ES2346519T3 - Aparato de acondicionamiento de aire. - Google Patents
Aparato de acondicionamiento de aire.Info
- Publication number
- ES2346519T3 ES2346519T3 ES03000128T ES03000128T ES2346519T3 ES 2346519 T3 ES2346519 T3 ES 2346519T3 ES 03000128 T ES03000128 T ES 03000128T ES 03000128 T ES03000128 T ES 03000128T ES 2346519 T3 ES2346519 T3 ES 2346519T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- voltage
- filter
- active
- output
- power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 76
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 24
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 21
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 19
- 230000008859 change Effects 0.000 description 19
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 14
- 230000009471 action Effects 0.000 description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 9
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 7
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 7
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 5
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 5
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- VIKNJXKGJWUCNN-XGXHKTLJSA-N norethisterone Chemical compound O=C1CC[C@@H]2[C@H]3CC[C@](C)([C@](CC4)(O)C#C)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 VIKNJXKGJWUCNN-XGXHKTLJSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Abstract
Aparato de acondicionamiento de aire que comprende: un medio (4) de conversión CC-CA para producir una tensión controlable de CA para hacer actuar a un compresor (6); un medio (2, 3) de conversión CA-CC para generar una potencia de CC de una fuente (1) de CA; un medio filtrador activo que comprende un filtro (5) activo asociado con el medio (2, 3) de conversión CA-CC para conformar la corriente de entrada a dicho medio de conversión CC-CA en una onda sinusoidal aproximada; y medios de prevención de sobretensión (14, 71-77) para apagar dicho filtro (5) activo al detectar que una tensión de salida de dicho filtro (5) activo está por encima de un umbral predeterminado, caracterizado porque: los medios (14, 71-77) de prevención de sobretensión incluyen medios de prevención de detección para evitar que un rebasado de la tensión de salida de dicho filtro (5) activo se detecte como una sobretensión durante un período de no detección.
Description
Aparato de acondicionamiento de aire.
\global\parskip0.900000\baselineskip
La presente invención se refiere a un aparato de
acondicionamiento de aire que incluye un circuito inversor que
cambia la frecuencia de un compresor de potencia en un dispositivo
exterior, de modo que produce una potencia óptima para una carga, y
más particularmente, a un aparato de acondicionamiento de aire
equipado con un filtro activo que mejora un factor de potencia y
suprime una corriente armónica alta proveniente de una fuente de
alimentación.
Se conoce un acondicionador de aire que realiza
un ciclo de refrigeración mediante el funcionamiento secuencial de
un compresor, un condensador, un descompresor y un evaporador.
Adicionalmente, un acondicionador de aire reciente incluye un
circuito inversor para suministrar al compresor una potencia de
excitación de corriente alterna para controlar la frecuencia de
salida del mismo según una carga. Esta estructura permite al
acondicionador de aire funcionar a una potencia óptima para una
carga, aumentando por tanto la comodidad del acondicionamiento del
aire mientras se ahorra energía.
Tal como se muestra en la figura 39, un
acondicionador de aire convencional rectifica una salida de una
fuente 501 de energía de corriente alterna comercial usando un
circuito 502 rectificador en puente compuesto por cuatro diodos, y
filtra la tensión rectificada usando un condensador 503 filtrador
para convertir la misma a corriente continua, y funciona así como
un circuito de suministro de energía del tipo de entrada de
condensador. La corriente continua del condensador 503 filtrador es
convertida a una corriente alterna de frecuencia arbitraria por un
circuito 504 inversor y se suministra a un compresor 505 de potencia
que trabaja como una carga.
El circuito 504 inversor incluye un circuito
trifásico de transistores en puente compuesto por seis transistores
511-516 conectados los unos a los otros mediante una
conexión trifásica en puente, y seis diodos 521-526
dispuestos en paralelo a los transistores 511-516,
respectivamente. Cada uno de los transistores
511-516 suministra una potencia de corriente
trifásica alterna al compresor 505 de potencia, cuando éste está
encendido en el instante en que se suministra una señal de control
de una parte 506 de control del inversor al terminal de control de
la misma. El circuito 504 inversor funciona a la máxima eficiencia
para una carga, mediante el control de la frecuencia de salida
según la carga.
En el caso del anterior circuito de suministro
de energía del tipo de entrada de condensador, una corriente de
entrada circula cuando una tensión de entrada es mayor que una
tensión V_{o} filtrada de CC, y deja de circular cuando la
tensión de entrada es menor que V_{o}, tal como se muestra en la
figura 8. Como resultado, el anterior circuito de suministro de
energía del tipo de entrada de condensador presenta los problemas de
que se pierde más potencia debido a una disminución del factor de
potencia del circuito de suministro de energía y a un aumento de
una corriente armónica más alta, y de que la corriente armónica más
alta afecta adversamente a una línea de potencia de CC. También,
con el acondicionador de aire antes mencionado, el compresor 505 de
potencia produce una potencia elevada, de 1 a 2 kW, y
correspondientemente, el condensador 503 filtrador tiene una
capacidad elevada, haciendo por tanto que los problemas anteriores
sean más acusados.
Para eliminar estos problemas, la IEC (Comisión
Electrotécnica Internacional) impondrá, en 1996, una normativa
sobre la corriente de los armónicos más altos de las fuentes de
alimentación, y se deberán tomar algunas medidas para cumplir con
el reglamento.
Aunque se conoce una estructura que emplea un
filtro pasivo que usa un reactor (bobina filtro) como técnica de
eliminación de las corrientes armónicas más elevadas, esta
estructura no es una contramedida perfecta porque no puede mantener
la corriente armónica más elevada por debajo del valor regulado.
Alternativamente, un acondicionador de aire que
incluye un filtro 507 activo, tal como se muestra en la figura 7,
se describe en las Solicitudes de Patente Japonesa Abiertas a
Consulta por el Público Nº 4-26374/1992 y Nº
5-68376/1993. Para ser más precisos, el filtro 507
activo incluye una bobina 531 filtro, un diodo 532 de recuperación
rápida, y un transistor 533 de potencia entre el circuito 502
rectificador en puente y el condensador 503 filtrador. La acción de
conmutación del transistor 533 de potencia está controlada por una
parte 508 de control de conmutación.
La parte 508 de control de conmutación controla
la acción de conmutación del transistor 533 de potencia de la
siguiente forma:
Tal como se muestra en la figura 39, se detecta
una tensión de corriente continua generada por el condensador 503
filtrador, en las resistencias 561 y 562 (véase la figura 11) en una
parte 541 detectora de la tensión de salida en un estado de
descompresión (dividido). La diferencia de tensión entre la tensión
así detectada y una tensión de referencia generada por una fuente
542 de tensión de referencia es producida por un amplificador 543
de diferencias. La tensión de referencia se fija en un valor
correspondiente al valor nominal de la tensión de corriente
continua.
Por otro lado, una tensión de señal
correspondiente a una tensión de entrada al filtro 507 activo es
generada por una parte 544 detectora de tensiones de entrada en
base a una tensión de salida de un circuito 502 rectificador en
puente. Por consiguiente, una resistencia 545 multiplicadora
multiplica la diferencia de tensión del amplificador 543 de
diferencias por la señal de tensión de la parte 544 detectora de
tensiones de entrada. Como resultado, la forma de onda de la
tensión de entrada es corregida en la resistencia 545 multiplicadora
por la salida del amplificador 543 de diferencias. Así, la salida
en la resistencia 545 multiplicadora incluye los componentes
correspondientes tanto a la tensión de corriente continua como a la
tensión de entrada, y es pareja a un aumento de la tensión elevada
por el filtro 507 activo.
Una corriente de entrada es detectada por una
parte 546 detectora de corrientes de entrada. La corriente de
entrada así detectada es amplificada en sincronización con la salida
de la resistencia 545 multiplicadora por un amplificador 547,
teniendo, por tanto, una forma de onda síncrona con la tensión de
entrada.
La salida del amplificador 547 es comparada por
un comparador 549 con una onda periódica de pulso generada por un
oscilador 548. Tal como se muestra en la figura 10, el comparador
549 produce una señal PWM (Modulación por Ancho de Pulso) de tipo
de pulso únicamente cuando la salida del amplificador 547 es mayor
que la onda de truncamiento. La señal PWM (Modulación por ancho de
pulsos, por sus siglas en inglés) es amplificada por un circuito
550 excitador y se suministra a un electrodo de control del
transistor 533 de potencia. El circuito 550 excitador conmuta la
salida de una señal de control de conmutación entre la activación
(on) o la desactivación (off) con una señal de control de ON/OFF
producida por un circuito 551 de salida de ON/OFF, en base a una
señal de retención.
El filtro 507 activo se conoce generalmente como
un filtro activo del tipo truncador de subidas de tensión, y eleva
la tensión de salida más alto que una tensión filtrada producida
únicamente por el circuito 502 rectificador en puente y el
condensador 503 filtrador, mediante el aprovechamiento de la energía
almacenada en la bobina 531 filtro. El aumento de la tensión
elevada es controlado por la parte 508 de control de conmutación
para ser un valor nominal predeterminado.
El filtro 507 activo suministra gradualmente la
energía almacenada en la bobina 531 filtro al condensador 503
filtrador mediante la activación o desactivación del transistor 533
de potencia a frecuencias regulares (decenas de kilohercios),
usando la señal de control de conmutación producida por la parte 508
de control de conmutación. Como resultado, la forma de onda de la
corriente de entrada se sincroniza con la de la tensión de entrada
y se convierte en una onda sinusoidal aproximada. Así, se mejora el
factor de potencia de entrada, al mismo tiempo que se suprime la
distorsión armónica y, como consecuencia, mejora la eficiencia de
utilización de la potencia de entrada.
En el caso del acondicionador de aire como el
que se muestra en la figura 37, es habitual aislar la parte 506 de
control del inversor de la parte 508 de control de conmutación y
activar cada una mediante sus fuentes de alimentación respectivas.
Así, se envían señales entre la parte 506 de control del inversor y
la parte 508 de control de conmutación a través de un
fotoacoplador. También, la parte 508 de control de conmutación
tiene una función adicional para detectar un suceso inusual que
ocurra en el filtro 507 activo, y tras detectar tal suceso inusual,
activa el fotoacoplador mediante la producción de una señal
detectora para avisar a la parte 506 de control del inversor del
suceso inusual.
No obstante, con la estructura anterior, una vez
que la parte 508 de control de conmutación se detiene debido a un
suceso inusual, o en concreto, el suministro de energía a la misma
se interrumpe por algún motivo, la parte 508 de control de
conmutación no puede producir la señal detectora, haciendo imposible
por tanto que se avise a la parte 506 de control del inversor
acerca del suceso inusual. Así, la parte 506 de control del
inversor no puede detener el compresor 505 de potencia, y el
compresor 505 de potencia continúa funcionando aunque el filtro 507
activo se haya detenido ya. Además, la sobreintensidad puede dañar
los dispositivos que componen el circuito 504 inversor.
Es habitual emplear el filtro 507 activo del
tipo truncador de subidas de tensión en un acondicionador de aire
debido a sus ventajas en términos de ahorro en costes y de reducción
de ruidos. Sin embargo, el filtro 507 activo siempre produce una
tensión más alta que la de entrada debido a la elevación de tensión
por la bobina 531 filtro y el transistor 533 de potencia, y la
tensión de salida aumenta o decrece fácilmente según la
compensación respecto a una carga.
Para eliminar este inconveniente, la
realimentación es proporcionada por la parte 508 de control de
conmutación, de modo que la tensión de salida del filtro 507 activo
mantiene un valor constante. Para ser más específicos, si cambia la
tensión de salida del filtro 507 activo, la parte 508 de control de
conmutación controla la acción de conmutación del transistor 533 de
potencia cambiando el ancho de pulso de la señal PWM en base a la
tensión de salida del filtro 507 activo detectada, de modo que la
tensión de salida del filtro 507 activo tendrá un valor fijo
demandado por la parte 506 de control del inversor.
La tensión de salida así detectada también se
suministra como información a la parte 506 de control del inversor.
En efecto, cuando la tensión de salida se excede en un cierto grado
del valor fijo, la parte 506 de control del inversor juzga que, o
bien el compresor 505 de potencia se ha detenido, o bien que algo
falla con el circuito 504 inversor, y detiene el filtro 507 activo
a la fuerza para elevar la tensión. Además, un circuito de
protección contra sobretensión, que se describirá en el siguiente
párrafo, detiene el filtro 507 activo a la fuerza para elevar la
tensión cuando la tensión de salida excede una tensión de protección
predeterminada.
El circuito de protección contra sobretensión
que se muestra en la figura 41 detecta la tensión de salida del
filtro 507 activo usando una tensión dividida por las resistencias
561, 562, previstas como circuitos divisores de tensión de la parte
541 detectora de tensión de salida, y la tensión detectada es usada
por un comparador 563 para juzgar la sobretensión. El comparador
563 compara la tensión detectada con una tensión de protección
generada por las resistencias 564, 565, y detiene la acción de
producción del circuito 550 excitador cuando la tensión detectada
es mayor que la tensión de protección.
Por otra parte, otro circuito de protección
contra sobretensión, que se muestra en la figura 42, usa como
tensión detectada la tensión de salida del filtro 507 activo
dividida por las resistencias 566, 567, que son distintas a las
resistencias 561, 562.
No obstante, cuando el filtro 507 activo eleva
la tensión de salida al valor fijado cuando activa la acción de
excitación, la tensión de salida se vuelve inestable o excede el
valor fijado momentáneamente durante un periodo determinado, tal
como cuando el circuito 504 inversor inicia o detiene la operación,
o cuando el compresor 505 de potencia está activado o desactivado.
La parte 506 de control del inversor juzga tal condición como un
suceso inusual incluso aunque el circuito 504 inversor, el filtro
507 activo, etc. funcionen con normalidad, y detiene el filtro 507
activo a fin de elevar la tensión, haciendo inestable por tanto el
funcionamiento del acondicionador de aire.
Particularmente, cuando el filtro 507 activo
activa la acción de elevación de la tensión, existe una diferencia
considerable entre una tensión inicial y una tensión objetivo de la
tensión de salida, y así se hace mayor la ganancia del control por
realimentación por la parte 508 de control de conmutación. Así, se
eleva tan rápidamente la tensión de salida desde el inicio, que
rebasa la tensión objetivo.
Una vez que el filtro 507 activo ha activado la
acción de elevación de la tensión, la tensión de salida del filtro
507 activo cae instantáneamente debido a la intensidad que circula
por el compresor 505 de potencia en el momento de su activación.
Correspondientemente, el filtro 507 activo eleva la tensión de
salida, usando el control por realimentación por la parte 508 de
control de conmutación, para compensar tal caída de tensión.
