ES2747830T3

ES2747830T3 - Dispositivo inversor regenerativo y dispositivo inversor que utiliza una celda de energía unitaria

Info

Publication number: ES2747830T3
Application number: ES13182654T
Authority: ES
Inventors: Seung Cheol Choi; Anno Yoo
Original assignee: LSIS Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2020-03-11
Anticipated expiration: 2033-09-02
Also published as: EP2706652A3; JP5922626B2; KR20140031763A; US20140062354A1; EP2706652B1; CN103683966B; CN103683966A; KR101677784B1; JP2014054174A; US9013129B2; EP2706652A2

Abstract

Un dispositivo inversor regenerativo, que comprende: una unidad de convertidor (803) configurada para recibir energía de CA monofásica para producir energía de CC; una unidad de condensador (804) configurada para absorber la energía de CC que está saliendo de la unidad del convertidor (803); una unidad de inversor (805) configurada para sintetizar la energía de CC absorbida para producir energía de accionamiento de una carga; un controlador de convertidor (820) configurado para controlar la unidad del convertidor (803) en función de la energía de CA monofásica y de la energía de CC de salida de la unidad del convertidor (803), y un controlador de inversor (830) configurado para controlar la unidad del inversor (805) en función de la tensión de salida de la unidad del inversor (805), caracterizado porque en donde el controlador del convertidor (820) comprende: un generador de señal de puerta del convertidor (810) configurado para controlar una pluralidad de puertas contenidas en la unidad del convertidor (803); un generador de tensión armónica (814) de la línea de entrada configurado para enviar energía adicional del convertidor que tiene un múltiplo predeterminado de la frecuencia de la componente de frecuencia fundamental de la energía de CA monofásica con el mismo tamaño que el de la componente de frecuencia fundamental de la energía de CA monofásica a un sumador (812) conectado al lado de entrada del generador de señal de puerta del convertidor (810), y en donde el controlador del inversor (830) comprende: un generador de señal de puerta del inversor (811) configurado para controlar una pluralidad de puertas contenidas en la unidad del inversor (805); y un generador de tensión armónica (815) de la línea de salida configurado para enviar energía adicional del inversor que tiene un múltiplo predeterminado de la frecuencia de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida de la unidad del inversor (805) con el mismo tamaño que el de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida de la unidad del inversor (805) a un sumador (813) conectado al lado de entrada del generador de señal de puerta del inversor (811).

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo inversor regenerativo y dispositivo inversor que utiliza una celda de energía unitaria

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La presente descripción se refiere a un dispositivo inversor regenerativo y a un dispositivo inversor que utiliza una celda de energía unitaria y, de manera más particular, a un dispositivo inversor regenerativo y a un dispositivo inversor que utiliza una celda de energía unitaria capaz de lograr una reducción de volumen y coste de un sistema mediante una mejora de la tensión pulsatoria del enlace de CC en un dispositivo inversor regenerativo y un dispositivo inversor que utiliza una celda de energía unitaria.

2. Descripción de la técnica relacionada

Un inversor de alta tensión puede denotar un inversor que tiene una potencia de entrada con una tensión de línea a línea con un valor cuadrático medio (RMS) superior a 600 V. Dicho inversor de alta tensión se utiliza principalmente en campos de aplicación, como en un ventilador, una bomba, un compresor o similar.

En un inversor de alta tensión utilizado en el campo de aplicación, con frecuencia, se producen operaciones de velocidad variable y, por lo tanto, se usa una operación de regeneración utilizando un inversor regenerativo cuando se precisa una operación de aceleración o desaceleración rápida, apoyando así la aceleración rápida o la desaceleración rápida. Asimismo, por ejemplo, dicha operación de regeneración es esencialmente necesaria para campos de aplicación como la tracción, el izado, transportado y similares.

El documento US2010142234 A1 está dirigido a un sistema de accionamiento de media tensión que incluye múltiples celdas de energía, acoplándose cada una entre un transformador y una carga. El documento US2011247900 A1 se refiere a sistemas de control de energía y, en particular, al funcionamiento de accionadores regenerativos trifásicos. El documento US2010102762 A1 describe un convertidor de energía que puede comprender un sistema de conversión de energía bidireccional y que puede realizar una regeneración de la fuente de energía.

La FIG. 1 ilustra una configuración de conexión de un dispositivo inversor típico de alta tensión.

Hay varios tipos de inversores de alta tensión, pero como ejemplo de inversor de alta tensión accionado por la unidad de energía, tal y como se ilustra en la figura 1, el inversor de alta tensión 100 recibe energía trifásica para cambiar la fase, y mejora la relación de distorsión armónica de la corriente de energía, y luego genera energía de la unidad mediante un transformador y sintetiza la energía de la unidad en una tensión trifásica para suministrársela a un motor trifásico conforme a cada fase.

La FIG. 2 ilustra una configuración de celda de energía unitaria del inversor de alta tensión 100.

Cada celda de energía unitaria puede incluir un inductor 202 para recibir energía de CA desde una unidad de potencia de entrada 201 para almacenar y suministrar la energía, un convertidor 203 para convertir la energía que pasa a través del inductor 202 a energía de CC, un controlador de convertidor 206 para controlar el convertidor 203, un condensador 204 para absorber la potencia de entrada/salida del convertidor 203, un inversor 205 para convertir de nuevo la energía de CC en energía de CA y un controlador de inversor 207 para controlar el inversor 205.

Una celda de energía unitaria incluida en el dispositivo inversor 100 recibe energía monofásica para suministrar una tensión de fase. El funcionamiento específico del mismo se lleva a cabo de acuerdo con el control de conmutación del controlador del convertidor 206 y el controlador del inversor 207, y el funcionamiento detallado del mismo puede describirse con referencia al Capítulo 7, del documento de Bin Wu, High-Power Converters and AC Drive, Wiley-Science.

De manera más específica, el controlador del convertidor 206 es un puerto de salida del convertidor 203, para controlar una tensión de la línea de CC, conectado al condensador 204. En general, el condensador 204 se usa para resolver el desequilibrio energético en los puertos de entrada/salida, y la tensión de la línea de CC aumenta cuando la potencia de entrada suministrada desde el lado de la fuente de alimentación es mayor que la potencia de salida consumida en la carga, y la tensión de la línea de CC disminuye en el caso contrario para realizar una operación de absorción. Las FIGS. 3 y 4 ilustran las configuraciones de un controlador de tensión de la línea de CC del controlador del convertidor 206 para controlar una tensión de la línea de CC.

Un controlador de tensión de la línea de CC típico puede configurarse selectivamente, según el campo de aplicación, en forma de controlador proporcional integral, como se ilustra en la FIG. 3, o de controlador integral proporcional, como se ilustra en la FIG. 4.

En cada dibujo, Kp denota una ganancia proporcional, Ki denota una ganancia integral, Vcc puede representar un valor de medición de una tensión de la línea de CC emitido al condensador 204, y Vcc* representa un valor de señal de comando de control de tensión de la línea de CC.

