ES2967019T3

ES2967019T3 - Filtro trifásico en modo diferencial para el accionamiento de un motor

Info

Publication number: ES2967019T3
Application number: ES20208161T
Authority: ES
Inventors: Andrew Tucker; Luca Dalessandro; Jari Tapani Heininen
Original assignee: Schaffner EMV AG
Current assignee: Schaffner EMV AG
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2024-04-25
Anticipated expiration: 2038-12-21
Also published as: EP3672048A1; JP2020103029A; EP3799281A1; US20200204140A1; US11114992B2; EP3672048B1; JP7514074B2; DK3672048T3; FI3799281T3; CN111355438A; HUE064716T2; EP3799281B1

Abstract

Filtro trifásico en modo diferencial para accionamiento de motor con filtro tipo T con al menos dos reactores trifásicos en modo diferencial y tres condensadores, donde al menos uno de los reactores trifásicos en modo diferencial comprende una bobina auxiliar (6) enrollado alrededor de tres elementos centrales enrollados (2.1, 2.2, 2.3) de manera que la corriente de modo común se induce en la bobina auxiliar (6). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Filtro trifásico en modo diferencial para el accionamiento de un motor

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un filtro para un filtrado combinado en modo común y diferencial para el accionamiento de un motor.

Descripción de la técnica relacionada

Los sistemas de accionamiento de motores trifásicos generan, de forma inherente, una corriente de ruido en modo común que circula por todo el tren de potencia desde el suministro hasta el motor. La corriente de ruido en modo común suele tener un período fundamental y una oscilación parásita de alta frecuencia a 50 kHz. Esta carga térmicamente reactores y conductores y, por lo tanto, reduce su vida útil. Esto requiere también dimensionar los reactores más grandes de lo necesario para soportar las corrientes en modo común. Las corrientes de ruido en modo común desgastan también el aislamiento del motor, lo que podría provocar defectos en el motor.

Para reducir la oscilación parásita resonante, se pueden utilizar técnicas de amortiguación RC y RL voluminosas que requieren espacio adicional, aumentan los costes y disminuyen la eficiencia general del sistema, en particular, para aplicaciones de alta potencia.

Una compuerta RC es una conexión en serie de una resistencia y un condensador entre tierra y, por ejemplo, el enlace de CC, el cable del motor o el motor. Sin embargo, esto requiere condensadores robustos de alta tensión que sean complejos, expansivos y voluminosos. Además, los condensadores de tierra adicionales pueden tener otros efectos secundarios no deseados.

El documento DE29506951U1 sugiere un estrangulador en modo común con compensación de corriente para filtrar las corrientes en modo común. Además, esta solución es voluminosa y requiere estranguladores adicionales grandes, pesados y expansivos.

El documento DE102011086112A1 divulga en una realización un reactor bifásico en modo diferencial. El reactor comprende un núcleo con dos patas enrolladas y una tercera pata que comprende un devanado auxiliar cerrado sobre una resistencia. La tercera para está dispuesta de manera que los flujos en modo común de las dos fases se sumen en la tercera para, de manera que la resistencia en el devanado auxiliar pueda amortiguar la corriente de ruido en modo común. Sin embargo, esta solución tiene la desventaja de que la tercera pata del núcleo del reactor en modo diferencial aumenta significativamente el tamaño del reactor, en particular, cuando se aplica a un sistema trifásico.

Todas las soluciones actuales para reducir las corrientes de ruido en modo común en los motores son voluminosas.

El documento US3863109 divulga una solución para detectar directamente en un inductor un cortocircuito para evitar daños mayores en otros elementos del sistema. Por lo tanto, el inductor tiene una bobina de detección que detecta una desviación de la distribución simétrica del flujo para detectar dicho cortocircuito en el inductor. La bobina de detección está conectada a un relé que se abre cuando la distribución de flujo del inductor se vuelve asimétrica debido a un cortocircuito en el inductor. Una realización describe una bobina de detección de este tipo para un reactor trifásico. Sin embargo, la bobina de detección no detecta una corriente de ruido en modo común del sistema, en particular, no reduce esta corriente de ruido en modo común del sistema.

El documento EP2720357 divulga un sistema para filtrar interferencias electromagnéticas que tiene una fuente de energía que proporciona energía CA; una carga; un rectificador activo que convierte la energía de CA de la fuente de energía a CC para suministrar la carga y un filtro conectado entre la fuente de energía y el rectificador activo, en donde el filtro comprende al menos un filtro de muesca que filtra frecuencias seleccionadas de interferencia electromagnética.

