ES2341146T3 - Procedimiento para el control de un convertidor de corriente continua. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el control de un convertidor de corriente continua, que presenta al menos un interruptor semiconductor que se puede controlar por medio de un microcontrolador y una bobina de impedancia de almacenamiento, con - una inicialización de magnitudes prefijadas (fsw, islave_on, islave_off, ischwelle, fmin, fmax) con un valor fijo o dependiente de un parámetro [etapas del procedimiento a1, a2], y la ejecución cíclica al menos de las siguientes etapas del procedimiento: - Determinación de una magnitud de corriente de bobina de impedancia (i), que está derivada a partir del valor medio (Id) aritmético o del valor de pico de la corriente de la bobina de impedancia (iL) de la bobina de impedancia de almacenamiento (L1), [etapa del procedimiento b], - Cálculo de una frecuencia de conmutación (fsw) para la sincronización del interruptor semiconductor controlable, siendo la frecuencia de conmutación (fsw) en primer lugar una función de la magnitud de la corriente de la bobina de impedancia (i) y dependiendo en segundo lugar de la condición de si la magnitud de la corriente de la bobina de impedancia (i) sobrepasa un umbral de corriente prefijado (iumbral) [Etapa de procedimiento g], - Limitación de la frecuencia de conmutación (fsw) a un valor entre una frecuencia de conmutación inferior (fmin) y una frecuencia de conmutación superior (fmax) [etapa de procedimiento h], caracterizado porque, si en el funcionamiento discontinuado la magnitud de la corriente de la bobina de impedancia (i) sobrepasa el umbral de corriente (iumbral), la frecuencia de conmutación (fsw) se mantiene al valor de la frecuencia de conmutación superior (fmax).
Description
Procedimiento para el control de un convertidor
de corriente continua.
La invención se refiere a un procedimiento para
el control de un convertidor de corriente continua, que presenta al
menos un interruptor semiconductor que se puede controlar por medio
de un microcontrolador y una bobina de impedancia de
almacenamiento.
En la solicitud de patente alemana no publicada
previamente DE 10 2007 041 510 se describe un convertidor de
corriente continua que puede ser operado como convertidor elevador o
como convertidor reductor y que presenta varios canales de
corriente, que están formados, respectivamente, por al menos una
bobina de impedancia de almacenamiento y un interruptor
semiconductor que se puede controlar. Para el control del
interruptor semiconductor está previsto preferentemente un
microcontrolador. El convertidor de corriente continua se opera en
el límite del hueco ("modo de transición"), ya que en este
caso, en la operación a plena carga las pérdidas de conmutación del
convertidor de corriente continua son mínimas.
Este convertidor de modo de transición conocido
detecta en un canal de corriente la bajada de la corriente al valor
cero, para después de esto conectar los canales de corriente de
nuevo desplazados en fase entre ellos. En cada ciclo se magnetizan
completamente las bobinas de impedancia de almacenamiento del
convertidor de corriente continua. En el caso de pequeñas
corrientes, la frecuencia de conmutación de los interruptores
semiconductores puede ser muy grande. Debido a ello se incrementan
considerablemente las pérdidas por la inversión de la polaridad
magnética en las bobinas de impedancia de almacenamiento o bien las
pérdidas de conexión de los interruptores semiconductores, como
consecuencia de lo cual empeora el rendimiento en la región de carga
parcial.
El documento US 6,215,288 B1 da a conocer un
procedimiento para el control de un convertidor de corriente
continua, que presenta al menos un interruptor semiconductor que se
puede controlar por medio de un microcontrolador, y una bobina de
impedancia de almacenamiento, en el que se inicializan las
magnitudes prefijadas, en particular la frecuencia de conmutación,
con un valor que depende de un parámetro (valor de pico de la
corriente de la bobina de impedancia, "Peak inductor current")
a partir de una curva de control ("control law curve"), y se
ejecutan las siguientes etapas del procedimiento de modo cíclico una
tras otra:
- -
- Determinación de una magnitud de corriente de bobina de impedancia ("peak induction current"), que se deriva del valor de pico de la corriente de bobina de impedancia de la bobina de impedancia de almacenamiento (L),
- -
- Cálculo de una frecuencia de conmutación para la sincronización del interruptor semiconductor controlable, siendo la frecuencia de conmutación una función de la magnitud de la corriente de la bobina de impedancia. Esta función ("control law curve") también garantiza que la magnitud de la corriente de la bobina de impedancia no sobrepasa un umbral de corriente predefinido ("maximum current limit"), y
- -
- Limitación de la frecuencia de conmutación calculada a un valor entre una frecuencia de conmutación inferior y una frecuencia de conmutación superior.
