ES2608842T3 - Dispositivo de accionamiento de motor y acondicionador de aire que incluye el mismo - Google Patents

Dispositivo de accionamiento de motor y acondicionador de aire que incluye el mismo Download PDF

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Abstract

Un dispositivo de accionamiento de motor que comprende: un rectificador (410) para rectificar potencia AC de entrada; y un convertidor (710) para convertir la potencia rectificada por el rectificador en potencia DC; en el que el convertidor (710) comprende un convertidor intercalado que comprende un primer convertidor (710a) y un segundo convertidor (710b) configurado para operar de una manera intercalada, caracterizado por que: el primer convertidor (710a) del convertidor intercalado comprende un primer convertidor elevador (420a) y un primer resonador (610a) que comprende un elemento pasivo conectado al primer convertidor elevador, para realizar resonancia, en el que: el primer convertidor elevador (420a) comprende una primera bobina (L1a), un primer diodo (D1a) conectado a la primera bobina y un primer elemento de conmutación (S1a); y el primer resonador (610a) comprende: un primer diodo de resonancia (Dra1), un segundo diodo de resonancia (Dra2) y una primera bobina de resonancia (Lra1), que se conectan en orden y en serie entre ambos extremos del rectificador, una segunda bobina de resonancia (Lra2) conectada entre la primera bobina y el primer elemento de conmutación del primer convertidor elevador y un primer condensador de resonancia (Cra) conectado entre un nodo entre el primer diodo de resonancia y el segundo diodo de resonancia y un nodo entre la segunda bobina de resonancia y el primer elemento de conmutación.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo de accionamiento de motor y acondicionador de aire que incluye el mismo REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUD RELACIONADA
Esta solicitud reivindica el beneficio de derecho de prioridad de la Solicitud de Patente Coreana N° 10-20130153374, presentada el 10 de diciembre de 2013, en la Oficina Coreana de la Propiedad Intelectual.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
1. Campo de la Invencion
La presente invencion se refiere a un dispositivo de accionamiento de motor y un acondicionador de aire que incluye el mismo y, mas particularmente, a un dispositivo de accionamiento de motor capaz de reducir la perdida de conmutacion generada en la conversion de potencia y un acondicionador de aire que incluye el mismo.
2. Descripcion de la tecnica relacionada
Un acondicionador de aire se instala para proporcionar un entorno de interior agradable a las personas ajustando la temperatura interior y acondicionando aire interior a traves de descarga de aire caliente o fno a un espacio interior. Generalmente, tal acondicionador de aire incluye una unidad de interior instalada en un espacio interior al tiempo que incluye un intercambiador de calor y una unidad de exterior que incluye un compresor y un intercambiador de calor, para suministrar refrigerante a la unidad de interior.
El documento JP 2013 178004 A describe un acondicionador de aire que comprende un dispositivo de accionamiento de motor segun el preambulo de reivindicacion 1.
La publicacion Dos-Yong Jung et al. “Interleaved Soft-Switching Boost Converter for Photovoltaic Power-generation System” Actas del IEEE en Electronica de Potencia, Vol. 26, n° 4, abril de 2011 muestra un circuito de proteccion en la figura 1.
COMPENDIO DE LA INVENCION
Es un objeto de la presente invencion proporcionar un dispositivo de accionamiento de motor capaz de reducir la perdida de conmutacion generada en la conversion de potencia y un acondicionador de aire que incluye el mismo.
Segun un aspecto de la presente invencion, el anterior y otros objetos se pueden lograr mediante la provision de un dispositivo de accionamiento de motor que incluye un rectificador para rectificar la potencia AC de entrada y un convertidor para convertir la potencia rectificada por el rectificador en potencia DC, en el que el convertidor incluye un convertidor intercalado que incluye un primer convertidor y un segundo convertidor, el primer y segundo convertidores que operan de una manera intercalada, en el que el primer convertidor del convertidor intercalado incluye un primer convertidor elevador y un primer resonador segun la reivindicacion 1 que incluye un elemento pasivo conectado al primer convertidor elevador, para realizar resonancia.
En otro aspecto de la presente invencion, se proporciona un acondicionador de aire que incluye un compresor para comprimir un refrigerante, un intercambiador de calor para realizar intercambio de calor, usando el refrigerante comprimido y un dispositivo de accionamiento de motor de compresor segun las reivindicaciones 1 a 8 accionan un motor equipado en el compresor, en el que el dispositivo de accionamiento de motor de compresor incluye un rectificador para rectificar potencia AC de entrada y un convertidor para convertir la potencia rectificada por el rectificador en potencia DC, en el que el convertidor incluye un convertidor intercalado que incluye un primer convertidor y un segundo convertidor, el primer y segundo convertidores que operan de una manera intercalada, en el que el primer convertidor del convertidor intercalado incluye un primer convertidor elevador y un primer resonador que incluye un elemento pasivo conectado al primer convertidor elevador, para realizar resonancia.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Los anteriores y otros objetos, rasgos y otras ventajas de la presente invencion se entenderan mas claramente a partir de la siguiente descripcion detallada tomada en conjunto con los dibujos anexos, en los cuales:
la FIGURA 1 es una vista que ilustra una configuracion de un acondicionador de aire segun una realizacion de la presente invencion;
la FIGURA 2 es una vista esquematica de una unidad de salida y una unidad de interior, que se incluyen en el acondicionar de aire de la FIGURA 1;
la FIGURA 3 es un diagrama de bloques de un dispositivo de accionamiento de motor de compresor equipado en cada unidad de exterior ilustrada en la FIGURA 1; la FIGURA 4A ilustra un ejemplo de un convertidor;
la FIGURA 4B es un diagrama que explica una operacion del convertidor ilustrado en la FIGURA 4A; la FIGURA 5A ilustra otro ejemplo del convertidor;
las FIGURA 5B a 5D son diagramas que explican la operacion del convertidor ilustrado en la FIGURA 5A;
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la FIGURA 6 es un diagrama de circuito de un dispositivo de accionamiento de motor segun una realizacion de la presente invencion.
la FIGURA 7 es un diagrama que ilustra el convertidor de la FIGURA 6 en un estado en el que el primer y segundo convertidores incluidos en el convertidor de la FIGURA 6 estan separados uno de otro; las FIGURA 8A a 8H son diagramas que explican la operacion del primer convertidor ilustrado en la FIGURA 7; y
la FIGURA 9 es un diagrama que representa formas de onda de corriente y voltaje en el primer elemento de conmutacion de la FIGURA 7.
