiblemente, la CAN incluye una pluralidad
de accionadores de comunicación de CAN en cada controlador de
célula que comunica con un accionador único de comunicación de CAN
del controlador principal, un conductor principal conectado entre
el controlador principal y cada controlador de célula y un cable
óptico para conectar los accionadores de comunicación de CAN al
conductor principal.
Los anteriores y otros objetos, características,
aspectos y ventajas de la presente invención se harán más claros a
partir de la descripción detallada siguiente de la presente
invención cuando se toma en conjunción con los dibujos anexos.
Los dibujos anexos, que se incluyen para
proporcionar un entendimiento adicional de la invención y que se
incorporan en esta especificación y constituyen parte integrante de
la misma, ilustran realizaciones de la invención y juntos con la
descripción sirven para explicar los principios de la invención.
En los dibujos:
la Fig. 1 es un diagrama de bloques que ilustra
un ondulador multinivel de puente H que usa una comunicación de CAN
según una realización de la presentar invención;
la Fig. 2 es un diagrama de circuito que ilustra
con más detalle una célula de potencia mostrada en la Fig. 1;
la Fig. 3 es un diagrama de bloques que ilustra
una configuración detallada de un controlador de célula 33A1, el
cual controla una célula de potencia de la primera fase U, entre los
controladores de célula 33A1-33An,
33B1-33Bn, 33C1-33Cn, y
la Fig. 4 es una forma de onda que ilustra una
salida de la salida de tensión monofásica de un ondulador según una
realización de la presente invención.
Se hará referencia a continuación en detalle a
las realizaciones preferidas de la presente invención, ejemplos de
las cuales se ilustran en los dibujos anexos.
La Fig. 1 es un diagrama de bloques que ilustra
un ondulador multinivel de puente H que usa una comunicación de CAN
según una realización de la presente invención.
Haciendo referencia a la Fig. 1, el ondulador
según una realización de la presente invención incluye una
pluralidad de células de potencia 34A1-34An,
34B1-34Bn, 34C1-34Cn. Las células de
potencia 34A1-34An, 34B1-34Bn,
34C1-34Cn están conectadas en serie por fase, y
cada una de ellas tiene un interruptor de semiconductor de potencia
(véase el bloque 23 de la Fig. 2).
Un controlador principal 31 incluido en el
ondulador da como salida una señal de control de tensión de sólo
una única fase de las tres fases representativas de las tensiones
de salida a obtener del ondulador, en cada periodo de comunicación
predeterminado según un control de velocidad predeterminado. El
control de velocidad predeterminado significa una entrada de
control de velocidad anticipada por una unidad de introducción de
programa, tal como un cargador de programas (no represento) y
almacenada en una memoria de programa (no representa) construida en
el controlador principal 31 y un valor de frecuencia y de tensión
y/o intensidad de una salida de señal de salida del ondulador a un
motor de acuerdo con el control de velocidad.
También se incluye una pluralidad de
controladores 33A1-33An, 33B1-33Bn,
33C1-33Cn de célula en el ondulador, y
respectivamente corresponden a las células de potencia
34A1-34An, 34B1-34Bn,
34C1-34Cn para cada fase.
Los controladores 33A1-33An,
33B1-33Bn, 33C1-33Cn de célula se
pueden dividir en un grupo de controladores
33A1-33An de la fase U conectados en serie, un
grupo de controladores 33B1-33B de la fase V y un
grupo de controladores 33C1-33Cn de la fase W, de
acuerdo con una fase correspondiente de las tres fases de corriente
alterna.
Los números de 1 a n en los controladores
33A1-33An, 33B1-33Bn,
33C1-33Cn de célula indican información sobre la
posición de un controlador de célula correspondiente entra la
pluralidad de controladores de célula conectados en serie por la
fase correspondiente, es decir, la información que representa el
orden del controlador de célula correspondiente. En la presente
invención, los números de 1 a n se denominan números de capa.
