Brevet FR2010554A1 — publié le 19700220

La présente invention concerne un dispositif mutateur pour fonctionnement en onduleur et en redresseur, qui se compose ae soupapes et un dispositif de commande qui provoque leur amor çage par des impulsions, avec un transformateur de courant dans le circuit à courant continu-et, raccordé à celui-ci, un élément à maximum de courant qui, en cas de court-circuit du côté du courant continu, fait passer les soupapes commandées en régime onduleur. Les courts-circuits survenant du côté du courant continu ne doivent pas entraîner la destruction des soupapes d1alimenta- tion, en particulier des thyristors. Ces courts-circuits doivent donc être éliminés aussi rapidement que possible, ou bien il faut minimiser leurs effets. Dans les exécutions connues jusqutà présent, les courts-circuits sont éliminés par les disjoncteurs existants ou par des fusibles de protection, -et-pendant ce temps la commande du dispositif ou bien reste inchangée, ou tien lton fait passer les soupapes commandées en régime onduleur.- Au moment de cette commutation en régime onduleur, il faut respecter "l'angle de sécurité" indispensable.Ceci interdit le passage à pleine couverture en onduleur. De ce fait, la remontée de la tension sur les soupapes est extremement abrupte, ce qui constitue un danger pour ces soupapes et en particulier pour les thyristors. On s'efforce donc, dans de tels cas, de réduire la valeur de l'angle de sécurité à la limite extrême de l'acceptable. On ne peut cependant éliminer ainsi complètement la sollicitation en tension. En particulier, dans les redresseurs à haute tension, les différentes soupapes sont constituées par plusieurs thyristors branchés en série. Pour atténuer l'effet des sauts brusques de la tension qui prennent naissance, on est conduit alors à augmenter le nombre des thyristors montés en série.Ceci ne peut se faire cependant qu'au détriment de l'économie de l'installation0 Afin d'éviter cet inconvénient, on~propose maintenant selon la présente invention que l'élément à maximum de courant soit associé en plus avec un dispositif qui, lorsqu'on passe en régime onduleur, supprime complètement les impulsions d'amorçage après une certaine tenporisation. Cette idée repose sur les considérations suivantes Comme montage pour le fonctionnement en redresseur et en onduleur, on a choisi le montage en pont, qui a été représenté, sur la figure 2, par les soupapes commandées 1 à 6. On suppose que ce dispositif est branché en redresseur. On expliquera le fonctionnement d'une manière plus précise à l'aide des courbes de la figure 1. Avant-l'instant to , on a le fonctionnement normal. Le courant passe successivement par les soupapes 3 et 4, puis par les soupapes 4 et 5, et enfin par 5 et 6. Ceci a été représenté sur la figure 1. On a représenté sur cette figure les tensions alternatives U1 à U6 appliquées aux soupapes, ainsi que les courants i1 à i6 qui les traversent. Le courant iG est le courant redressé total. Les parties des courbes-des tensions où le trait a été renforcé sont celles pendant lesquelles les soupapes considérées conduisent du courant. On suppose, pour commencer, que les soupapes 3 et 4 sont amorcées. A l'instant t 2 ' on amorce la soupape 5, à l'instant t 1 on amorce la soupape 6, de sorte que le courant passe alors dans ces deux dernières soupapes. C'est ce que montrent les courbes i3 à i6 .S'il ne se produisait pas de court-circuit, c'est la soupape 1 qui s'amorcerait à l'instant t , et la soupape 2 à l'instant t1 . Mais à l'instant t , il se produit maintenant un court-crcuit sur le courant continu. La tension s'effondre alors brusquement dans le circuit à courant continu Ce sont les soupapes t et 6 qui sont, pendant ce temps, traversées par le courant de court-circuit. Le courant i1 commence à peu près au même instant t . De même, la soupape 6 est traversée par le courant i6 -. lorsque le courant de court-circuit atteint une certaine valeur, un élément à maximum de courant, un déclencheur de Schaitt par exemple, commande le passage en régime onduleur.Ainsi, lasoupape 2 n'est-elle pas amorçée à l'instant t1 mais seulement-à l'instant t3 ,Jusqu'à ce moment là, la soupape 6 continue à re- parcourue-- par le courant 16. Le courant se commute ensuite sur la so-upape 2.