Basándose en un sistema de coordenadas dq de corriente, una señal de comando de corriente del eje q iq*, adquirida en la FIG. 3, puede calcularse como en la Ecuación 1, y una señal de comando de corriente del eje q iq*, adquirida en la FIG. 4, puede calcularse como en la Ecuación 2.

[Ecuación 1]

^{iq *} = -K^pV^cc+ KⁱJ ^{( v} *c-V ^salida

^cc) dt ^P

[Ecuación 2]

^{i eq *} = K^p(v*c-V^cc) KⁱJ ^{( v} *cc-V^cc) dt

^—2^E

Como se ha descrito anteriormente, la tensión del condensador 204 conectado a una línea de CC puede controlarse mediante un controlador de tensión de la línea de CC, y la salida del controlador de tensión de la línea de CC puede ser una señal de comando de corriente del eje q (iq*). El controlador de corriente de la segunda porción 206 controla las corrientes de los ejes d, q, respectivamente, en el sistema de coordenadas síncronas de acuerdo con la señal de comando de corriente, en donde la componente de corriente del eje q se denomina corriente de energía efectiva y la componente de corriente del eje d se define como una corriente de energía inefectiva.

Un factor de potencia de la línea de alimentación de CA puede controlarse según el funcionamiento del controlador de corriente de la segunda porción 206 cuando surja la necesidad. Cuando la tensión y la corriente de energía son ondas sinusoidales, el factor de potencia (PF) puede expresarse como sigue.

[Ecuación 3]

pp = ^{e ■e . e}

^{ed q 'Ldq _ lq}

\eedqWíedq\ J ¿f ¿e2

En este caso, edqAe=edAe+jeqAe, idqAe=idAe+jiqAe, y, edqAe ■ idqAe denota un producto interno de un vector complejo de tensión de energía y un vector complejo de corriente en el sistema de coordenadas síncronas, y |edqAe ||idqAe | puede denotar un producto de cada tamaño de vector complejo. Un valor de señal de comando de corriente del eje d del sistema de coordenadas síncronas idAe* para controlar una salida del factor de potencia desde el controlador de tensión de la línea de CC puede expresarse como sigue a partir de la Ecuación 3.

[Ecuación 4]

,-e* : e * V1 ^{- P F *} 2

Ld Lq P F *

Por otro lado, el controlador de corriente de la segunda porción 206 puede configurarse como se ilustra en la FIG. 5. El controlador de corriente puede enviar una señal de comando de tensión usando un controlador proporcional integral y un compensador de control anticipado, de acuerdo con una señal de comando de corriente calculada a través del control del factor de potencia enviado desde el controlador de tensión de la línea de CC anterior y una corriente medida a través del sensor de corriente.

En la FIG. 5, Kpd y Kpq pueden denotar un valor de ganancia proporcional a una señal de comando de corriente del eje d y un valor de ganancia proporcional a una señal de comando de corriente del eje q, respectivamente, y Kid y Kiq pueden denotar un valor integral para una señal de comando de corriente del eje d y un valor integral para una señal de comando de corriente del eje q, respectivamente.

Un valor de señal de comando de tensión emitido por el controlador de corriente en la FIG. 5 es como sigue.

[Ecuación 5]

w - _i %)+ K j(¿r - ^e*

ⁱ eq)dt ^v _{q _f f}

La señal de comando de tensión generada puede convertirse y enviarse a un sistema de coordenadas estacionarias monofásicas para su uso en el convertidor 203.

Por otro lado, la tensión pulsatoria de una celda de energía unitaria, incluyendo la segunda porción 206 se puede obtener de la siguiente manera.

En primer lugar, la tensión de entrada y la corriente de la celda de energía unitaria pueden expresarse como la Ecuación 6.

[Ecuación 6]

vs(t) = V2Vssen(wst)

is(t) = V2Usen(wst 5)

En la Ecuación 6, 5 es una diferencia de fase entre la tensión de entrada y la corriente del convertidor 203, y u s es una frecuencia de la potencia de entrada, t es un tiempo, y Vs y Is son valores de tensión de entrada y valores cuadráticos medios (RMS).

Asimismo, la potencia de entrada ps(t) obtenida a partir de la Ecuación 6 es como sigue. [Ecuación 7] [Ecuación 7]

ps(t) = vs(t)is(t) = VsIs[cos(S) - cos(2Wst 5)]

En ese caso, la tensión y la corriente de salida de cada celda de energía unitaria pueden definirse como la Ecuación 8.

[Ecuación 8]

vo(t) = V2Vo sen Wot

io(t) = V2Io sen(Wot $)

En este caso, O puede denotar un ángulo de carga, Wo puede denotar una frecuencia de funcionamiento y t puede denotar un tiempo. Asimismo, Vo e lo puede denotar valores de tensión de salida y valores cuadráticos medios (RMS).

A partir de la Ecuación 8, la potencia de salida de la celda de energía unitaria puede calcularse como la Ecuación 9.

[Ecuación 9]

po(t) = vo(t)io(t) = Volo cos $ - Volo cos(2wot $)

Como se muestra en la Ecuación 9, se observa que la potencia de entrada y salida de la celda de energía unitaria comprende una componente de CC y una componente de CA, y se observa que la componente de CA de la potencia de entrada tiene dos veces la frecuencia de entrada y la componente de CA de la potencia de salida tiene dos veces la frecuencia de funcionamiento.

La potencia transferida al condensador 2o4 conectado a la línea de CC puede determinarse por una diferencia entre la potencia de entrada y la potencia de salida del convertidor 2o3. Asimismo, dado que los valores promedio de la potencia de entrada y la potencia de salida deben ser los mismos, la componente de CA restante puede ser potencia transferida al condensador 2o4. Puede expresarse como la siguiente Ecuación 1o.

[Ecuación 1o]

p^c(t) = p^s(t) - p^o(t) = V^sI^scos(2W^st 5) - V^ol^ocos(2W^ot $) A partir de la Ecuación 1o, se observa que las pulsaciones correspondientes a dos veces la frecuencia de entrada y la frecuencia de funcionamiento se generan en la línea de CC, respectivamente, y se observa que el tamaño pulsatorio de la tensión de energía de línea de CC aumenta cuando aumenta la componente de CA de la potencia de entrada y la potencia de salida.

Por consiguiente, las pulsaciones correspondientes a dos veces la frecuencia de energía de la línea de entrada y la frecuencia de funcionamiento de la línea de salida se generan a gran escala en la tensión de la línea de CC (tensión de transferencia del condensador 204) de un circuito de alimentación que comprende el convertidor monofásico 203 y el inversor 205 de la célula de energía unitaria y, por lo tanto, a gran escala podría ser necesaria la capacitancia de un condensador de línea de CC para reducirlos. Aumenta el volumen y el coste de todo el sistema. Asimismo, la pulsación de la tensión de la línea de CC ejerce un efecto sobre la tensión de salida del inversor, reduciendo así la fiabilidad del sistema.