Según la realización de la presente invención,
el controlador principal 31 y cada uno de los controladores
33A1-33An, 33B1-33Bn,
33C1-33Cn de célula están formados por
controladores dotados de una unidad de función en los mismos, la
cual habilita la comunicación de CAN. La configuración de los
controladores dotados de tal unidad de función de CAN en los mismos
tiene una configuración de red más simplificada que en los casos en
los que un accionador para la comunicación CAN se conecta por
separado a los controladores. También, la configuración de los
controladores dotados de una unidad de función de CAN los mismos es
muy ventajosa en la modularización del dispositivo, la
miniaturización del ondulador, y el aislamiento del ruido.
Los controladores dotados de tal unidad de
función de CAN en los mismos se venden en el mercado con el nombre
de controlador basado en 8051 por Cygnal, procesador de Núcleo
ARM720T por Hynx, y controlador autónomo, microcontroladores y
transceptor por Infineon.
Cada uno de los controladores
33A1-33An, 33B1-33Bn,
33C1-33Cn de célula está conectado al controlador
principal 31 y su salida está conectada a las células de potencia
34A1-34An, 34B1-34Bn,
34C1-34Cn.
Para controlar la amplitud y la fase de cada
tensión de salida de las células de potencia
34A1-34An, 34B1-34Bn,
34C1-34Cn, cada uno de los controladores
33A1-33An, 33B1-33Bn,
33C1-33Cn de célula da como salida una señal de
modulación de anchura de impulso que tiene una diferencia de fase
entre las 3 fases y una diferencia de fase según una posición de
las correspondientes células de potencia 34A1-34An,
34B1-34Bn, 34C1-34Cn basada en la
señal de control de tensión de sólo una única fase de las 3 fases.
Si la única fase de las 3 fases es la fase U y el controlador
principal 31 proporciona la señal de control de tensión de la fase
U, el controlador 33B3 de célula de la fase V da como salida una
señal de modulación de anchura de impulso a una puerta de la
correspondiente célula de potencia 34B3 en base a la señal de
control de tensión de la fase U, donde la señal de modulación de
anchura de impulso es para sacar una tensión de salida que tiene una
diferencia de fase obtenida sumando una diferencia de fase
predeterminada de las tres capas conectadas en serie a una
diferencia de fase de 120º correspondiente a una diferencia de fase
entre la fase U y la fase V.
Un método para determinar una diferencia de fase
que permita a los controladores 33A1-33An,
33B1-33Bn,
33C1-33Cn de célula dar como salida la señal de modulación de anchura de impulso a las células de potencia
34A1-34An, 34B1-34Bn, 34C1-34Cn correspondientes se puede expresar mediante la ecuación siguiente.
33C1-33Cn de célula dar como salida la señal de modulación de anchura de impulso a las células de potencia
34A1-34An, 34B1-34Bn, 34C1-34Cn correspondientes se puede expresar mediante la ecuación siguiente.
Cambio total de
fase = diferencia de fase + diferencia de fase según la posición de
conexión en
serie.
En base a la fase "U", la fase "V"
tiene la diferencia de fase de 120º, la fase "W" tiene la
diferencia de fase de 240º y la fase "U" no tiene diferencia de
fase.
Se obtiene la ecuación diferencia de fase según
la posición de conexión en serie =
\alphax(n-1), donde \alpha significa una
diferencia de fase por diferencia de posición de conexión en serie,
es decir, una diferencia de fase por una capa, y es previamente
determinada y almacenada. También, n significa una posición de
conexión en serie, es decir, un número de capa.
La diferencia de fase de la señal de modulación
de anchura de impulso a dar como salida a la célula de potencia
34C4 que tiene un número 4 perteneciente a la fase "W" se
determina como 240º+\alphax3 = 240º + 3\alpha.
De manera análoga, cada uno de los otros
controladores de célula da como salida la señal de modulación de
anchura de impulso para obtener una tensión de salida que tenga una
diferencia de fase correspondiente con respecto a la señal de
control de tensión del controlador principal 31 a la puerta de una
célula de potencia correspondiente.
Como un ejemplo, se describirá el controlador de
célula 33A1, el cual controla la primera célula de potencia de la
fase U entre los controladores 33A1-33An,
33B1-33Bn, 33C1-33Cn de célula,
haciendo referencia a la Fig. 3.