DESCRIPCION DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS
En lo sucesivo, la presente invencion se describira con referencia a los dibujos para explicar conjuntos de modulos de celda segun realizaciones de la presente invencion. Aunque “modulo” o “unidad” es el sufijo de elementos constituyentes descritos en la siguiente descripcion, esto se pretende solamente por facilidad de descripcion de la especificacion. Los sufijos en sf mismos no tienen el significado o la funcion de distinguir el elemento constituyente que usa el sufijo del elemento constituyente que no usa sufijo.
La FIGURA 1 es una vista que ilustra una configuracion de un acondicionador de aire segun una realizacion de la presente invencion.
Como se ilustra en la FIGURA 1, el acondicionador de aire segun la realizacion ilustrada en la presente invencion puede incluir una pluralidad de unidades de interior 31 a 35, una pluralidad de unidades de exterior 21 y 22 cada una conectada a las asociadas de las unidades de interior 31 a 35 y controladores remotos 41 a 45 conectados a las unidades de interior respectivas 31 a 35. El acondicionador de aire puede incluir ademas una unidad de control remoto 10 para controlar las unidades de interior 31 a 35 plurales y las unidades de exterior 21 y 22.
La unidad de control remoto 10 se conecta a las unidades de interior 31 a 35 y las unidades de exterior 21 y 22 y monitoriza y controla las operaciones de las unidades de interior 31 a 35 y las unidades de interior 21 y 22. En este caso, la unidad de control remoto 10 puede realizar un ajuste de operacion, ajuste de bloqueo, control de programacion, control de grupo, etc., para las unidades de interior 31 a 35 conectadas a la misma.
Como el acondicionador de aire, es aplicable cualquiera de un acondicionador de aire de tipo de pie, un acondicionador de aire montado en pared y acondicionador de aire montado en techo. Por comodidad de descripcion, no obstante, la siguiente descripcion se dara solamente en conjunto con un acondicionador de aire montado en techo. Mientras tanto, el acondicionador de aire puede incluir ademas al menos uno de un ventilador, un filtro de aire, un humidificador y un calentador. Estos dispositivos se pueden conectar operativamente a las unidades de interior y las unidades de exterior.
Cada una de las unidades de exterior 21 y 22 incluye un compresor (no mostrado) para comprimir refrigerante suministrado a la misma, un intercambiador de calor exterior (no mostrado) para intercambiar calor entre el refrigerante y el aire exterior, un acumulador (no mostrado) para separar refrigerante gaseoso de refrigerante suministrado al mismo y suministrar el refrigerante gaseoso separado al compresor y una valvula de 4 vfas (no mostrada) para seleccionar un camino de flujo de refrigerante segun una operacion de calentamiento. Aunque cada una de las unidades de exterior 21 y 22 ademas incluye una pluralidad de sensores, una pluralidad de valvulas y un colector de aceite, etc., no se dara ninguna descripcion de las configuraciones de estos elementos.
Cada una de las unidades de exterior 21 y 22 opera el compresor y el intercambiador de calor exterior incluido en el mismo, para realizar compresion e intercambio de calor del refrigerante y suministra el refrigerante resultante a las asociadas de las unidades de interior 31 a 35. Cada una de las unidades de exterior 21 y 22 se acciona segun una peticion desde la unidad de control remoto 10 o una asociada de una de las unidades de interior 31 a 35. De esta manera, el numero de unidades de exterior de operacion y el numero de compresores de operacion incluidos en las unidades de exterior de operacion se vana a medida que la capacidad de enfriamiento o calentamiento del acondicionador de aire se vana segun el numero de unidades de interior de operacion.
Aunque las unidades de exterior 21 y 22 se describen en conjunto con el caso en el que cada unidad de exterior suministra refrigerante a las asociadas de las unidades de interior, la disposicion de conexion de las unidades de exterior y las unidades de interior se puede variar de manera que unidades de exterior plurales se interconectan para suministrar refrigerante a cada unidad de interior.
Cada una de las unidades de interior 31 a 35 se conecta a una de las unidades de exterior 21 y 22 plurales y, por tanto, recibe refrigerante desde la unidad de exterior conectada a la misma y descarga aire fno a un espacio interior. Cada una de las unidades de interior 31 a 35 incluye un intercambiador de calor interior (no mostrado), un ventilador interior (no mostrado), una valvula de expansion (no mostrada) para expandir el refrigerante suministrado a la misma y una pluralidad de sensores (no mostrados).
Cada una de las unidades de interior 31 a 35 y una asociada de las unidades de exterior 21 y 22 se conectan mediante una lmea de comunicacion y, por tanto, reciben y transmiten datos entre las mismas. Cada unidad de
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exterior y cada unidad de interior se conectan a la unidad de control remote 10 mediante una lmea de comunicacion separada y, por tanto, operan bajo control de la unidad de control remote 10.
Cada uno de los controladores remotes 41 a 45 se conecta a una asociada de las unidades de interior 31 a 35 y, por tanto, puede introducir un comando de control desde el usuario a la unidad de interior conectada y puede recibir informacion de estado desde la unidad de interior conectada, para mostrar la informacion de estado recibida. En este caso, cada uno de los controladores remotos 41 a 45 comunica con la unidad de interior conectada al mismo de una manera cableada o inalambrica segun el tipo de conexion del mismo. En algunos casos, un controlador remoto unico se puede conectar a una pluralidad de unidades de interior y, por tanto, el ajuste de las unidades de interior plurales se puede cambiar mediante una entrada desde el controlador remoto unico.