El objeto del documento US 6,215,288 B1 realiza
con ello las características indicadas en el preámbulo de nuestra
reivindicación principal 1.
El documento US 2004/0151010 A1 da a conocer un
procedimiento para el control de un convertidor de corriente
continua con interruptor semiconductor, bobina de impedancia de
almacenamiento, magnitud de corriente de bobina de impedancia,
cálculo de una frecuencia de conmutación como función de la magnitud
de la corriente de la bobina de impedancia, así como una limitación
de la frecuencia de conmutación a un valor entre una frecuencia de
conmutación superior y una inferior. El rendimiento se mejora en
este caso por medio de la activación o desactivación de canales de
corriente conectados en paralelo dependiendo de la magnitud de la
corriente de la bobina de impedancia.
Se plantea el objetivo de crear un procedimiento
para la operación de un convertidor de corriente continua en el que
se mejore el rendimiento en la región de carga parcial por encima de
los límites conocidos del estado de la técnica.
Este objetivo se consigue gracias al hecho de
que, cuando en la operación discontinuada la magnitud de la
corriente de la bobina de impedancia sobrepasa el umbral de
corriente, la frecuencia de conmutación se mantiene al valor de la
frecuencia de conmutación superior.
En la región de carga parcial se calcula la
frecuencia de conmutación para la sincronización del o de los
interruptores semiconductores, y se limita a un valor entre un valor
mínimo y un valor máximo. En este caso se produce en la región de
carga parcial un funcionamiento discontinuado ("con huecos").
En primer lugar, en caso de cargas elevadas, el convertidor de
corriente continua pasa de la operación discontinuada al modo de
transición.
En caso de cargas todavía más elevadas,
dependiendo de la realización del convertidor de corriente continua,
o bien se mantiene el modo de transición, reduciéndose la
frecuencia de conmutación de modo condicionado por el sistema, o el
convertidor de corriente continua pasa al modo de operación
continuado.
En el caso de convertidores de corriente
continua que presentan varios canales de corriente que se operan
uno tras otro dependiendo de la evolución de la corriente registrada
en un primer canal de corriente (los denominados canales maestro y
esclavo), se puede prever además una activación y desactivación
dependiente de la carga de los canales esclavos. Por medio de la
desactivación de canales esclavos se incrementa la corriente en el
canal maestro y dado el caso en los otros canales esclavos, lo que
tiene como consecuencia elevadas pérdidas de inversión de la
polarización magnética y pérdidas de línea. Sin embargo, se reducen
las pérdidas de conmutación del o de los interruptor(es)
semiconductor(es), de manera que en su conjunto se consigue
un incremento del rendimiento.
Un ejemplo de realización de la invención se
explica con más detalle a continuación a partir del dibujo. Se
muestra
Figura 1 un diagrama de operaciones del
procedimiento conforme a la invención,
Figura 2 el circuito básico de un convertidor
bidireccional de corriente continua según el estado de la
técnica,
Figura 3 el circuito básico de un convertidor de
corriente continua bidireccional de varios canales,
Figura 4 varios diagramas de evolución de la
corriente de la bobina de impedancia.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 2 muestra el circuito básico
representado de modo esquemático de un convertidor de corriente
continua en el que se explica su modo de funcionamiento básico. El
convertidor de corriente continua está realizado aquí a modo de
ejemplo como un convertidor de corriente continua bidireccional.
Está formado fundamentalmente por una primera y una segunda fuente
de tensión (U1, U2), una bobina de impedancia de almacenamiento L1,
así como por dos interruptores semiconductores (T1, T2), que pueden
estar conformados preferentemente como IGBT (Insulated Gate Bipolar
Transistor). En paralelo a las conexiones de carga de los
interruptores semiconductores (T1, T2) está conectado
respectivamente un diodo de recuperación (D1, D2).