Sumario de la invención

Un objetivo de la presente divulgación consiste en proporcionar un dispositivo inversor regenerativo capaz de reducir la tensión pulsatoria de la línea de CC del inversor y un dispositivo inversor que utiliza una celda de alimentación unitaria.

Asimismo, otro objetivo de la presente descripción consiste en proporcionar un dispositivo inversor regenerativo capaz de reducir la capacitancia de un condensador de la línea de CC del inversor y un dispositivo inversor que utiliza una celda de energía unitaria.

Además, otro objetivo más de la presente descripción consiste en proporcionar un dispositivo inversor regenerativo capaz de mejorar la fiabilidad del sistema de la salida del inversor mediante el control de tensión activa de una celda de energía unitaria y un dispositivo inversor que usa la celda de energía unitaria.

Para lograr los objetivos anteriores, un dispositivo inversor de acuerdo con una realización de la presente invención puede incluir una unidad del convertidor configurada para recibir energía de CA monofásica para producir energía de CC; una unidad del condensador configurada para absorber energía de CC que es producida por la unidad del convertidor; una unidad del inversor configurada para sintetizar la energía de CC absorbida para producir la potencia de accionamiento de una carga; y un controlador del convertidor configurado para controlar la unidad del convertidor en función de la energía de CA monofásica y de la energía de CC de salida de la unidad del convertidor, en donde el controlador del convertidor incluye un generador de señal de puerta del convertidor configurado para controlar una pluralidad de puertas contenidas en la unidad del convertidor; y un generador de tensión armónica de la línea de entrada configurado para enviar energía adicional del convertidor que tiene un múltiplo predeterminado de la frecuencia de la componente de frecuencia fundamental de la energía de CA monofásica con el mismo tamaño que el de la componente de frecuencia fundamental de la energía de CA monofásica a un sumador conectado al lado de entrada del generador de señal de puerta del convertidor.

Preferentemente, el controlador del convertidor puede incluir una unidad de detección de fase configurada para detectar la información de fase de la energía de CA monofásica; una unidad de conversión de coordenadas configurada para convertir una corriente de la energía de CA monofásica en una corriente del eje d y una corriente del eje q según el sistema de coordenadas síncronas dq basándose en la información de fase detectada; un controlador de tensión configurado para generar una corriente de control del eje d y una corriente de control del eje q de acuerdo con la tensión de salida de la unidad del convertidor; y un controlador de corriente configurado para generar una primera tensión de control para controlar la unidad del convertidor según la conversión de coordenadas a la corriente del eje d y la corriente del eje q y la corriente de control del eje d y la corriente de control del eje q que es emitida desde el controlador de tensión, en donde el generador de tensión armónica de la línea de entrada emite una segunda tensión de control basándose en la energía de CA monofásica y la primera tensión de control, y el sumador suma la primera tensión de control y la segunda tensión de control para emitirlas al generador de señal de puerta del convertidor.

Preferentemente, el generador de tensión armónica de la línea de entrada puede incluir un sustractor configurado para emitir una diferencia entre la primera tensión de control y la tensión de energía monofásica; una unidad de cálculo de valor absoluto configurada para calcular un valor absoluto de la salida del sustractor para calcular el tamaño de la componente de frecuencia fundamental; un controlador proporcional configurado para emitir un tamaño predeterminado de la tensión armónica en función del tamaño calculado de la componente de frecuencia fundamental; y una unidad de determinación de fase configurada para controlar una fase de modo que una tensión armónica que está siendo emitida desde el controlador proporcional se convierta en el múltiplo predeterminado de la frecuencia fundamental para emitir la segunda tensión de control.

Preferentemente, el generador de tensión armónica de la línea de entrada puede incluir un controlador proporcional para mantener el tamaño y la frecuencia de tensión de la energía adicional del convertidor en el múltiplo predeterminado.

Preferentemente, el múltiplo predeterminado puede ser 3 veces.

Asimismo, para lograr los objetivos anteriores, un dispositivo inversor de acuerdo con una realización de la presente invención además puede incluir un controlador del inversor configurado para controlar la unidad del inversor en función de la tensión de salida de la unidad del inversor, en donde el controlador del inversor incluye un generador de señal de puerta del inversor configurado para controlar una pluralidad de puertas contenidas en la unidad del inversor; y un generador de tensión armónica de la línea de salida configurado para emitir energía adicional del inversor que tiene un múltiplo predeterminado de la frecuencia de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida de la unidad del inversor con el mismo tamaño que el de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida de la unidad del inversor a un sumador conectado al lado de entrada del generador de señal de puerta del inversor.

Preferentemente, un múltiplo predeterminado de la componente de frecuencia fundamental de la energía de CA monofásica de la frecuencia de energía adicional del convertidor puede ser el mismo que el de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida de la unidad del inversor de la frecuencia de energía adicional del inversor.

Preferentemente, el generador de tensión armónica de la línea de salida puede incluir una unidad de cálculo de valor absoluto configurada para calcular un tamaño de componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida de la unidad del inversor; y una unidad de determinación de fase configurada para generar la energía adicional del inversor a través del control de fase en función de un ángulo de carga de la tensión de salida de la unidad del inversor y un tamaño de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida de la unidad del inversor. Asimismo, para lograr los objetivos anteriores, se proporciona un dispositivo inversor que comprende una pluralidad de celdas de energía unitarias, y el dispositivo inversor puede incluir una unidad de transformador de cambio de fase configurado para recibir energía trifásica a partir de la potencia de entrada para realizar el cambio de fase y proporcionar energía monofásica a cada celda de energía unitaria; y una línea de salida configurada para sintetizar la potencia de salida de cada celda de energía unitaria para emitirla a una carga de accionamiento trifásica, en donde cada celda de energía unitaria incluye una unidad del convertidor configurada para recibir la energía monofásica para producir energía de CC; una unidad del inversor configurada para emitir energía de CC a la línea de salida; un controlador del convertidor configurado para controlar la unidad del convertidor en función de la energía monofásica y de la potencia de salida de la unidad del convertidor; y un controlador del inversor configurado para controlar la unidad del inversor en función de la tensión de salida de la unidad del inversor, en donde el controlador del convertidor comprende un generador de tensión armónica de la línea de entrada configurado para enviar energía adicional del convertidor que tiene un múltiplo predeterminado de la frecuencia de la componente de frecuencia fundamental de la energía de CA monofásica con el mismo tamaño que el de la componente de frecuencia fundamental de la energía monofásica y el controlador del inversor comprende un generador de tensión armónica de la línea de entrada configurado para enviar energía adicional del convertidor que tiene un múltiplo predeterminado de la frecuencia de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida con el mismo tamaño que el de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida.

Preferentemente, cada celda de energía unitaria puede usar una celda de energía unitaria dividida en un grupo predeterminado correspondiente a cada fase de la carga de accionamiento trifásica que se conectará a la línea de salida.