Ademas, cada uno de los controladores remotos 41 a 45 puede incluir un sensor de temperatura equipado dentro del mismo.
La FIGURA 2 es una vista esquematica de una unidad de exterior y una unidad de interior, que se incluyen en el acondicionador de aire de la FlGURA 1.
Con referencia a la FIGURA 2, el acondicionador de aire, que se designa por el numero de referencia 50”, incluye principalmente una unidad de interior, por ejemplo, la unidad de interior 31 y una unidad de exterior, por ejemplo, la unidad de exterior 21.
La unidad de exterior 21 incluye un compresor 102 que funciona para comprimir el refrigerante, un motor de compresor 102b para accionar el compresor 102, un intercambiador de calor exterior 104 que funciona para descargar calor desde el refrigerante comprimido y una unidad de soplado exterior 105 que incluye un ventilador exterior 105a dispuesto en un lado del intercambiador de calor exterior 104, para fomentar la descarga de calor de refrigerante y un motor 105b para rotar el ventilador exterior 105a. La unidad de exterior 21 ademas incluye un dispositivo de expansion 106 para expandir el refrigerante concentrado, una valvula de conmutacion de enfriamiento o calentamiento 110 para cambiar un camino de flujo del refrigerante comprimido y un acumulador 103 para almacenar temporalmente refrigerante gasificado y luego suministrar el refrigerante almacenado al compresor a una presion constante despues de extraer la humedad y materias extranas del refrigerante.
La unidad de interior 31 incluye un intercambiador de calor interior 108 dispuesto en un espacio interior, para realizar una funcion de enfriamiento o calentamiento y una unidad de soplado de interior 109 que incluye un ventilador de interior 109a dispuesto en un lado del intercambiador de calor interior 108, para fomentar la descarga de calor del refrigerante y un motor 109b para rotar el ventilador de interior 109a.
La unidad de interior 31 puede incluir al menos un intercambiador de calor de interior 109. Como el compresor 102, se puede usar al menos uno de un compresor inversor y un compresor de velocidad constante.
Mientras tanto, el acondicionador de aire 50 se puede configurar como un enfriador para enfriar un espacio interior. Alternativamente, el acondicionador de aire 50 se puede configurar como una bomba de calor para enfriar o calentar un espacio interior.
Aunque una unidad de interior 31 y una unidad de exterior 21 se ilustran en la FIGURA 2, el acondicionador de aire segun la realizacion ilustrada de la presente invencion no esta limitado a las mismas. Por ejemplo, realizaciones de la presente invencion son aplicables a un acondicionador de aire de tipo multiple que incluye una pluralidad de unidades de interior y una pluralidad de unidades de exterior y un acondicionador de aire que incluye una unica unidad de interior y una pluralidad de unidades de exterior.
La FIGURA 3 es un diagrama de bloques de un dispositivo de accionamiento de motor de compresor equipado en cada unidad de exterior ilustrada en la FIGURA 1.
El compresor 102 incluido en cada unidad de exterior ilustrada en la FIGURA 1, por ejemplo, la unidad de exterior 21, se puede accionar mediante un dispositivo de accionamiento de motor de compresor 200 para accionar el motor de compresor 250.
El dispositivo de accionamiento de motor de compresor 200 puede incluir un inversor 220 para sacar corriente AC trifasica al motor de compresor 250, un controlador de inversor 230 para controlar el inversor 220 y un convertidor 210 para suministrar potencia DC al inversor 220. El dispositivo de accionamiento de motor de compresor 200 ademas puede incluir un controlador de convertidor 215 para controlar el convertidor 210.
El dispositivo de accionamiento de motor 200 recibe potencia AC desde un sistema de fuente de alimentacion, convierte la potencia recibida y entonces suministra la potencia convertida al motor 250. A este respecto, el dispositivo de accionamiento de motor 200 se puede conocer como un “dispositivo de conversion de potencia”.
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Mientras tanto, segun la presente invencion, el convertidor 210 para suministrar potencia DC al inversor 220 es un convertidor capaz de reducir la perdida de conmutacion generada durante la conversion de potencia. Por ejemplo, el convertidor 210 puede ser un convertidor intercalado de tipo resonador. Esto se describira en detalle con referencia a la FIGURA 6.
Tal convertidor intercalado de tipo resonador puede reducir considerablemente la perdida de conmutacion generada debido a una conmutacion suave y puede lograr una conmutacion de alta velocidad. Ademas, puede ser posible minimizar un componente reactor a traves de alternancia de corriente. El convertidor intercalado de tipo resonador tambien puede reducir la emision de interferencias electromagneticas (EMI), comparado con un rectificador sin puente. Esto se describira mas tarde con referencia a la FIGURA 6.
Con referencia a la FIGURA 3, se ilustra un condensador de enlace DC C. El condensador de enlace DC puede acumular potencia sacada desde el convertidor 210. La salida de potencia desde el convertidor 210 es potencia DC y, por tanto, el condensador conectado al convertidor 210 se puede conocer como un “condensador de enlace DC”.
El controlador convertidor 215 puede controlar el convertidor 210, que se equipa con al menos un elemento de conmutacion.
Cuando el convertidor 210 es un convertidor intercalado de tipo resonador segun una realizacion de la presente invencion, el controlador de convertidor 215 puede sacar senales de control de conmutacion para una pluralidad de elementos de conmutacion.
El inversor 220 puede incluir una pluralidad de elementos de conmutacion de inversor, para convertir potencia DC suavizada en potencia AC trifasica que tiene una frecuencia predeterminada y entonces sacar la potencia AC trifasica al motor de compresor 250, que puede ser un motor trifasico, segun las operaciones de ENCENDIDO o APAGADO de los elementos de conmutacion.