Los interruptores semiconductores (T1, T2) están
conectados con los otros componentes de tal manera que en un primer
interruptor semiconductor T1 conectado, las conexiones de la bobina
de impedancia de almacenamiento L1 están conectadas a través del
primer interruptor semiconductor T1 con la primera fuente de tensión
U1, y en un segundo interruptor semiconductor T2 conectado, la
bobina de impedancia de almacenamiento L1 está conectada con el
segundo interruptor semiconductor T2 y con las fuentes de tensión
(U1, U2) al mismo tiempo en serie.
El principio de funcionamiento de un convertidor
de corriente continua de este tipo reside en el hecho de que por
medio de la conexión de uno de los interruptores semiconductores (T1
ó T2) se hace fluir corriente a través de la bobina de impedancia
de almacenamiento L1, que a continuación establece un campo
magnético. La energía almacenada en este campo magnético ocasiona
después de la desconexión del interruptor semiconductor (T1 ó T2)
una corriente de inducción (i_{2} ó i_{1}) que fluye a través
del diodo libre (D2 ó D1) que pertenece, respectivamente, a otro
interruptor semiconductor (T2 ó T1) y una de las fuentes de tensión
(U2, U1).
Para el funcionamiento continuado se requiere
una sincronización de uno de los interruptores semiconductores (T1
ó T2), por ejemplo por medio de una modulación de duración de
impulsos que puede estar realizada por medio de un dispositivo de
control central, y en particular, de modo ventajoso, por medio de un
microcontrolador. Debido a ello, sin limitar la generalidad, el
dispositivo de control se designa en este caso como
microcontrolador, habiéndose prescindido en las figuras de la
representación del microcontrolador por razones de
simplificación.
Fundamentalmente hay dos modos de funcionamiento
del convertidor de corriente continua, y en concreto el
funcionamiento de convertidor elevador y el funcionamiento de
convertidor reductor, dependiendo de cuál de los dos interruptores
semiconductores (T1, T2) se sincroniza. Para cada modo de
funcionamiento se han de diferenciar varios estados de
funcionamiento, y en concreto el funcionamiento con hueco, que
también se designa como funcionamiento discontinuado, el
funcionamiento en el límite del hueco, también denominado de modo
abreviado como modo de transición, así como el funcionamiento
continuado. Estos modos de funcionamiento y estados de
funcionamiento se han explicado de modo detallado en el documento
aún no publicado DE 10 2007 041 510.
Para la consecución de un buen rendimiento se
prefiere al menos un funcionamiento en el límite del hueco, ya que
en este caso los interruptores semiconductores T1 y T2 se conectan
sin corriente, y con ello no se originan pérdidas por conexión.
Representa una desventaja en el funcionamiento
en el límite del hueco, sin embargo, la gran ondulación de la
corriente i_{L} por medio de la bobina de impedancia de
almacenamiento L1, y con ello también de la corriente de salida
(i_{1} ó i_{2}). Para reducir esta ondulación, un convertidor de
corriente continua puede presentar varios canales de corriente
paralelos (I, II). La Figura 3 muestra esquemáticamente un
convertidor de corriente continua de este tipo con dos canales de
corriente. Para la conformación del convertidor de corriente
continua también pueden estar previstos, naturalmente, más de dos
canales de corriente paralelos (I, II), lo que, a pesar del mayor
coste constructivo puede ser ventajoso, ya que con cada canal de
corriente adicional se reduce la ondulación i_{L} de la corriente
de la bobina de impedancia de almacenamiento.
\newpage
El primer canal de corriente I lo conforman la
bobina de impedancia de almacenamiento L1, el interruptor
semiconductor T1 y T2 y los diodos D1 y D2; el segundo canal de
corriente II lo conforman correspondientemente la bobina de
impedancia de almacenamiento L2, el interruptor semiconductor T3 y
T4, así como los diodos D3 y D4.
Los dos canales de corriente (I, II) se
sincronizan con el mismo tiempo de ciclo, si bien con un
desplazamiento temporal. El microcontrolador previsto para la
sincronización de los interruptores semiconductores (T1, T3 o bien
T2, T4) puede controlar en este caso, de modo ventajoso, los
interruptores semiconductores (T1, T3 ó T2, T4) de todos los
canales de corriente (I, II) que se han de sincronizar.