El sistema de filtrado comprende, en particular, al menos un filtro en modo común y un filtro en modo diferencial.

El documento JP2007181341 divulga un sistema de suministro de energía similar (al del documento EP2720357), pero sugiere una estructura optimizada de un sistema para filtrar interferencias electromagnéticas.

La publicación científica RANGARAJAN M TALLAM et al.: "Integrated differential-mode common-mode filter to mitigate the effects of long motor leads on AC drives"; IEEE, XP031787126

divulga soluciones de filtro de salida de variador existentes y conocidas, se revisa y se presenta un nuevo diseño de filtro, para mitigar los efectos, particularmente las reflexiones en modo común, en los cables largos del motor en el accionador de CA.

El filtro comprende impedancia en modo diferencial y en modo común con amortiguación adaptada adecuadamente a la impedancia de sobretensión típica del cable.

Breve sumario de la invención

El objeto de la invención es encontrar una solución sencilla, ligera y pequeña para la reducción de corrientes de ruido en modo común en accionamientos de motor.

El objetivo se resuelve mediante el filtro trifásico en modo diferencial que comprende un reactor trifásico en modo diferencial según la reivindicación independiente 1.

Simplemente agregando una bobina auxiliar en el reactor trifásico en modo diferencial, las corrientes en modo común del sistema se reducen significativamente. La bobina auxiliar casi no requiere espacio adicional, ya que está enrollada alrededor de los elementos de núcleo que ya son necesarios para las tres bobinas inductoras en modo diferencial. No se necesitan elementos de núcleo adicionales como una pata de núcleo en modo común adicional. Por lo tanto, las corrientes en modo común se pueden reducir significativamente sin aumentar el tamaño y/o el peso del reactor, el filtro y/o el controlador del motor.

Las reivindicaciones dependientes se refieren a realizaciones adicionales de la invención.

En una realización, la bobina auxiliar está enrollada alrededor del primer, segundo y tercer elemento de núcleo, de manera que se amortigüen las corrientes de ruido en modo común superiores a 1 kHz.

Breve descripción de los dibujos

La invención se entenderá mejor con la ayuda de la descripción de una realización dada a modo de ejemplo e ilustrada por las figuras, en las que:

La figura 1 muestra una realización de un sistema de accionamiento de motor.

La figura 2 muestra una realización de un filtro para el controlador del motor del sistema de accionamiento de motor.

La figura 3 muestra el circuito equivalente de las corrientes en modo común sin amortiguación en modo común en el reactor en modo diferencial.

La figura 4 muestra el circuito equivalente de las corrientes en modo común con una amortiguación en modo común en el reactor en modo diferencial.

La figura 5 muestra una primera realización de un reactor trifásico en modo diferencial con amortiguación en modo común desde una vista lateral V-V indicada en la figura 6.

La figura 6 muestra la primera realización de un reactor trifásico en modo diferencial con amortiguación en modo común desde una vista lateral VI-VI indicada en la figura 5.

La figura 7 muestra una segunda realización de un reactor trifásico en modo diferencial con amortiguación en modo común desde una vista lateral VN-VN indicada en la figura 8.

La figura 8 muestra la segunda realización de un reactor trifásico en modo diferencial con amortiguación en modo común desde una vista lateral VMI-VIM indicada en la figura 7.

La figura 9 muestra una tercera realización de un reactor trifásico en modo diferencial con amortiguación en modo común desde una vista lateral.

La figura 10 muestra la tercera realización de un reactor trifásico en modo diferencial con amortiguación en modo común a lo largo de la vista en sección transversal X-X indicada en la figura 9.

La figura 11 muestra el ruido en modo común sin el reactor trifásico en modo diferencial con amortiguación en modo común.

La figura 12 muestra el ruido en modo común con el reactor trifásico en modo diferencial con amortiguación en modo común.

Descripción detallada de posibles realizaciones de la invención

La figura 1 muestra un sistema de accionamiento de motor de acuerdo con la invención. El sistema de accionamiento de motor comprende un suministro G, un controlador de motor y un motor M.

El suministro G es cualquier fuente de corriente alterna trifásica, p. ej., una red de CA trifásica. La frecuencia de suministro es normalmente de 50 Hz o 60 Hz, pero también podría tener otras frecuencias de suministro.