El controlador 33A1 de célula incluye una
memoria 36 que almacena una información de diferencia de fase entre
una fase de la señal de control de tensión del controlador
principal 31 y una fase de una tensión a obtener de la
correspondiente célula de potencia 34A1, de acuerdo con la posición
de conexión en serie de la correspondiente célula de potencia 34A1,
es decir la información de la capa número "1" y cualquier fase,
es decir, la fase U, a la cual pertenece la correspondiente célula
de potencia, entre las tres fases.
Por ejemplo, si la señal de control de tensión
del controlador principal 31 es la señal de control de tensión de
la fase U, la memoria 36 no tiene ninguna diferencia de fase según
la diferencia de las fases U, V y W y proporciona una información de
diferencia de fase obtenida sumando la diferencia de fase, es
decir, cero, de la primera posición de la correspondiente célula de
potencia 34A1.
El controlador 33A1 de célula incluye un
generador 37 de señal de modulación de anchura de impulso que
genera la señal de modulación de anchura de impulso.
Un procesador 38, incluido en el controlador
33A1 de célula, controla la generación de la señal de modulación de
anchura de impulso del generador de señal de modulación de anchura
de impulso de acuerdo con la información sobre la diferencia de
fase proporcionada desde la memoria 36.
En una realización modificada, la memoria 36
puede almacenar información de cualquiera de las fases U, V y W a
la cual pertenezca la célula de potencia correspondiente, la
información de la posición de conexión en serie, y un programa para
calcular la diferencia de fase, y el procesador 38 puede calcular la
diferencia de fase según el programa en base a la información de
que la fase es cualquiera de las fases U, V y W de la célula de
potencia correspondiente y la información de posición de conexión
en serie almacenada en la memoria 36.
Una red 32 incluida en el ondulador incluye una
red de fibra óptica conectada entre el controlador principal 31 y
los controladores 33A1-33An,
33B1-33Bn, 33C1-33Cn de célula, y
proporciona un camino de comunicación entre el controlador
principal 31 y los controladores 33A1-33An,
3381-33Bn, 33C1-33Cn de célula. Se
usa la red de fibra óptica para acelerar la velocidad de
comunicación y obtener una excelente propiedad de aislamiento
respecto al
ruido.
ruido.
Además, los correctores
35A1-35An, 35B1-35Bn,
35C1-35Cn de error incluidos en el ondulador según
la presente invención se proporcionan de manera correspondiente con
los controladores 33A1-33An,
33B1-33Bn, 33C1-33Cn de célula, y
están conectados al controlador principal 31 y a los controladores
33A1-33An, 33B1-33Bn,
33C1-33Cn de célula. Con mayor detalle, los
correctores 35A1-35An, 35B1-35Bn,
35C1-35Cn de error pueden corregir el error de reloj
de los controladores 33A1-33An,
33B1-33Bn, 33C1-33Cn de célula en
base al periodo de comunicación del continuación principal 31.
\global\parskip0.920000\baselineskip
Además, los correctores
35A1-35An, 35B1-35Bn,
35C1-35Cn de error pueden determinar que ocurre un
error si no se recibe la señal de control de tensión del
controlador principal 31 durante un periodo de tiempo
predeterminado, y proporcionan la señal de control de tensión
previamente recibida y almacenada.
Además, los correctores
35A1-35An, 35B1-35Bn,
35C1-35Cn de error pueden determinar que ocurre un
error si se recibe del controlador principal 31 la señal de control
de tensión que representa un valor de tensión que excede una
diferenciar admisible a partir de un valor de tensión de la señal de
control de tensión previa, y proporcionan la señal de control de
tensión previamente recibida y almacenada.
Cada uno de los correctores
35A1-35An, 35B1-35Bn,
35C1-35Cn de error correspondientes a los
controladores 33A1-33An, 33B1-33Bn,
33C1-33Cn de célula pueden comprender una memoria
para almacenar un programa de procesamiento y un valor de tensión
de referencia y un microprocesador para realizar el control de
célula y la corrección de error según el programa de
procesamiento.
A continuación se describirá la configuración
detallada de las células de potencia 34A1-34An,
34B1-34Bn, 3434Cn haciendo referencia a la Fig.
2.
Cada una de las células de potencia
34A1-34An, 34B1-34Bn, 3434Cn, como
se muestra en la Fig. 2, comprende un circuito 21 rectificador
trifásico, un circuito alisador 22 y un circuito 23 de interruptor
de semiconductor que tiene un interruptor de semiconductor tal como
un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT).