Sin embargo, una vez que el compresor 505 de
potencia se ha iniciado, la corriente circula constantemente y por
ello se estabiliza el voltaje. Así, la tensión elevada de salida
rebasa la tensión objetivo por un incremento en ella. A
continuación, la tensión de salida cae más de lo necesario debido a
la realimentación para reducir la tensión sobreimpulsada, y esta
vez no alcanza el valor objetivo. Las tensiones de salida
consiguientes se mantienen en un estado estable porque las
oscilaciones transitorias continúan con la constante de tiempo de
un sistema de control por realimentación.
Así, el acondicionador de aire convencional es
desventajoso porque se detiene si lo hace el filtro 507 activo
cuando el circuito de protección contra sobretensión funciona a una
tensión sobreimpulsada de salida, tal como se ha explicado.
El valor del incremento de la tensión
sobreimpulsada de salida es elevado para un nivel de valores
absolutos, sin embargo, se genera tan sólo en decenas de
milisegundos. Así, un incremento de este nivel no supera los
valores nominales máximos del filtro 507 activo, el elemento
conmutador del circuito 504 inversor, y el condensador 503
filtrador, y no ocurre ningún problema tal como daño de elementos,
reducción de vida operativa ni degradación del rendimiento.
De este modo, el nivel de funcionamiento del
circuito de protección contra sobretensión puede elevarse para
evitar que el acondicionador de aire se detenga debido al cambio de
la corriente de entrada a consecuencia del sobreimpulso.
Sin embargo, al hacer esto, la sobretensión que
debería detectarse no se detecta, y se hace imposible proteger el
elemento contra daños por la sobretensión.
Puesto que la tensión de protección, que se
compara con la tensión detectada por el circuito de protección
contra sobretensión, se obtiene mediante la división de la tensión
de corriente continua por las resistencias 564, 565, el efecto de
la tensión de salida sobre la misma es despreciable. Por tanto, la
tensión de salida y una tensión de referencia usada en el circuito
de protección contra sobretensión, se determinan por separado. Sin
embargo, las variaciones en los valores de resistencia de las
resistencias 561, 562 o las resistencias 564, 565, previstas para
detectar la tensión, pueden reducir el margen de detección (tensión
de protección menos tensión de salida) del circuito de protección
contra sobretensión.
Para ser más específicos, cuando los valores de
resistencia de la resistencia 561 varían en cantidades elevadas
mientras que los de las resistencias 562 lo hacen en cantidades
pequeñas, el circuito divisor de tensión detecta una tensión de
salida más baja que la tensión normal. De este modo, si la tensión
de salida se controla en función del valor así detectado, la
tensión de salida se eleva por encima de la tensión normal. Por otro
lado, cuando el valor de resistencia de la resistencia 564 varía en
grandes cantidades mientras que el de la resistencia 565 lo hace en
cantidades pequeñas, la tensión de protección se hace más pequeña
que la tensión normal. En consecuencia, el margen de detección se
reduce, poniéndoselo por tanto más fácil al circuito de protección
contra sobretensión para que empiece la operación cuando la tensión
de salida del filtro 507 activo rebasa la tensión normal.
Como resultado, el circuito de protección contra
sobretensión funciona frecuentemente, lo que supone el problema de
que el acondicionador de aire no pueda funcionar continuamente.
Actualmente, el margen de detección de cada acondicionador de aire
se evalúa antes de la entrega para eliminar este problema. No
obstante, la evaluación individual del margen de detección crea
problemas durante el proceso de fabricación, tales como la reducción
de la producción y complicaciones en la inspección, y encarece el
acondicionador de aire resultante.
El acondicionador de aire convencional controla
la potencia de acondicionamiento de aire cambiando la frecuencia de
funcionamiento del compresor 505 de potencia de 15 Hz a 120 Hz.
Según una especificación típica, un compresor para el inversor
funciona a 60 Hz durante el primer minuto desde la activación para
estabilizar los ciclos de activación y refrigeración. Cuando el
compresor 505 de potencia funciona según tal especificación, la
corriente de carga del mismo aumenta porque la frecuencia de
activación de 15 Hz aumenta linealmente hasta la frecuencia de
funcionamiento de 60 Hz, tal como se muestra en la figura 13.
En consecuencia, la tensión de salida del filtro
507 activo decrece a medida que aumenta la intensidad de carga.
Entonces, para compensar tal disminución en la tensión de salida, al
parte 508 de control de conmutación eleva el valor de la tensión
bajo el control de la realimentación, de modo que la tensión de
salida se mantenga en el nivel constante.
El cambio anterior en la tensión de salida no
ocurre instantáneamente tal como se ha explicado, si no que ocurre
significativa y continuamente durante un periodo largo de tiempo.
Así, el control por realimentación se retrasa y provoca una onda de
baja frecuencia en la tensión de salida y, tal como se muestra en la
figura 44, la forma de onda de la corriente de entrada al filtro
507 activo, que es regular en general, se desplaza
correspondientemente a la que tiene una fluctuación irregular. Como
resultado, la corriente de entrada al filtro 507 activo aumenta por
encima de la intensidad nominal, y el circuito de protección contra
sobretensión funciona para detener el acondicionador de aire.
Para evitar que el acondicionador de aire sea
detenido por el cambio en la corriente de entrada, puede elevarse
el nivel operativo del circuito de protección contra sobretensión.
Sin embargo, al hacer esto, la sobretensión provocada por un suceso
inusual, que debería detectarse, no se detecta, lo que hace
imposible proteger el elemento contra daños causados por la
sobretensión.
El acondicionador de aire convencional cambia la
frecuencia de funcionamiento del compresor 505 de potencia de 10 Hz
a 120 Hz (180 Hz en algún caso), dependiendo de una carga de
acondicionamiento de aire. No obstante, la acción ON/OFF del
transistor 533 de potencia del filtro 507 activo se controla
independientemente de la condición de carga del compresor 505 de
potencia. Así, la fluctuación de la corriente de salida se vuelve
demasiado elevada.
Como resultado, la tensión de salida del filtro
507 activo decrece durante el funcionamiento a alta potencia, y
también decrece la tensión en bornes del condensador 503 filtrador,
o especialmente, la tensión aplicada al circuito 504 inversor. En
cambio, la tensión de salida del filtro 507 activo aumenta durante
el funcionamiento a baja potencia, y la tensión aplicada al
circuito 504 inversor también aumenta. Nótese que, durante el
funcionamiento a baja potencia, la tensión aplicada al condensador
503 filtrador y al circuito 504 inversor está por encima del valor
nominal máximo, por tanto causando posiblemente daños en los
mismos.
Durante el funcionamiento sin carga, la tensión
de salida del filtro 507 activo aumenta más de lo que lo hace
durante el funcionamiento a baja potencia. Así, el condensador 503
filtrador y el circuito 504 inversor son más susceptibles a los
daños en comparación con el funcionamiento a baja potencia.
Adicionalmente, el acondicionador de aire
convencional tiene la siguiente desventaja en cuestión de potencia
de acondicionamiento de aire.
Un motor de inducción se emplea generalmente
como el compresor para el inversor, y tal como se muestra en la
figura 45, el motor de inducción tiene como características de
funcionamiento que el número de rotaciones está fijado en un valor
en el que una carga y un par motor están compensados, porque el par
motor es cero a Nº de la velocidad síncrona (número de rotaciones).
La diferencia entre el número síncrono de rotaciones y el número
real de rotaciones se conoce como desajuste, que afecta
significativamente a la rotación del motor.
Para ser más específicos, cuando aumenta la
carga, una curva de carga se desplaza de T_{1} a T_{2}, y la
intensidad en el motor aumenta de I_{1} a I_{2}. En
consecuencia, el desajuste también aumenta, y la potencia de
acondicionamiento de aire se degrada a medida que la frecuencia de
funcionamiento, es decir, el número de rotaciones, del compresor 505
de potencia decrece de N_{1} a N_{2}. La potencia de
acondicionamiento de aire también se degrada cuando la intensidad
en el motor aumenta por encima del valor nominal, porque se reduce
un valor de control de la frecuencia de funcionamiento del compresor
505 de potencia con el fin de reducir la intensidad en el
motor.
En el filtro 507 activo, la frecuencia de
conmutación y la pérdida por conmutación del transistor 533 de
potencia, la inductancia y la corriente con fluctuaciones de la
bobina 531 filtro, corriente de entrada, etc. tienen una
correlación estrecha. Más específicamente, la corriente con
fluctuaciones \DeltaI en la corriente de bobina se expresa por la
siguiente Ecuación (1).
donde \alpha es una
constante,
f_{SW} es la frecuencia de conmutación del
transistor 533 de potencia,
L es la inductancia de la bobina 531 filtro.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Por tanto, dando un cierto valor a la
inductancia de la bobina 531 filtro, luego multiplicando f_{SW}
por \DeltaI, se obtiene un valor constante (f_{SW} x \DeltaI
= un valor constante). Así, tal como se muestra en la figura 46,
aumentar la frecuencia de conmutación reduce la corriente con
fluctuaciones; por otro lado, aumenta la pérdida por conmutación
del transistor 533 de potencia. Por tanto, la frecuencia de
conmutación f_{SW} se determina generalmente en función de la
capacidad de corriente y la inductancia de la bobina 531 filtro.
Cuando la frecuencia de conmutación f_{SW} es
fija, el número de veces de conmutación por periodo de la potencia
de la fuente de alimentación se vuelve inversamente proporcional a
la frecuencia de la fuente de alimentación. Por lo tanto, surge un
problema de que la corriente con fluctuaciones en la bobina 531
filtro aumenta a medida que decrece la frecuencia de la fuente de
alimentación. Por ejemplo, cuando se compara el caso de la
frecuencia de la fuente de alimentación de 50 Hz y la frecuencia de
la fuente de alimentación de 60 Hz, el número de conmutaciones por
ciclo de la potencia de la fuente de alimentación es mayor en el
primer caso que en el segundo. Así, el primer caso de la frecuencia
de la fuente de alimentación de 50 Hz tiene una corriente con
fluctuaciones mayor y tiene una pérdida por conmutación mayor en
comparación con el segundo caso de la frecuencia de la fuente de
alimentación de 60 Hz. Además, surge el problema de que el valor de
cresta de la corriente, que afecta la capacidad máxima del
transistor 533 de potencia, aumenta según lo hace la corriente con
fluctuaciones.
Cuando se cambia el nivel de corriente continua
en la bobina que emplea un núcleo, se produce la saturación
magnética en un cierto nivel y la inductancia cae abruptamente, lo
que se conoce como características superpuestas de corriente
continua de la bobina. En particular, en el caso de un modelo de
acondicionador de aire de 230 V, la bobina 531 filtro usada para
elevar la tensión tiene una elevada intensidad máxima de bobina,
hasta 7 a 8 A rms, y es casi imposible aplanar las características
superpuestas de corriente continua de la bobina. De hecho, la
inductancia de las características superpuestas de corriente
continua de la bobina decrece según aumenta la intensidad de la
bobina, tal como se muestra en la figura 47.
Se entiende a partir de la Ecuación (1) que la
corriente con fluctuaciones aumenta según decrece la inductancia.
Así, tal como se muestra en la figura 48, cuanto mayor sea la
corriente de bobina, mayor será la corriente con fluctuaciones.
Para ser más específicos, una corriente con
fluctuaciones \DeltaI_{1} es pequeña cuando la corriente de
bobina es pequeña, tal como se muestra en la figura 19, y una
corriente con fluctuaciones \DeltaI_{2} es elevada cuando la
corriente de bobina es elevada, tal como se muestra en la figura
20.
La corriente con fluctuaciones así incrementada
no puede eliminarse por medio de un filtro de ruidos y circula por
la línea de suministro de CA, lo que presenta el problema de que
aumenta el nivel de ruido de la tensión en bornes de ruido, la
potencia de ruido, la radiación innecesaria, etc..
La parte 508 de control de conmutación demanda
una fuente de alimentación, tal como una fuente de alimentación que
produzca un voltaje de +15 V o mayor para el amplificador 547 o
similar. Así, la parte 508 de control de conmutación es de gran
tamaño y bastante costosa.
Además, la parte 508 de control de conmutación
controla la acción de conmutación de tal manera que la fase de la
corriente de entrada se sincroniza con la de la tensión de entrada
para aproximarse a la onda sinusoidal. No obstante, la forma de
onda real de la tensión de entrada está distorsionada porque es
probable que se desarrolle una tensión en la intensidad de
corriente a medida que aumenta, lo que presenta el problema de que
es difícil aproximar la corriente de entrada a la onda
sinusoidal.
La parte 508 de control de conmutación comprende
principalmente un único circuito integrado. Así, si se bloquea el
circuito integrado, la parte 541 detectora de tensiones de salida no
puede detectar un aumento excesivo de la tensión de salida cuando
el valor de salida aumenta más de lo necesario, haciendo imposible
por tanto la supresión de un aumento de la tensión de salida.
La parte 508 de control de conmutación encuentra
el aumento de la tensión de salida por medio del cálculo de la
compensación de tensiones entre el valor nominal y la tensión de
salida detectada, y produce la señal PWM tal que hace cero la
compensación de tensiones. Sin embargo, existe una compensación de
tensiones considerable en el instante de la activación del filtro
507 activo, y la tensión de salida cambia tras haber transcurrido
un tiempo desde que se produjo la señal de control de conmutación
hacia el transistor 533 de potencia. Así, si la señal de control de
conmutación generada en base a una compensación de tensiones tan
considerable se suministra al transistor 533 de potencia después de
un tiempo desde la activación del filtro 507 activo, se eleva la
tensión de salida por encima del valor nominal.
Adicionalmente, cuando se consume menos energía
debido al funcionamiento a baja potencia, la tensión de salida sólo
supera el valor nominal por un ligero ensanchamiento del ancho de
pulso de la señal de control de conmutación de la parte 508 de
control de conmutación a partir de un ancho de pulso determinado.
Por tanto, es necesario generar la señal de control de conmutación
con un intervalo más reducido que el ancho de pulso determinado.
Para cumplir con este requisito, el ancho de pulso de la señal de
control de conmutación sólo puede variar en un intervalo limitado,
haciendo difícil por tanto la aproximación de la forma de onda de la
intensidad a la forma de onda de la tensión. En consecuencia, ni
pueden suprimirse los componentes armónicos más altos en la
corriente del suministro de energía ni puede mejorarse el factor de
potencia.
Puesto que la compensación de tensiones alcanza
su máximo durante la activación del filtro 507 activo, la señal de
control de conmutación se produce con un ancho de pulso ampliado, y
si el filtro 507 activo empieza en el valor máximo instantáneo de
la tensión de entrada, el valor de la corriente a ser determinado
por la señal de control de conmutación alcanza su máximo ancho de
pulso. Dado que el valor nominal máximo del transistor 533 de
potencia es determinado por el máximo valor de la corriente en tales
condiciones, es necesario asegurar el valor nominal máximo para el
transistor 533 de potencia, incluso cuando el valor de corriente
máximo es mucho mayor que el valor de la corriente en condiciones
controladas normalmente excepto para la activación. Por esta razón,
el acondicionador de aire demanda un transistor 533 de potencia con
un valor nominal máximo bastante grande, lo cual encarece el
acondicionador de aire resultante.