El motor M es preferiblemente un motor de corriente alterna trifásico. El motor M es controlado y/o alimentado por la corriente alterna trifásica o la red eléctrica del controlador de motor. Por lo tanto, el controlador de motor está conectado a través del conductor trifásico o la línea eléctrica 16 con el motor M. El término motor incluirá también un generador que es en principio un motor de funcionamiento inverso. Un ejemplo de este tipo de sistema de accionamiento de motor con generador podría ser una turbina eólica. El término motor incluirá también un motor/generador que a veces funciona como motor y a veces como generador (p. ej., durante el frenado).

El controlador del motor proporciona el control y/o la potencia necesarios para el motor M. En el caso de un generador como motor, el controlador del motor transfiere la potencia del generador M a la red de suministro G.

El controlador de motor comprende un convertidor CA/CA 11 y al menos un reactor trifásico en modo diferencial con amortiguación en modo común de acuerdo con la invención, preferiblemente en un filtro 12.

El convertidor CA/CA 11 convierte la corriente CA de suministro en corriente CA del motor y/o viceversa. El convertidor CA/CA comprende preferiblemente un rectificador (CA en CC), un enlace CC y un inversor (CC en CA). Sin embargo, obviamente se pueden utilizar otros convertidores CA/CA 11. El convertidor CA/CA 11, en particular el inversor, es una fuente común de ruido (en modo común).

El controlador del motor comprende un filtro trifásico en modo diferencial 12. El filtro 12 está dispuesto en la red 15, 16 entre el suministro G y el motor M. Preferiblemente, el filtro 12 está dispuesto entre el suministro G y el convertidor CA/CA 11, es decir, entre la entrada del lado de suministro del controlador del motor y el convertidor CA/CA 11. Sin embargo, en otra realización, el filtro 12 también puede estar dispuesto entre el motor M y el convertidor CA/CA 11, es decir, entre la entrada del lado del motor del controlador del motor y el convertidor CA/CA 11.

La figura 2 muestra una realización del filtro 12. El filtro 12 tiene una entrada del lado de suministro y una entrada del lado del motor conectadas a través de un conductor trifásico 15 configurado para conducir la energía CA trifásica entre el suministro G y el motor M o entre la entrada del lado de suministro y una entrada del lado del motor, respectivamente. Hay tres condensadores 24 conectados en una conexión de punto de estrella y/o en triángulo con los conductores 15 en un punto de conexión 25 entre la entrada del lado de suministro y la entrada del lado del motor. La figura 2 muestra una conexión de punto de estrella. Sin embargo, está claro para un experto en la técnica que el circuito se puede cambiar de manera equivalente a una conexión en triángulo correspondiente sin ningún cambio en el comportamiento electrodinámico. El filtro 12 comprende preferiblemente uno, incluso más, preferiblemente dos, y tal vez también tres, de los siguientes tres reactores trifásicos en modo diferencial 21, 22 y 23: Un primer reactor trifásico en modo diferencial 21 está dispuesto entre la entrada del lado de suministro y el punto de conexión. Un segundo reactor trifásico en modo diferencial 22 está dispuesto entre la entrada del lado del motor y el punto de conexión. Un tercer reactor trifásico en modo diferencial 23 está dispuesto en conexión de punto de estrella y/o en triángulo con los puntos de conexión 25 (junto con los condensadores 24). Si el filtro 12 comprende el tercer reactor trifásico en modo diferencial 23 u otros componentes en la conexión de punto de estrella y/o en triángulo de los condensadores 24, también es posible una conexión combinada de punto de estrella y en triángulo. Otros componentes podrían ser resistores en paralelo a los condensadores 24. Es preferible que el punto estrella no esté conectado a tierra. Sin embargo, en algunos filtros, el punto de estrella podría conectarse a tierra (directamente o a través de otros componentes, como un condensador de tierra adicional). El filtro 12 con el circuito descrito anteriormente u otro circuito puede ser un filtro LCL, un filtro PHF, un filtro de línea, un filtro de armónicos, un filtro EMC, un filtro de entrada, un filtro de salida. Se puede conseguir un filtro LCL con el primer reactor 21 y el segundo reactor 22 (y sin el tercer reactor 23). Se puede conseguir un filtro de salida con el tercer reactor 23 y el segundo reactor 22 (y sin el primer reactor 21).