La bobina de impedancia de almacenamiento L1 del
primer canal de corriente I presenta un devanado W adicional para
el reconocimiento del paso por cero de la corriente. Puesto que los
pasos por cero de la corriente de este canal de corriente I
determinan la sincronización de todos los canales de corriente, el
canal de corriente I se designa en lo sucesivo también como
"canal maestro". La bobina de impedancia de almacenamiento L2
en el segundo canal de corriente II conectado en paralelo con el
primer canal de corriente I no presenta, por el contrario ninguna
instancia para el reconocimiento de un paso por cero de la
corriente. El canal de corriente II se controla dependiendo del
paso por cero de la corriente registrada en el primer canal de
corriente I, y debido a ello se designa en lo sucesivo como
"canal esclavo".
La ondulación de la corriente de salida i_{1}
ó i_{2} se hace mínima cuando el desplazamiento de fases entre
canales sincronizados uno a continuación de otro, es decir, entre el
canal maestro I y el canal esclavo II, o dado el caso, también
entre diferentes canales esclavos, tiene un valor de 360º/n (n =
número de los canales de corriente). El microcontrolador determina,
a partir de los pasos por cero de corriente, los periodos de
duración del canal maestro I, para a partir de esta información
determinar el instante de activación para el canal esclavo II, y
dado el caso también para los otros canales esclavos.
El convertidor de corriente continua, que en el
funcionamiento a carga completa se opera preferentemente en el modo
de transición, y con ello presenta un rendimiento adecuado, pasa en
la región de carga parcial al funcionamiento discontinuado, en el
que el rendimiento es peor.
Para conseguir también en el funcionamiento de
carga parcial un rendimiento lo más adecuado posible, está previsto
el procedimiento de control descrito a continuación a partir de la
Figura 1. Este procedimiento se realiza de modo ventajoso por medio
del microcontrolador que controla los interruptores semiconductores
(T1 a T4) y se puede emplear, con las adaptaciones
correspondientes, tanto en el caso de convertidores de corriente
continua con sólo un canal de corriente como en el caso de
convertidores de corriente continua con varios canales de corriente
paralelos.
El diagrama de operaciones según la Figura 1
pone de manifiesto el procedimiento para el control de un
convertidor de corriente continua según la Figura 3. Las etapas de
procedimiento c hasta f están previstas en especial para el control
de un convertidor de corriente continua con varios canales de
corriente paralelos que, de modo correspondiente al convertidor de
corriente continua representado en la Figura 3, presenta un canal
maestro I y al menos un canal esclavo II. Las etapas c hasta f
llevan en funcionamiento discontinuado a una minimización de las
pérdidas de conexión por medio de una desactivación según sea
necesaria de canales de corriente. Para el uso en un convertidor de
corriente continua con sólo un canal de corriente, según el
principio de conexión representado en la Figura 2, se prescinde de
las etapas de procedimiento c hasta f.
Las etapas de procedimiento g y h llevan en el
funcionamiento discontinuado a una reducción de pérdidas de
conexión por medio de la minimización de la frecuencia de conexión a
un valor óptimo que depende del punto de trabajo correspondiente.
Para esta etapa de procedimiento no se requiere una multicanalidad
del convertidor de corriente continua.
El procedimiento comienza en las etapas de
procedimiento a1 y a2 con una inicialización de las variables
- i_{slave\_on}
- umbral de corriente para la desconexión del canal esclavo,
- i_{slave\_off}
- umbral de corriente para la conexión del canal esclavo,
- i_{umbral}
- umbral de corriente para la fijación de la frecuencia de conmutación,
- f_{min}
- frecuencia de conmutación inferior,
- f_{max}
- frecuencia de conmutación superior,
- f_{sw}
- frecuencia de conmutación actual,
con valores de entrada parcialmente fijos que
están simbolizados en la Figura 1, en particular, por medio de la
designación const. Adicionalmente se puede inicializar una variable
lógica State, que obtiene informaciones de si un canal esclavo está
activado o desactivado.
\newpage
La variable f_{sw}, que contiene el valor de
la frecuencia de conmutación actual se inicializa al comienzo con
un valor inicial. Fundamentalmente, los límites de frecuencia
f_{min} y f_{max}, así como los umbrales de corriente
i_{umbral}, i_{slave\_on} e i_{slave\_off} están previstos
como magnitudes constantes, de manera que puede suceder un rebote
en la etapa de procedimiento b. En los puntos de funcionamiento
determinados (por ejemplo en las tensiones de entrada elevadas)
puede ser ventajoso hacer que el valor concreto dependa de otros
parámetros, lo que está indicado por medio de la indicación
f(x). En caso de que éste sea el caso, se ha de llevar a
cabo el rebote a la etapa de procedimiento a2. Esto está
caracterizado en el diagrama de operaciones por medio de líneas a
trazos.