El acondicionador de aire incluye un modelo de
100 V impulsado por una tensión de la fuente de alimentación de 100
V, y un modelo de 200 V impulsado por una tensión de la fuente de
alimentación de 200 V. Tal como se muestra en la figura 63, el
primero produce una tensión de corriente continua de 280 V mediante
la elevación de una tensión de 100 V de la fuente 501 de
alimentación comercial mediante una bobina 561 filtradora que usa
un circuito 571 rectificador duplicador de la tensión que comprende
los diodos 571a, 571b y los condensadores 571c, 571d. Por otra
parte, tal como se muestra en la figura 64, el último produce una
tensión de corriente continua rectificando una tensión de 200 V de
la fuente 501 de alimentación comercial usando el circuito 502
rectificador en puente.
Así, aunque no se muestra en la figura, el
acondicionador de aire del modelo de 200 V incluye un filtro 507
activo como el del acondicionador de aire mostrado en la figura 37.
No obstante, el acondicionador de aire del modelo de 100 V necesita
dos filtros 507 activos para dos condensadores 571c, 571d. Por
tanto, el último es desventajoso comparado con el primero porque es
más costoso.
JP 6105563 revela un acondicionador de aire en
el cual se opera un motor en condiciones óptimas. El margen de
modulación PWM de control de un inversor al recibir una tensión de
CC constante, y un margen de modulación PAM de control del inversor
cuando recibe una tensión de CC variada por impulsor se cambia para
controlar el motor.
La figura 1 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra la estructura de un acondicionador de aire
según la primera realización de la presente invención.
La figura 2 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra la estructura de un circuito para enviar una
señal entre un microprocesador y una parte de control de conmutación
en el acondicionador de aire de la figura 1.
La figura 3 es una vista que muestra una forma
de onda que representa el funcionamiento de un filtro activo y un
circuito inversor en el acondicionador de aire de la figura 1.
La figura 4 es un diagrama de circuito que
muestra otra estructura del acondicionador de aire de la figura 1
para compensar una tensión aplicada a un compresor de potencia
cuando se desconecta el filtro activo.
La figura 5(a) es una gráfica que muestra
la relación entre una frecuencia de funcionamiento del compresor de
potencia invariablemente fijo ya sea que el filtro activo esté
desconectado o no, y un valor efectivo de la tensión del circuito
inversor.
La figura 5(b) es una gráfica que muestra
la relación entre una frecuencia de funcionamiento y una tensión
aplicada del compresor de potencia, cuando el filtro activo funciona
normalmente y cuando el mismo está desconectado.
La figura 6(a) es una gráfica que muestra
la relación entre las frecuencias de funcionamiento del compresor
de potencia fijo de forma separada, cuando el filtro activo funciona
normalmente y cuando el mismo está desconectado, y el valor
efectivo de la tensión del circuito inversor.
La figura 6(b) es una gráfica que muestra
la relación entre la frecuencia de funcionamiento y una tensión
aplicada del compresor de potencia cuando el filtro activo funciona
normalmente y cuando el mismo está desconectado.
La figura 7 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra la estructura de un acondicionador de aire
según la segunda realización de la presente invención.
La figura 8 es una vista que muestra una forma
de onda que representa el funcionamiento de un circuito de
protección contra sobretensión en la activación del filtro activo o
compresor de potencia en el acondicionador de aire de la figura
7.
La figura 9 es un diagrama de bloque que muestra
la estructura de una parte de control de conmutación en el
acondicionador de aire de la figura 7 cuando se proporciona un
filtro de paso bajo.
La figura 10 es una vista que muestra una forma
de onda que explica cómo las oscilaciones transitorias de la
tensión de salida del filtro activo son deterioradas por el filtro
de paso bajo.
La figura 11 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra la estructura de la parte de control de
conmutación cuando se proporciona una parte de cambio de constante
de tiempo.
La figura 12 es una vista que muestra una forma
de onda que explica cómo las oscilaciones transitorias de la
tensión de salida del filtro activo son deterioradas por la parte de
cambio de constante de tiempo.
La figura 13 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra la estructura de otro circuito de protección
contra sobretensión en el acondicionador de aire de la figura 7.
La figura 14 es una gráfica que muestra cómo la
frecuencia de funcionamiento del compresor de potencia es cambiada
en diferente velocidad cambiante en cada periodo predeterminado por
una parte de control de inversor en el acondicionador de aire de la
figura 7.
La figura 15 es una vista que muestra una forma
de onda que representa una corriente de entrada al filtro activo,
que cambia antes y después de que cambia la frecuencia de
funcionamiento en base a las características que se muestran en la
figura 14.
La figura 16 es una vista que muestra la
relación entre una frecuencia de conmutación y una corriente con
fluctuaciones.
La figura 17 es una forma de onda que representa
la relación entre una corriente de bobina y la frecuencia de
conmutación.
La figura 18 es un diagrama esquemático que
muestra la estructura para el control de una frecuencia oscilante
de un oscilador provisto en la parte de control de conmutación de
acuerdo con una intensidad de carga.
La figura 19 es una gráfica que muestra la
relación entre la corriente de bobina y la corriente con
fluctuaciones que indica que un incremento en la corriente con
fluctuaciones es eliminado por la estructura que se muestra en la
figura 18.
La figura 20 es una vista que muestra una forma
de onda de la corriente con fluctuaciones cuando la intensidad de
corriente es grande.
La figura 21 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra la estructura para elevar la tensión de salida
del filtro activo en base a la intensidad de carga y desajuste del
compresor de potencia.
La figura 22 es una vista que muestra las
características del compresor de potencia mejorado por la estructura
de la figura 21.
La figura 24 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra la estructura de un acondicionador de aire
según la tercera realización de la presente invención.
La figura 25 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra la estructura de una parte de detección de
intensidad máxima de corriente en el acondicionador de aire de la
figura 24.
La figura 26 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra la estructura de una parte de detección de
intensidad promedio de corriente en el acondicionador de aire de la
figura 24.
La figura 27 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra la estructura de una parte de detección de
tensión excesiva en el acondicionador de aire de la figura 24.
La figura 28 es una vista que muestra una forma
de onda que representa una intensidad que circula en el filtro
activo en el acondicionador de aire de la figura 24.
La figura 29 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra la estructura de un acondicionador de aire
según la cuarta realización de la presente invención.
La figura 30 es un diagrama de bloque que
muestra la estructura de una parte principal de otra parte de
control de conmutación en el acondicionador de aire de la figura
24.
La figura 31 es una gráfica que muestra cómo la
tensión de salida del filtro activo alcanza una tensión objetivo en
el momento de activación.
La figura 32 es un diagrama de bloque que
muestra la estructura de una parte principal de otra parte de
control de conmutación en el acondicionador de aire de la figura
29.
La figura 33 es una vista que muestra una forma
de onda que representa la relación entre la tensión de entrada y
una señal PWM durante la operación de la parte de control de
conmutación de la figura 32.
La figura 34 es un diagrama de bloque que
muestra la estructura de una parte principal de otra parte de
control de conmutación en el acondicionador de aire de la figura
29.
La figura 35 es una vista que muestra una forma
de onda que representa la relación entre la tensión de entrada y
una señal PWM durante la operación de la parte de control de
conmutación de la figura 34.
La figura 36 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra la estructura del acondicionador de aire de la
figura 29 cuando incluye otro tipo de filtro activo.
La figura 37 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra la estructura de un acondicionador de aire
convencional.
La figura 38 es una vista que muestra una forma
de onda que representa una tensión de entrada y una intensidad e
entrada a un circuito de suministro de energía del tipo de entrada
de condensador.
La figura 39 es un diagrama esquemático de
circuito detallado que muestra la estructura de una parte de control
de conmutación en el acondicionador de aire de la figura 37.
La figura 40 es una vista que muestra una forma
de onda que representa la operación de un circuito PWM.
La figura 41 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra la estructura de un circuito de protección
contra sobretensión empleado en el acondicionador de aire
convencional.
La figura 42 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra la estructura de otro circuito de protección
contra sobretensión empleado en el acondicionador de aire
convencional.
La figura 43 es una gráfica que muestra cómo la
frecuencia de funcionamiento de un compresor de potencia se cambia
a una velocidad de cambio regular en el acondicionador de aire
convencional.
La figura 44 es una vista que muestra una forma
de onda que representa una corriente de entrada al filtro activo,
que de manera correspondiente cambia antes y después de que se
cambia la frecuencia de funcionamiento.
La figura 45 es una vista que muestra las
características de un compresor de potencia típico.
La figura 46 es una gráfica que muestra la
relación entre una frecuencia de conmutación y la pérdida por
conmutación del transistor de potencia, y una corriente con
fluctuaciones en el filtro activo.
La figura 47 es una gráfica que muestra la
relación entre una corriente de bobina y la inductancia de una
bobina filtro.
La figura 48 es una gráfica que muestra la
relación entre la corriente de bobina y la corriente con
fluctuaciones.
La figura 49 es una vista que muestra una forma
de onda de la corriente con fluctuaciones cuando la corriente de
bobina es pequeña.
La figura 50 es una vista que muestra una forma
de onda de la corriente con fluctuaciones cuando la corriente de
bobina es grande.
La figura 51 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra la estructura de un modelo de 100V de
acondicionador de aire convencional.
La figura 52 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra la estructura de un modelo de 200V de
acondicionador de aire convencional.
\vskip1.000000\baselineskip
Es deseable proporcionar un aparato de
acondicionamiento de aire que permita un funcionamiento estable, por
ejemplo, durante el encendido, y la protección de los componentes
contra una anomalía.
La presente invención proporciona un aparato de
acondicionamiento de aire según se establece en la reivindicación
1.
Según un aparato de acondicionamiento de aire
según una realización de la invención, el exceso de tensión de
salida del filtro activo no será detectado por los medios de
prevención de sobretensión durante un período de no detección
inmediatamente después de un momento de encendido o de apagado de
los medios de conversión de CC-CA o inmediatamente
después de un momento de encendido del filtro activo. Por lo tanto,
aún si se produce una sobretensión en la tensión de salida del
filtro activo en este período, los medios de prevención de
sobretensión no interrumpirán el filtro activo. Esto permite que el
segundo dispositivo de acondicionamiento de aire se opere bajo
condiciones estables aun cuando ocurra un rebasado en la tensión de
salida. Bajo el estado estable de tensión de salida, al detectar el
exceso de tensión de salida mediante medios de prevención de
sobretensión, el filtro activo se detiene, evitando así una
anomalía de salida del filtro activo.
En otra realización, los medios de prevención de
detección elevan el umbral predeterminado para un tiempo
predeterminado cuando comienza el filtro activo o el compresor de
potencia.
En esta disposición, no se produce un rebasado
en la tensión de salida del filtro activo generado en el período
descrito por encima del umbral predeterminado, y así los medios de
prevención de sobretensión no detendrán el filtro activo. Esto
permite que el tercer aparato de acondicionamiento de aire se opere
en condiciones estables cuando se genera un rebasado de la tensión
de salida. En la condición estable de la tensión de salida, cuando
los medios de prevención de sobretensión detectan una tensión de
salida por encima de un umbral predeterminado de sobretensión
normal, el filtro activo se detiene, evitando así que se produzca
una anormalidad en la salida del filtro activo.
En otra realización, los medios de prevención de
detección comprenden medios de detección de tensión de salida para
detectar una tensión de salida del filtro activo, medios de
detección de diferencia de tensión para producir una diferencia
entre una salida detectada por los medios de detección de tensión de
salida y una tensión de referencia, y medios de redondeo de forma
de onda para redondear una salida de los medios de detección de
diferencia de tensión, y los medios de control del filtro activo
controlan el filtro activo según la diferencia detectada por los
medios de detección de diferencia de tensión.
En esta disposición, dado que la forma de onda
de la salida del medio de detección de tensión diferencial es
obtusa por los medios obtusos de forma de onda, la tensión de salida
del filtro activo al iniciar el filtro activo o el compresor de
potencia cambia gradualmente hasta que alcanza el estado estable.
Por lo tanto, puede evitarse que se produzca un rebasado de la
tensión de salida y los medios de prevención de sobretensión no
detendrán el filtro activo. Por lo tanto, aun cuando se arranca el
filtro activo o el compresor de potencia, el aparato de
acondicionamiento de aire puede operarse bajo condiciones estables.
Además, en un estado estable de la tensión de salida, puede
evitarse que se produzca una anomalía en la salida del filtro activo
mediante los medios de prevención de sobretensión.
La presente invención también proporciona un
aparato de acondicionamiento de aire según se establece en la
reivindicación 9.
En esta disposición, al detectar un exceso en la
tensión de salida del filtro activo mediante los medios de
detección de sobretensión, el suministro de energía a los medios de
control del filtro activo se detiene mediante los medios de
detención de suministro de energía. Después, los medios de control
del filtro activo detienen el control del filtro activo al detener
la energía que se le suministra.
La presente invención también proporciona un
aparato de acondicionamiento de aire según se establece en la
reivindicación 10.
En esta disposición, los medios de detección de
error detectan una diferencia entre la tensión de salida detectada
por los medios de detección de tensión de salida. Después, la
tensión de salida del filtro activo se mantiene constante bajo el
control de los medios de control de salida. Por otro lado, cuando se
inicia el filtro activo, los medios de limitación limitan la
diferencia para que no sea mayor que un valor predeterminado. Como
resultado, dado que la diferencia entre la tensión de salida y una
salida de referencia se vuelve menor que el valor real, puede
evitarse un aumento excesivo de la tensión de salida debido a una
gran diferencia entre la tensión de salida en el momento de
encendido y la tensión objetivo de la tensión de salida.
Para una comprensión más completa de la
naturaleza y las ventajas de la invención, debería hacerse
referencia a las siguientes descripciones detalladas, tomadas junto
con los dibujos adjuntos.
Primera
realización
Las siguientes descripciones discutirán una
realización de la presente invención, con referencia desde la
figura 1 a la figura 3.
Tal como se muestra en la figura 1, un aparato
de acondicionamiento de aire según la presente realización incluye
un circuito 2 rectificador en puente, un condensador 3 filtrador, un
circuito 4 inversor y un filtro 5 activo como un sistema de fuente
de alimentación. El aparato de acondicionamiento de aire también
incluye una parte 7 detectora de tensiones de entrada, una parte 8
detectora de tensiones de salida, una parte 11 de control del
inversor, una parte 12 de control de conmutación y una parte 13 de
interfaz (I/F en las figuras) como un sistema de control. La parte
11 de control del inversor está compuesta por un microprocesador 14
y un circuito 15 excitador.