Preferentemente, la tensión de fase de la carga de accionamiento trifásica puede usar una celda de energía unitaria sintetizada en la suma de tensiones de las celdas unitarias divididas en el grupo predeterminado.

Preferentemente, la unidad del inversor y la unidad del convertidor contenidas en cada celda de energía unitaria pueden usar una celda de energía unitaria conectada en una estructura de puente H en serie.

Preferentemente, la carga de accionamiento trifásica puede usar una celda de energía unitaria que contiene al menos uno de entre un motor de inducción y un motor síncrono.

De acuerdo con una realización de la presente invención, se puede aumentar una frecuencia de potencia pulsatoria usando un generador de tensión armónica de la línea de entrada, reduciendo así el tamaño pulsatorio de la tensión de la línea de CC del convertidor.

Asimismo, de acuerdo con una realización de la presente invención, se puede aumentar una frecuencia de potencia pulsatoria utilizando un generador de tensión armónica de la línea de entrada y un generador de tensión armónica de la línea de salida, reduciendo así el tamaño pulsatorio de la tensión de la línea de CC del convertidor.

Asimismo, la capacitancia del condensador de la línea de CC puede reducirse debido a la reducción de un tamaño pulsatorio de la tensión de la línea de CC del convertidor, reduciendo así el volumen y el coste de todo el sistema. Además, es posible producir un efecto capaz de mejorar la fiabilidad del sistema mediante la reducción de un tamaño pulsatorio de la tensión de la línea de CC del convertidor.

Breve descripción de los dibujos

Los dibujos adjuntos, que se han incluido para facilitar una mejor comprensión de la invención y están incorporados y forman parte de esta memoria descriptiva, ilustran las realizaciones de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención.

En los dibujos:

las FIGS. 1 a 5 son vistas para explicar la configuración y el funcionamiento de un dispositivo inversor típico;

la FIG. 6 es una vista que ilustra esquemáticamente un ejemplo de un sistema completo que incluye un dispositivo inversor de acuerdo con una realización de la presente invención;

la FIG. 7 es un diagrama de bloques que ilustra la configuración de un dispositivo inversor de acuerdo con una realización de la presente invención;

la FIG. 8 es una vista que ilustra la configuración de una celda de energía unitaria en un dispositivo inversor de acuerdo con una realización de la presente invención;

la FIG. 9 es un diagrama de control para explicar el funcionamiento de un generador de tensión armónica de la línea de entrada en un dispositivo inversor de acuerdo con una realización de la presente invención;

la FIG. 10 es un diagrama de control para explicar el funcionamiento de un generador de tensión armónica de la línea de salida en un dispositivo inversor de acuerdo con una realización de la presente invención; y

la FIG. 11 es un diagrama de control para explicar una operación de generación de señal de puerta en un dispositivo inversor de acuerdo con una realización de la presente invención.

Descripción detallada de la invención

La siguiente descripción ilustra los principios de la presente invención. Se apreciará, por tanto, que los expertos en la materia podrán concebir diversos dispositivos que, aunque no se muestren o describan explícitamente en el presente documento, encarnan los principios de la invención y están incluidos en el espíritu y alcance de la presente invención. Asimismo, todos los términos condicionales y realizaciones que se mencionan en el presente documento están destinados únicamente a fines pedagógicos para ayudar al lector a entender los principios de la invención, y no deben interpretarse como una limitación de dichas realizaciones y condiciones mencionadas específicamente. Asimismo, toda descripción detallada del presente documento que menciona los principios, aspectos y realizaciones de la invención, así como realizaciones específicas de la misma, pretenden abarcar tanto equivalentes estructurales como funcionales de la misma. Adicionalmente, se pretende que dichos equivalentes incluyan tanto los equivalentes conocidos actualmente como los equivalentes que se desarrollarán en el futuro, es decir, cualquier elemento desarrollado para realizar la misma función independientemente de su estructura.

De este modo, por ejemplo, los expertos en la materia apreciarán que los diagramas de bloques presentados en el presente documento representan la vista conceptual de un ejemplo de circuito que representa los principios de la invención. De manera similar, se apreciará que cualquier gráfico de flujo, diagrama de flujo, diagrama de transición de estado, pseudocódigo y similar representa diversos procesos que pueden representarse sustancialmente en medios legibles por ordenador y ser ejecutados por un ordenador o procesador, independientemente de si se muestra o no dicho ordenador o procesador.

Los objetivos, características y ventajas anteriores se harán más evidentes a través de la siguiente descripción detallada asociada con los dibujos adjuntos y, en consecuencia, el concepto tecnológico de la presente invención puede ser fácilmente implementado por una persona que tenga conocimientos ordinarios en la técnica a la que pertenece la presente invención. Al describir la presente invención, asimismo, la descripción detallada se omitirá cuando se considere que una descripción específica de tecnologías conocidas públicamente a las que pertenece la invención oscurece la esencia de la presente invención.

De aquí en adelante, se describirán en detalle ejemplos de realización de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos.

La FIG. 6 es una vista que ilustra esquemáticamente un ejemplo de un sistema completo que incluye un dispositivo inversor de acuerdo con una realización de la presente invención.

Con referencia a la FIG. 6, un sistema completo que incluye el dispositivo inversor 701 de acuerdo con una realización de la presente invención puede incluir una unidad de entrada de energía 705, una unidad de transformador de cambio de fase 703, una pluralidad de celdas de energía unitarias (a1 a c3) y un motor trifásico La unidad de entrada de energía 705 recibe una tensión trifásica de un proveedor de energía para transferirla a la unidad del transformador de cambio de fase 703. En el caso de un inversor de alta tensión, la unidad de entrada de energía 705 puede recibir y transferir una tensión trifásica que tiene un valor cuadrático medio (RMS) de tensión de línea a línea superior a 600 V.

La unidad del transformador de cambio de fase 703 reduce los armónicos de la energía de transferencia de la unidad de entrada de energía 705 recibida de la línea de entrada para mejorar la distorsión armónica total de la corriente de energía y realiza el proceso de transformación para proporcionar energía monofásica a cada celda de energía unitaria. Asimismo, la unidad del transformador de cambio de fase 703 puede proporcionar un aislamiento eléctrico entre la línea de entrada de la unidad de entrada de energía 705 y el dispositivo inversor 701.

Asimismo, cada celda de energía unitaria (a1 a c3) recibe energía monofásica para producir una tensión de fase. La tensión de fase se sintetiza en una suma de tensiones de las celdas de energía unitarias correspondientes a cada fase que se enviará al motor trifásico 702.

Por consiguiente, las celdas de energía unitarias se pueden agrupar. Por ejemplo, el grupo de celdas de energía unitarias 704a puede incluir las celdas de energía unitarias (a1, a2, a3) y las salidas de las celdas de energía unitarias contenidas en el grupo de celdas de energía unitarias 704a pueden sintetizarse para corresponder a una fase, enviando así una energía monofásica al motor trifásico. Asimismo, una fase de tensión entre cada celda de energía unitaria (704a a 704c) puede tener una diferencia de fase de 120 grados para formar la energía trifásica. De aquí en adelante, se describe con más detalle la configuración de una única celda de energía monofásica en un dispositivo inversor, de acuerdo con una realización de la presente invención, con referencia a las FIGS. 7 a 11. La FIG. 7 es un diagrama de bloques que ilustra la configuración de una celda de energía unitaria en un dispositivo inversor de acuerdo con una realización de la presente invención.