La etapa de procedimiento b sirve para la
determinación de la magnitud de la corriente de la bobina de
impedancia i. Esto puede ser el valor medio aritmético I_{d} o el
valor de pico de la corriente de la bobina de impedancia i_{L}.
La magnitud i se puede determinar desde el punto de vista de la
técnica de medición o por medio del cálculo a partir de la
frecuencia de conmutación f_{sw} y la tensión de entrada (u_{1}
ó u_{2}).
En el caso de convertidores de corriente
continua con varios canales de corriente I, II, en la etapa del
procedimiento c se realiza una comprobación de la variable lógica
State, que contiene la información de si sólo el canal maestro I
está en funcionamiento (State = esclavo apagado) o si además del
canal maestro I también está activado el canal esclavo II (State =
esclavo encendido). De modo correspondiente a la variable State, en
la etapa del procedimiento d el microcontrolador sincroniza el
interruptor semiconductor de los canales de corriente activos en
ese momento (I ó I y II).
En la etapa del procedimiento e se realiza una
comprobación de si el valor de la magnitud de la corriente de la
bobina de impedancia con el canal esclavo inactivo sobrepasa un
umbral de corriente i_{slave\_off}, o bien si, con el canal
esclavo activo, está por debajo de un umbral de corriente
i_{slave\_on}, modificándose en la etapa del procedimiento f en
el caso positivo el valor de la variable State, y permaneciendo sin
variación en el caso negativo la variable State.
El encendido y apagado del canal esclavo se
realiza, así pues, dependiendo de los umbrales de corriente
i_{slave\_off} y i_{slave\_on}. Puesto que estos umbrales de
corriente pueden presentar diferentes valores, el encendido y
apagado del canal esclavo se realiza con una histéresis que se puede
prefijar por medio de los umbrales de corriente i_{slave\_off} y
i_{slave\_on}.
Las etapas del procedimiento c hasta f se pueden
extender por medio de la introducción de otras variables, umbrales
de corriente y ramificaciones de un modo sencillo, de manera que
también se pueden apagar o encender varios canales esclavos uno
tras otro dependiendo del umbral de corriente.
En la etapa del procedimiento g se determina la
frecuencia de conmutación requerida f_{sw} para la sincronización
del o de los interruptores semiconductores dependiendo de la
magnitud de corriente de la bobina de impedancia i registrada o
calculada, y del umbral de corriente prefijado i_{umbral}.
Una limitación de la frecuencia de conmutación
f_{sw} calculada a un valor entre un valor límite superior
f_{max}, por un lado, y un valor de límite inferior f_{min} por
otro lado se realiza en la etapa de procedimiento h.
La frecuencia de conmutación inferior f_{min}
se puede prefijar fundamentalmente de cualquier modo. Dependiendo
del caso de aplicación, por ejemplo, puede tener sentido una
frecuencia de conmutación de 16 kHz, para de este modo evitar una
sincronización en el intervalo audible. El valor límite superior de
la frecuencia de conmutación f_{max} se elige de tal manera que
el convertidor de corriente continua, con una tensión mínima de
entrada y una tensión máxima de salida puede transmitir con una
frecuencia de conmutación f_{sw} suficientemente grande la
corriente de salida máxima.
En caso de que la frecuencia de conmutación
f_{sw} haya alcanzado el valor de la frecuencia de conmutación
superior f_{max}, entonces la frecuencia de conmutación f_{sw}
se mantiene al valor de la frecuencia de conmutación superior
f_{max}, y se elimina la limitación de corriente a través del
valor umbral i_{umbral} para la magnitud de la corriente de la
bobina de impedancia i. Esta magnitud de la corriente de la bobina
de impedancia i, debido a ello, puede sobrepasar, con una frecuencia
de conmutación f_{max} constante el valor umbral i_{umbral}, y
en concreto, hasta que se alcance el modo de transición.
