Brevet FR2005429A1 — publié le 19691212

L1invention concerne une installation de conversion de courant à n branches ae conversion dont chacune contient n groupes, montés en série pour la tension continue, de convertisseurs de courant corimandés, chaque groupe comportant un 5 parcours de dérivation pour le courant continu. Une installation de conversion de courant de ce genre peut être par exemple utilisée pour l'alimentation des moteurs électriques d'une locomotive à redresseur, comme le montre l'exemple de la figure 1 des dessins ci-annexés qui montre une 10 installation conventionnelle, où n est égal à 2 et où chaque groupe est constitué par un pont convertisseur de courant. Les ponts à courant continu 1, 2, 3 et 4 alimentent les enroulements • d'induit des moteurs à courant continu 6 et 7- Les ponts sont connectés à quatre sources de tension alternative, c'est-à-15 dire les enroulements secondaires 52 à 55 du transformateur 5 de convertisseur de courant, et sent alimentés par ceux-ci. Le . pont 1 est constitué par les diodes 15 eu 14- et les thyristors 11 et 12. Ces derniers sont commandés, quant à leur angle de phase, par un contrôleur non représenté de telle sorte que la 20 tension continue délivrée par le pont varie entre zéro et une valeur maximale. Les autres ponts sont constitués de la même manière et sont commandés de façon semblable. Comme on le sait, avec le montage représenté, la consommation de puissance réactive peut être réduite du fait qu'en général tous les quatre 25 ponts ne sont pas commandés de façon à délivrer la même tension continue. Lors de l'augmentation par bonds de la tension des moteurs entre zéro et sa valeur maximale, les ponts 5 et 4 par exemple sont d'abord amenés de la tension nulle à la pleine tension» tandis que la tension des ponts 1 et 2 est maintenue 30 égale à zéro. Ce n'est qu'ensuite que la tension de ces derniers ponts est élevée de-zéro à la valeur maximale. Ce processus est illustré par la figure 2 "des des- ' sins ci-annexés qui représente d'une part les tensions continues des ponts (U^ pour les ponts 3 et 4 et U-g pour les ponts 1 et 2) 55 d'autre part la tension totale U aux bornes d'un induit de mo- SL teur en fonction d'un signal de commande ïï qui détermine la S "* ,, tension d'induit des moteurs»Ce montage et ce procédé de commande ont pour conséquence que les secondaires 55 et 55 du transformateur conduisent en général un courant plus élevé que les. 40 enroulements 52 et 54. Cela est particulièrement marqué au mo- P BAD ORlGlNA| 6909457 2 2005429 ment précis où les ponts ~j> et 4 sont encore contrôlés et où la totalité du courant des moteurs passe par les' enroulements et tandis que le courant à travers les enroulements 5^ et 54-est nul. Du fait de cette r-jpartitien irrégulièrs du ccurant en-5 tre les enroulements, les pertes du transformateur sont élevées. Parallèlement aux enroulements secondaires du transformateur, on monte des filtres ordinaires 92 à ^5 pour réduire les iiarmoni-ques et l'efficacité de ces filtres diminue en conséquence de la répartition irrégulière du courant; '10 Ces inconvénients sent éliminés par une installation de conversion de courent selon l'invention. Celle -ci est caractérisée par le fait que les groupes convertisseurs de courant sont connectés à n sources de tension alternative de telle sorte qu'un groupe convertisseur de courant de chaque branche est rac-15 cordé à une source de tension alternative, par le fait qu'un contrôleur commande les convertisseurs de courant de telle sorte que les tensions continues des branches de "convertisseurs aient constamment une grandeur sensiblement égale, et par le fait que, dans ces conditions, il n'agit à tout moment que la tension con-20 tinue d'un seul groupe de chaque "branche, le dispositif de commande ou contrôleur influant à tout moment sur la tension de l'un des n groupes convertisseurs de courant connectés à chaque source de tension alternative. ' Le dispositif de commande agit sur la tension d'un 25 convertisseur de courant lorsqu'une modification du signal du dispositif de commande pour le convertisseur de courant produit une modification de la tension de sortie du convertisseur de courant. Ainsi, dans la figure 2, le. dispositif de commande agit par exemple sur les ponts convertisseurs de courant 3 