El sistema de fuente de alimentación se prevé
para la generación de una tensión de CC mediante la rectificación
de una potencia de una fuente 1 de alimentación comercial en un
circuito 2 rectificador en puente y el filtrado mediante un
condensador 3 filtrador. Además, una tensión de CA trifásica, en
base a la tensión de CC, es generada por el circuito 4 inversor
para aplicarse a un compresor 6 de potencia.
El circuito 4 inversor incluye seis transistores
21 a 26 y seis diodos 31 a 36. Los transistores 21 y 22, los
transistores 23 y 24 y los transistores 25 y 26 están conectados en
serie respectivamente entre dos líneas de fuentes de alimentación
de CA. Por otro lado, los diodos 31 a 36 están conectados en
paralelo respectivamente a los transistores 21 a 26. El circuito 4
inversor produce una tensión trifásica de CA mediante la conmutación
de los transistores 21 a 26 bajo el control del microprocesador
14.
El compresor 6 de potencia está conectado a
uniones respectivas entre los transistores 21 y 22, los transistores
23 y 24 y los transistores 25 y 26. El compresor 6 de potencia es
accionado por la tensión trifásica de CA del circuito 4
inversor.
En el sistema de fuente de alimentación, el
filtro 5 activo está conectado entre el circuito 2 rectificador en
puente y el condensador 3 filtrador. El filtro 5 activo incluye una
bobina 41 filtro, un diodo 42 de recuperación rápida y un
transistor 43 de potencia. En la presente realización, un transistor
bipolar aislante de compuerta se adopta como transistor 43 de
potencia. No obstante, se pueden emplear otros elementos de
conmutación de alta velocidad.
La bobina 41 filtro y el diodo 42 de
recuperación rápida se disponen en serie en el lado del electrodo
positivo de la línea de la fuente de alimentación. El transistor 43
de potencia (elemento conmutador) se dispone de tal manera que un
colector del mismo está conectado a una unión de un extremo de la
bobina 41 filtro y a un ánodo de un diodo 42 de recuperación
rápida, y un emisor del mismo está conectado a la línea de la fuente
de alimentación en el lado del electrodo negativo.
El filtro 5 activo se prevé para la mejora de
una supresión armónica y un factor de potencia. El filtro 5 activo
controla una corriente que circula a través de la bobina 41 filtro,
respecto a la corriente que circula al condensador 3 filtrador a
través de la bobina 41 filtro y el diodo 42 de recuperación rápida,
mediante la conmutación del transistor 43 de potencia.
En el sistema de control, el microprocesador 14
controla la conmutación de los transistores 21 a 26 de acuerdo a
una carga de acondicionamiento de aire con el fin de controlar una
frecuencia de salida del circuito 4 inversor. El microprocesador 14
activa el circuito 12 de conmutación en sincronía con un tiempo de
inicio del compresor 6 de potencia.
Por otro lado, la parte 12 de control de
conmutación controla una tensión de salida del filtro 5 activo
mediante el control de la duración del pulso de la señal de control
de conmutación a ser aplicada a un electrodo de control del
transistor 43 de potencia. La parte 12 de control de conmutación
realiza un control por realimentación con el fin de mantener
constante la tensión de salida del filtro 5 activo.
La parte 7 detectora de tensiones de entrada
incluye un circuito divisor de tensión compuesto de, por ejemplo,
una resistencia. La parte 7 detectora de tensiones de entrada divide
y detecta una tensión de entrada al filtro 5 activo, generada entre
los circuitos rectificadores de las fuentes de alimentación. La
parte 8 detectora de tensiones de salida también incluye el mismo
circuito divisor de tensión. La parte 8 detectora de tensiones de
salida divide y detecta una tensión de salida de un filtro 5 activo,
generada entre los circuitos de la fuente de alimentación de
CC.
La parte 12 de control de conmutación incluye
una parte 12a excitadora normal, una parte 12b ajustadora de
tensión y una parte 12c detectora de estado.
En base a la señal de control del
microprocesador 14 (que será descrita posteriormente), la parte 12a
excitadora normal genera una señal de control de conmutación en
base a la tensión de entrada detectada por la parte 7 detectora de
tensiones de entrada. Más específicamente, la parte 12a excitadora
normal controla la ACTIVACIÓN/DESACTIVACIÓN del transistor 43 de
potencia con el fin de ajustar la corriente que circula al
condensador 3 filtrador desde la bobina 41 filtro a través del
diodo 42 de recuperación rápida, en sincronía con la forma de onda
de la tensión de entrada del circuito 2 rectificador en puente.
Mediante el funcionamiento de la parte 12a excitadora normal, se da
forma a la forma de onda de la corriente de entrada para ser una
onda sinusoidal aproximada.
La parte 12b ajustadora de tensión controla una
tensión de salida mediante la variación de la duración temporal de
la ACTIVACIÓN/DESACTIVACIÓN del transistor 43 de potencia según un
cambio en la tensión de salida detectado por la parte 8 detectora
de tensiones de salida. La tensión de salida del filtro 5 activo
está ajustada a un valor de tensión fijado por el microprocesador
14.
La parte 12c detectora de estado detecta si ha
ocurrido una anomalía en el filtro 5 activo en base a la tensión de
salida detectada por la parte 8 detectora de tensiones de salida.
Más específicamente, la parte 12c detectora de estado produce una
señal detectora de anomalías cuando la tensión de detección de la
parte 8 detectora de tensiones de salida está fijada por debajo de
un nivel predeterminado con el fin de detectar el filtro 5 activo
en el estado anormal o el estado de parada.
El microprocesador 14 controla cada parte del
acondicionador de aire en base al contenido fijado por la sección
operativa (no mostrada) dispuesta en un cuerpo principal del
acondicionador de aire de la presente realización. El
microprocesador 14 produce una señal excitadora de control para el
circuito 15 excitador, en base a la tensión de salida detectada por
la parte 8 detectora de tensiones de salida. El circuito 15
excitador genera una señal excitadora a aplicar a una base de los
transistores 21 a 26 con una sincronización en base a la señal de
control.
El microprocesador 14 detiene el circuito 4
inversor cuando detecta una anomalía en el filtro 5 activo mediante
la parte 12c detectora de estado. Adicionalmente, el microprocesador
14 determina que el compresor 6 de potencia está en el estado de
parada o que se ha producido una anomalía en el circuito 4 inversor,
cuando una tensión detectada por la parte 8 detectora de tensiones
de salida excede un valor predeterminado, y se eleva adicionalmente
por encima de un valor de tensión predeterminado y detiene el filtro
5 activo.
Se explicará un circuito para conectar el
microprocesador 14 y la parte 12 de control de conmutación.
El microprocesador 14 y la parte 12 de control
de conmutación están eléctricamente aislados, y son excitados
independientemente por las fuentes 16 y 17 de alimentación,
respectivamente. Se realiza ópticamente una comunicación de la
señal mediante la parte 13 de interfaz entre el microprocesador 14 y
la parte 12 de control de conmutación.
Tal como se muestra en la figura 2, la parte 13
de interfaz se compone de los fotoacopladores 13a y 13b. El
fotoacoplador 13a se compone de un diodo 18 emisor de luz y un
fototransistor 19. El fotoacoplador 13b se compone de un diodo 45
emisor de luz y un fototransistor 46. El fotoacoplador 13a y la
parte 12c detectora de estado constituyen un medio detector de
anomalías.
El diodo 18 emisor de luz está dispuesto de tal
manera que un ánodo del mismo está conectado a la fuente 17 de
alimentación, y un cátodo del mismo está conectado a la parte 12c
detectora de estado. El fototransistor 19 está dispuesto de tal
manera que el colector está conectado a un acceso (denominado en lo
sucesivo simplemente acceso) S de detección de anomalías del
microprocesador 14 y de la fuente 16 de alimentación.
El diodo 45 emisor de luz está dispuesto de tal
manera que un ánodo del mismo está conectado a la fuente 16 de
alimentación, y un cátodo del mismo está conectado al acceso
(denominado en lo sucesivo simplemente como acceso) T de salida de
la señal de control del microprocesador 14 mediante el transistor
47. El fototransistor 46 está dispuesto de tal manera que el
colector está conectado a la fuente 17 de alimentación y a la parte
12a excitadora normal mediante el transistor 48.
En el estado en el que normalmente la parte 12
de control de conmutación es operada por la potencia producida por
la fuente 17 de alimentación, el fotoacoplador 13a está fijado en la
posición de ACTIVACIÓN en el circuito descrito. Como resultado,
siempre se introduce una señal de bajo nivel por el acceso S en el
microprocesador 14.
En respuesta a la señal de bajo nivel que se
introduce por el acceso S, el microprocesador 14 determina que el
filtro 5 activo y la parte 12 de control de conmutación se
encuentran en el estado normal, y transmite una señal de ACTIVACIÓN
de alto nivel desde el acceso T. En respuesta a la señal de
ACTIVACIÓN, el fotoacoplador 13b se fija en su posición de
ACTIVACIÓN, y se suministra energía a la parte 12a excitadora normal
desde la fuente 17 de alimentación. Como resultado, la parte 12a
excitadora normal se fija en el estado operable.
Por otro lado, si se ha producido una anomalía
que causa la detención del suministro de energía de la parte 12 de
control de conmutación, el fotoacoplador 13a se fija en su posición
de DESACTIVADO. Como resultado, la señal de alto nivel se introduce
por el acceso S del microprocesador 14. Incluso cuando la parte 12
de control de conmutación está en su estado normal, si una anomalía
en el filtro 5 activo es detectada por la parte 12c detectora de
estado, el fotoacoplador 13a se fija en la posición de DESACTIVADO,
y se introduce una señal de alto nivel por el acceso S.
En repuesta a la señal de alto nivel que se
introduce por el acceso S, el microprocesador 14 determina que se
ha producido una anomalía en al menos uno de entre el filtro 5
activo y la parte 12 de control de conmutación, y transmite una
señal de DESACTIVACIÓN de bajo nivel desde el acceso T. A
continuación, el fotoacoplador 13b es desactivado por una señal de
DESACTIVACIÓN, y no se suministra una energía a la parte 12a
excitadora normal desde la fuente 17 de alimentación. Como
resultado, la parte 12a excitadora normal se fija en un estado
inoperable.
Según el acondicionador de aire según la
presente realización, cuando se aprieta un botón de inicio de la
unidad operacional, se transmite una señal de ACTIVACIÓN de alto
nivel desde el acceso T del microprocesador 14 con el fin de fijar
el fotoacoplador 13b en la posición de ACTIVACIÓN. A continuación,
se suministra energía a la parte 12 de control de conmutación. Como
resultado, tal como se muestra en la figura 3, el filtro 5 activo
empieza a actuar, y después de transcurrir el tiempo predeterminado,
también empieza a actuar el circuito 4 inversor.
En el sistema de la fuente de alimentación, la
tensión de CA de la fuente 1 de alimentación comercial es
rectificada por onda completa por el circuito 2 rectificador en
puente, y a continuación introducida en el filtro 5 activo. La
parte 12 de control de conmutación conmuta el transistor 43 de
potencia entre ACTIVACIÓN/ DESACTIVACIÓN según una señal de control
del microprocesador 14, con el fin de que la tensión de salida del
filtro 5 activo se convierta en el valor fijo.
Puesto que el transistor 43 de potencia está
fijo en la posición de DESACTIVACIÓN cuando la corriente que
circula por la bobina 41 filtro está fijada en un valor
predeterminado, la energía se almacena en la bobina 41 filtro. Por
otro lado, puesto que el transistor 43 de potencia está ACTIVADO
cuando la corriente que circula por el colector y el emisor se
vuelve mayor que un valor predeterminado, se libera la energía
almacenada en la bobina 41 filtro.
Como resultado, la forma de onda de la corriente
de entrada se convierte en una onda sinusoidal en fase con la forma
de onda de la tensión de entrada, y la tensión de salida del filtro
5 activo se aumenta hasta un valor predeterminado. La tensión de
salida aumentada es filtrada por el condensador 3 filtrador y luego
se suministra al circuito 4 inversor. Como resultado, puede
suprimirse la generación de la corriente armónica y mejorarse el
factor de potencia, consiguiéndose por tanto un uso efectivo de la
fuente de alimentación.
Por otra parte, cuando el circuito 4 inversor
empieza a actuar, se genera una señal de control de excitación
desde el microprocesador 14 al circuito 15 excitador. A
continuación, el circuito 15 excitador conmuta los seis
transistores 21 a 26. Como consecuencia, se trunca la tensión de
salida del filtro 5 activo. El compresor 6 de potencia se excita
con una aplicación de la tensión truncada (forma de onda PWM).
Mediante la excitación del compresor 6 de potencia en la manera
descrita, el acondicionador de aire de la presente realización
empieza a actuar.
Durante el funcionamiento del acondicionador de
aire según la presente realización, la parte 12 de control de
conmutación siempre detecta una tensión de salida del filtro 5
activo mediante la parte 8 detectora de tensiones de salida. La
parte 12 de control de conmutación ajusta la tensión de salida
mediante la variación de la duración temporal de la
ACTIVACIÓN/DESACTIVACIÓN del transistor 43 de potencia según el
cambio en la tensión de salida.
El fotoacoplador 13a está siempre fijado en la
posición de ACTIVACIÓN mediante la parte 12c detectora de estado, y
por tanto se introduce una señal de bajo nivel en el acceso S del
microprocesador 14. A continuación, el microprocesador 14
determina, a partir de la señal de bajo nivel, que el filtro 5
activo o la parte 12 de control de conmutación están en el estado
normal, y continúa el funcionamiento normal del acondicionador de
aire de la presente realización.
Mediante la interrupción del suministro de
energía, por ejemplo, cuando se produce una anomalía en el filtro
5 activo o la parte 12 de control de conmutación, los
fotoacopladores 13a y 13b están DESACTIVADOS en la parte 13 de
interfaz. Por tanto, se detiene la actuación del filtro 5 activo, y
la tensión de aplicación al compresor 6 de potencia se vuelve
corta, presentando por tanto el problema de que el compresor 6 de
potencia se bloquea fácilmente, o incluso puede dejar de funcionar.
Con el fin de contrarrestar el problema mencionado anteriormente,
el fotoacoplador 13a se fija en la posición de DESACTIVACIÓN, de
modo que la señal del alto nivel se introduzca por el acceso S. En
respuesta a la señal de entrada, el microprocesador 14 determina que
se ha producido una anomalía en el filtro 5 activo o la parte 12 de
control de conmutación, e inmediatamente detiene el funcionamiento
del circuito 4 inversor.