En detalle, el inversor 220 incluye una pluralidad de elementos de conmutacion. Por ejemplo, el inversor 220 incluye tres pares de elementos de conmutacion de brazo conectados en paralelo. Cada par de elementos de conmutacion de brazo incluye un elemento de conmutacion de brazo superior y un elemento de conmutacion de brazo inferior, que se conectan en serie. Un diodo se conecta a cada elemento de conmutacion de brazo en antiparalelo.
El controlador de inversor 230 puede sacar una senal de control de conmutacion de inversor Sic al inversor 220, para controlar la operacion de conmutacion del inversor 220. La senal de control de conmutacion de inversor Sic es una senal de control de conmutacion de modulacion de anchura de pulso (PWM). La senal de control de conmutacion de inversor Sic se puede generar, en base a sacar una corriente io que fluye a traves del motor 250 o un voltaje de enlace DC Vdc a traves del condensador de enlace DC C. En este caso, la corriente de salida io se puede detectar por un detector de corriente de salida E y el voltaje de enlace DC Vdc se puede detectar por un detector de voltaje de enlace DC B.
El detector de corriente de salida E puede detectar la corriente de salida io que fluye entre el inversor 220 y el motor 250. Es decir, el detector de corriente de salida E detecta la corriente que fluye a traves del motor 250. El detector de corriente de salida E puede detectar corrientes de salida de todas las fases, esto es, la corriente de salida ia, ib e ic. Alternativamente, el detector de corriente de salida E puede detectar corrientes de salida de dos fases a traves del equilibrio de las tres fases.
El detector de corriente de salida E se puede disponer entre el inversor 220 y el motor 250. Para deteccion de corriente, un transformador de corriente (CT), un resistor en derivacion o similar se puede emplear como el detector de corriente de salida E.
El controlador de inversor 230 puede incluir un transformador axial (no mostrado), un calculador de velocidad (no mostrado), un generador de comando de corriente (no mostrado), un generador de comando de voltaje (no mostrado) y una unidad de salida de senal de control de conmutacion (no mostrada).
El transformador axial (no mostrado) recibe las corrientes de salida trifasicas ia, ib e ic detectadas por el detector de corriente de salida E y transforma las corrientes de salida trifasicas ia, ib e ic en dos corrientes bifasicas ia e ip en una trama de referencia estacionaria.
Mientras tanto, el transformador axial (no mostrado) puede transformar las corrientes bifasicas ia e ip en la trama de referencia estacionaria en corrientes bifasicas id e iq en una trama de referencia de rotacion.
El calculador de velocidad (no mostrado) puede calcular una velocidad mr en base a la senal de posicion del rotor H introducida desde un sensor de posicion (no mostrado). Es decir, es posible calcular la velocidad ar dividiendo una posicion de rotor en base a la senal de posicion por el tiempo.
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Mientras tanto, el sensor de posicion (no mostrado) puede detectar una posicion de rotor del motor 250. Para esta funcion, el sensor de posicion (no mostrado) puede incluir un sensor Hall.
Mientras tanto, el calculador de velocidad (no mostrado) puede sacar una posicion y una velocidad an que se calculan, en base a la senal de posicion de rotor H introducida al calculador de velocidad.
Mientras tanto, el generador de comando de corriente (no mostrado) calcula un valor de comando de velocidad ** r, en base a la velocidad calculada °V y una velocidad objetivo u>. El generador de comando de corriente (no mostrado)
tambien genera un valor de comando de corriente i*q, en base al valor de comando de velocidad ** r. Por ejemplo, el generador de comando de corriente (no mostrado) puede realizar un control integral proporcional (PI) a traves de un
controlador PI incluido en el mismo, en base a una diferencia entre la velocidad calculada “V y la velocidad objetivo
oo, esto es, el valor de comando de velocidad ** r y, por tanto, puede generar un valor de comando de corriente i*q. Aunque el generador de comando de corriente genera el valor de comando de corriente i*q, esto es, un valor de comando de corriente de eje q, puede ser posible generar un valor de comando de corriente de eje d i*d, junto con el valor de comando de corriente de eje q i*q. El valor de comando de corriente de eje d i*d se puede fijar a “0”.
Mientras tanto, el generador de comando de corriente (no mostrado) puede incluir ademas un limitador (no mostrado) para limitar el nivel del valor de comando de corriente i*q a fin de evitar que el valor de comando de corriente i*q este fuera de un intervalo predeterminado.
El generador de comando de voltaje (no mostrado) genera valores de comando de voltaje de eje d y q v*d y v*q, en base a las corrientes de eje d y q id e iq generadas a traves de una transformacion axial a una trama de referencia de rotacion bifasica en el transformador axial y los valores de comando de corriente i*d e i*q desde el generador de comando de corriente (no mostrado). Por ejemplo, el generador de comando de voltaje (no mostrado) puede realizar control PI a traves del controlador PI, en base a una diferencia entre la corriente de eje q iq y el valor de comando de corriente de eje q i*q y, por tanto, puede generar un valor de comando de voltaje de eje q v*q. El generador de comando de voltaje (no mostrado) puede realizar adicionalmente control PI a traves del controlador PI, en base a una diferencia entre la corriente de eje d id y el valor de comando de corriente de eje d i*d y, por tanto, puede generar un valor de comando de voltaje de eje d v*d. Cuando el valor de comando de corriente de eje d i*d se fija a “0”, el valor de comando de voltaje de eje d v*d se puede fijar a “0”.
Mientras tanto, el generador de comando de voltaje (no mostrado) puede incluir ademas un limitador (no mostrado) para limitar los niveles de los valores de comando de voltaje v*d y v*q a fin de evitar que los valores de comando de voltaje v*d y v*q esten fuera de un intervalo predeterminado.
Los valores de comando de voltaje de eje d y q v*d y v*q generados se introducen al transformador axial (no mostrado).
A.
El transformador axial (no mostrado) recibe la posicion calculada por el calculador de velocidad (no mostrado) y los valores de comando de voltaje de eje d y q v*d y v*q y, por tanto, realizan la transformacion axial.