El controlador del motor puede tener otros filtros, como el filtro CEM 13. El filtro EMC 13 puede ser un filtro LC con los inductores L<cm>,<f>en la red y en los condensadores C<cm>,<f>en la conexión a tierra entre la red y tierra. El filtro EMC está dispuesto preferiblemente entre el suministro G y el convertidor CA/CA 11.

En el controlador del motor, el filtro 12 comprende un reactor trifásico en modo diferencial con una amortiguación en modo común, como se describe a continuación con la ayuda de las realizaciones mostradas en las figuras 5 a 10. Preferiblemente, el reactor trifásico en modo diferencial con la amortiguación en modo común está dispuesto en el conductor 15 o 16 entre la entrada del lado de suministro y la entrada del lado del motor (por lo tanto, preferiblemente no en el tercer reactor trifásico en modo diferencial 23). Preferiblemente, el reactor trifásico en modo diferencial con la amortiguación en modo común corresponde al primer o segundo reactor 21 o 22 del filtro 12. Preferiblemente, el reactor trifásico en modo diferencial con la amortiguación en modo común corresponde a que el primer o segundo reactor 21 o 22 del filtro 12 está en el lado del convertidor con respecto a los puntos de conexión 25. Preferiblemente, el reactor trifásico en modo diferencial con amortiguación en modo común es el reactor del controlador del motor o del filtro 12 o del primer y segundo reactor 21 y 22 con la mayor inductancia.

Las figuras 5 y 6 muestran una primera realización del reactor trifásico en modo diferencial con amortiguación en modo común. Las figuras 7 y 8 muestran una segunda realización del reactor trifásico en modo diferencial con amortiguación en modo común. Las figuras 9 y 10 muestran una tercera realización del reactor trifásico en modo diferencial con amortiguación en modo común. El reactor trifásico en modo diferencial con amortiguación en modo común comprende para una primera fase un primer elemento de núcleo 2.1 y una primera bobina 1.1, para una segunda fase un segundo elemento de núcleo 2.2 y una segunda bobina 1.2 y para una tercera fase un tercer elemento de núcleo 2.3 y una tercera bobina 1.3.

La primera bobina 1.1 está enrollada alrededor del primer elemento de núcleo 2.1. La primera bobina 1.1 está configurada para conducir la corriente de la primera fase (preferiblemente desde el suministro al motor). Preferiblemente, un extremo de la primera bobina 1.1 está conectado a un primer terminal de entrada del reactor y el extremo opuesto de la primera bobina 1.1 está conectado a un primer terminal de salida del reactor. Así, la corriente de la primera fase puede fluir desde el primer terminal de entrada a través de la primera bobina 1.1 hasta el primer terminal de salida (o viceversa). La primera bobina 1.1 enrollada alrededor del primer elemento de núcleo 2.1 proporciona la primera inductancia del reactor para la primera fase.

La segunda bobina 1.2 está enrollada alrededor del segundo elemento de núcleo 2.2. La segunda bobina 1.2 está configurada para conducir la corriente de la segunda fase (preferiblemente desde la alimentación al motor). Preferiblemente, un extremo de la segunda bobina 1.2 está conectado a un segundo terminal de entrada del reactor y el extremo opuesto de la segunda bobina 1.2 está conectado a un segundo terminal de salida del reactor. Los términos entrada y salida no indicarán ninguna dirección de la corriente. Así, la corriente de la segunda fase puede fluir desde el segundo terminal de entrada a través de la segunda bobina 1.2 hasta el segundo terminal de salida (o viceversa). La segunda bobina 1.2 enrollada alrededor del segundo elemento de núcleo 2.2 proporciona la segunda inductancia del reactor para la segunda fase.

La tercera bobina 1.1 está enrollada alrededor del tercer elemento de núcleo 2.1. La tercera bobina 2.1 está configurada para conducir la corriente de la tercera fase (preferiblemente desde la alimentación al motor). Preferiblemente, un extremo de la tercera bobina 1.1 está conectado a un tercer terminal de entrada del reactor y el extremo opuesto de la tercera bobina 1.1 está conectado a un tercer terminal de salida del reactor. Los términos entrada y salida no indicarán ninguna dirección de la corriente. Así, la corriente de la tercera fase puede fluir desde el tercer terminal de entrada a través de la tercera bobina 1.1 hasta el tercer terminal de salida (o viceversa). La tercera bobina 1.3 enrollada alrededor del tercer elemento de núcleo 2.3 proporciona la tercera inductancia del reactor para la tercera fase.