-- La soupape 6 continue cependant à débiter en onduleur. -A il'instant t5 , le courant se commute encore de Ia--soupape 1 sur la soupape 3; environ I800 après le'premier passage de la tension aux bornes de la soupape par la valeur O -(passage par la: valeur O au point t2 point d'intersection dès courbes des tensions U1 et U6) , on supprime toutes les impulsions d'amorçage. Aucune soupape ne s'amorce donc plus à partir de ce moment là.Le courant décroît alors, et finit par s'annuler. Pendant ce temps, la tension croit selon un loi sinusoldále, comme en fonctionnement normal, et il ne sue produit pas de sauts brusques et-dangereux de la tension Les soupapes, qui pour des tensions d'utilisation élevées se composent de plusieurs thyristors disposés en série, sont alors beaucoup moins chargées par des fronts raides de croissance de la tension, et on a la possibilité, pour les tensions d'uDilisa- tion élevées , de réaliser ces soupapes avec un nombre moins élevé de thyristors connectés en série. Ceci présente une importance Jconomique considérable pour les transmissions d'énergie en courant continu à haute tension. Les figures 2 et 3 montrent des exemples de réalisation. Sur la figure 2, on a repéré 1 à 6 les différentes soupapes , qui peuvent être constituées chacune par plusieurs thyristors connectés en série. Elles sont alimentées par un réseau triphasé, par l'intermédRire du transformateur 7. Seul l'erroule- ment secondaire du transformateur 7 a été représenté. Le repère 8 est une bobine, qui est sensée représenter l'inductivité du circuit à cour continu. Les bornes à courant continu sont repérées 9 et IO. Le dispositif de commande, connu en soi, se compose d'un générateur d'impulsions 11 et d'un répartiteur d'impulsions 12, qui répartit entre les soupapes 1 à 6 les impulsions espacées entre elles dtun angle de 60Q el.A la sortie du répartiteur, on a les impulsions de commande qui déterminent l'amorçage des soupapes. Le générateur d'impulsions il est alimenté par le transformateur d'impulsions 13. En fonctionnement normal, le déphasage des impulsions s'effectue, de la manière connue, dans le générateur d'impulsions lui-hême ou dans le transformateur d'impulsions. On a prévu là, en outre, le convertisseur de mesure du courant continu 14, qui transmet la valeur du courant continu au déclencheur 15, qui constitue 1' élément à maximum de courant. Celui-ci fonctionne si le courant atteint une certaine valeur supérieure à la valeur nominale, par exemple lorsqu'il se produit un court-circuit. Le déclencheur possède deux sorties, dont l'une est reliée au déphaseur des impulsions I6, qui, lorsqu'il se produit un court-circuit, décale les impulsions dans le fonctionnement en onduleur, tout en respectant l'angle de sécurité. La deuxième sortie est reliée à l'une des entrées d'un circuit ET 17. Il est prévu, en outre, un multivibrateur bistable temporisé 18 qui, après un retard prédéterminé correspondant à environ I80 à 2700 el. d'une période de la sinusolde, fournit une impulsion à l'entrée du circuit ET I7.Il est prévu enfin un élément ET négatif I9, recevant sur ses entrées d'une part le signal de sortie de l'élément ET 17 et, d'autre part, les impulsions de commande provenant du générateur d'impulsions Ilo Le fonctionnement est le suivant : En fonctionnement normal, le montage ET I9 reçoit bien les impulsions fournies par le générateur d'impulsions 11, mais il ne reçoit pas d'impulsion en provenance du montage ET 17. Le montage ET négatif 19 laisse donc passer les impulsions. Le déphaseur des impulsions ne reçoit pas de signal du déclencheur 15, il laisse donc passer les impulsions sans les déphaser. Ces impulsions arrivent au répartiteur d'impulsions, et là elles sont dirigées sur les différentes soupapes. En cas de court-circuit, du fait de l'augmentation du courant dans le transformateur de courant I4, le déclencheur I5 fournit une impulsion o Celle-ci arrive au déphaseur d'impulsions I6, et provoque un décalage des impulsions de manière telle que seul le fonctionnement en onduleur est possible. Cette impulsion aboutit en outre au multivibrateur 18, où après une temporisation prédéterminée une impulsion est produite qui est envoyée au montage ET 17o Si la surintensité est toujours présente, le déclencheur I5 fournissant encore un signal sur le montage ET I7, à la sortie de celui-ci apparaît un signal envoyé à l'entrée du montage ET négatif I9, de telle sorte que ce dernier se bloque et ne laisse plus passer les impulsions venant du générateur dtimpulsions 11 . On supprime ainsi définitivement la commande du montage à soupapes commandées 1 à 6. La figure 3 montre un autre exemple de réalisation de l'invention, dans lequel on n'a pas prévu de temporisation constante, mais dans lequel on décèle l'accroissement de l'intégrale courant-temps dans les différentes branches du montage, en cas de