El déficit de tensión de aplicación al compresor
6 de potencia debido a la anomalía ocurrida en el filtro 5 activo
puede evitarse mediante otras disposiciones (a describirse
posteriormente).
Además, el microprocesador 14 siempre detecta la
tensión de salida del filtro 5 activo mediante la parte 8 detectora
de tensiones de salida. Por ejemplo, cuando de detiene el
funcionamiento del compresor 6 de potencia, o la anomalía se ha
producido en el circuito 4 inversor, la tensión de salida debería
exceder el valor fijado y se aumenta más por encima de un valor de
detección de sobretensión (mostrado en la figura 3). A continuación,
se envía una señal de DESACTIVACIÓN de bajo nivel desde el acceso T
al microprocesador 14. En respuesta a la señal de DESACTIVACIÓN de
bajo nivel, el fotoacoplador 13b se fija en la posición de
DESACTIVACIÓN. Cuando se fija el fotoacoplador en la posición de
DESACTIVACIÓN, mientras se detiene el suministro de energía a la
parte 12a excitadora normal, se detendría el funcionamiento del
filtro 5 activo.
Adicionalmente, cuando se detiene el filtro 5
activo o el circuito 4 inversor debido a la anomalía que se ha
producido en ellos, el usuario sería informado por un LED, zumbador,
etc., formados en la unidad interior del acondicionador de aire de
la presente realización. En el caso en el que el acondicionador de
aire de la presente realización se detenga mediante la pulsación
del botón de parada en la unidad en funcionamiento, o mediante la
detención automática del acondicionador de aire por el temporizador,
el circuito 4 inversor también deja de actuar. Tras haber
transcurrido un tiempo predeterminado tras la detención del circuito
inversor, también se detiene la actuación del filtro 5 activo,
terminando por tanto el funcionamiento del acondicionador de
aire.
Tal como se ha descrito, se transmite y recibe
una señal entre el microprocesador 14 y la parte 12 de control de
conmutación a través de la parte 13 de interfaz compuesta por los
fotoacopladores 13a y 13b. Por tanto, cuando se ha producido una
anomalía en el filtro 5 activo o la parte 12 de control de
conmutación, se introduce una señal del nivel alto en el acceso S
con el fin de informar al microprocesador 14 de la anomalía. Como
consecuencia, puede evitarse la actuación del filtro 5 activo por el
microprocesador 14, incluso cuando se ha producido la anomalía.
El microprocesador 14 detiene el circuito 4
inversor al detectar el estado anómalo o estado de parada del
filtro 5 activo o la parte 12 de control de conmutación. Como
resultado, puede evitarse que el compresor 6 de potencia se bloquee
debido al déficit de tensión de aplicación.
Además, cuando se eleva la tensión de salida del
filtro 5 activo por encima del valor de detección de sobretensión,
el microprocesador 14 determina que el circuito 4 inversor está en
el estado anómalo o en el estado de parada y detiene el
funcionamiento del filtro 5 activo. Como consecuencia, puede
evitarse que el condensador 3 filtrador y el circuito 4 inversor se
desconecten debido a la sobretensión, y puede evitarse un fallo
secundario.
Cuando el filtro 5 activo empieza a actuar, se
eleva la tensión de salida respecto a la tensión de entrada. Aquí,
en respuesta al retraso temporal de la realimentación que circula
por la parte 8 detectora de tensiones de salida, tal como se
muestra en la figura 3, la tensión de salida puede elevarse por
encima del valor de detección de sobretensión durante un instante.
Además, como tampoco puede obtenerse una tensión de salida
constante cuando el circuito 4 inversor empieza y deja de actuar, la
sobretensión puede generarse como en el caso anteriormente
mencionado. En este caso, aunque cada parte funciona en un estado
normal, el microprocesador 14 determina que están en estado anormal
mediante la función de protección contra sobretensión, y detiene el
filtro 5 activo.
Tal como se muestra en la figura 3, un periodo t
de inhibición de la detección de anomalías, en el que no se realiza
la detección de la anomalía, está fijado en el microprocesador 14
inmediatamente después de empezar y detener la actuación del
circuito 4 inversor o inmediatamente después de empezar la actuación
del filtro 5 activo. Por tanto, incluso si la señal de alto nivel
se introduce por el acceso S durante el periodo t de inhibición de
la detección de anomalías, no se detendrían ni el filtro 5 activo ni
el circuito 4 inversor. Como consecuencia, se puede evitar el
problema de que el filtro 5 activo y el circuito 4 inversor se
detengan durante el funcionamiento normal, actuando por tanto el
acondicionador de aire de la presente realización en una condición
estable.
En la presente realización, la parte 12c
detectora de estado se forma en la parte 12 de control de
conmutación. Sin embargo, la presente invención no se limita a
esto, y la parte 12c detectora de estado puede ser actuada por una
fuente de alimentación proporcionada por separado del
microprocesador 14 o de la parte 12 de control de conmutación.
Alternativamente, también se puede disponer de manera que el
microprocesador 14 también trabaja como la parte 12c detectora de
estado para detectar directamente el estado del filtro 5 activo o de
la parte 12 de control de conmutación.
Se va a explicar otra disposición para evitar el
déficit de energía del compresor 6 de potencia.
Tal como se muestra en la figura 4, la
disposición descrita incluye una parte 51 detectora de fallos para
detectar el fallo del filtro 5 activo y de la parte 52 de cambio de
configuración.
La parte 51 detectora de fallos puede ser el
circuito para la detección del fallo del filtro 5 activo, por
ejemplo, mediante la detección del estado de carga del compresor 6
de potencia. La parte 51 detectora de fallos puede ser una parte 8
detectora de tensiones de salida o el circuito para la detección de
la intensidad de carga. Cuando se usa la parte 8 detectora de
tensiones de salida como la parte 51 detectora de fallos, la
detención del compresor 6 de potencia se detecta por medio de una
caída de la tensión de salida.
La parte 52 de cambio de configuración cambia la
tabla de la configuración de F/V que representa la correlación
entre la tensión de la señal excitadora a aplicar al circuito 4
inversor desde la parte 11 de control del inversor y la frecuencia
de funcionamiento.
Normalmente, la correlación entre el valor
efectivo de la tensión de salida del circuito 4 inversor y la
frecuencia de funcionamiento está basada en el supuesto de que se
está operando el filtro 5 activo. Por tanto, tal como se muestra en
la figura 5(a), la correlación está determinada por la
configuración de F/V. No obstante, cuando el filtro 5 activo falla,
puesto que la operación de subida de tensión no puede ser realizada
por el filtro 5 activo, tal como se muestra en la figura
5(b), la tensión a aplicar realmente al compresor 6 de
potencia caería.
Por otra parte, en el caso de un fallo en el
filtro 5 activo, la parte 52 de cambio de configuración cambia la
configuración de F/V (donde la línea recta representa la posición de
desactivación (off) del filtro activo), tal como se muestra en la
figura 6(a). Como resultado, cuando se produce un fallo en el
filtro 5 activo, la tensión de salida del filtro 5 activo se vuelve
mayor que el estado normal de funcionamiento, y el valor efectivo
de la tensión de salida del circuito 4 inversor, respecto a la
frecuencia de funcionamiento del compresor 6 de potencia, se vuelve
mayor que el estado normal de funcionamiento del filtro 5
activo.
Como consecuencia, la correlación entre la
tensión a aplicar realmente al compresor 6 de potencia y la
frecuencia de funcionamiento se mantiene constante,
independientemente del estado del filtro 5 activo (normal o
anormal), tal como se muestra en la figura 6(b). Por tanto,
incluso aunque se produzca un fallo en el filtro 5 activo, el
funcionamiento del acondicionador de aire puede continuar sin
detener el compresor 6 de potencia.
No obstante, en el estado descrito, puesto que
se continúa con el funcionamiento, se requiere informar al usuario
del fallo del filtro 5 activo. Como se mencionó anteriormente, el
LED, zumbador, etc., se usan para informar al usuario de que no
está en el modo de operación normal. Puesto que esto permite que
continúe el funcionamiento del acondicionador de aire como un
funcionamiento de emergencia hasta que llegue el reparador, el
usuario puede manejar el fallo de manera más eficiente.
\newpage
Segunda
realización
La siguiente descripción hará referencia a la
segunda realización de la presente invención, con referencia a las
figuras 7 a 22. Para simplificar las explicaciones, las piezas que
tienen las mismas funciones que en la primera realización serán
designadas con números de referencia similares, y su descripción
será omitida.
Como se muestra en la figura 7, un
acondicionador de aire según la presente realización tiene la parte
60 de control de conmutación. La parte 60 de control de conmutación
se proporciona para controlar la tensión de salida del filtro 5
activo mediante el control de un ancho de pulso de una señal de
control de conmutación a aplicarse a un electrodo de control del
transistor 43 de potencia. La parte 60 de control de conmutación
realiza un control de realimentación para mantener una tensión de
salida del filtro 5 activo constante.
La parte 60 de control de conmutación incluye
una parte 61 detectora de tensiones de entrada, una parte 62
detectora de tensiones de salida, una fuente 63 de alimentación de
referencia, un amplificador 64 de diferencias, una parte 65
detectora de corriente de entrada, un resistencia 66 multiplicadora,
un amplificador 67, un oscilador 68, un comparador 69 y un circuito
70 excitador. La parte 60 de control de conmutación incluye
resistencias de 71 a 73 como el circuito de protección contra
sobretensión, un comparador 74 y un conmutador 75.
Aparte de las resistencias de 71 a 73, el
comparador 74 y el conmutador 75, el circuito de protección contra
sobretensión incluye las resistencias 76 y 77. Las resistencias 76 y
77 están formadas entre el filtro 5 activo y el condensador 3
filtrador en el sistema de fuente de alimentación, para dividir y
detectar la tensión de salida del filtro 5 activo.
Una parte de control principal compuesta de la
parte 61 detectora de tensiones de entrada, la parte 62 detectora
de tensiones de salida, la fuente 63 de alimentación de referencia,
el amplificador 64 de diferencias, la parte 65 detectora de
corriente de entrada, la resistencia 66 multiplicadora, el
amplificador 67, el oscilador 68, el comparador 69 y el circuito 70
excitador tienen casi la misma función que la parte de control de
conmutación en el acondicionador de aire convencional antes
mencionado (véase la figura 51).
Es decir, en la parte de control principal, la
tensión de CC generada en el condensador 3 filtrador es detectada
por la parte 62 detectora de tensiones de salida, y la diferencia de
tensión entre el valor detectado y la tensión de referencia
generada de la fuente 63 de alimentación de referencia es producida
del amplificador 64 de diferencias. En la resistencia 66
multiplicadora, la tensión de diferencia del amplificador 64 de
diferencias se multiplica por la forma de onda de tensión de la
parte 61 detectora de tensiones de entrada, mientras que la
corriente a ser ingresada al filtro 5 activo se extrae del lado
emisor del transistor 33 de potencia, y la tensión de señal según
el valor de corriente es detectada por la parte 65 detectora de
corriente de entrada.
En el amplificador 67, se amplifica la
diferencia entre el valor de detección y la salida de la resistencia
66 multiplicadora. La salida del amplificador 67 se convierte a una
señal PWM mediante el circuito PWM compuesto por el comparador 69 y
el oscilador 68. La señal PWM es amplificada por el circuito 70
excitador a aplicarse al electrodo de control del transistor 43 de
potencia.
La sección de control principal varía el ancho
de pulso de la señal PWM para mantener la tensión de salida
constante mediante la aplicación del control de realimentación a la
tensión de salida del filtro 5 activo. La sección de control
principal realiza un control de conmutación para que la corriente de
entrada del filtro 5 activo se convierta en una onda sinusoidal en
fase con la tensión de entrada.
En el circuito de protección contra
sobretensión, la tensión de salida (tensión de detección) del filtro
5 activo dividida por las resistencias 76 y 77 se compara con la
tensión de CC (tensión protectora) dividida por las resistencias 71
y 72 en el comparador 74. Como resultado de la comparación, si la
tensión de detección es mayor que la tensión protectora, la salida
del circuito 70 excitador se detiene mediante la salida del
comparador 74.
En el circuito de protección contra
sobretensión, durante un tiempo predeterminado desde el arranque del
filtro 5 activo o el compresor 6 de potencia, el conmutador 75 se
cierra en respuesta a una instrucción de la parte 11 de control de
inversión. Durante este período, como se muestra en la figura 8, la
resistencia 73 se agrega a la resistencia 71, y la tensión
protectora se eleva. Como resultado, aún si se produce un rebasado
en la tensión de salida del filtro 5 activo, el circuito de
protección contra sobretensión no operará.
En este estado, aunque el valor absoluto del
incremento en la tensión de salida debido al rebasado es grande,
dado que esto ocurre sólo por varias decenas de mili segundos, el
incremento está dentro de las tasas máximas del filtro 5 activo,
los transistores 21 a 26 del circuito 4 inversor y el condensador 3
filtrador. Por lo tanto, puede evitarse el problema de una falla de
un elemento, una menor vida, un menor rendimiento, etc.. Por lo
tanto, la tensión protectora puede elevarse temporalmente sin
problemas.
Para evitar el error operativo del circuito de
protección contra sobretensión debido al rebasado, el acondicionador
de aire conforme a la presente realización puede incluir un filtro
81 de paso bajo formado en la etapa secundaria de la parte 62
detectora de tensiones de salida como se muestra en la figura 9.
Según esta realización, como se muestra en la figura 10, un
componente de alta frecuencia de las oscilaciones transitorias de la
tensión de salida del filtro 5 activo es cortado por el filtro 81
de paso bajo, y así cuando la tensión de salida ingresa al
amplificador 64 de diferencias, ya está redondeada. Por lo tanto,
puede evitarse que el sistema de realimentación que principalmente
está compuesto por el amplificador 64 de diferencias que se muestra
en la figura 9 tenga una reacción exagerada ante las oscilaciones
transitorias. Como resultado, puede evitarse que las salidas del
amplificador 64 de diferencias y el multiplicador 66 sufran
variaciones importantes, evitando así el rebasado de la tensión de
salida del filtro 5 activo.
Además, el acondicionador de aire de la presente
realización incluye una parte 82 de cambio de constante de tiempo
como se muestra en la figura 11 para evitar el error operativo del
circuito de protección contra sobretensión debido al rebasado.
La parte 82 de cambio de constante de tiempo
incluye la resistencia 82a y los condensadores 82b y 82c que están
conectados en paralelo entre la terminal de entrada y la terminal de
salida del amplificador 64 de diferencias.
El conmutador 82d está dispuesto para cerrarse
por la señal de control generada por la parte 11 de control del
inversor por un tiempo predeterminado desde el inicio del compresor
6 de potencia. La parte 82 de cambio de constante de tiempo con la
disposición descrita altera la constante de tiempo del sistema de
realimentación a un valor mayor en el período descrito.