En el modo de transición, después de alcanzar la
frecuencia de conmutación superior f_{max}, con potencias
correspondientemente elevadas y tiempos de conexión
correspondientemente grandes del interruptor semiconductor, se
produce una reducción de la frecuencia de conmutación f_{sw}, ya
que en el modo de transición se conecta de nuevo con una corriente
de bobina de impedancia i_{L} que se convierte en cero, y con
relaciones de tensión constantes y valor de inductividad de la
bobina de impedancia de almacenamiento se ha de reducir forzosamente
la frecuencia de conmutación f_{sw} con mayores corriente de
pico.
En caso de que el procedimiento descrito
anteriormente se emplee en un convertidor que trabaja de modo
continuo, entonces f_{max} significa la frecuencia de trabajo
real del convertidor de corriente continua. Con una corriente de
pico de la bobina de impedancia i_{L} que vaya aumentando, el
convertidor de corriente continua, con ello, pasa al funcionamiento
continuado.
La figura 4 ilustra a partir de varios diagramas
de evolución de corriente la limitación dinámica de la magnitud de
corriente de la bobina de impedancia i, representada en la Figura 1
en las etapas de procedimiento g y h. Está representada,
respectivamente, la evolución de la corriente de la bobina de
impedancia i_{L} frente a un eje temporal. La magnitud de la
corriente de la bobina de impedancia i es en este caso, en especial,
el valor de pico de la corriente de la bobina de impedancia
i_{L}. Por simplificación sólo está representado el canal
maestro.
La Figura 4a muestra la evolución de la
corriente de la bobina de impedancia i_{L} en el canal maestro sin
un uso del procedimiento conforme a la invención. El canal maestro
se controla con la frecuencia de conmutación superior f_{max}. El
tiempo de conexión se prefija por medio del microcontrolador de tal
manera que fluye el valor medio aritmético deseado de la corriente
de entrada.
El procedimiento interviene ahora de la
siguiente manera. En tanto que la magnitud de la corriente de la
bobina de impedancia i sea menor que un valor umbral i_{umbral},
la frecuencia de conmutación f_{sw} se vuelve a una frecuencia de
conmutación inferior f_{min}. Esta frecuencia de conmutación
inferior f_{min} tiene un valor en la figura 4b, por ejemplo, de
20 kHz. En caso de que haya de fluir una corriente de salida media
mayor, entonces la bobina de impedancia de almacenamiento se lleva
primero al valor umbral i_{umbral}, que está representado en la
Figura 4c. Para aumentar la magnitud de la corriente de la bobina de
impedancia i, se incrementa por medio de las etapas de
procedimiento g y h representadas en la Figura 1 la frecuencia de
conmutación (Figura 4d). Con un incremento adicional de la magnitud
de la corriente de la bobina de impedancia i se incrementa la
frecuencia de conmutación f_{sw} hasta la frecuencia de
conmutación superior f_{max} prefijada que, tal y como muestra la
Figura 4e, en este ejemplo tiene un valor de 48 kHz.
En caso de que la magnitud de la corriente de la
bobina de impedancia i se incremente todavía después de alcanzar la
frecuencia de conmutación superior f_{max}, entonces se eleva el
umbral i_{umbral} para el valor de pico de la corriente de la
bobina de impedancia i_{L} (Figura 4f).
Con un incremento adicional de la corriente
I_{d} se incrementa así pues el tiempo de conexión del interruptor
semiconductor sincronizado aún más, y con ello también la magnitud
de la corriente de la bobina de impedancia i, hasta que finalmente
se alcanza el modo de transición (Figura 4g).
En caso de que el valor medio I_{d} se haya de
incrementar aún más, entonces la magnitud de la corriente de la
bobina de impedancia i se ha de incrementar igualmente,
manteniéndose el modo de transición. La frecuencia de conmutación
f_{sw} baja como consecuencia de la elevada magnitud de la
corriente de la bobina de impedancia i, en la Figura 4h, por
ejemplo, a 35 kHz. La frecuencia de conmutación f_{sw} se ajusta
de tal manera que la superficie temporal de corriente de la
corriente de la bobina de impedancia i_{L} se corresponde con la
superficie temporal de corriente del valor medio aritmético de la
corriente I_{d}.