Primero, el transformador axial (no mostrado) realiza transformacion de una trama de referencia de rotacion bifasica
A
a una trama de referencia estacionaria bifasica. En este caso, se puede usar la posicion calculada por el calculador de velocidad (no mostrado).
El transformador axial (no mostrado) realiza una transformacion de una trama de referencia estacionaria bifasica a una trama de referencia estacionaria trifasica. A traves de la transformacion axial, el transformador axial (no mostrado) saca valores de comando de voltaje de salida trifasica v*a, v*b y v*c.
La unidad de salida de senal de control de conmutacion (no mostrada) genera una senal de control de conmutacion de inversor Sic segun PWM, en base a los valores de comando de voltaje de salida trifasica v*a, v*b y v*c.
La senal de control de conmutacion de inversor Sic sacada de la unidad de salida de senal de control de conmutacion (no mostrada) se puede convertir a una senal de accionamiento de puerta en un accionador de puerta (no mostrado). La senal de accionamiento de puerta se puede introducir a la puerta de cada elemento de conmutacion en el inversor 220. Como resultado, los elementos de conmutacion en el inversor 220 realizan operaciones de conmutacion, respectivamente.
La FIGURA 4A ilustra un ejemplo del convertidor. La FIGURA 4B es un diagrama que explica la operacion del convertidor ilustrado en la FIGURa 4A.
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En particular, la FIGURA 4A ilustra un convertidor elevador incluido en un dispositivo de conversion de potencia. El dispositivo de conversion de potencia de la FIGURA 4A, que se designa por el numero de referencia “400”, incluye un rectificador 410, un convertidor elevador 420, un condensador Co y una carga 205.
El convertidor elevador 420 puede tener una configuracion en la cual un elemento de conmutacion S1 se conecta entre una bobina L1 y un diodo D1. Cuando el elemento de conmutacion S1 se enciende, la energfa se almacena en la bobina L1. Cuando el elemento de conmutacion S1 se apaga, la energfa almacenada en la bobina L1 se saca a traves del diodo S1.
La perdida de conmutacion representada en la FIGURA 4B se genera cuando el elemento de conmutacion S1 se enciende o apaga. Esto es debido a que el voltaje y la corriente del elemento de conmutacion S1, esto es, un voltaje V_S1 y una corriente I_S1 no aumentan o disminuyen idealmente, sino que aumentan o disminuyen gradualmente.
A fin de reducir tal perdida de conmutacion, se han propuesto diversos metodos. La FIGURA 5A ilustra un convertidor tipo resonador como ejemplo de un metodo de reduccion de perdida de conmutacion.
La FIGURA 5A ilustra otro ejemplo del convertidor. Las FIGURA 5B a 5D son diagramas que explican la operacion del convertidor ilustrado en la FIGURA 5A.
En la FIGURA 5A, se ilustra un dispositivo de conversion de potencia 500. El dispositivo de conversion de potencia 500 es similar al dispositivo de conversion de potencia 400 de la FIGURA 4a, excepto que el dispositivo de conversion de potencia 500 ademas incluye un resonador 510 constituido por un elemento activo. Es decir, el dispositivo de conversion de potencia 500 de la FIGURA 5A incluye un rectificador 410, un convertidor elevador 420, un resonador 510, un condensador Co y una carga 205.
El resonador 510 se conecta al convertidor elevador 420. El resonador 510 incluye un condensador Cr conectado a un elemento de conmutacion S1 del convertidor elevador 420 en paralelo y una bobina Lr y un elemento de conmutacion Sr, que se conectan al condensador Cr en paralelo al tiempo que se conectan uno a otro en serie. El resonador 510 ademas incluye un diodo Dr conectado, a un extremo del mismo, entre la bobina Lr y el elemento de conmutacion Sr mientras que se conecta, en el otro extremo del mismo, a un diodo D1 del convertidor elevador 420.
El tiempo de encendido G_Sr del elemento de conmutacion Sr en el resonador 510 se debena fijar que este dentro del tiempo de encendido G_S1 del elemento de conmutacion S1 del convertidor elevador 420, como se muestra en la FIGURA 5D.
Por consiguiente, son posibles un encendido de conmutacion de voltaje cero (ZVS) y un apagado ZVS como se ilustra en la FIGURA 5B y son posibles un encendido de conmutacion de corriente cero (ZCS) y un apagado ZCS.
Mientras tanto, el resonador 510, que es un tipo activo, emplea un elemento de conmutacion separado Sr. Por esta razon, se requiere un control separado para el elemento de conmutacion Sr. Ademas, hay una limitacion en el tiempo de encendido G_Sr del elemento de conmutacion Sr en el resonador 510 en que el tiempo de encendido G_Sr del elemento de conmutacion Sr se debena fijar que este dentro del tiempo de encendido G_S1 del elemento de conmutacion del convertidor elevador 420, como se muestra en la FIGURA 5D.
En lo sucesivo, se describira un convertidor intercalado de tipo resonador, que incluye un resonador equipado con un elemento pasivo segun una realizacion de la presente invencion, para eliminar los problemas antes mencionados.
La FIGURA 6 es un diagrama de circuito de un dispositivo de accionamiento de motor segun una realizacion de la presente invencion. La FIGURA 7 es un diagrama que ilustra el convertidor de la FIGURA 6 en un estado en el que el primer y segundo convertidores incluidos en el convertidor de la FIGURA 6 estan separados uno de otro.
Aqrn, la carga ilustrada en la FIGURA 6, esto es, una carga 205, se puede generalizar para incluir el inversor 220 y el motor 250 ilustrados en la FIGURA 3.
El rectificador ilustrado en la FIGURA 6, esto es, un rectificador 410, rectifica potencia AC monofasica 201 introducida al mismo y saca la potencia rectificada.
Para este fin, el rectificador incluye dos pares de elementos de conmutacion de brazo conectados en paralelo, esto es, un par de elementos de conmutacion de brazo Dra1 y Dra2 y un par de elementos de conmutacion de brazo Drb1 y Drb 2. Cada par de elementos de conmutacion de brazo incluye un elemento de conmutacion de brazo superior Dra1 o Drb1 y un elemento de conmutacion de brazo inferior Drb1 o Drb2, que se conectan en serie. Es decir, los elementos conmutacion de brazo se pueden conectar en un tipo puente.