Como resultado, como se muestra en la figura 12,
el sistema de realimentación no tendrá una reacción exagerada a las
oscilaciones transitorias. Por lo tanto, la tensión de salida del
filtro 5 activo cambia suavemente hasta que llega el estado normal.
Por lo tanto, al iniciar el compresor 6 de potencia, puede evitarse
que se produzca un rebasado en la tensión de salida del filtro 5
activo.
Otra disposición del circuito de protección
contra sobretensión se muestra en la figura 13, en donde se adopta
un circuito excitador de tensión compuesto por resistencias 86 a 88
conectadas en serie. El circuito excitador de tensión también se
utiliza como medio para detectar una tensión de salida de una parte
62 detectora de tensión de salida y determina una tensión de salida
según la resistencia 88. El circuito excitador de tensión determina
la tensión de salida para el circuito de protección contra
sobretensión mediante las resistencias 87 y 88.
La diferencia entre la tensión de salida y la
tensión protectora se determina por las tensiones en ambos lados de
las resistencias 88. Por lo tanto, al iniciar el filtro 5 activo, se
detecta una tensión de salida mediante el circuito 62a detector de
tensión de salida en la parte 62 detectora de tensión de salida. Al
fijar la tensión protectora en base a la tensión de salida mediante
el circuito 89 fijador de tensión protectora, la diferencia entre
la tensión de salida y la tensión protectora, es decir, el margen de
detección puede mantenerse constante independientemente del nivel
de la tensión de salida. Como resultado, puede eliminarse el
problema de que el circuito de protección contra sobretensión se
opere reduciendo el margen de detección.
Según el acondicionador de aire de la presente
realización, la parte 11 de control del inversor controla la
frecuencia de funcionamiento de modo que se altera la velocidad de
variación de la frecuencia de funcionamiento en un período de
tiempo predeterminado cuando se necesita alterar en gran medida la
frecuencia de funcionamiento para una emergencia, por ejemplo,
cuando se inicia el compresor 6 de potencia o se produce un cambio
repentino en carga.
Por ejemplo, al iniciar el compresor 6 de
potencia, como se muestra en la figura 14, la frecuencia de
funcionamiento aumenta de 15 Hz a 20 Hz en un período de tiempo
t_{1} (durante 15 segundos transcurridos después del tiempo de
inicio). Después de eso, se eleva a 55 Hz en un período de tiempo
t_{2} (durante 30 segundos de 15 a 45 segundos después del tiempo
de inicio), se eleva aún más a 60 Hz en un período de tiempo t_{3}
(durante 15 segundos 45 a 60 segundos después del tiempo de
inicio). En los períodos de tiempo t_{1} a t_{3}, una tasa de
cambio de la frecuencia de funcionamiento es 0,33 Hz/s que es mucho
menor que la tasa de cambio constante (0,75 Hz/s) de la disposición
convencional.
Por lo tanto, en los períodos de tiempo t_{1}
y t_{2}, se suprime un incremento en la intensidad de carga del
compresor 6 de potencia. Por lo tanto, aún si la tasa de cambio en
el período de tiempo t_{2} es mayor que la tasa de cambio
convencional, la corriente de entrada del filtro 5 activo se
amplifica sin mostrar fluctuaciones del tiempo de inicio como se
muestra en la figura 15.
Para reducir la corriente con fluctuaciones, el
acondicionador de aire de la presente realización adopta la
siguiente disposición.
Como se describió anteriormente, la corriente
con fluctuaciones tiene las siguientes características. Cuando
aumenta la corriente de bobina que circula por la bobina 41 filtro,
la inductancia de la bobina 41 filtro se reduce. Como resultado,
aumenta la corriente con fluctuaciones. Por otro lado, como se
muestra en la fórmula (1) y la figura 16, a medida que aumenta la
frecuencia de conmutación del transistor 43 de potencia, se reduce
la corriente con fluctuaciones. Por lo tanto, como se muestra en la
figura 17, al aumentar la frecuencia de conmutación a medida que
aumenta la corriente de bobina, puede suprimirse un incremento en la
corriente con fluctuaciones.
Como se muestra en la figura 18, en el
acondicionador de aire de la presente realización, la frecuencia de
oscilación del oscilador 68 se controla en base a la corriente de
entrada (corriente de bobina) detectada por la parte 65 detectora
de corriente de entrada. Por lo tanto, a medida que aumenta la
corriente de bobina, puede aumentarse la frecuencia de oscilación
para determinar la frecuencia de conmutación en la corriente de
bobina.
Como resultado, como se muestra en la figura 19,
la corriente con fluctuaciones puede suprimirse a un nivel
predeterminado incluso si se incrementa la corriente de bobina.
Además, como se muestra en la figura 20, la corriente con
fluctuaciones \Deltal_{2} en una gran corriente de bobina no es
muy diferente de la corriente con fluctuaciones \Deltal_{1} en
una pequeña corriente de bobina (que se muestra mediante una línea
discontinua larga alterna y dos líneas discontinuas cortas en la
figura).
Cuando aumenta la frecuencia de conmutación,
también aumenta la pérdida de conmutación. Por lo tanto, en la
disposición que se describe, cuando la corriente de bobina y la
corriente con fluctuaciones son pequeñas, la frecuencia de
conmutación se fija a un nivel bajo para evitar un incremento en la
pérdida de conmutación.
Para mantener la capacidad de operación del
compresor 6 de potencia según la carga del acondicionador de aire,
el acondicionador de aire de la presente realización incluye un
detector de corriente 91, tal como un elemento Hall, un
transformador de corriente, etc., un circuito 92 detector de
intensidad de carga, un multiplicador N 93 y un circuito 94
detector de frecuencia de funcionamiento como se muestra en la
figura 21.
En la disposición descrita, al detectar la
corriente que circula a través del compresor 6 de potencia mediante
un detector 91 de corriente, el valor de detección es producido
hacia el multiplicador N 93 en forma de señal de tensión según un
valor de corriente del circuito 92 detector de intensidad de carga
incluyendo la resistencia divisoria de tensión. Por otra parte, en
el compresor 6 de potencia, por el detector de cantidad de
rotaciones que adopta el elemento Hall, etc. (no se muestra), se
detecta la frecuencia de funcionamiento real del compresor 6 de
potencia. En el detector 94 de frecuencia de funcionamiento se
genera una señal según una diferencia entre la frecuencia de
funcionamiento detectada y el valor de instrucciones para la
frecuencia de funcionamiento generada de la parte 11 de control del
inversor, es decir, el desajuste.
En el estado de funcionamiento inicial estable
(en el estado donde la frecuencia de funcionamiento del compresor 6
de potencia es estable), la cantidad de corriente de desajuste y la
intensidad de carga se almacenan en la parte 11 de control del
inversor. Durante el funcionamiento, a medida que la carga del
acondicionador de aire se vuelve mayor, la intensidad de carga y la
cantidad de desajuste se vuelve mayor. En este estado, en el
circuito 93 multiplicador N, la salida del amplificador 64 de
diferencias se multiplica por un número que se fija según la
diferencia entre los valores reales y los valores almacenados para
la intensidad de carga y la cantidad de desajuste. Como resultado,
la ganancia del amplificador 64 de diferencias se sigue cambiando
hasta que se elimina la diferencia.
Cuando se altera la ganancia del amplificador 16
de diferencias en la manera descrita, la conmutación del transistor
43 de potencia es controlada para incrementar la tensión de salida
del filtro 5 activo. Como resultado, como se muestra en la figura
22, la curva del par motor \tau_{1} cambia a la curva del par
motor \tau_{2} para ser elevada al punto máximo. Por lo tanto,
aún si la carga aumenta de T_{1} a T_{2}, la cantidad de
rotaciones se mantiene en N_{1}, y la intensidad de carga también
se mantiene en l_{1}.
Como se describió, al aumentar la tensión de
salida del filtro 5 activo en base a la cantidad real de rotaciones
y la intensidad de carga, la cantidad de rotaciones (capacidad del
acondicionador de aire) del compresor 6 de potencia puede
mantenerse constante independientemente de la carga del
acondicionador de aire.
Además, dado que la intensidad de carga y la
cantidad de desajuste pueden controlarse de manera independiente,
el control descrito se habilita utilizando sólo uno de ellos. La
posición del detector 91 de corriente no se limita al lado de
terminal de entrada del circuito 4 inversor, y puede formarse en el
lado de salida del circuito 4 inversor.
Tercera
realización
La siguiente descripción hará referencia a la
tercera realización de la presente invención, con referencia a las
figuras 24 a 28. Para simplificar las explicaciones, las piezas que
tienen las mismas funciones que en la primera realización serán
designadas con números de referencia similares, y su descripción
será omitida.
Como se muestra en la figura 24, un
acondicionador de aire según la presente realización incluye una
parte 201 de control de conmutación para controlar una conmutación
del transistor 43 de potencia.
La parte 201 de control de conmutación incluye
una "parte 61 detectora de tensiones de entrada", una parte 62
detectora de tensiones de salida, una parte 202 detectora de fase de
corriente de entrada, una parte 203 detectora de la intensidad
máxima de corriente, una parte 204 detectora de la intensidad
promedio de corriente, una parte 205 detectora de incremento de
tensión excesivo, un circuito 206 de integración, una parte 207 de
fijación de valor objetivo, una unidad 208 aritmética, un circuito
biestable (FF en la figura) 209, un oscilador 210 y un circuito 70
excitador.
La parte 202 detectora de fase de corriente de
entrada convierte una corriente en una tensión mediante la
resistencia divisora de tensión, y detecta una forma de onda de
corriente de entrada como una fase de la corriente de entrada. La
parte 202 detectora de fase de corriente de entrada puede disponerse
de tal forma que una corriente de entrada se detecte mediante otro
transformador de corriente, etc..
La parte 203 detectora de la intensidad máxima
de corriente detecta una intensidad máxima de corriente por encima
de un umbral predeterminado en base a un valor de corriente
convertido a un valor de tensión por la resistencia 44 detectora de
corriente. La resistencia 44 detectora de corriente es una
resistencia detectora de sobrecorriente con un valor de resistencia
muy bajo de alrededor de 20\Omega. La resistencia 44 detectora
de corriente se forma en la línea de fuente de alimentación en el
filtro 5 activo.
Como se muestra en la figura 33, la parte 203
detectora de la intensidad máxima de corriente incluye resistencias
221 y 222 para su utilización en la generación de una tensión de
referencia, un comparador 223 y una resistencia 24 de entrada. La
parte 203 detectora de la intensidad máxima de corriente detecta una
sobrecorriente cuando la tensión de detección (valor de corriente)
a ser ingresada a través de la resistencia 24 de entrada está por
encima de la tensión de referencia generada por las resistencias 221
a 222.
La parte 204 detectora de la intensidad promedio
de corriente se proporciona para detectar una intensidad promedio
de corriente por encima de un umbral predeterminado en base al valor
de intensidad convertido en valor de tensión por la resistencia 44
detectora de corriente de entrada. Como se muestra en la figura 34,
la parte 204 detectora de la intensidad promedio de corriente
resistencias 225 y 226 para su utilización en la generación de una
tensión de referencia, un comparador 227 y una resistencia 228 de
entrada. La parte 204 detectora de la intensidad promedio de
corriente detecta una sobrecorriente cuando la tensión de detección
(valor de corriente) a ser ingresada a través de la resistencia 228
de entrada está por encima de la tensión de referencia generada por
las resistencias 225 y 226.
La tensión de referencia a ser generada por la
parte 204 detectora de la intensidad promedio de corriente se fija
en una diferencia de tensión baja de la tensión de referencia
generada por la parte 203 detectora de la intensidad máxima de
corriente.
Como se muestra en la figura 27, la parte 205
detectora de incremento de tensión excesivo incluye las resistencias
231 a 234, y el comparador 235. Las resistencias 231 a 234
constituyen el circuito excitador de tensión para dividir una
tensión de salida del filtro 5 activo. Las resistencias 231 a 234
constituyen un circuito de tensión de referencia para generar una
tensión de referencia dividiendo una corriente continua. El
comparador 235 detecta un incremento de tensión excesivo cuando la
tensión detectada por las resistencias 231 a 234 está por encima de
la tensión de referencia.
El circuito 206 de integración está compuesto
por una resistencia 206a y un condensador 206b. El circuito 206 de
integración produce un valor integral de la señal de detección de la
parte 204 detectora de la intensidad promedio de corriente y la
parte 205 detectora de incremento de tensión excesivo.
La parte 207 de fijación de valor objetivo
básicamente comprende un amplificador de diferencias. La parte 207
de fijación de valor objetivo genera un valor en proporción a una
diferencia entre la tensión de referencia V_{REF} y una salida de
la parte 62 detectora de tensiones de salida. La parte 207 de
fijación de valor objetivo se dispone de tal manera que el circuito
206 de integración está conectado a la misma terminal que la
terminal en la cual la tensión de referencia V_{REF} debe
ingresarse.
La unidad 208 aritmética produce un valor
calculado I_{M} mediante la expresión aritmética I_{M} = AB/C
en donde A es una salida de la parte 207 de fijación de valor
objetivo, B es una salida de la parte 202 detectora de fase de
corriente de entrada y C es una salida (valor efectivo) de la parte
61' detectora de tensión de entrada. La unidad 208 aritmética
compara una señal diferencia entre el valor calculado I_{M} y la
corriente de entrada con una onda triangular desde el oscilador 210
y produce la señal PWM.
Aquí, se detecta la corriente de entrada a
compararse con el valor calculado I_{M} mediante, por ejemplo, la
parte 65 detectora de corriente de entrada (véase la figura 7) de la
segunda realización.
El circuito biestable 209 incluye tres
terminales de entrada R_{1}, R_{2} y S y una sola terminal de
salida Q. En el circuito biestable 209, la señal de detección de la
parte 203 detectora de la intensidad máxima de corriente y el valor
calculado a partir de la unidad 208 aritmética se ingresan
respectivamente en las terminales de entrada R_{1} y R_{2},
mientras que una señal de pulso con una frecuencia predeterminada se
ingresa del oscilador 210. El circuito biestable 209 es un circuito
biestable RS para producir datos de excitación en base a una señal
de entrada de la terminal de entrada S y una señal de entrada de la
terminal de entrada R_{1} o la terminal de entrada R_{2}.
En el acondicionador de aire que tiene la
disposición descrita de la presente realización, en base a una
salida del circuito 2 rectificador en puente, la tensión de entrada
del filtro 5 activo es detectada por la parte 61' detectora de
tensión de entrada y la corriente de entrada al filtro 5 activo es
detectada por la parte 202 detectora de fase de corriente de
entrada. Estos valores de detección se ingresan a la unidad 208
aritmética.