- D1, D2
- Diodos (de recuperación)
- I
- Primer canal de corriente (canal maestro)
- II
- Segundo canal de corriente (canal esclavo)
- L1, L2
- Bobina de impedancia de almacenamiento
- T1-T4
- Interruptor semiconductor
- U1, U2
- Fuente(s) de tensión
- W
- Arrollamiento
\vskip1.000000\baselineskip
- a hasta h
- Etapas del procedimiento
\vskip1.000000\baselineskip
- u_{1}, u_{2}
- Tensiones (de las fuentes de tensión U1 y U2)
\vskip1.000000\baselineskip
- i
- Magnitud de la corriente de la bobina de impedancia
- i_{L}
- Valor momentáneo de la corriente de la bobina de impedancia
- i_{L}
- Valor de pico de la corriente de la bobina de impedancia
- i_{1}, i_{2}
- Corrientes de inducción (corrientes de salida)
- I_{d}
- Valor medio aritmético de la corriente de la bobina de impedancia
\vskip1.000000\baselineskip
- i_{slave\_on}
- umbral de corriente para la desconexión del canal esclavo,
- i_{slave\_off}
- umbral de corriente para la conexión del canal esclavo,
- i_{umbral}
- umbral de corriente para la fijación de la frecuencia de conmutación,
\vskip1.000000\baselineskip
- f_{min}
- frecuencia de conmutación inferior,
- f_{max}
- frecuencia de conmutación superior,
- f_{sw}
- frecuencia de conmutación actual,
\vskip1.000000\baselineskip
- State
- Variable lógica
Claims (6)
1. Procedimiento para el control de un
convertidor de corriente continua, que presenta al menos un
interruptor semiconductor que se puede controlar por medio de un
microcontrolador y una bobina de impedancia de almacenamiento,
con
- -
- una inicialización de magnitudes prefijadas (f_{sw}, i_{slave\_on}, i_{slave\_off}, i_{schwelle}, f_{min}, f_{max}) con un valor fijo o dependiente de un parámetro [etapas del procedimiento a1, a2], y la ejecución cíclica al menos de las siguientes etapas del procedimiento:
- -
- Determinación de una magnitud de corriente de bobina de impedancia (i), que está derivada a partir del valor medio (I_{d}) aritmético o del valor de pico de la corriente de la bobina de impedancia (i_{L}) de la bobina de impedancia de almacenamiento (L1), [etapa del procedimiento b],
- -
- Cálculo de una frecuencia de conmutación (f_{sw}) para la sincronización del interruptor semiconductor controlable, siendo la frecuencia de conmutación (f_{sw}) en primer lugar una función de la magnitud de la corriente de la bobina de impedancia (i) y dependiendo en segundo lugar de la condición de si la magnitud de la corriente de la bobina de impedancia (i) sobrepasa un umbral de corriente prefijado (i_{umbral}) [Etapa de procedimiento g],
- -
- Limitación de la frecuencia de conmutación (f_{sw}) a un valor entre una frecuencia de conmutación inferior (f_{min}) y una frecuencia de conmutación superior (f_{max}) [etapa de procedimiento h],
caracterizado porque,
si en el funcionamiento discontinuado la
magnitud de la corriente de la bobina de impedancia (i) sobrepasa
el umbral de corriente (i_{umbral}), la frecuencia de conmutación
(f_{sw}) se mantiene al valor de la frecuencia de conmutación
superior (f_{max}).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la magnitud de la corriente de la bobina
de impedancia (i) es el valor medio temporal de la corriente de la
bobina de impedancia (i_{L}).
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la magnitud de la corriente de la bobina
de impedancia (i) es el valor de pico (i_{L}) de la corriente de
la bobina de impedancia (i_{L}).
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el umbral de corriente (i_{umbral})
para el ajuste de la frecuencia de conmutación (f_{sw}) depende
al menos de una magnitud eléctrica.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque la magnitud eléctrica es la tensión de
entrada o la tensión de salida o la potencia de entrada o la
potencia de salida del convertidor de corriente continua.
6. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el convertidor de corriente continua
presenta varios canales de corriente conectados en paralelo (I,
II), y porque la magnitud de corriente de la bobina de impedancia
(i) se compara con umbrales de corriente (i_{slave\_on},
i_{slave\_off}), y porque a partir del resultado de esta
comparación se desactiva o se activan canales de corriente (I, II)
[etapas del procedimiento c hasta f].
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