Con referencia a la FIG. 7, un dispositivo inversor, de acuerdo con una realización de la presente invención, puede incluir una unidad de inductor 802 configurada para recibir energía de CA monofásica para su almacenamiento y transferencia; una unidad del convertidor 803 configurada para convertir y aumentar la salida de la unidad de inductor 802 en energía de CC para su salida; una unidad del inversor 805 configurada para convertir de nuevo la energía de CC aumentada en energía de salida de CA; un controlador del convertidor 820 configurado para controlar la unidad del convertidor 803 en función de la energía de CA monofásica y de la potencia de salida de la unidad del convertidor 803; y un controlador del inversor 830 configurado para controlar la unidad del inversor 805 en función de la tensión de salida de la unidad del inversor 805.

Asimismo, el controlador del convertidor 820 puede incluir un generador de tensión armónica de la línea de entrada configurado para enviar energía adicional del convertidor que tiene un múltiplo predeterminado de la frecuencia de la componente de frecuencia fundamental de la energía de CA monofásica con el mismo tamaño que el de la componente de frecuencia fundamental de la energía monofásica.

Asimismo, el controlador del inversor 830 puede incluir un generador de tensión armónica de la línea de salida configurado para producir energía adicional del inversor que tiene un múltiplo predeterminado de la frecuencia de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida con el mismo tamaño que el de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida de la unidad del inversor.

La pulsación de la tensión de CC que se emite desde la unidad del convertidor 803 puede reducirse según el funcionamiento del controlador del convertidor 820 y el controlador del inversor 830. Más adelante se hará una descripción más detallada de esto mismo.

La FIG. 8 es una vista que ilustra de manera más específica la configuración de una celda de energía unitaria en un dispositivo inversor de acuerdo con una realización de la presente invención.

Asimismo, con referencia a la FIG. 8, las otras configuraciones son las mismas que las descritas en la FIG. 7, y la configuración del controlador del convertidor 820 y el controlador del inversor 830 se describirán a continuación con más detalle.

En primer lugar, el controlador del convertidor 820 puede incluir una unidad de detección de fase 806, una unidad del convertidor de coordenadas 807, un controlador de tensión 808, un controlador de corriente 809, un generador de tensión armónica 814 de la línea de entrada, un primer sumador 812 y un generador de señal de puerta del convertidor 810.

La unidad de detección de fase 806 puede conectarse a la potencia de entrada 801 de la celda de energía unitaria para medir la tensión de la energía monofásica recibida de la potencia de entrada 801 y adquirir información de fase y proporcionársela a la unidad del convertidor de coordenadas 807.

La unidad del convertidor de coordenadas 807 puede conectarse a la unidad de detección de fase 806 y a la potencia de entrada 801 de la celda de energía unitaria. La unidad del convertidor de coordenadas 807 puede convertir una corriente de la potencia de entrada 801 de la celda de energía unitaria transmitida en el sistema de coordenadas estacionarias monofásicas a una corriente en el sistema de coordenadas síncronas dq basándose en la información de fase recibida de la unidad de detección de fase 806.

El controlador de tensión 808 puede generar una señal de comando de control de corriente de acuerdo con una tensión de la línea de CC que es una línea de salida de la unidad del convertidor 803 y enviarla al controlador de corriente 809. El controlador de tensión 808 puede generar corrientes de control de los ejes d, q (iq*, id*) en el sistema de coordenadas síncronas basándose en una tensión medida a partir de la tensión de c C de la línea de salida de la unidad del convertidor 803 y una señal de comando de tensión de CC (Vcc*). La señal de comando de tensión de CC se puede recibir del usuario o se puede recibir de un sistema de control principal o puede establecerse previamente en un valor. Además, el controlador de tensión 808 puede incluir, asimismo, un filtro de paso de banda configurado para emitir solo una señal de comando de corriente que tiene una componente de frecuencia fundamental.

De acuerdo con una realización de la presente invención, el comando de tensión o la señal de comando de corriente pueden indicar una tensión de control o corriente de control que tiene un valor específico para el control de tensión o corriente. Según la conveniencia, cada tensión de control o corriente de control puede denominarse señal de comando de corriente o señal de comando de tensión.

El controlador de corriente 809 puede estar conectado al controlador de tensión 808 y a la unidad del convertidor de coordenadas 807. El controlador de corriente 809 puede recibir una señal de comando de corriente aplicada desde el controlador de tensión 808. Asimismo, el controlador de corriente 809 puede generar una señal de comando de tensión basándose en la señal de comando de corriente recibida y la corriente convertida por coordenadas desde la unidad del convertidor de coordenadas 807 y emitir la señal de comando de tensión generada (Va*).

El generador de señal de puerta del convertidor 810 puede generar una señal de conmutación para cada elemento de potencia en la unidad del convertidor 803, en particular, una pluralidad de interruptores (803a y 803d) contenidos en la unidad del convertidor 803 y recibirse en la unidad del convertidor 803. El generador de señal de puerta del convertidor 810 puede estar conectado al primer sumador 812. El generador de señal de puerta del convertidor 810 puede recibir una señal de comando de tensión a la que la señal de salida del generador de tensión armónica 814 de la línea de entrada se suma a la salida del controlador de corriente 809 a través del primer sumador 812, generando así una señal PWM para controlar la operación de conmutación de la unidad del convertidor 803.

El primer sumador 812 suma la señal de salida del generador de tensión armónica 814 de la línea de entrada a la señal de salida del controlador de corriente 809, y la señal resultante se transfiere al generador de señal de puerta 810 anterior.

Asimismo, el generador de tensión armónica 814 de la línea de entrada envía energía adicional del convertidor que tiene un múltiplo predeterminado de la frecuencia de la componente de frecuencia fundamental de la energía de CA monofásica con el mismo tamaño que el de la componente de frecuencia fundamental de la energía de CA monofásica al primer sumador 812 conectado al lado de entrada del generador de señal de puerta del convertidor 810. Haciendo esto, es posible reducir la pulsación de la energía de la línea de salida de CC de la unidad del convertidor 803, y disminuir el tamaño de la unidad del condensador 804. La configuración detallada para el funcionamiento del generador de tensión armónica 814 de la línea de entrada se describirá más adelante.

Por otro lado, el controlador del inversor 830 puede incluir un generador de señal de puerta del inversor 811, un segundo sumador 813 y un generador de tensión armónica 815 de la línea de salida.