La tensión de salida del filtro 5 activo es
detectada por la parte 62 detectora de tensión de salida en base a
la tensión de terminal del condensador 3 filtrador. La existencia
del incremento de tensión excesivo del filtro 5 activo es
determinada por la parte 205 detectora de incremento de tensión
excesivo. El valor de detección de la tensión de salida se ingresa
a la parte 207 de fijación del valor objetivo.
Además, en base a la tensión convertida de la
corriente en la resistencia 44 detectora de corriente, la
sobrecorriente es detectada por la parte 203 detectora de la
intensidad máxima de corriente, y la sobrecorriente es detectada
por la parte 204 detectora de la intensidad promedio de corriente.
La señal de detección de la parte 205 detectora de incremento de
tensión excesivo y la señal de detección de la parte 204 detectora
de la intensidad promedio de corriente se ingresan a la parte 207
de fijación del valor objetivo a través del circuito 206 de
integración donde se elimina un componente de ruido.
En la parte 207 de fijación del valor objetivo,
el valor de detección de la parte 62 detectora de tensiones de
salida se corrige por la tensión de referencia V_{REF}. Después de
la corrección, el valor de detección se envía a la unidad 208
aritmética como valor objetivo. En este estado, si se genera una
sobrecorriente o sobretensión en el filtro 5 activo, la señal de
detección del circuito 206 de integración se vuelve un valor bajo,
y así la tensión de referencia V_{REF} desciende, y el valor
objetivo se vuelve más pequeño.
En la unidad 208 aritmética, se realiza el
siguiente cálculo en base a un valor de detección de la parte 61'
detectora de tensión de entrada, el valor de detección de la parte
202 detectora de fase de corriente de entrada y el valor objetivo
de la parte 207 de fijación del valor objetivo. El resultado del
cálculo se produce como un valor para determinar un ancho de
conmutación del transistor 43 de potencia.
En el circuito 209 biestable, los datos de
excitación se determinan en base a una salida de la unidad 208
aritmética y una señal de pulso producida a una frecuencia de
conmutación del oscilador 210. Después, el circuito 70 excitador
impulsa un transistor 63 de potencia produciendo una señal
excitadora en base a los datos de excitación así obtenidos.
Al detectar un incremento de tensión excesivo
mediante la parte 205 detectora de incremento de tensión excesivo o
al detectar sobrecorriente mediante la parte 204 detectora de la
intensidad promedio de corriente, un valor objetivo desciende. Así,
el circuito 70 excitador detiene una salida del transistor 43 de
potencia. Además, en el circuito 79 biestable, en respuesta a una
señal de detección de intensidad máxima de corriente producida por
la parte 203 detectora de intensidad máxima de corriente, los datos
de excitación que hacen que el transistor 43 de potencia se detenga
se determinan en base a una señal de detección de intensidad máxima
de corriente y la señal de pulso.
El acondicionador de aire según la presente
realización incluye una parte 205 detectora de incremento de tensión
excesivo. Por lo tanto, aún si la parte 62 detectora de tensión de
salida no está en el estado de operación normal debido a un
problema, una anormalidad en la salida del filtro 5 activo es
detectada por la parte 205 detectora de incremento de tensión
excesivo. Por lo tanto, dado que en la parte 201 de control de
conmutación, la función de protección se activa para eliminar la
anormalidad en la salida, puede eliminarse rápidamente una
aplicación de una sobretensión a componentes tales como el
condensador 3 filtrador, etc..
En general, el acondicionador de aire está
dispuesto de tal forma que el circuito inversor incluye dispositivos
de potencia de conmutación tales como un transistor, etc., para
comunicar una gran corriente, y la conmutación se realiza
repetitivamente mediante estos dispositivos. Por esta razón, el
ruido de conmutación generado con la conmutación aparece a lo largo
de la línea de fuente de alimentación de CA del filtro activo.
Por otro lado, el circuito de protección contra
sobrecorriente del filtro 5 activo en el acondicionador de aire de
la presente invención detecta una tensión generada de la resistencia
44 detectora de corriente como una corriente, y realiza una
operación de protección al comparar el valor máximo del valor de
detección con el valor de referencia. Sin embargo, dado que la
intensidad máxima de corriente que se muestra en la línea continua
de la figura 36 y la intensidad promedio de corriente que se muestra
en la línea discontinua circula en la resistencia 44 detectora de
corriente, para detectar la sobrecorriente con respecto a la
intensidad promedio de corriente, se requiere bajar el nivel de
detección de la sobrecorriente.
Sin embargo, cuando el nivel de detección de
sobrecorriente se baja, se presenta el problema de que el circuito
de protección contra sobrecorriente puede activarse por el ruido de
conmutación.
Para contrarrestar el problema descrito, el
acondicionador de aire de la presente realización tiene una parte
204 detectora de la intensidad promedio de corriente que permite
fijar un mayor nivel de detección de sobrecorriente de la parte 203
detectora de intensidad máxima de corriente. Como resultado, puede
evitarse que la parte 203 detectora de intensidad máxima de
corriente se opere por error por el ruido de línea generado del
filtro 5 activo.
La parte 204 detectora de intensidad promedio de
corriente y la parte 205 detectora de incremento de tensión
excesivo realizan operaciones de detección mediante los comparadores
227 y 235 como se describió con anterioridad. El nivel del ruido
generado por el filtro 5 activo se eleva por el ruido de línea. Por
lo tanto, cuando la salida del comparador 227 y 235 se aplica
directamente al sistema de realimentación, el control de
realimentación se dispersa o detiene.
Por otro lado, el acondicionador de aire de la
presente realización tiene un circuito 206 de integración. Por lo
tanto, una señal de detección con un ancho menor que se produce por
error debido al ruido se elimina de la señal de detección de la
parte 204 detectora de la intensidad promedio de corriente y la
parte 205 detectora de incremento de tensión excesivo casi
completamente. Por lo tanto, puede evitarse la dispersión o
detención del control de realimentación causada por el ruido.
Además, en el acondicionador de aire de la
presente realización, en base al valor de detección de la parte 62
detectora de tensión de salida, que se corrige mediante la señal de
detección de la señal 204 detectora de intensidad promedio de
corriente por la parte 207 de fijación de tensión objetivo, se
determina la duración OK del transistor 43 de potencia. Como
resultado, dentro del rango operable del acondicionador de aire,
cuando la carga varía de repente, o cuando hay una carga pesada, la
duración ON del transistor 43 de potencia se fija como más corta
para reducir la carga del transistor 43 de potencia. Por lo tanto,
aún en el estado descrito, el filtro 5 activo puede operarse bajo
condiciones estables, y la operación del acondicionador de aire de
la presente realización puede continuarse.
Cuarta
realización
La siguiente descripción hará referencia a la
cuarta realización de la presente invención, con referencia a las
figuras 29 a 36.
Como se muestra en la figura 29, el
acondicionador de aire de la presente realización incluye un
circuito 401 detector de sobretensión y un conmutador 402 que no
sea la parte 60 de control de conmutación. La parte 60 de control
de conmutación también incluye un circuito 403 de salida de ON/OFF.
El circuito 403 de salida de ON/OFF se proporciona para activar o
desactivar una salida del circuito 70 excitador en base a una señal
de retención del filtro activo de una parte de control del inversor
(no se muestra).
El circuito 401 detector de sobretensión es un
circuito que tiene casi la misma función que el circuito de
protección contra sobretensión compuesto por las resistencias 71 a
73, 76 y 77 y el comparador 74 (véase la figura 7) en el
acondicionador de aire de la segunda realización. El circuito 401
detector de sobretensión produce una señal de detección cuando la
tensión de salida del filtro 5 activo está por encima de un nivel
predeterminado. El conmutador 402 es un conmutador para detener y
conectar una línea de suministro de fuente de alimentación de y
hacia la parte de control de conmutación. El conmutador 402 se fija
en la posición DESACTIVADO en respuesta a la señal de detección
proporcionada a éste.
Según la disposición descrita, aún si se produce
una anormalidad de tensión de salida en la tensión de salida del
filtro 5 activo debido a una falla de la parte 60 de control de
conmutación, el suministro de energía a la parte 60 de control de
conmutación se detiene colocando el conmutador 402 en la posición
DESACTIVADO. Como resultado, la ocurrencia de una señal PWM del
comparador 69 puede detenerse, y el incremento de tensión del
filtro 5 activo se detiene.
Como se muestra en la figura 30, en la parte 60
de control de conmutación, se proporcionan el circuito 411 (1/N en
la figura), el limitador 412 y el conmutador 413.
El circuito 411 divisor de tensión, el limitador
412 y el conmutador 413 se conectan en serie entre el amplificador
64 de diferencias y el multiplicador 66. El circuito 411 divisor de
tensión es un circuito para dividir la salida del amplificador 64
de diferencias por N. El limitador 412 es un circuito para limitar
la salida del circuito 411 divisor de tensión para que no sea menor
que un valor predeterminado.
El conmutador 413 conecta el limitador 412 y el
multiplicador 66 cuando se inicia el filtro 5 activo. Por otro
lado, el conmutador 413 conecta el amplificador 64 de diferencias y
el multiplicador 66 mientras se activa el filtro 5 activo salvo el
momento de arranque. El funcionamiento del conmutador 413 se
controla mediante una señal de control que indica si el filtro 5
activo se ha iniciado o no.
Aquí, el período de arranque se define por el
período desde inmediatamente después de la señal de control de
conmutación comienza a generar desde la parte 43 de control de
conmutación hasta que la tensión de salida del filtro 5 activo
alcanza un punto cerca de la tensión objetivo.
En la disposición descrita, al iniciar el filtro
5 activo, la salida del amplificador 64 de diferencias se ingresa
directamente al multiplicador 66. En este caso, la señal PWM se
genera como en la parte 60 de control de conmutación de la segunda
realización.
Al activar el filtro 5 activo, la salida del
amplificador 64 de diferencias se ingresa al multiplicador 66 a
través del circuito 411 divisor de tensión y el limitador 412. Como
se describió, al dividir el circuito 411 divisor de tensión la
salida del amplificador 64 de diferencias a 1/N, la tensión de
salida objetivo del filtro 5 activo parece ser baja.
En el acondicionador de aire que se muestra en
la figura 29, la tensión de salida alcanza un valor objetivo
después de ser elevada sobre el valor objetivo de la tensión inicial
como se muestra mediante la línea discontinua corta de la figura
31. Por otro lado, en el acondicionador de aire que tiene el
circuito 411 divisor de tensión, la tensión de salida se eleva
gradualmente de la tensión inicial a la tensión objetivo que se
muestra mediante la línea discontinua corta alterna de la figura
31. Como resultado, el tiempo necesario para que la tensión de
salida alcance la tensión objetivo se vuelve más largo que en el
acondicionador de aire de la figura 29. Sin embargo, es menos
probable que la tensión de salida se eleve por encima de la tensión
objetivo.
En la disposición descrita, si la salida
dividida del circuito 411 divisor de tensión sigue siendo demasiado
grande, la tensión de salida se reduce a no más del valor
predeterminado mediante el limitador 412. Como resultado, el
incremento en la tensión de salida por tiempo de unidad puede
reducirse a no más de un valor predeterminado. Por lo tanto, la
posibilidad de tener una tensión de salida excesiva puede
reducirse.
En el estado estable donde la tensión de salida
alcanza la tensión objetivo, en respuesta a la tensión de salida
que varía según la variación en la fuente de energía o la carga, la
variación se suprime de manera instantánea mediante el control de
realimentación de la parte 60 de control de conmutación. Por lo
tanto, en el estado estable de la tensión de salida, para evitar
una demora en la tasa de respuesta provocada por la operación del
circuito 411 divisor de tensión y el limitador 412, el conmutador
413 se opera para el modo amplificador 64 de diferencias.
El acondicionador de aire de la presente
realización adopta otra configuración de la parte 60 de control de
conmutación que se muestra en la figura 32. En esta disposición, la
frecuencia de oscilación del oscilador 68 varía en respuesta a la
salida de la parte 65 detectora de corriente de entrada.
Según la disposición descrita, la frecuencia de
oscilación varía según el peso de la carga. A saber, cuando la
intensidad de carga es grande, la frecuencia de oscilación es baja,
y cuando la intensidad de carga es pequeña, la frecuencia de
oscilación es alta.
Aquí, la salida del multiplicador 66 incluye la
tensión de CC, es decir, la tensión de terminal del condensador 3
filtrador y la forma de onda de tensión de entrada de la parte 62
detectora de tensión de entrada. Por lo tanto, independientemente
del valor de la intensidad de carga del oscilador 68, cuando el
oscilador 68 oscila a una frecuencia de oscilación constante, en el
caso donde la intensidad de carga es pequeña, es decir, una caída
en la tensión de CC debido al consumo en la carga por tiempo de
unidad es pequeña, la caída de tensión se vuelve más pequeña que el
incremento de tensión por el filtro 5 activo.
Por lo tanto, la corriente continua sigue
creciendo. Sin embargo, dado que la salida del multiplicador 66
tiene una prioridad sobre el elemento de la tensión de CC, el efecto
del elemento de la forma de onda de tensión de salida se reduce.
Como resultado, se vuelve difícil o incluso imposible dar forma a la
forma de onda de corriente para que sea más similar a la forma de
onda de tensión de entrada.
Como se muestra en la figura 33, en el estado
donde la intensidad de carga no es pequeña, el valor objetivo de la
señal PWM por el elemento de la tensión de CC es H, y aún si se
agrega el elemento de una forma de onda de tensión de entrada, el
valor objetivo se muestra completamente en la onda. Por otro lado,
si la carga es pequeña, como se muestra mediante la línea
discontinua, el valor objetivo de la señal PWM por el elemento de
la tensión de CC se vuelve J. Por lo tanto, si se agrega el elemento
de la forma de onda de tensión de entrada, el valor objetivo se
vuelve más angosto a una parte K de la forma de onda.
Por otro lado, si la frecuencia de oscilación
del oscilador 68 se vuelve más alta cuando la intensidad de carga
es pequeña, el período de la señal de control de conmutación a ser
producida por el circuito 70 excitador puede ser más corto, o el
régimen de trabajo de la señal de control de conmutación puede ser
más pequeño. Por lo tanto, un incremento en la tensión de CC debido
a un pulso de señal de la señal de control de conmutación puede
suprimirse. Como resultado, el rango de variación del valor objetivo
de H a J que se muestra en la figura 45 se vuelve más pequeño, y el
ancho de K se vuelve mayor, y la señal PWM se obtiene casi
completamente en la forma de onda de tensión de entrada. Por lo
tanto, aun cuando la intensidad de carga es pequeña, la corriente
armónica puede suprimirse, y el factor de potencia puede
mejorarse.