El convertidor ilustrado en la FIGURA 6, esto es, un convertidor 710, puede incluir un primer convertidor 710a y un segundo convertidor 710b, que se conectan en paralelo y operan de una manera intercalada.
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El primer convertidor 710a puede incluir un primer convertidor elevador 420a y un primer resonador 610a para realizar resonancia. El primer resonador 610a puede incluir un elemento pasivo.
El primer convertidor elevador 420a incluye una primera bobina L1a, un primer diodo D1a conectado a la primera bobina L1a y un primer elemento de conmutacion S1a conectado entre la primera bobina L1a y el primer diodo D1a.
Es decir, la primera bobina L1a se conecta, en un extremo del mismo, al rectificador 410 mientras que se conecta, en el otro extremo del mismo, al anodo del primer diodo D1a. El catodo del primer diodo D1a se conecta a un condensador de enlace dc Co. El primer elemento de conmutacion S1a se puede conectar entre la primera bobina L1a y el primer diodo D1a y entre la primera bobina L1a y un extremo del condensador de enlace dc Co, esto es, un nodo d.
El primer resonador 610a puede incluir un primer diodo de resonancia como el elemento de conmutacion de brazo Dra1, un segundo diodo de resonancia como el elemento de conmutacion de brazo Dra2, una primera bobina de resonancia Lra1, una segunda bobina de resonancia Lra2 y un primer condensador de resonancia Cra.
El primer diodo de resonancia Dra1, el segundo diodo de resonancia Dra2 y la primera bobina Lra1 se conectan en serie entre ambos extremos a y b del rectificador 410.
La segunda bobina de resonancia Lra2 se puede conectar entre la primera bobina L1a del primer convertidor elevador 420a y el primer elemento de conmutacion S1a. El primer condensador de resonancia Cra se puede conectar entre el primer diodo de resonancia Dra1 y el segundo diodo de resonancia Dra2 y entre la segunda bobina de resonancia Lra2 y el primer elemento de conmutacion S1a.
El segundo convertidor elevador 420b incluye una segunda bobina L1b, un segundo diodo D1b conectado a la segunda bobina L1b y un segundo elemento de conmutacion S1b conectado entre la segunda bobina L1b y el segundo diodo D1b.
Es decir, la segunda bobina L1b se conecta, en un extremo de la misma, al rectificador 410 mientras que se conecta, en el otro extremo de la misma, al anodo del segundo diodo D1b. El catodo del segundo diodo D1b se conecta al condensador de enlace dc Co. El segundo elemento de conmutacion S1b se puede conectar entre la segunda bobina L1b y el segundo diodo D1b y entre la segunda bobina L1b y un extremo del condensador de enlace dc Co, esto es, el nodo d.
El segundo resonador 610b puede incluir un tercer diodo de resonancia como el elemento de conmutacion de brazo Drb1, un cuarto diodo de resonancia como el elemento de conmutacion de brazo Drb2, una tercera bobina de resonancia Lrb1, una cuarta bobina de resonancia Lrb2 y un segundo condensador de resonancia Cra.
El tercer diodo de resonancia Drb1, el cuarto diodo de resonancia Drb2 y la tercera bobina Lrb1 se conectan en serie entre ambos extremos a y b del rectificador 410.
La cuarta bobina de resonancia Lrb2 se puede conectar entre la segunda bobina L1b del segundo convertidor elevador 420b y el segundo elemento de conmutacion S1b. El segundo condensador de resonancia Crb se puede conectar entre el tercer diodo de resonancia Drb1 y el cuarto diodo de resonancia Drb2 y entre la cuarta bobina de resonancia Lrb2 y el segundo elemento de conmutacion S1b.
Las FIGURA 8A a 8H son diagramas que explican la operacion del primer conversor ilustrado en la FIGURA 7.
Con referencia a la FIGURA 8A, el segundo diodo de resonancia Dra2 y el primer elemento de conmutacion S1a se encienden primero en un estado APAGADO del primer diodo de resonancia Dra1 en el primer convertidor 710a. Por consiguiente, la primera bobina de resonancia Lra1 y el primer condensador de resonancia Cra resuenan. En este caso, el primer elemento de conmutacion S1a realiza ZVS, en base a una corriente que fluye a traves de la primera bobina de resonancia Lra1 y una corriente que fluye a traves de la segunda bobina de resonancia Lra2.
A partir de entonces, con referencia a la FIGURA 8B, el primer diodo D1a se apaga cuando la corriente que fluye a traves de la primera bobina L1a y la corriente que fluye a traves de la primera bobina de resonancia Lra1 llegan a ser iguales bajo la condicion de que el primer diodo de resonancia Dra1 se mantenga en un estado APAGADO y el segundo diodo de resonancia Dra2 y el primer elemento de conmutacion S1a se mantengan en un estado ENCENDIDO. Como resultado, el voltaje a traves del primer condensador de resonancia Cra llega a ser igual a un voltaje de entrada negativo.
Con referencia a la FIGURA 8C, el primer diodo de resonancia Dra1 entonces se enciende bajo la condicion de que el segundo diodo de resonancia Dra2 y el primer elemento de conmutacion S1a se mantengan en un estado ENCENDIDO. Como resultado, una corriente fluye a traves de la primera bobina de resonancia Lra1, el primer diodo de resonancia Dra1, el segundo diodo de resonancia Dra2, la primera bobina L1a, la segunda bobina de resonancia Lra2 y el primer elemento de conmutacion S1a. Mientras tanto, la corriente fluye continuamente a traves del camino
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de corriente antes descrito hasta que la corriente que fluye a traves de la primera bobina de resonancia Lra1 llega a ser cero. En este caso, el primer diodo D1a se mantiene en un estado APAGADO.