A continuación, se aclararán algunos términos. Los términos "terminal de entrada" y "terminal de salida" no indicarán ninguna dirección de la corriente. El término "terminal" es preferiblemente un medio para fijar un cable o conductor como una abrazadera, un tornillo o un punto de soldadura. Sin embargo, el terminal también puede ser una conexión continua de un cable o conductor con la bobina respectiva. Se explicarán brevemente los términos "modo común" y "modo diferencial". La corriente que fluye en las tres fases del sistema de accionamiento del motor, del controlador del motor, del filtro 12 y/o del reactor consiste en corrientes en modo común y corrientes en modo diferencial. Las "corrientes en modo diferencial" son las corrientes que se suman en todas las fases a cero. La potencia utilizada de una corriente alterna es una corriente en modo diferencial. Sin embargo, solo se desea la corriente CA a la frecuencia de potencia utilizada (50 Hz o 60 Hz). Las corrientes en modo diferencial restantes se consideran "corrientes de ruido en modo diferencial". Estas aparecen en particular en frecuencias más altas y se filtran con los filtros respectivos, como filtros de armónicos, filtros EMC, filtros de entrada, etc. Las corrientes restantes en las tres fases que no suman cero son las "corrientes en modo común" que "circulan" a la red en una dirección común (al motor M o al suministro G). Las corrientes en modo común fluyen luego de regreso a tierra. Las corrientes en modo común normalmente no son deseadas y también se denominan corrientes de ruido en modo común. Las corrientes de ruido en modo común comprenden a menudo "corrientes de ruido de oscilación parásita en modo común" que incluyen los armónicos más altos de las corrientes de ruido en modo común y/o que incluyen las corrientes de ruido en modo común por encima de 1 kilohercio (kHz).

Los tres elementos de núcleo 2.1, 2.2 y 2.3 pueden ser parte del mismo núcleo, como se muestra en la tercera realización, o de núcleos separados, como en la primera y segunda realización. El uso de tres núcleos separados con forma de anillo como en la primera y segunda realización ha demostrado ser particularmente ventajoso para el reactor de la presente invención con amortiguación en modo común. El núcleo en forma de anillo está preferiblemente cerrado, es decir, sin espacio de aire. La forma exterior y/o interior del anillo es preferiblemente circular (como se muestra en las figuras 6 y 8). Sin embargo, son posibles otras formas de anillo como triangular, rectangular, de ángulo n, etc. La forma de la sección transversal del anillo es preferiblemente rectangular (quizás con bordes redondeados), como se muestra en las figuras 5 y 7. Sin embargo, también es posible tener otras formas de la sección transversal del anillo, como una sección transversal circular (produciendo en combinación con el anillo de forma circular un toroide). Sin embargo, también es posible utilizar otros núcleos separados formados como un núcleo I, un núcleo C, un núcleo E, un núcleo E-I, etc. Los tres elementos de núcleo 2.1, 2.2 y 2.3 también pueden formar parte del mismo núcleo como se muestra, por ejemplo, en la tercera realización. En este caso, cada elemento de núcleo 2.1,2.2, 2.3 corresponde a una rama enrollada del núcleo. Las tres ramas enrolladas están unidas mediante al menos un primer yugo. En la realización mostrada, las tres ramas enrolladas están conectadas mediante un primer yugo (conectado a las ramas enrolladas sin espacio para aire) y un segundo yugo (conectado a las ramas enrolladas con espacio para aire). Obviamente, son posibles muchas otras configuraciones de un núcleo común para los tres elementos de núcleo 2.1, 2.2 y 2.3.

Las tres bobinas 1.1, 1.2, 1.3 están enrolladas alrededor de los elementos de núcleo 2.1, 2.2, 2.3, de modo que la primera bobina 1.1 enrollada alrededor del primer elemento de núcleo 2.1 amortigua la corriente de ruido en modo diferencial en la primera fase, es decir, que fluye a través de la primera bobina 1.1., que la segunda bobina 1.2 enrollada alrededor del segundo elemento de núcleo 2.2 amortigua la corriente de ruido en modo diferencial en la segunda fase, es decir, que fluye a través de la segunda bobina 1.2 y que la tercera bobina 1.3 enrollada alrededor del tercer elemento de núcleo 2.3 amortigua la corriente de ruido en modo diferencial en la tercera fase, es decir, que fluye a través de la tercera bobina 1.3. Las tres bobinas 1.1, 1.2, 1.3 están enrolladas de tal manera en los tres elementos de núcleo 2.1, 2.2, 2.3 que el primer flujo magnético en modo diferencial creado por las corrientes en modo diferencial que fluyen a través de la primera bobina 1.1 no se compensa en el primer elemento de núcleo 2.1 por los flujos en modo diferencial (segundo y tercero) creados por las otras dos bobinas 1.2, 1.3 en el primer elemento de núcleo 2.1 (al contrario de un inductor en modo común compensado con corriente). Lo mismo se aplica a la segunda y a la tercera bobina 1.2 y 1.3. En consecuencia, el primer flujo magnético en modo diferencial induce una primera corriente de ruido en modo diferencial en la primera bobina 1.1 para reducir la corriente de ruido en modo diferencial que fluye a través de la primera bobina 1.1.