Para simplificar la configuración del hardware,
el controlador principal 31 y los controladores
33A1-33An, 33B1-33Bn,
33C1-33Cn de célula pueden ser integrados en un
único chip de circuito integrado por una estructura de sistema sobre
chip. Esta estructura ejerce unas excelentes características con
vistas a rapidez y fiabilidad de comunicación entre los
controladores.
Se describirá el funcionamiento del ondulador
multinivel de puente H que usa comunicación de CAN según una
realización de la presente invención haciendo referencia a la Fig.
1.
El controlador principal 31 convierte el control
de velocidad en una señal de control de tensión de cualquiera de
las tres fases de corriente alterna y da como salida la señal de
control de tensión a cada uno de los controladores
33A1-33An, 33B1-33Bn, 33C1-33Cn de célula a través de la red 32 en cada periodo de comunicación predeterminado. El periodo de comunicación puede ser de 1 ms (milisegundo).
33A1-33An, 33B1-33Bn, 33C1-33Cn de célula a través de la red 32 en cada periodo de comunicación predeterminado. El periodo de comunicación puede ser de 1 ms (milisegundo).
Cada uno de los controladores
33A1-33An, 33B1-33Bn,
33C1-33Cn de célula da como salida la señal de
modulación de anchura de impulso para activar la puerta del
interruptor de semiconductor de la correspondiente de las células de
potencia 34A1-34An, 34B1-34Bn,
34C1-34Cn en base a la señal de control de tensión.
En este momento, cada uno de los controladores
33A1-33An, 33B1-33Bn,
33C1-33Cn de célula da como salida una señal de
modulación de anchura de impulso ajustada en fase de acuerdo con la
información de fase de las tres fases a la cual pertenece el
controlador de célula y con la información del orden de conexión en
serie, es decir, un número de capa en base a la señal de control de
tensión, teniendo dicha señal de modulación de anchura de impulso
una fase obtenida sumando una diferencia de fase según el número de
la capa y cualquier fase de las tres fases a la cual pertenece el
controlador de célula a una fase de la señal de control de
tensión.
Cada una de las células de potencia
34A1-34An, 34B1-34Bn,
34C1-34Cn recibe la señal de modulación de anchura
de impulso y da como salida unas tensiones de salida
correspondientes de anchuras de impulso correspondientes que tienen
fases diferentes como señales multinivel, tal como se muestra en la
Fig. 4.
El número de niveles de los niveles múltiples es
proporcional al número de células de potencia conectadas en serie,
y se encuentra por experimentos que el número de niveles múltiples
es el número obtenido sumando 1 al número de células de potencia
x4. En otras palabras, se obtiene la ecuación número de niveles
múltiples por fase = número de células de potencia conectadas en
serie x 4+1.
La Fig. 4 es una forma de onda que ilustra una
salida de tensión de salida monofásica del ondulador según una
realización de la presente invención.
Al mismo tiempo, se puede producir un error de
sincronización entre el controlador principal 31 y cada uno de los
controladores 33A1-33An, 33B1-33Bn,
33C1-33Cn de célula debido a la diferencia de reloj
de CPU o a un error de computación entre el controlador principal
31 y cada uno de los controladores 33A1-33An,
33B1-33Bn, 33C1-33Cn de célula.
Para resolver un error de sincronización de este
tipo, cada uno de los correctores 35A1-35An,
35B1-35Bn, 35C1-35Cn de error
corrige el error de reloj que se produce en cada uno de los
controladores 33A1-33An, 33B1-33Bn,
33C1-33Cn de célula en base al periodo de
comunicación (por ejemplo, 1 ms) para transmitir la señal de
control de tensión del controlador principal 31 a los controladores
33A1-33An, 33B1-33Bn,
33C1-33Cn de célula.