et 4 lorsque .la tension.de commande U délivrée par le dispositif de commande s • • - se situe entre -1 et 0. • ' ' • " ' On obtient une installation simple et avantageuse • lorsque chaque groupe convertisseur de courant est un pont redresseur monophasé à deux branches de soupapes commandées et deux 35 branches de soupapes non commandées, le point d'interconnexion des soupapes commandées constituant l'un des pointa de branchement de la tension alternative du ,pont et le point d'interconnexion des soupapes non commandées constituant l'autre point de branchement. De cette manière, on obtient sans dispositions particulières ^ un parcours de dérivation pour le".courant continu. v 6909457 2005429 delon un mode de réalisation particulièrement sirple, l'installation comporte deux branches, ciiacui-e avec deux' convertisseurs de courant montés en série, comme montré ci-dessus. Pour éviter les courants de circulation, chacune des quatre cor-5 nés des deux sources de tension alternative est connectée au ' ' V peint d'interconnexion des soupapes nen commandées d'un convertisseur de courant et au point d1 interconnexion des soupapes commandées d'un autre convertisseur de courant. Selon un mode de réalisation préféré et avantageux 10 aux points de vue technique et économique, les n sources séparées de tension alternative sont constituées par n secondaires d'un transformateur convertisseur de courant. L'invention offre des avantages particuliers dans les installations dans lesquelles chaque branche de convertisseur de cou-15 rant alimente une charge séparée, par exemple un moteur à courant continu, dans le cas de locomotives électriques entraînées par plusieurs moteurs. L'invention va être ci-après décrite plus en détail en référence aux figures annexées. 20 Les figures 1 et 2 illustrent, selon ce qui a été décrit ci-dessus, un montage connu de convertisseurs de courant et le principe de sa commande. La figure 3 représente une installation simple de convertisseurs de courant selon l'invention et 25 la figure 4 est un schéma par blocs de la même ins tallation. La figure 3 représente une installation de convertisseurs de courant selon l'invention, dans laquelle n est égal à 2 et où chaque groupe convertisseur de courant est constitué par 30 un pont convertisseur de courant. Le système de commande selon l'invention est visible dans la figure 4. A partir du dispositif de commande 6, la tension de commande est "délivrée aux con vertisseurs de courant 1 et 4 et la tension 1^2 aux convertisseurs de courant 2 et 3- La tension continue à la sortie des con-35 vertisseurs de courant est la Jonction désignée par U-g dans la figure 2, et elle dépend de , c'est-à-dire qu'elle est nulle pour UoÇ ^ ■■■ COPYi 6909457 4 2005429 signal de sortie de celui-ci étant inversé dans 1 ' amplificateur 82, de sorte que son signal de sortie est = Us + 1. La tension de sortie des convertisseurs de courant 1 et 4- suit donc la courbe U^. de la figure 2. La tension issue des convertisseurs de 5 courant 2 et 3 suit par contre la courbe U^ et la tension de charge totale en fonction de U_ est la courbe désignée par U 5 3. dans la figure 2. Les courants à travers les sources de tension alternative (les enroulements 52 et 53) sont égaux entre eux à chaque 10 contrôle, ce qui donne un minimum de pertes. De même, les circuits de filtrage 9 et 10 indiqués dans la figure 5 sont chargés uniformément, d'où il résulte une efficacité maximale de ces -filtres. La forme d'exécution décrite ne constitue qu'un exem-15 pie. Le nombre des groupes convertisseurs de courant dans chaque branche et le nombre des branches (n) peut être supérieur à 2. Les ponts convertisseurs-d« -courant représentés dans les figures peuvent être remplacés par d'autres types, par exemple par des ponts entièrement commandés à quatre branches à thyristor ou 20 par des ponts dits semi-commandés, dans lesquels les deux branches à thyristor sont connectées à une seule et mêm^/borne de tension continue du pont. Dans ce cas, les ponts sont de préférence montés en parallèle avec des soupapes de dérivation pour coa tant continu, par exemple avec des diodes, éventuellement à 1' 25 exception des ponts contrôlés en premier lieu. De même, le dispositif de commande 8 peut être exécuté de nombreuses manières connues en soi ou