El generador de señal de puerta del inversor 811 puede recibir una señal de comando de tensión de salida a través del sumador 813. El generador de señal de puerta del inversor 811 puede generar una señal de conmutación para controlar una pluralidad de elementos de potencia, en particular, una pluralidad de elementos de conmutación (805a a 805d) contenidos en la unidad del inversor 805, y recibirla en cada interruptor de la unidad del inversor 805.

El segundo sumador 813 puede emitir una señal a la que se suma una tensión de señal de comando (Vo*) para la tensión de salida del generador de tensión armónica 815 de la línea de salida y la unidad del inversor 805 al generador de señal de puerta del inversor 811. La tensión de la señal de comando para la tensión de salida de la unidad del inversor 805 puede incluir la tensión de salida de la unidad del inversor 805 tal y como está, de acuerdo con el esquema del inversor generativo. Sin embargo, el usuario puede establecer la tensión de la señal de comando según las necesidades y, por supuesto, puede determinarse de acuerdo con el control del sistema de control cuando está conectado a otro sistema de control.

El generador de tensión armónica 815 de la línea de salida puede enviar energía adicional del inversor que tiene un múltiplo predeterminado de la frecuencia de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida de la unidad del inversor 805 con el mismo tamaño que el de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida de la unidad del inversor 805 al segundo sumador 813 conectado al lado de entrada del generador de señal de puerta del inversor 811. Por consiguiente, se puede aumentar la frecuencia de salida para reducir aún más la pulsación de la energía de la línea de salida de CC de la unidad del convertidor 803, y disminuir aún más el tamaño de la unidad del condensador 804. La configuración detallada del funcionamiento del generador de tensión armónica 815 de la línea de salida se describirá más adelante.

La FIG. 9 es una vista que ilustra la configuración del generador de tensión armónica 814 de la línea de entrada de acuerdo con una realización de la presente invención.

Con referencia a la FIG. 9, el generador de tensión armónica 814 de la línea de entrada según una realización de la presente invención puede incluir un primer sustractor 901, una primera unidad de cálculo de valor absoluto 902, un primer controlador proporcional 903 y una primera unidad del convertidor de coordenadas 904.

El primer sustractor 901 calcula una diferencia entre la señal de comando de tensión (Va*) que se emite desde el controlador de corriente 809 y la tensión de entrada 801 de la energía de CA de fase de señal y la envía a la primera unidad de cálculo de valor absoluto 902.

La primera unidad de cálculo de valor absoluto 902 puede recibir la salida del primer sustractor 901 y calcula el valor absoluto para enviar una señal al primer controlador proporcional 903. El valor absoluto calculado por la primera unidad de cálculo de valor absoluto 902 puede indicar el tamaño de la componente de frecuencia fundamental de la tensión del convertidor aplicada al devanado de entrada de la unidad del convertidor 803.

El primer controlador proporcional 903 puede generar una tensión armónica para la que se controla el tamaño proporcionalmente a la primera unidad del convertidor de coordenadas 904 en función de una señal absoluta que indica el tamaño de la componente de frecuencia fundamental de la tensión del convertidor recibida de la primera unidad de cálculo de valor absoluto 902. Una constante proporcional puede ser "K", por ejemplo, y el valor "K" puede determinarse de manera que la salida del primer controlador proporcional 903 pueda mantenerse a un múltiplo predeterminado del tamaño de la componente de frecuencia fundamental de la tensión del convertidor.

La primera unidad del convertidor de coordenadas 904 puede estar conectada a la unidad de detección de fase 806 para recibir información del ángulo de fase de la potencia emitida desde la unidad de detección de fase 806. Asimismo, la primera unidad del convertidor de coordenadas 904 puede determinar una fase de tensión armónica correspondiente a tres veces la frecuencia fundamental de acuerdo con una señal de tensión armónica que se emite desde el controlador proporcional 903, y convertir la fase y la coordenada de una señal de tensión armónica que se emite desde el controlador proporcional 903 en función de la fase de tensión determinada para enviarla al primer sumador 812.

La FIG. 10 ilustra la configuración del generador de tensión armónica 815 de la línea de salida de acuerdo con una realización de la presente invención.

Con referencia a la FIG. 10, el generador de tensión armónica 815 de la línea de salida de acuerdo con una realización de la presente invención puede incluir una segunda unidad de cálculo de valor absoluto 1001 y una segunda unidad del convertidor de coordenadas 1002.

La segunda unidad de cálculo de valor absoluto 1001 puede recibir la tensión de salida de la unidad del inversor 805 que sale de la unidad del inversor 805 como un comando de tensión (Vo*), y calcular un valor absoluto de la tensión de salida recibida de la unidad del inversor 805 para emitir una señal a la segunda unidad del convertidor de coordenadas 1002. La señal de valor absoluto de salida puede indicar el tamaño de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida de la unidad del inversor 805.

La segunda unidad del convertidor de coordenadas 1002 puede recibir una señal de tamaño de tensión que se emite desde la segunda unidad de cálculo de valor absoluto 1001, y determinar una fase de tensión armónica correspondiente a tres veces la frecuencia de tensión de salida de la unidad del inversor 805 en función del tamaño de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida de la unidad del inversor 805 y del ángulo de carga de una carga conectada a la línea de salida de la unidad del inversor 805. Asimismo, la segunda unidad del convertidor de coordenadas 1002 puede convertir la fase y la coordenada de una señal de tensión armónica que se emite desde la segunda unidad de cálculo de valor absoluto 1001 en función de la fase de tensión determinada para emitirla al segundo sumador 813.

La potencia de entrada y salida puede ajustarse de la siguiente manera según el generador de tensión armónica 814 de la línea de entrada y el generador de tensión armónica 815 de la línea de salida anteriores.

En primer lugar, se puede generar un comando de tensión requerido para aumentar la frecuencia de la componente de Ca de la potencia de entrada de la unidad del convertidor 803 según el funcionamiento del generador de tensión armónica 814 de la línea de entrada. El comando de tensión puede generar la misma tercera corriente armónica que el tamaño de la componente de frecuencia fundamental de la corriente de energía y, para este fin, podría ser necesario el tamaño de una tensión que determine el tamaño de la corriente de frecuencia fundamental. El tamaño se puede ver a través de la Ecuación 11, que es una ecuación de tensión del devanado de entrada de la unidad del convertidor 803.

[Ecuación 11]

va(t) = Rsis+ Ls^ f+vs(t)

En este caso, va(t) puede denotar una tensión del devanado de entrada de la unidad del convertidor 803.

De acuerdo con la Ecuación 11, se observa que el tamaño de una tensión que ejerce un efecto sobre la corriente de la potencia de entrada de la unidad del convertidor 803 está determinado por una diferencia entre la tensión de entrada de la unidad del convertidor 803 y una tensión de la potencia de entrada monofásica (Vs).

Por consiguiente, el generador de tensión armónica 814 de la línea de entrada puede aplicar una tensión que tenga tres veces el tamaño y la frecuencia de la tensión de frecuencia fundamental que se ejerce sobre una corriente que fluye a través de la unidad del inductor 802 al devanado de entrada a través de la unidad del convertidor 803, fluyendo así una corriente que tiene una tercera componente armónica.