En otras palabras, cada uno de los correctores
35A1-35An, 35B1-35Bn,
35C1-35Cn de error detecta la diferencia de reloj
entre ambas CPU en cada periodo de comunicación y compensa la
diferencia de reloj por medio de incrementos y decrementos de reloj
de los controladores 33A1-33An,
33B1-33Bn, 33C1-33Cn de célula.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Además, si no se transmite la señal de control
de tensión del controlador principal 31 a e los controladores
33A1-33An, 33B1-33Bn,
33C1-33Cn de célula durante un periodo de tiempo
que excede el periodo de comunicación, o si la señal de control de
tensión que se recibe tuviera un valor de tensión diferente del
valor de tensión de la señal de control de tensión previa tal que
excediera una diferencia admisible, cada uno de los controladores
33A1-33An, 33B1-33Bn,
33C1-33Cn de célula da como salida la señal de
modulación de anchura de impulso en base a la señal de control de
tensión recibida en un periodo previo de manera que cada uno de los
correctores 35A1-35An, 35B1-35Bn,
35C1-35Cn de error puede corregir un error de
comunicación entre el controlador principal 31 y los controladores
33A1-33An, 33B1-33Bn,
33C1-33Cn de célula.
Como se describió anteriormente, el ondulador
multinivel de puente H que usa comunicación de CAN según la presente
invención tiene las siguientes ventajas.
Puesto que el controlador principal transmite la
señal de control de tensión de sólo una única fase de las tres
fases a cada uno de los controladores de célula para minimizar los
datos de comunicación entre el controlador principal y cada
controlador de célula, es posible reducir la carga de control del
controlador principal. Puesto que los controladores de célula
controlan las células de potencia y realizan una función de
protección contra el error, se puede obtener un control distribuido,
y se pueden simplificar y modularizar los medios de comunicación de
CAN tanto en hardware como en línea para la comunicación de CAN y
ésta última.
Puesto que la presente invención puede ser
realizada de diversas formas sin apartarse del espíritu o de las
características esenciales de la misma, también se debería entender
que las realizaciones anteriormente descritas no están limitadas por
cualquier detalle de la descripción precedente, salvo que se
especifique otra cosa, sino que se debería considerar más bien con
amplitud dentro de su espíritu y objeto tal como se define en las
reivindicaciones anexas y por tanto, se pretende que todos los
cambios y modificaciones que caigan dentro de las metas y objetos de
las reivindicaciones, o equivalentes de dichas metas y objetos,
estén abarcados por las reivindicaciones anexas.
Claims (3)
1. Un ondulador multinivel de puente H que usa
una comunicación de CAN, que comprende:
una pluralidad de células de potencia conectadas
en serie por fase, teniendo cada una un interruptor de potencia de
semiconductor para conmutar el control;
un controlador principal que da como salida una
señal de control de tensión de una sola fase de las tres fases que
representan las tensiones de salida a obtener del ondulador, en cada
periodo de comunicación predeterminado según un control de velocidad
predeterminado y que habilita la comunicación de CAN;
una pluralidad de controladores de célula
conectados al controlador principal, teniendo cada uno de ellos
salidas conectadas a las correspondientes células de potencia, tal
que estos controladores de célula proporcionan una señal de
modulación de pulso a las células, para controlar la amplitud y la
fase de las tensiones de salida de las células de potencia, para dar
como salida una señal de modulación de anchura de impulso que tiene
una diferencia de fase por fase y una diferencia de fase de acuerdo
con una posición de una célula de potencia correspondiente en base a
la señal de control de tensión de una cualquiera de las tres fases,
y que habilita la comunicación de CAN, obteniéndose dicha señal de
modulación desfasando la señal recibida del control principal
teniendo en cuenta por un lado la fase en la que está la célula y la
posición de conexión en serie de la célula, permitiendo el cambio
total de fase que los controladores de célula den una salida, que es
la señal de modulación de anchura de impulso, a las células de
potencia correspondientes, calculándose mediante la suma de la
diferencia de fase con la diferencia de fase según la posición en la
conexión en serie;
una red conectada entre el controlador principal
y los controladores de célula, que proporciona un camino de
comunicación entre el controlador principal y los controladores de
célula; y
unos correctores de error, provisto cada uno
correspondientemente con cada uno de los controladores de célula y
conectados al controlador principal y a los controladores de célula,
para corregir el error de reloj de los controladores de célula en
base al periodo de comunicación del controlador principal o para
determinar que se produce error si la señal de control de tensión no
se recibe del controlador principal durante un periodo de tiempo
predeterminado y proporcionar una señal de control de tensión