Cuando la intensidad de carga es grande, la
señal PWM puede obtenerse en toda la forma de onda de tensión de
entrada sin variar la frecuencia de oscilación. Por otro lado, si la
frecuencia de oscilación se vuelve alta cuando la intensidad de
carga es grande, la pérdida en el transistor 43 de potencia aumenta,
y la cantidad de pérdida se vuelve mayor a medida que la intensidad
de carga aumenta. Dado que esto produce un incremento de la
especificación del transistor 43 de potencia, es decir, un
incremento en coste, es preferible aumentar la frecuencia de
oscilación sólo cuando la intensidad de carga es pequeña.
El acondicionador de aire de la presente
realización adopta una parte 60 de control de conmutación que tiene
otra disposición que se muestra en la figura 34. En esta
disposición, el circuito 421 detector de fase se proporciona entre
la parte 62 detectora de tensión de entrada y el circuito 403 de
salida de ON/OFF. El circuito 421 detector de fase es un circuito
para detectar la fase en el punto de cruce por cero en la forma de
onda de la tensión de entrada detectada por la parte 62 detectora
de tensión de entrada.
La parte 60 de control de conmutación controla
la conmutación del transistor 43 de potencia para aproximar la
forma de onda de corriente a la forma de onda de la tensión de
entrada. Aquí, cada forma de onda de la tensión de entrada, la
señal PWM y la corriente que circula por el transistor 43 de
potencia son como se muestran en la figura 35. En la figura, la
corriente que circula por el transistor 43 de potencia aumenta a un
punto máximo de la tensión de entrada.
Cuando se inicia el filtro activo 5, la
diferencia entre la tensión de salida y la tensión objetivo se
maximiza, y por lo tanto el régimen de trabajo de la señal PWM
también se maximiza. En este estado, la corriente que circula a
través del transistor 32 de potencia también se maximiza.
El valor de corriente máximo es un factor de la
determinación del valor máximo del transistor 43 de potencia. Más
específicamente, si el valor de corriente máximo (valor máximo) se
vuelve alto, el coste del transistor 43 de potencia aumenta. Por lo
tanto, al suprimir el valor de corriente máximo, el coste del
transistor 43 de potencia puede reducirse.
En la disposición descrita, el filtro 5 activo
se activa en un punto de cruce por cero de la tensión de entrada.
Más específicamente, este proceso se realiza de la siguiente manera.
El circuito 421 detector de fase produce un pulso de detección al
detectar un punto de cruce por cero de la tensión de entrada. El
circuito 403 de ON/OFF de salida envía una señal de control para
encender la salida con respecto al circuito 70 excitador al generar
un primer pulso de detección.
Por lo tanto, el filtro 5 activo arranca en un
momento del punto de cruce por cero de la tensión de entrada. Por
lo tanto, el valor de corriente máximo que circula a través del
transistor 43 de potencia puede minimizarse, y el valor de
corriente máximo que circula a través del transistor 43 de potencia
puede hacerse más pequeño, y el valor máximo que circula del
transistor 43 de potencia puede fijarse a un nivel bajo. Como
resultado, el coste del transistor 43 de potencia puede reducirse y
la fiabilidad puede mejorarse.
Según el acondicionador de aire que se muestra
en la figura 36, para reducir la corriente que circula a través del
transistor 43 de potencia, como en la disposición que se muestra en
la figura 34, la inductancia de la bobina 41 filtro varía al
arrancar el filtro 5 activo.
El filtro 5 activo controla el flujo de la
corriente de entrada mediante la conmutación del transistor 43 de
potencia. Por lo tanto, con un régimen de trabajo fijo de la señal
PWM, el valor de corriente que circula por el transistor 43 de
potencia se vuelve grande cuando la inductancia de la bobina 41
filtro es baja, y más pequeña cuando la inductancia es alta. Por lo
tanto, en la disposición descrita, al fijar la inductancia alta
cuando se activa el filtro 5 activo, se reduce el valor de corriente
que circula por el transistor 43 de potencia.
Más específicamente, en el filtro 5 activo, la
bobina 41 filtro y la bobina 411 filtro están conectadas en serie,
y la bobina 411 filtro y el transistor 442 están conectados en
paralelo. El transistor 442 se enciende o se apaga (ON/OFF) en base
a la salida del circuito de control 443 de ON/OFF. El circuito de
control 443 de ON/OFF envía una señal de control de OFF al
transistor 442 sólo por un tiempo predeterminado después de
ingresar la señal de retención del filtro activo allí, mientras que
envía una señal de control de ON al transistor 442 durante la
operación del acondicionador de aire que no sea la duración de
tiempo descrita.
Según la disposición descrita, cuando se activa
el filtro 5 activo, el transistor 442 se apaga (OFF) sólo por un
períodos de tiempo predeterminado mediante la salida del filtro 5
activo. Después, dado que la bobina 441 filtro está conectada a la
bobina 41 filtro en serie, la inductancia del filtro 5 activo
aumenta. Como resultado, el valor de corriente que circula por el
transistor 43 de potencia se vuelve más pequeño.
Después de transcurrido el tiempo
predeterminado, el transistor 442 se enciende (ON) bajo el control
del circuito 442 de control de ON/OFF. Así, la bobina 441 filtro se
separa de la bobina 41 filtro. Como resultado, la inductancia del
filtro 5 activo se convierte sólo en la inductancia de la bobina 41
filtro.
La invención puede realizarse en otras formas
específicas sin alejarse del alcance de las reivindicaciones.
Claims (10)
1. Aparato de acondicionamiento de aire que
comprende:
- un medio (4) de conversión CC-CA para producir una tensión controlable de CA para hacer actuar a un compresor (6);
- un medio (2, 3) de conversión CA-CC para generar una potencia de CC de una fuente (1) de CA;
- un medio filtrador activo que comprende un filtro (5) activo asociado con el medio (2, 3) de conversión CA-CC para conformar la corriente de entrada a dicho medio de conversión CC-CA en una onda sinusoidal aproximada; y
- medios de prevención de sobretensión (14, 71-77) para apagar dicho filtro (5) activo al detectar que una tensión de salida de dicho filtro (5) activo está por encima de un umbral predeterminado,
caracterizado porque:
- los medios (14, 71-77) de prevención de sobretensión incluyen medios de prevención de detección para evitar que un rebasado de la tensión de salida de dicho filtro (5) activo se detecte como una sobretensión durante un período de no detección.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Aparato de acondicionamiento de aire según la
reivindicación 1, en donde: dicho medio filtrador activo comprende
un medio (60) de control del filtro activo; el medio de conversión
CA-CC comprende un medio (2) rectificador para
rectificar una salida de tensión de CA de una fuente de alimentación
de CA (1) y un medio (3) filtrador para filtrar tensión de CA
rectificada por dicho medio (2) rectificador, estando dispuesto el
filtro (5) activo entre dicho medio (2) rectificador y dicho medio
(3) filtrador; y en donde el medio de conversión
CC-CA (4) convierte mediante el truncamiento de la
tensión de CC de dicho medio (3) filtrador; comprendiendo el
aparato además un medio de control para controlar la potencia del
medio de conversión de CC-CA según el estado de
carga del compresor y para producir instrucciones para el medio (12)
de control del filtro activo (60).
3. Aparato de acondicionamiento de aire según
cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en donde dichos medios de
prevención de detección proporcionan el período de no detección (t)
inmediatamente después de un momento de encendido o de apagado de
dicho medio de conversión de CC-CA (4) o
inmediatamente después de un momento de encendido del filtro (5)
activo, y durante dicho período de no detección (t), no se detecta
una sobretensión de la tensión de salida de dicho filtro (5)
activo.
4. Aparato de acondicionamiento de aire según
cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en donde dichos medios de
prevención de detección elevan el umbral predeterminado durante un
tiempo predeterminado al iniciar dicho filtro (5) activo o dicho
compresor (6) de potencia.
5. Aparato de acondicionamiento de aire según la
reivindicación 4, que además comprende un medio (89) de alteración
del umbral para alterar el umbral predeterminado según una tensión
de salida para mantener constante una diferencia entre la tensión
de salida de dicho filtro (5) activo y el umbral predeterminado.
6. Aparato de acondicionamiento de aire según
cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en donde:
- los medios de prevención de detección comprenden medios (62) de detección de tensión de salida para detectar una tensión de salida del filtro (5) activo, medios (64) de detección de diferencia de tensión para producir una diferencia entre una salida detectada por los medios (62) de detección de tensión de salida y una tensión de referencia, y medios (81; 82) para el redondeo de forma de onda para redondear una salida de dichos medios (64) de detección de diferencia de tensión; y
- dicho medio filtrador activo controla dicho filtro (5) activo en base a la diferencia detectada por dichos medios (64) de detección de diferencia de tensión.
\vskip1.000000\baselineskip
7. Aparato de acondicionamiento de aire según la
reivindicación 6, en donde dichos medios para el redondeo de forma
de onda son un filtro (81) de paso bajo formado entre dichos medios
(76, 77) de detección de tensión de salida y dichos medios (64) de
detección de diferencia.
8. Aparato de acondicionamiento de aire según la
reivindicación 6, en donde dichos medios (64) de detección de
diferencia de tensión son un amplificador (64) de diferencias, y
dichos medios (82) de redondeo de forma de onda son medios (82a,
82b, 82c) de cambio de constante de tiempo para hacer una constante
de tiempo de dicho amplificador (64) de diferencias mayor durante
un tiempo predeterminado al iniciar dicho filtro (5) activo o dicho
compresor (6) de potencia.
9. Aparato de acondicionamiento de aire que
comprende:
- un medio (2) rectificador para rectificar una tensión de CA producida por una fuente (1) de alimentación de CA;
- un medio (3) filtrador para filtrar una tensión de CA rectificada por dicho medio (2) rectificador para ser convertida a una tensión de CC;
- un medio (4) de conversión CC-CA para convertir mediante el truncamiento de la tensión de CC de dicho medio filtrador en tensión de CA cuya tensión y frecuencia varían a ser aplicadas a dicho compresor de potencia;
- un filtro (5) activo formado entre dicho medio rectificador y dicho medio filtrador, para conformar la corriente de entrada a dicho medio de conversión CC-CA a una onda sinusoidal aproximada casi en fase con una tensión de entrada;
- un medio (12) de control del filtro activo para controlar dicho filtro activo; y
- medios (14) de detección de sobretensión para detectar que una tensión de salida de dicho filtro (5) activo está por encima de un umbral predeterminado;
caracterizado por:
un medio de detención de suministro de energía
para detener el suministro de energía a dicho medio de control del
filtro activo cuando la tensión de salida en estado estable de dicho
filtro activo está por encima de un umbral predeterminado.
10. Aparato de acondicionamiento de aire que
comprende:
- un medio (2) rectificador para rectificar una tensión de CA producida por una fuente (1) de alimentación de CA;
- un medio (3) filtrador para filtrar una tensión de CA rectificada por dicho medio (2) rectificador para ser convertida a una tensión de CC;
- un medio (4) de conversión CC-CA para convertir mediante el truncamiento de la tensión de CC de dicho medio filtrador en tensión de CA cuya tensión y frecuencia varían a ser aplicadas a un compresor de potencia;
- un filtro (5) activo formado entre dicho medio rectificador y dicho medio filtrador, para conformar la corriente de entrada a dicho medio de conversión CC-CA a una onda sinusoidal aproximada casi en fase con una tensión de entrada;
- un medio (61) de detección de tensión de salida para detectar una tensión de salida de dicho filtro activo;
- un medio (64) de detección de diferencias para detectar una diferencia entre una tensión de salida y una salida de referencia fijada previamente; y
- un medio (66-70) de control de salida para controlar una tensión de salida de dicho filtro activo a mantener constante en base a la diferencia;
caracterizado por:
un medio (412, 413) para limitar la diferencia
entre la tensión de salida y la salida de referencia para que no
sobrepase un valor predeterminado al arrancar dicho filtro
activo.
Applications Claiming Priority (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-150833 | 1994-07-01 | ||
| JP6150833A JPH0819259A (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | インバータ回路 |
| JP6-166566 | 1994-07-19 | ||
| JP16656694A JP3304202B2 (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 空気調和機 |
| JP6-318519 | 1994-12-21 | ||
| JP31851994A JP3145260B2 (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | 空気調和機 |
| JP6-319675 | 1994-12-22 | ||
| JP6319675A JPH08182329A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | インバータ装置を備えた空気調和機 |
| JP7-162695 | 1995-06-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2346519T3 true ES2346519T3 (es) | 2010-10-18 |
Family
ID=42801053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES03000128T Expired - Lifetime ES2346519T3 (es) | 1994-07-01 | 1995-06-29 | Aparato de acondicionamiento de aire. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2346519T3 (es) |
-
1995
- 1995-06-29 ES ES03000128T patent/ES2346519T3/es not_active Expired - Lifetime
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1300937B1 (en) | Air conditioning device | |
| ES2735810T3 (es) | Aparato de fuente de alimentación | |
| ES2248860T3 (es) | Sistema de acondicionamiento de aire y aparato convertidor de potencia para el mismo. | |
| JPH0638720B2 (ja) | 車両用発電機の制御装置 | |
| KR100969817B1 (ko) | 엘이디 조명등 구동회로 장치 및 제어방법 | |
| JP3749645B2 (ja) | 携帯用発電機 | |
| ES2533471T3 (es) | Disposición de circuito para su uso en un aerogenerador | |
| ES2346519T3 (es) | Aparato de acondicionamiento de aire. | |
| JP3234132B2 (ja) | 空気調和機 | |
| JPH0970178A (ja) | 空気調和機 | |
| US7498776B2 (en) | Control device for vehicle AC generator | |
| JP2003079050A (ja) | 空気調和機 | |
| JP5473949B2 (ja) | 過電圧監視機能を備えた発電装置 | |
| US6815912B2 (en) | Discharge lamp lighting apparatus and discharge lamp apparatus | |
| JPH03164067A (ja) | 調節されるブロツキング発振式スイツチングレギユレータ用回路装置 | |
| KR20040029691A (ko) | 스파크 방지기능을 구비한 전원공급장치 및 방법 | |
| JP2000032743A (ja) | 電源装置 | |
| US4797800A (en) | Power regulating system for an engine generator | |
| JP3314852B2 (ja) | 空気調和機の運転制御装置 | |
| JP6900830B2 (ja) | Ｌｅｄ点灯回路及びｌｅｄ照明装置 | |
| JP2002125317A (ja) | 系統安定化装置 | |
| JP2007189773A (ja) | 界磁巻線式交流回転電機装置 | |
| JPH11262256A (ja) | 電源装置及び放電灯点灯装置 | |
| JP3073983B1 (ja) | 携帯用発電機及び携帯用発電機の出力調整方法 | |
| KR100846201B1 (ko) | 선박발전기용 자동전압조정기 |