De acuerdo con la invención, el reactor trifásico en modo diferencial comprende una bobina auxiliar. Preferiblemente, la bobina auxiliar está enrollada alrededor del primer elemento de núcleo 2.1, el segundo elemento de núcleo 2.2 y el tercer elemento de núcleo 2.3 de manera que se induce una corriente en modo común que fluye a través de la primera fase, la segunda fase y la tercera fase en la bobina auxiliar. Esto se puede lograr mediante una bobina común o de ceñido 6 que encierre (en cada bucle de cada devanado de la bobina común o de ceñido) los tres elementos de núcleo 2.1, 2.2, 2.3, como se muestra en la primera y tercera realización o mediante una combinación de una primera subbobina auxiliar 6.1 enrollada alrededor del primer elemento de núcleo 2.1, una segunda subbobina auxiliar 6.2 enrollada alrededor del segundo elemento de núcleo 2.2 y una tercera subbobina auxiliar 6.3 enrollada alrededor del tercer elemento de núcleo 2.3, como se muestra en la segunda realización. Las tres subbobinas auxiliares 6.1, 6.2 y 6.3 están preferiblemente conectadas en serie entre sí. El número de devanados de la bobina auxiliar, es decir, de la bobina de ceñido 6 o de cada subbobina auxiliar 6.1,6.2, 6.3 puede ser cualquiera, pero preferiblemente es inferior a 10, preferiblemente a 5, preferiblemente a 3. Preferiblemente, el número de devanados de la bobina auxiliar es al menos un devanado completo.

Preferiblemente, la bobina auxiliar 6 o 6.1, 6.2, 6.3 está enrollada de tal manera alrededor del primer elemento de núcleo 2.1, el segundo elemento de núcleo 2.2 y el tercer elemento de núcleo 2.3 que el primer flujo en modo común creado por la corriente en modo común que fluye a través de la primera fase o la primera bobina 1.1, el segundo flujo en modo común creado por la corriente en modo común que fluye a través de la segunda fase o la segunda bobina 1.2 y el tercer flujo en modo común creado por la corriente en modo común que fluye a través de la tercera fase o la tercera bobina 1.3 induce una corriente en modo común resultante (distinta de cero) en la bobina auxiliar 6 o 6.1,6.2, 6.3. Preferiblemente, la misma contribución de corriente en modo común es inducida en la bobina auxiliar 6 o 6.1,6.2, 6.3 por cada bobina 1.1, 1.2 y 1.3. La bobina auxiliar 6 o 6.1,6.2, 6.3 está en cortocircuito. La corriente en modo común inducida en la bobina auxiliar 6 o 6.1, 6.2, 6.3 crea un flujo en modo común contrario que se induce de nuevo en las tres bobinas 1.1, 1.2, 1.3 donde compensa o amortigua las corrientes en modo común. La bobina auxiliar 6 o 6.1,6.2, 6.3 está enrollada alrededor de una posición del primer elemento de núcleo 2.1, el segundo elemento de núcleo 2.2 y el tercer elemento de núcleo 2.3 donde se crea el mismo flujo en modo común mediante la misma corriente en modo común que fluye a través de la bobina respectiva 1.1, 1.2, 1.3. Para los elementos de núcleo formados en anillo, esta es cada posición alrededor del anillo. Preferiblemente, la bobina auxiliar 6 o 6.1, 6.2, 6.3 está enrollada alrededor de una posición del primer elemento de núcleo 2.1, el segundo elemento de núcleo 2.2 y el tercer elemento de núcleo 2.3 donde el flujo en modo común respectivo de la fase o bobina respectiva es máximo y /o no dividido en la trayectoria del flujo central. Para los elementos de núcleo formados en anillo, esta es cada posición alrededor del anillo.