Con referencia a la FIGURA 8D, el primer diodo de resonancia Dra1 y el segundo diodo de resonancia Dra2 se apagan entonces bajo la condicion de que el primer elemento de conmutacion S1a se mantenga en un estado ENCENDIDO. Como resultado, una corriente fluye a traves de la primera bobina L1a, la segunda bobina de resonancia Lra2 y el primer elemento de conmutacion S1a. En este caso, el primer diodo D1a se mantiene en un estado APAGADO.
Con referencia a la FIGURA 8E, el primer diodo de resonancia Dra1 se enciende posteriormente bajo la condicion de que el segundo diodo de resonancia Dra2 se mantiene en un estado APAGADo. Como resultado, una corriente fluye a traves la primera bobina L1a, la primera bobina de resonancia Lra2, el primer condensador de resonancia Cra y el primer diodo de resonancia Dra1. 2 En este caso, el primer diodo D1a se mantiene en un estado APAGADO.
Segun las operaciones antes descritas, el voltaje a traves del primer elemento de conmutacion S1a se eleva gradualmente segun un movimiento de energfa desde el primer condensador de resonancia Cra. Cuando el primer elemento de conmutacion S1a realiza ZCS cuando se apaga.
Con referencia a la FIGURA 8F, cuando el voltaje entre el primer elemento de conmutacion S1a y la segunda bobina de resonancia Lra2 entonces llega a ser igual a un voltaje de salida bajo la condicion de que el segundo diodo de resonancia Dra2 y el primer elemento de conmutacion S1a se mantengan en un estado APAGADO y el primer diodo de resonancia Dra1 se mantenga en un estado ENCENDIDO, el primer diodo D1a se enciende.
Por consiguiente, la segunda bobina de resonancia Lra2 y el primer condensador de resonancia Cra resuenan. Esta resonancia continua hasta que la corriente que fluye a traves de la segunda bobina de resonancia Lra2 llega a ser cero.
Con referencia a la FIGURA 8G, el primer diodo de resonancia Dra1 entonces se apaga y el segundo diodo de resonancia Dra2 se enciende. En este caso, el primer elemento de conmutacion S1a se mantiene en un estado APAGADO. Por consiguiente, la corriente que fluye a traves de la primera bobina L1a y la corriente que fluye a traves de la primera y segunda bobinas de resonancia Lra1 y Lra2 fluye al primer diodo Dla, como una corriente de salida.
La corriente de salida fluye continuamente hasta que la corriente de resonancia que fluye a traves de la primera y segunda bobina de resonancia Lra1 y Lra2 llega a ser cero.
Con referencia a la FIGURA 8H, el segundo diodo de resonancia Dra2 entonces se apaga bajo la condicion de que el primer diodo de resonancia Dra1 y el primer elemento de conmutacion S1a esten en un estado APAGADO.
Como resultado, la corriente de entrada fluye directamente al primer diodo D1a a traves de la primera bobina L1a.
Mientras tanto, la operacion del primer convertidor 710a descrito con referencia a las FIGURA 8A a 8H es aplicable al segundo convertidor 710b, que opera de una manera intercalada, sin ningun cambio.
La FIGURA 9 es un diagrama que representa formas de onda de corriente y de voltaje en el primer elemento de conmutacion de la FIGURA 7.
La FIGURA 9(a) ilustra una forma de onda I_S1a de una corriente que fluye a traves del primer elemento de conmutacion S1a. La FIGURA 9(b) ilustra una forma de onda V_S1a de un voltaje a traves del primer elemento de conmutacion S1a.
En particular, la FIGURA 9 ilustra ZVS realizada cuando el primer elemento de conmutacion S1a se enciende en el caso de la FIGURA 8A y ZCS realizada cuando el primer elemento de conmutacion S1a se enciende en el caso de la FIGURA 8A y ZCS realizada cuando el primer elemento de conmutacion S1a se apaga en el caso de la FIGURA 8E.
Segun un aspecto de la presente invencion, cada uno del dispositivo de accionamiento de motor y el acondicionador de aire que incluye el mismo incluye un rectificador para rectificar potencia AC de entrada y un convertidor para convertir la potencia rectificada por el rectificador en potencia DC. El convertidor incluye un convertidor intercalado que incluye un primer convertidor y un segundo convertidor, que opera de una manera intercalada. El primer convertidor del convertidor intercalado incluye un primer convertidor elevador y un primer resonador que incluye un elemento pasivo conectado al primer convertidor elevador, para realizar resonancia. Por consiguiente, es posible reducir la perdida de conmutacion generada en la conversion de potencia.
En particular, segun el inversor intercalado de tipo resonador, puede ser posible reducir considerablemente la perdida de conmutacion generada debido a la conmutacion suave y lograr una conmutacion de alta velocidad.
Ademas, puede ser posible minimizar un componente reactor a traves de alternancia de corriente. El convertidor intercalado de tipo resonador tambien puede reducir la emision de interferencias electromagneticas (EMI), comparado con un rectificador sin puente.
5 El dispositivo de accionamiento de motor segun la presente invencion y el acondicionador de aire que incluye el mismo no estan limitados a configuraciones y metodos segun las realizaciones antes descritas. Las realizaciones antes descritas se pueden combinar completa o parcialmente para implementar diversas alteraciones.
Mientras tanto, el metodo de operacion del dispositivo de accionamiento de motor o acondicionador de aire segun la 10 presente invencion se puede realizar como un codigo, que se puede escribir en un medio de grabacion que se puede leer por un procesador equipado en el dispositivo de accionamiento de motor o acondicionador de aire y se puede leer por un procesador. El medio de grabacion que se puede leer por un procesador incluye todo tipo de medios de grabacion, en los cuales se escriben datos que se pueden leer por un procesador, tales como una memoria de solo lectura (ROM), una memoria de acceso aleatorio (RAM), un CD-ROM, una cinta magnetica, un 15 disco flexible, un almacenamiento de datos optico y un tipo de onda portadora (por ejemplo, transmision sobre Internet). El medio de grabacion que se puede leer por un procesador se puede dispersar en sistemas informaticos conectados unos a otros en una red y codigos que se pueden leer por un procesador se pueden almacenar en el medio de grabacion de una manera dispersa y se pueden realizar.