court-circuit, et, après détermination de cette valeur, on élabore une impulsion pour la suppression des impulsions decommande. Les repères sont les mêmes que sur la figure 2, pour autant qu'il s'agisse des mêmes éléments du montage. Seul le dispositif pour la suppression des impulsions est différent. Le transformateur de courant I4 alimente le déclencheur I5, qui fournit le signal de commutation en onduleur au dispositif de déphasage des impulsions I6. Ainsi, de même que sur la figure 2,;les soupapes sont transférées du fonctionnement en redresseur au fonctionnement en onduleur. En même temps, on applique le signal de sortie du déclencheur I5 sur une entrée du montage ET I7. Ce dernier reçoit un autre signal fourni par un dispositif 20 dSterminant la valeur maximale , alimenté par un intégrateur multiple 21.Ce dernier, de son cÔté, reçoit les valeurs de l'ensemble des courants des différentes soupapes 1 à 6, par l'intermédiaire des transformateurs de mesure de courant continu 22 disposés en série avec ces soupapes. Il intègre les courants en fonction du temps. Le sélecteur de la valeur maximale 20 ne laisse passer que la plus forte des valeurs intégrées des courants. Lorsque maintenant la valeur maximale (selon la figure 1, le courant i1 de la soupape 1) fournit son signal, et qu'un signal venant du déclencheur I5 est simultanément présent, le montage ET I7 fournit une impulsion au montage ET négatif 19, qui ne laisse plus passer aucune impulsion en provenance du générateur d'impulsion 110 Ainsi, après l'écoulement du temps d'intégration de l-'intégrateur 21, la commande des soupapes est complètement interrompue. On obtient grâce à ces dispositions que les soupapes ne sont soumises qu'à de faibles vitesses de croissance de la tension, qui ne dépassent pas la vitesse de croissance en fonctionnement normal, et on évite ainsi une sollicitation excessive. REVE NDI AT IONS 10- Dispositif mutateur pour fonctionnement en onduleur et en redresseur, composé de soupapes et d'un dispositif de commande aui-rovoque leur amorçage à l'aide d'impulsions, avec un transformateur de courant continu dans le circuit à courant continu, à la sortie duquel est connecté un élément à maximum de courant qui, en cas de court-circuit du côté du courant continu, commande le passage du fonctionnement des soupapes en redresseur au fonctionnement en onduleur, caractérisé en ce que l'élément à maximum de courant est relié en outre à un dispositif qui, après le passage au fonctionnement en onduleur, après une temporisation, supprime l'élaboration des impulsions d'amorçage. 20- Dispositif mutateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément à maximum de courant est un déclencheur de Schmitt, qui élabore une impulsion lorsque survient une surintensité; et en ce qu'il est prévu un multivibrateur bistable temporisé, dont l'entrée est réunie à la sortie de l'élément à-maximum de courant, et à la sortie duquel est raccordé un montage ET, comportant une deuxième entrée où est raccordée la sortie du déclencheur, et en ce que la sortie du montage ET est reliée à un deuxième montage ET, négatif, qui reçoit les impulsions provenant du dispositif de commande, de sorte que les impulsions ne peuvent plus passer lorsque le deuxième montage ET reçoit une impulsion du premier montage ET. 30- Dispositif à mutateur selon la revendication 2 caractérisé en osque la suppression des impulsions de commande s'effectue avec un retard de 1800 el. de la période du courant alternatif, après le premier passage par la valeur zéro de la tension continue de la soupape 40- Dispositif mutateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément à maximum de courant est sensible à la croissance du courant. 50- Dispositif mutateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que, dans chacune des branches du pont, il est prévu un transformateur de courant, en ce que chacun de ceux-ci est raccordé à un intégrateur, les sorties des intégrateurs étant reliées à un sélecteur de la valeur la plus forte, qui ne laisse passer que la valeur du courant dont l'intégrale en fonction du temps est la plus forte; et en ce qu'un montage ET négatif est prévu, qui reçoit sur ses entrées la tension de sortie du déclencheur et la tension de sortie du sélecteur de la valeur la plus forte, et qui fournit un signal de blocage lorsque la sortie du déclencheur donne un signal et que la sortie du sélecteur de la valeur la plus forte passe par zéro, et en ce que le signal de sortie est appliqué à un deuxième montage ET, négatif, qui reçoit les impulsions des dispositifs de commande,