En las realizaciones con una bobina de ceñido 6, el primer flujo en modo común, el segundo flujo en modo común y el tercer flujo en modo común encerrados juntos en la bobina de ceñido 6 se suman o integran en un flujo en modo común resultante. El flujo en modo común resultante induce entonces una corriente en modo común resultante en la bobina de ceñido 6. La corriente en modo común contrario en la bobina de ceñido 6 crea un flujo en modo común contrario que crea una corriente en modo común contrario respectiva en las tres bobinas 1.1, 1.2 y 1.3 que amortigua la corriente en modo común en cada bobina 1.1, 1.2, 1.3. Cada devanado de la bobina 6 rodea así los tres elementos de núcleo 2.1, 2.2 y 2.3. La realización de la bobina de ceñido 6 tiene la ventaja de que no se debe cambiar la construcción de los reactores trifásicos en modo diferencial existentes. La bobina de ceñido 6 puede añadirse simplemente al final del proceso de fabricación o incluso adaptarse posteriormente. Preferiblemente, la bobina cilíndrica 6 se aísla y/o se mantiene en posición mediante el encapsulado del reactor trifásico.

En las realizaciones con subbobinas auxiliares 6.1, 6.2, 6.3, el primer flujo en modo común induce una primera corriente en modo común en la primera subbobina auxiliar 6.1, el segundo flujo en modo común induce una segunda corriente en modo común en la segunda subbobina auxiliar 6.2 y el tercer flujo en modo común induce una tercera corriente en modo común en la tercera subbobina auxiliar 6.3. Las subbobinas auxiliares 6.1,6.2, 6.3 se combinan de manera que la primera corriente en modo común en la primera subbobina auxiliar 6.1, la segunda corriente en modo común en la segunda subbobina auxiliar 6.2 y la tercera corriente en modo común en la tercera subbobina auxiliar 6.3 se combinan, preferiblemente se suman a una corriente común resultante de la bobina auxiliar 6.1, 6.2, 6.3. La corriente en modo común resultante en la bobina auxiliar 6.1, 6.2, 6.3 crea entonces un primer flujo en modo común contrario en el primer elemento de núcleo 2.1 a través de la primera subbobina auxiliar 6.1, un segundo flujo en modo común contrario en el segundo elemento de núcleo 2.2 a través de la segunda subbobina auxiliar 6.2 y un tercer flujo en modo común contrario en el tercer elemento de núcleo 2.3 a través de la tercera subbobina auxiliar 6.3. El primer flujo en modo común contador induce una primera corriente en modo común contador en la primera bobina 1.1 para amortiguar la corriente en modo común allí. El segundo flujo en modo común contador induce una segunda corriente en modo común contador en la segunda bobina 1.2 para amortiguar la corriente en modo común allí. El tercer flujo en modo común contador induce una tercera corriente en modo común contador en la tercera bobina 1.3 para amortiguar la corriente en modo común allí.

El efecto de la amortiguación en modo común se puede aumentar cerrando o cortocircuitando la bobina auxiliar 6 o 6.1,6.2, 6.3 sobre una impedancia compleja que comprende una combinación de un condensador y un inductor.

La figura 3 muestra un circuito equivalente de las corrientes en modo común en el sistema de accionamiento del motor sin la amortiguación en modo común en el reactor trifásico en modo diferencial. Las corrientes en modo común fluyen a través de las tres fases desde el suministro G al motor M y de regreso a tierra (o en dirección opuesta). El comportamiento de las corrientes en modo común está definido por las inductancias del sistema de accionamiento del motor L<cm>y sus capacitancias a tierra C<cm>. Las capacitancias a tierra son, por ejemplo, la capacitancia del motor C<cm>,<m>, las capacitancias del convertidor C<cm>,<ri>y las capacitancias del filtro EMC C<cm>,<f>como se muestra en la figura 1. El factor de amortiguación de ruido en modo común para el sistema de accionamiento del motor es proporcional a

En consecuencia, en el estado de la técnica, las grandes inductancias del filtrado en modo diferencial contribuyeron a un pequeño factor de amortiguación en modo común. Esto conduce en particular a corrientes de ruido de oscilación parásita en modo común en frecuencias más altas que no están amortiguadas, como se ve en la figura 11. La figura 11 muestra las corrientes en modo común en el accionamiento del motor, en el filtro 12 y/o en el reactor sin amortiguación en modo común.