20 Aunque las realizaciones preferidas de la presente invencion se han descrito con propositos ilustrativos, los expertos en la tecnica apreciaran que son posibles diversas modificaciones, adiciones y sustituciones, sin apartarse del alcance de la invencion que se describe en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (9)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un dispositivo de accionamiento de motor que comprende:
    un rectificador (410) para rectificar potencia AC de entrada; y
    un convertidor (710) para convertir la potencia rectificada por el rectificador en potencia DC; en el que el convertidor (710) comprende un convertidor intercalado que comprende un primer convertidor (710a) y un segundo convertidor (710b) configurado para operar de una manera intercalada, caracterizado por que:
    el primer convertidor (710a) del convertidor intercalado comprende un primer convertidor elevador (420a) y un primer resonador (610a) que comprende un elemento pasivo conectado al primer convertidor elevador, para realizar resonancia, en el que:
    el primer convertidor elevador (420a) comprende una primera bobina (L1a), un primer diodo (D1a) conectado a la primera bobina y un primer elemento de conmutacion (S1a); y el primer resonador (610a) comprende:
    un primer diodo de resonancia (Dra1), un segundo diodo de resonancia (Dra2) y una primera bobina de resonancia (Lra1), que se conectan en orden y en serie entre ambos extremos del rectificador,
    una segunda bobina de resonancia (Lra2) conectada entre la primera bobina y el primer elemento de conmutacion del primer convertidor elevador y
    un primer condensador de resonancia (Cra) conectado entre un nodo entre el primer diodo de resonancia y el segundo diodo de resonancia y un nodo entre la segunda bobina de resonancia y el primer elemento de conmutacion.
  2. 2. El dispositivo de accionamiento de motor segun la reivindicacion 1, en el que el segundo convertidor (710b) del convertidor intercalado comprende un segundo convertidor elevador (420b) y un segundo resonador (610b) que comprende un elemento pasivo conectado al segundo convertidor elevador, para realizar resonancia.
  3. 3. El dispositivo de accionamiento de motor segun la reivindicacion 2, en el que:
    el segundo convertidor elevador (420b) comprende una segunda bobina (L1b), un segundo diodo (D1b) conectado a la segunda bobina y un segundo elemento de conmutacion (S1b); el segundo resonador (610b) comprende:
    un tercer diodo de resonancia (Drb1), un cuarto diodo de resonancia (Drb2) y una tercera bobina de resonancia (Lrb1), que se conectan en serie entre los extremos del rectificador,
    una cuarta bobina de resonancia (Lrb2) conectada entre la segunda bobina y el segundo elemento de conmutacion del segundo convertidor elevador y
    un segundo condensador de resonancia (Cra) conectado entre un nodo entre el tercer diodo de resonancia y el cuarto diodo de resonancia y un nodo entre la cuarta bobina de resonancia y el segundo elemento de conmutacion.
  4. 4. El dispositivo de accionamiento de motor segun la reivindicacion 3, en el que el primer elemento de conmutacion (S1a) se configura para realizar conmutacion de voltaje cero, en base a una corriente que fluye a traves de la primera bobina de resonancia (Lra1) y una corriente que fluye a traves de la segunda bobina de resonancia (Lra2) cuando el segundo diodo de resonancia (Dra2) y el primer elemento de conmutacion (S1a) se encienden en un estado APAGADO del primer diodo de resonancia (Dra1).
  5. 5. El dispositivo de accionamiento de motor segun la reivindicacion 4, configurado para apagar el primer diodo (D1a) cuando la corriente que fluye a traves de la primera bobina (L1a) y la corriente que fluye a traves de la primera bobina de resonancia (Lra1) llegan a ser iguales bajo una condicion de que el primer diodo de resonancia (Dra1) se mantenga en un estado APAGADO y el segundo diodo de resonancia (Dra2) y el primer elemento de conmutacion (S1a) se mantengan en un estado eNcENDIDO.
  6. 6. El dispositivo de accionamiento de motor segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, configurado para elevar gradualmente un voltaje a traves del primer elemento de conmutacion (S1a) cuando el primer diodo de resonancia (Dra1) se enciende y el primer elemento de conmutacion (S1a) se apaga bajo una condicion de que el segundo diodo de resonancia (Dra2) se mantenga en un estado APAGADO y el primer elemento de conmutacion (S1a) realice conmutacion de corriente cero cuando se apaga.
  7. 7. El dispositivo de accionamiento de motor segun la reivindicacion 6, configurado para encender el primer diodo (D1a) cuando un voltaje entre el primer elemento de conmutacion (S1a) y la segunda bobina de resonancia (Lra1) llega a ser igual a un voltaje de salida bajo una condicion de que el segundo diodo de resonancia (Dra2) y el primer
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    elemento de conmutacion (S1a) se mantengan en un estado APAGADO y el primer diodo de resonancia (Dra1) se mantenga en un estado ENCENDIDO.
  8. 8. El dispositivo de accionamiento de motor segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que ademas comprende:
    un condensador de enlace DC conectado a una etapa de salida del convertidor (420);
    un inversor (220) que comprende una pluralidad de elementos de conmutacion, el inversor que se configura para sacar potencia AC, usando un voltaje almacenado en el condensador de enlace DC; y un controlador de inversor (230) para controlar el inversor.
  9. 9. Un acondicionador de aire que comprende:
    un compresor (102) para comprimir un refrigerante;
    un intercambiador de calor (l04) para realizar intercambio de calor, usando el refrigerante comprimido; y un dispositivo de accionamiento de motor de compresor (200) para accionar un motor equipado en el compresor,
    en el que el dispositivo de accionamiento de motor de compresor (200) es un dispositivo de accionamiento de motor segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
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