previamente recibida y almacenada, o bien para determinar que se
produce error si se recibe del controlador principal una señal de
control de tensión, la cual representa un valor de tensión que
excede una diferencia admisible a partir de un valor de tensión de
la señal de control de tensión previa, y proporcionar una señal de
control de tensión previamente recibida y almacenada, de tal manera
que, si se produce un error de sincronización entre el controlador
principal y cada uno de los controladores de célula, este error de
reloj es corregido en cada uno de los controladores de célula en
base al periodo de comunicación para transmitir la señal de control
de tensión del controlador principal a los controladores de célula,
tal que cada uno de los correctores de error detecta la diferencia
de reloj en cada periodo de comunicación y compensa la diferencia de
reloj por medio de incrementos y decrementos de reloj de los
controladores de célula, y tal que, si no se transmite la señal de
control de tensión del controlador principal a los controladores de
célula durante un periodo de tiempo que excede el periodo de
comunicación, o si la señal de control de tensión que se recibe
tuviera un valor de tensión diferente del valor de tensión de la
señal de control de tensión previa tal que excediera una diferencia
admisible, cada uno de los controladores de célula da como salida la
señal de modulación de anchura de impulso en base a la señal de
control de tensión recibida en un periodo previo de manera que cada
uno de los correctores de error puede corregir un error de
comunicación entre el controlador principal y los controladores de
célula.
2. El ondulador multinivel de puente H que usa
una comunicación de CAN como el de la reivindicación 1, en el que la
red incluye una red de fibra óptica para proporcionar un camino de
comunicación entre los accionadores de comunicación de CAN del
controlador principal y los controladores de célula.
3. El ondulador multinivel de puente H que usa
una comunicación de CAN como el de la reivindicación 1, en el que
cada uno de los controladores de célula incluye:
una memoria para almacenar y proporcionar una
información de diferencia de fase entre una fase de la señal de
control de tensión del controlador principal y una fase de una
tensión a obtener de la correspondiente célula de potencia, de
acuerdo con la posición de conexión en serie de la correspondiente
célula de potencia, y cualquiera de las tres fases a la cual
pertenece la correspondiente célula de potencia;
un generador de señal de modulación de anchura
de impulso para generar la señal de modulación de anchura de
impulso; y
un procesador que controla la generación de la
señal de modulación de anchura de impulso del generador de señal de
modulación de anchura de impulso de acuerdo con la información sobre
la diferencia de fase proporcionada desde la memoria.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200603068A ES2321677B2 (es) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Ondulador multinivel de puente h que usa comunicacion de can. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200603068A ES2321677B2 (es) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Ondulador multinivel de puente h que usa comunicacion de can. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2321677A1 ES2321677A1 (es) | 2009-06-09 |
| ES2321677B2 true ES2321677B2 (es) | 2010-06-08 |
Family
ID=40732127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200603068A Active ES2321677B2 (es) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Ondulador multinivel de puente h que usa comunicacion de can. |
Country Status (1)
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|---|---|
| ES (1) | ES2321677B2 (es) |
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| KR20040034070A (ko) * | 2002-10-21 | 2004-04-28 | 현대중공업 주식회사 | 직렬통신을 이용한 ｈ-브릿지 인버터 시스템 |
| EP1422813A2 (en) * | 2002-11-19 | 2004-05-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Inverter control method and apparatus |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7428159B2 (en) * | 2005-03-31 | 2008-09-23 | Silicon Laboratories Inc. | Digital PWM controller |
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2006
- 2006-11-30 ES ES200603068A patent/ES2321677B2/es active Active
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| EP1422813A2 (en) * | 2002-11-19 | 2004-05-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Inverter control method and apparatus |
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| YOUNG-MIN PARK et al. "{}A simple and reliable PWM synchronization & phase-shift method for cascaded H-bridge multilevel inverter based on a standard serial communication protocol"{} 12.10.2006. Conference Record of the 2006 IEEE Industry Applications Conference Forty-First IAS Annual Meeting (IEEE Cat. No. 06CH37801) 2006 IEEE Piscataway, NJ, USA. ISBN 1-4244-0364-2, Vol 2. Todo el documento. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2321677A1 (es) | 2009-06-09 |
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