Asimismo, el generador de tensión armónica 814 de la línea de entrada puede controlarse usando con precisión un controlador proporcional, ya que el tamaño de una tensión para hacer fluir una corriente que tenga la misma tercera componente armónica que la de la corriente de frecuencia fundamental se puede cambiar según la frecuencia o el entorno operativo. El comando de tensión de salida del generador de tensión armónica 814 de la línea de entrada puede agregarse a un comando de tensión de salida del controlador de corriente 809. En este caso, la tensión de entrada, la corriente y la potencia de la unidad del convertidor 803 se pueden expresar como se ilustra en la Ecuación 12.

[Ecuación 12]

vs(t) = V2Vssen(wst)

is(t) = V2ls sen(wst S) V2ls sen(3wst S)

Ps(t) = VsIs[cos(S) - cos(4Wst S)]

Por otro lado, el generador de tensión armónica 815 de la línea de salida además puede aplicar una señal de comando de tensión que tenga el mismo tamaño que la tensión de comando de la unidad del inversor 805, pero que tenga tres veces la frecuencia de tensión de comando a la tensión de comando de la unidad del inversor 805. En este caso, la tensión de salida, la corriente y la energía de la unidad del inversor 805 pueden expresarse como se ilustra en la Ecuación 13.

[Ecuación 13]

vü(t) = V2V^üsen(wot) V2V^üsen(3wot 2$)

iü(t) = V²I⁰sen(wot $)

Po(t) = V⁰l⁰[cos($) - cos(4wot+ 3$)]

Asimismo, a partir de la ecuación de energía de la Ecuación 12 y de la ecuación de energía de la Ecuación 13, a continuación, se calcula la energía pulsatoria aplicada a la unidad del condensador 804 en la línea de salida de CC de la unidad del convertidor 803, como se ilustra en la Ecuación 14.

[Ecuación 14]

Pc(t) = Ps(t) - Po(t) = Vsls cos(4wst S) - V⁰I⁰cos(4wot 3$)

Como se muestra en la Ecuación 14, se observa que la frecuencia de la componente de CA de la potencia de entrada y salida aumenta en comparación con la técnica anterior y en comparación con las Ecuaciones 7 y 9.

Por consiguiente, un comando de tensión calculado a través del generador de tensión armónica 814 de la línea de entrada y el generador de tensión armónica 815 de la línea de salida se agrega al comando de tensión de cada convertidor e inversor y, por lo tanto, se observa cómo se muestra el resultado anterior. Cuando se compara con la Ecuación 10, que es la alimentación pulsatoria que aparece en el condensador de línea de CC de un circuito de alimentación de la técnica relacionada, se observa que la frecuencia de la línea de CC aumenta dos veces.

Se puede reducir el tamaño de la impedancia de un condensador electrolítico utilizado en la línea de CC en una región inferior a varios kHz. Por ejemplo, la frecuencia de la línea de entrada de un circuito de alimentación es de 50/60 Hz y la frecuencia de la línea de salida puede ser inferior a 200 Hz. En ese caso, cuando la salida se forma como se ilustra en la Ecuación 14 anterior, la impedancia de un condensador de la línea de CC en la frecuencia pulsatoria puede reducirse al aumentar la frecuencia.

Por consiguiente, debido a la característica del condensador de la línea de CC, este puede causar un efecto de reducción del tamaño pulsatorio de la tensión de energía de la línea de CC al aumentar la frecuencia de la alimentación pulsatoria. Como resultado, es posible reducir el tamaño pulsatorio de la tensión de energía de la línea de CC en una situación que requiera la misma potencia de carga y tenga el mismo condensador de línea de CC, y tenga un efecto capaz de reducir el coste y el volumen al disminuir el tamaño requerido del condensador.

Por otro lado, la FIG. 11 es una vista para explicar la configuración del generador de señal de puerta del convertidor 810 y el generador de señal de puerta del inversor 811 de acuerdo con una realización de la presente invención. Antes de la descripción de la misma, el generador de señal de puerta del convertidor 810 y el generador de señal de puerta del inversor 811 pueden incluir el mismo circuito. El generador de señal de puerta del convertidor 810 y el generador de señal de puerta del inversor 811 pueden operarse, por ejemplo, con el mismo método de conmutación unipolar. Por consiguiente, a continuación, se describirá principalmente el funcionamiento del generador de señal de puerta del convertidor 810, aunque, de la misma manera, también puede ser aplicable al funcionamiento del generador de señal de puerta del inversor 811.

El generador de señal de puerta del convertidor 810 puede incluir un generador 601 de forma de onda triangular, una unidad del inversor 602, un tercer sustractor 603, un cuarto sustractor 604, un primer generador de señal de puerta 605, un segundo generador de señal de puerta 606, una primera puerta NO 607 y una segunda puerta NO 608. El generador 601 de forma de onda triangular genera una señal con forma de onda triangular para su comparación con la señal de comando de tensión de la línea CC (Va*) y la envía al tercer sustractor 603 y al cuarto sustractor 604.

La unidad del inversor 602 recibe la señal de comando de tensión de la línea CC (Va*) para emitir su tensión invertida.

El tercer sustractor 603 recibe la señal de comando de tensión de la línea de CC y realiza una operación de diferencia a partir de la salida del generador 601 de forma de onda triangular y emite una señal que tiene un valor positivo o un valor negativo al primer generador de señal de puerta 605.

El cuarto sustractor 604 recibe una tensión invertida desde la unidad del inversor 602 y realiza una operación de diferencia a partir de la salida del generador 601 de forma de onda triangular y emite una señal que tiene un valor positivo o un valor negativo al segundo generador de señal de puerta 606.

El primer generador de señal de puerta 605 determina un valor de estado del interruptor según la salida del tercer sustractor 603 y lo envía al interruptor 803a de la unidad del convertidor 803 (interruptor 805a en el caso del inversor), y envía el valor del estado invertido al interruptor 803b de la unidad del convertidor 803 (interruptor 805b en el caso del inversor) a través de la puerta NO 607.

Asimismo, el segundo generador de señal de puerta 606 determina un valor de estado del interruptor según la salida del cuarto sustractor 604 y lo envía al interruptor 803c de la unidad del convertidor 803 (interruptor 805c en el caso del inversor), y envía el valor del estado invertido al interruptor 803d de la unidad del convertidor 803 (interruptor 805d en el caso del inversor) a través de la puerta NO 607.

De acuerdo con la operación de generación de señal de puerta para conmutar cada puerta dentro de un circuito debido al generador de tensión armónica 814 de la línea de entrada y al generador de tensión armónica 815 de la línea de salida, se puede aumentar la frecuencia de línea de entrada y la frecuencia de línea de salida de la unidad del convertidor 803. Por consiguiente, es posible implementar un efecto de reducción del tamaño pulsatorio de la tensión de energía de la línea de CC anterior a través de un circuito.