La figura 4 muestra ahora el efecto de la amortiguación en modo común en el reactor trifásico en modo diferencial. La inductancia efectiva en modo común se reduce de modo que el factor de amortiguación de ruido en modo común aumenta en

La figura 12 muestra las corrientes en modo común en el accionamiento del motor, en el filtro 12 y/o en el reactor con amortiguación en modo común. Como se ve en la figura 12, las corrientes de oscilación parásita de ruido en modo común se amortiguan significativamente en comparación con la figura 11. En consecuencia, el mínimo cambio de la construcción del reactor mediante una bobina auxiliar para amortiguar el ruido en modo común conduce a una reducción significativa de las corrientes de ruido de oscilación parásita en modo común.

El filtro trifásico en modo diferencial 12 y/o el reactor trifásico en modo diferencial con amortiguación en modo común se describieron en un controlador de motor de un sistema de accionamiento de motor. Sin embargo, el filtro trifásico en modo diferencial 12 y/o el reactor trifásico en modo diferencial con amortiguación en modo común se pueden usar en cualquier otro circuito de control o convertidor. Preferiblemente, dicho circuito de control o convertidor comprende al menos un convertidor, por ejemplo un convertidor, p. ej., un inversor, y en el filtro trifásico en modo diferencial 12 y/o el reactor trifásico en modo diferencial con amortiguación en modo común. En este caso, la entrada del lado de suministro del filtro 12 o del reactor puede considerarse en general como entrada del primer lado y la entrada del lado del motor o del convertidor del filtro 12 o del reactor puede considerarse en general como entrada del segundo lado. El reactor trifásico en modo diferencial se utiliza preferiblemente para filtrar corrientes de ruido en modo diferencial (en un rango de frecuencia específico), es decir, para amortiguar las corrientes de ruido en modo diferencial. Sin embargo, el reactor trifásico en modo diferencial también podría usarse en otras aplicaciones para formar o procesar (significativamente) las corrientes en modo diferencial. La amortiguación es una forma preferida de formar o procesar las corrientes en modo diferencial. Un procesamiento alternativo podría ser la integración de las corrientes en modo diferencial.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Filtro trifásico (12) para un controlador de motor, que comprende una primera entrada trifásica en un lado de suministro y una segunda entrada trifásica en un lado de motor, en donde la primera entrada trifásica y la segunda entrada trifásica están conectadas a través de al menos un reactor trifásico en modo diferencial (21, 22, 23) con amortiguación en modo común, caracterizado por una bobina auxiliar (6) acoplada magnéticamente con un componente en modo común de un flujo magnético en el reactor trifásico en modo diferencial, en donde la bobina auxiliar (6) se cierra sobre una impedancia compleja que comprende una combinación de un condensador y un inductor, en donde la impedancia compleja está configurada para amortiguar una oscilación parásita superpuesta a una corriente en modo común que circula en la bobina auxiliar (6).

2. El filtro trifásico (12) según la reivindicación anterior, que comprende un segundo reactor trifásico en modo diferencial (23) en serie con el reactor trifásico en modo diferencial (21), un punto de conexión entre el reactor trifásico en modo diferencial y el segundo reactor trifásico en modo diferencial, un tercer reactor trifásico (22) con una conexión de punto de estrella y/o en triángulo con el punto de conexión.

3. El filtro trifásico (12) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en donde el reactor en modo diferencial comprende tres ramas (2.1, 2.2, 2.3), teniendo cada una un devanado (1.1, 1.2, 1.3) para una de las tres fases, y el devanado auxiliar (6) es una bobina de ceñido enrollada alrededor de las tres ramas, o el devanado auxiliar tiene tres subbobinas (6.1,6.2, 6.3) enrolladas cada una sobre una de las tres ramas.

4. El filtro trifásico (12) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la oscilación parásita superpuesta a la corriente en modo común que circula en la bobina auxiliar (6; 6.1, 6.2, 6.3) comprende corrientes de ruido de oscilación parásita en modo común con una frecuencia superior a 1 kHz.

5. Controlador de motor que comprende un convertidor CA-CA (11) para convertir una corriente de suministro en corriente de motor,caracterizado porel filtro trifásico en modo diferencial (12) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el filtro trifásico en modo diferencial está dispuesto entre el lado de suministro y el convertidor CA-CA o entre el convertidor CA-CA y un motor eléctrico.