approximativement semblables, pour obtenir le contrôle successif des convertisseurs de courant. Par ailleurs, il. peut être complété, selon un mode Gonnu, par des circuits de 50 "blocage des impulsions de commande à destination des convertisseurs de courant qui sont = complètement ramenés à zéro (-commandés à la tension continue nulle). Un "module" à quatre ponts par exemple selon la fig. 5 peut être évidemment monté en série avec un ou plusieurs autres 55 modules. Dans ce cas, on procède au montage en série du côté tension continue, et ce de telle sorte qu'en cas par exemple de montage en série de deux modules, selon la figure 5, chaque charge 6 ou 7 soit alimentée par quatre ponts montés en série. Dans ces conditions, on donne adtransformateur 5 quatre enroulements 40 secondaires, qui sont raccordés chacun à l'un des quatre ponts 8AP OFffëlNAiT 6909457 ? 2005429 en série de chaque branche de convertisseur de courant. On peut également concevoir un genre de montage en parallèle qui est alors effectué du côté courant alternatif des ponts. Ainsi, un "module" additionnel avec deux autres charges 5 peut être monté en parallèle avec celui qui .est x>e.£résenté dans 'la figure ~j, auquel cas les connexions de tension alternative des ponts du module additionnel sont raccordées aux deux enroule ments secondaires 32 et 5^- On obtient ainsi une alimentation de quatre charges à paTtir de deux enroulements secondaires. 10 II est du reste "bien entendu que le mode de réalisa tion de l'invention qui a été décrit ci-dessus, en référence aux dessins annexés, a été donné à titre purement indicatif et nullement limitatif et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans que l'en s'écarte pour cela du cadre de la 15 présente invention. 6909457 2005429 BSV^IJICATICKS 1 - une installation de convertisseurs de courant à n branch.es de conversion(ri^5»2) dont chacune contient: n groupes, montés en série pour la tension continue, de convertisseurs de courant comnandés, chaque groupe comportant un par- 5 cours de dérivation pour le courant continu, caractérisée par le fait que les groupes convertisseurs de courant sont connectés à n sources de tension alternative de telle sorte qu'un groupe convertisseur de courant de chaque branche soit raccordé à une source de tension alternative, par le fait qu'un contrôleur com-10 mande les convertisseurs de courant de telle sorte que les tensions continues des branches de convertisseurs aient constamment une grandeur sensiblement égale, et par le fait que, dans ces conditions, il n'agit à tout moment que la tension continue d'un seul groupe de chaque branche, le contrôleur influant à tout 15 moment sur la tension de l'un des n groupes convertisseurs de courant connectés à chaque source de tension alternative. 2 - Une installation de convertisseurs de courant selon la revendication 1, caractérisée par le fait que chaque groupe convertisseur de courant est constitué par un pont c\j redress-eur monophasé à deux branches de soupapes commandées et deux branches de soupapes non commandées, le point d'interconnexion des soupapes commandées constituant l'un des points de branchement de la tension alternative d'alimentation du pont et le point d'interconnexion des soupapes non commandées cons-25 tituant l'autre point de branchement de la tension alternative. 5 - Une installation de convertisseurs de courant selon la revendication 2,dans laquelle n est égal à 2 •et chaque* groupe"convertisseur de courant comprend- un-pont convertisseur de courant,-caractérisée par' le fa-it que. chacune des quatre bornes des deux sources de tension alternative est raccordée au point d'interconnexion des soupapes non commandées d'un convertisseur de courant et au point d'interconnexion des soupapes commandées d'un autre pont. 4- - Une installation de convertisseurs 35 courant selon les revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que les sources de tension alternative sont constituées BAD ORIGINAL 6909457 7 „ 2005429 par n enroulements secondaires d'un transformateur de convertisseur de courant. 5 - Une installation de convertisseurs de courant selon l'une des revendications précédentes, caractérisée 5 par le fait que cnaque branche de convertisseurs de courant est connectée à une cnarge séparée et alimente celle-ci.- bad original,