Si bien la invención se ha mostrado y descrito con respecto a las realizaciones preferidas de la presente invención, los expertos en la materia entenderán, por supuesto, que se pueden realizar diversas modificaciones sin desviarse de la esencia de la invención, tal y como se define en las siguientes reivindicaciones, y se debe tener en cuenta que esas modificaciones no deben entenderse individualmente desde la perspectiva y el concepto técnico de la presente invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo inversor regenerativo, que comprende:

una unidad de convertidor (803) configurada para recibir energía de CA monofásica para producir energía de CC; una unidad de condensador (804) configurada para absorber la energía de CC que está saliendo de la unidad del convertidor (803);

una unidad de inversor (805) configurada para sintetizar la energía de CC absorbida para producir energía de accionamiento de una carga;

un controlador de convertidor (820) configurado para controlar la unidad del convertidor (803) en función de la energía de CA monofásica y de la energía de CC de salida de la unidad del convertidor (803), y

un controlador de inversor (830) configurado para controlar la unidad del inversor (805) en función de la tensión de salida de la unidad del inversor (805),

caracterizado porque

en donde el controlador del convertidor (820) comprende:

un generador de señal de puerta del convertidor (810) configurado para controlar una pluralidad de puertas contenidas en la unidad del convertidor (803);

un generador de tensión armónica (814) de la línea de entrada configurado para enviar energía adicional del convertidor que tiene un múltiplo predeterminado de la frecuencia de la componente de frecuencia fundamental de la energía de CA monofásica con el mismo tamaño que el de la componente de frecuencia fundamental de la energía de CA monofásica a un sumador (812) conectado al lado de entrada del generador de señal de puerta del convertidor (810), y

en donde el controlador del inversor (830) comprende:

un generador de señal de puerta del inversor (811) configurado para controlar una pluralidad de puertas contenidas en la unidad del inversor (805); y

un generador de tensión armónica (815) de la línea de salida configurado para enviar energía adicional del inversor que tiene un múltiplo predeterminado de la frecuencia de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida de la unidad del inversor (805) con el mismo tamaño que el de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida de la unidad del inversor (805) a un sumador (813) conectado al lado de entrada del generador de señal de puerta del inversor (811).

2. El dispositivo inversor regenerativo según la reivindicación 1, en donde el controlador del convertidor (820) comprende:

una unidad de detección de fase (806) configurada para detectar la información de fase de la energía de CA monofásica;

una unidad del convertidor de coordenadas (807) configurada para convertir una corriente de la energía de CA monofásica en una corriente del eje d y una corriente del eje q según el sistema de coordenadas síncronas dq en función de la información de fase detectada de la unidad de detección de fase (806);

un controlador de tensión (808) configurado para generar una corriente de control del eje d y una corriente de control del eje q según la tensión de salida de la unidad del convertidor (803); y

un controlador de corriente (809) configurado para generar una primera tensión de control para controlar la unidad del convertidor (803) según la corriente del eje d y la corriente del eje q y la corriente de control del eje d y la corriente de control del eje q convertidas en coordenadas que sale del controlador de tensión (808),

en donde el generador de tensión armónica (814) de la línea de entrada está configurado para enviar una segunda tensión de control en función de la energía de CA monofásica y de la primera tensión de control, y el sumador (812) suma la primera tensión de control y la segunda tensión de control para enviarlas al generador de señal de puerta del convertidor (810).

3. El dispositivo inversor regenerativo según la reivindicación 2, en donde el generador de tensión armónica (814) de la línea de entrada comprende:

un sustractor (901) configurado para emitir una diferencia entre la primera tensión de control y la tensión de energía monofásica;

una unidad de cálculo de valor absoluto (902) configurada para calcular un valor absoluto de la salida del sustractor para calcular el tamaño de la componente de frecuencia fundamental;

un controlador proporcional (903) configurado para emitir un tamaño predeterminado de la tensión armónica en función del tamaño calculado de la componente de frecuencia fundamental; y

una unidad de determinación de fase (904) configurada para controlar una fase de modo que una frecuencia de una tensión armónica que está siendo emitida desde el controlador proporcional (903) se convierte en el múltiplo predeterminado de la frecuencia fundamental para enviar la segunda tensión de control.

4. El dispositivo inversor regenerativo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el generador de tensión armónica (814) de la línea de entrada comprende un controlador proporcional (903) para mantener el tamaño y la frecuencia de tensión de la energía adicional del convertidor en el múltiplo predeterminado.

5. El dispositivo inversor regenerativo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el múltiplo predeterminado es 3 veces.

6. El dispositivo inversor regenerativo según la reivindicación 1, en donde un múltiplo predeterminado de la componente de frecuencia fundamental de la energía de CA monofásica de la frecuencia de energía adicional del convertidor es el mismo que el de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida de la unidad del inversor (805) de la frecuencia de energía adicional del inversor.

7. El dispositivo inversor regenerativo según la reivindicación 6, en donde el generador de tensión armónica (815) de la línea de salida comprende:

una unidad de cálculo de valor absoluto (1001) configurada para calcular un tamaño de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida de la unidad del inversor (805); y

una unidad de determinación de fase (1002) configurada para emitir la energía adicional del inversor a través del control de fase en función de un ángulo de carga de la tensión de salida de la unidad del inversor (805) y un tamaño de la componente de frecuencia fundamental de la tensión de salida de la unidad del inversor (805).

8. El dispositivo inversor regenerativo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, se proporciona el dispositivo inversor regenerativo (701) en forma de celda de energía unitaria y además comprende:

una unidad de transformador de cambio de fase (703) configurada para recibir energía trifásica de la potencia de entrada para realizar un cambio de fase y proporcionar energía monofásica a cada celda de energía unitaria (a1-a3, b1-b3, c1-c3); y

una línea de salida configurada para sintetizar la energía generada desde cada celda de energía unitaria (a1-a3, b1-b3, c1-c3) para enviarla a una carga de accionamiento trifásica (702).

9. El dispositivo inversor según la reivindicación 8, en donde las celdas de energía unitarias (a1-a3, b1-b3, c1-c3) se dividen en grupos predeterminados (704a, 704b, 704c), cada uno de los grupos predeterminados (704a, 704b, 704c) corresponde a cada fase de la carga de accionamiento trifásica (702) que se conectará a la línea de salida.

10. El dispositivo inversor según la reivindicación 9, en donde cada tensión de fase de la carga de accionamiento trifásica (702) está sintetizada en la suma de tensiones de las celdas unitarias (a1-a3, b1-b3, c1-c3) divididas en el grupo correspondiente (704a, 704b, 704c).

11. El dispositivo inversor según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en donde la unidad del inversor (805) y la unidad del convertidor (803) contenidas en cada celda de energía unitaria (a1-a3, b1-b3, c1-c3) están conectadas en una estructura de puente H en serie.

12. El dispositivo inversor según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en donde la carga de accionamiento trifásica (702) utiliza una celda de energía unitaria que contiene al menos uno de un motor de inducción y un motor síncrono.