Brevet FR2012514A1 — publié le 19700320

Cette invention concerne, des perfectionnements à un dispositif de commande d'une puissance à courant continu par un mode d'opération de commutation ou linéaire. Les types conventionnels de dispositifs de contrôle en puissance continue comprennent un circuit d'alimentation pour fournir une puissance en courant continu à partir d'une source de courant continu au moyen d'une unité de commande de puissance en courant continu comprenant un relais modulateur du type thyris-tor. L'unité de commande est conçue pour commander une alimentation de puissance à la charge. Aussi, dans l'étendue des- moteurs électriques utilisés à bord des véhicules il est courant de partager la charge associée en deux parties et d'interconnecter ces deux parties de la charge en série ou enparallèles pour étendre le domaine de tension à l'intérieur duquel la tension appliquée à la charge peut varier. Cette mesure a provoqué, la capacité de puissance d'une unité de commande de puissance en courant continu complexe pour espérer une puissance maximum requise par le^deux charges reliées en parallèle. Par exemple en supposant qu'un courant traversant chacune des portions de charge ait une valeur absolue de I avec la source de courant continu associée o qui produit une tension Eq , une capacité de puissance de 2EIq est nécessaire pour la connection en parallèle comparée à la valeur de EIq suffisante pour la connection en série. Cette accroissement dans la capacité de puissance est accompagnée par la nécessité d'employer des filtres d'entrée et de sortie associés capables de travailler avec une puissance de fournie et qu'une unité 4 commande de puissance compliquée implique dans le mode d'opération par commutation. Par conséquent, tous les dispositifs doivent travailler sur une puissance de 2EIq D'autre part, chaque partie de la charge a une valeur maximum pour la tension qui lui est appliquée. Ceci a souvent amené que les portions de charge soient cons"camment reliées en parallèle afin d'éliminer la commutation gênante de la connection. Dans la dernière éventualité, ies portions de charge pourraient satMaire la condition de tension minimum permise. Particulièrement , .dans le domaine des moteurs électriques utili- 69 23239 2 2012514 ses sur des véhicules il s'est révélé désavantageux que les commandes associées du type relais modulateur comprennant un tlyrLstor ou des thyristors aient dû comporter des moyens encombrants tel que l'insertion partielle d'une série de résistance au minimum 5 de sortie. G'est la raison pour laquelle une telle commande impliquait de sérieuses restrictions comme la perturbation inductive 18interférence de communication , la résonance mécanique etc... Un objet de la présente invention est de diminuer fortement le nombre d'éléments d'une imitjL.. de commande de puissance à utiliser 10 dans un dispositif de commande de puissance en courant continu tout en diminuant la capacité de l'unité de commande . Un autre Gbjet de l'invention est de réduire l'ondulation d'un courant de sortie et d'un courant d'entrée à partir du dispositif de commande décrit dans le précédant paragraphe. 15 Dont encore un autre objet de l'invention il s'agit de diminuer les capacités des filtres d'entrée et de sortie pour utiliser dans le dispositif de commande décrit dans le précédent paragraphe. l'invention réalise des objets précités en fournissant 20 "an dispositif de commande de puissance à courant continu comprenant une source de courant continu, un système de commande de puissance en courant continu relié à la source, et un dispositif de chargé relié au moyen de commande de puissance en courant continu , qui doit être débité avec une puissance réglée par ce dernier, carac-25 térisé en ce que la source comprend une fcorne positive,une borne' négative et une borne de tension pour obtenir un potentiel inter- ■ médiaire5 et en ce que le dispositif de commande de puissance en courant continu, comporte une paire d'unitésde cammande de puissance en courant continu comprenant chacune deux bornes d'entrée 30 et deux bornes de sortie , ces bornes d'entrées de l'une des unités de commande étant reliées à la borne positive et . à la borne de tension de la source respectivement tandis que les bornes d'entrée de Ieautre unité de commande sont reliées à la borne de tension et à la borne négative de la source respectivement avec 35 le borâ de sortie lsU3oi;é de commande reliée au dispositif de charge» . . " .De préférence les dispositifs de charge peuvent être divisés 69 23239 3 2012514 en deux parties de charge égale chacune reliée par une borne , à la borne de sortie de l'unité de commande qui lui est associée, l'autre borne , de chacune des parties de la charge peut être reliée au système de jonction des deux unités de commande ou respective-5 ment à cette borne de la source reliée aux unités de commande associées afin de disposer de deux parties de charge en parallèle avec la source. Alternativement, l'autre borne de chacune des parties de la charge peut être connectée à la borne de la spurce non reliée aux unités de commande associées afin de disposer des 10 parties de la charge en série avec la source. Avantageusement, les deux unités de commande peuvent exécuter les opérations "ON et "OîT" au moyen de différence de phase prédéterminée que l'on maintiendra entre ces deux imités. Afin de diminuer les ondulations d'un courantd'entrée et ^5 d'un courant de sortie à paitir de chacune des unitég&e commande on peut se servir d'un système de réacteurs comprenant une paire d'enroulemenis couplés l'un à l'autre et reliés aux deux parties de la charge respectivement. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caracté-20 ristiques et avantages de celle-ci appara tront au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant auxdessins schématiques annexé donnés uniquement à titre d ' exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - les figures 1a et 1b sont des diagrammes de circuit 25 schématique du dispositif de commande de puissance en courant continu selon les principesde l'art antérieur illustrant une connexion des charges respectivement en série et en parallèle. - les figures 2a et 2b sont des diagrammes de circuit schématiquesd'un mode de réalisation conçu selon les principes 30 de l'invention illustrant les connexions des charges respectivement en série et en parallèle. - les figures 3a, 3b, 3c, 3dr 3e et les figures 4a, 4b, 4c, 4d 4e et 4f sont des diagrammes de câblage schématiques des unités de commande de puissance utilisés suivant l'invention 35 _ les figures 5a et 5b sont des diagrammes de circuit schématiques de dispositif de type relais modulateur pour la commande d'une puissance en courant continu selon les principes de l'invention illustrant les connexions des charges respective 69 23239 4 2012514 ment en série et en parallèle. - les figures 6a et 6b szrnt des représentations graphiques des formes d'ondes développées en différents points des montages illustrés sur les figures 5a et 5b respectivement. 5 - les figures 7aa, 7ab, 7ba et 7bb sont des vues similaires aux figures 6a et 6b et illustrant des modes d'opérations différents de ceux- décrits sur les figures 6a et 6b. - la figure 8 est un diagramme d'un circuit schématique d'un autre mode de réalisation de l'invention. 10 - les figures 9a et 9b sont des représentationsgraphiques des formes d'ondes développées en différents points du montage effectué d'après la figure 8. - - les figures 10a et 10b sont des diagrammes de circuit schématiques d'un autre mode de réalisation de l'invention illus- 15 trant les connexions des charges respectivement en série et en parallèle et - les figures 11aa , 11ab, 11ba et 11bb sont des représentations graphiques des formes d'onde développées en différents points des montages illustrés dans les figures 10a et 10b 20 respectivement. Silbn se réfère maintenant aux dessins et à la figure 1a en particulier, on trouve l'illustration d'un dispositif de commande de puissance à courant continu selon les principes de l'art antérieur. Le montage illustré comprend une source de 25 courant continu 10 reliée à une unité de commande de puissance à courant continu 20 stu moyen de deux bornes d'entrée X et T et une charge 30 reliée à l'unité de commande 20 au moyen d'une, borne de sortie Z et aussi à la jonction de la borne T et de . l'autre pôle de la source 10 au moyen d'une borne 0. Dans l'exem- 30 pie illustré les bornes X et T sont respectivement en potentiel . positif et négatif. L'unité de commande 20 est mise en action pour commander un potentiel à la borne de sortie Z en rapport avec une différence de potentiel entre les bornes d'entrée X et T et suivant un mode d'opération linéaire ou de commutation. 35 Comme il est bien connu les véhicules électriques comprennent dans la plupart des cas un groupe de moteurs électriques divisible en deux portions, une première et une seconde portion de charge 30a et 30b respectivement comme l'indique la figure 1a. 69 23239 5 2012514 La première et la seconde portions de charge 30a et 30b sont reliées en série l'une à 11 autre afin de commanderune tension à chacune des deux portions de charge ayant pour valeur absolue depuis la valeur 0 à une demie fois la valeur du potentiel de la source '5 10 qui a une valeur absolue E. D'autre part sur la figure 1b où les mêmes références numériques et les mêmes caractères désignent les éléments identiques à ceux indiqués sur la figure 1a, on illustre la connexion de la pranière et de la seconde portions de charge 30a et 30b en connexion parallèle pour la commande des 10 tensions appliquées à chacune des deux portions de charge ayant pour valeur absolue depuis la valeur 0 jusqu'à la valeur réelle de la source 10. La commutation des portions de charges à partir des connexions en série et en parallèle et vice et versa est souhaitable du 15 moment qu'un domaine de tension pour chacune des deux portions de charges est étendu. Quoi qu'il en soit le dispositif de commande conventionnel tel que l'indique la figure '1 possède des inconvénients et les objections que l'on a cité plus haut. L'invention vise à éliminer les inconvénients susmentionnés 20 et les objections des dispositifs de commande de l'art antérieur en fournissant un nouveau dispositif de commande de puissance à courant continu comprenant, une commande de puissance à courant continu divisée en série en deux unités, un réseau répartisseur des tensions associé à la source de courant continu et une charge 25 divisée en deux sections avec ses éléments connectés l'un à l'autre d'une seule façon. En outre avec les unités de commande connectées en série installées dans le mode d'opération par commutation, les cycles de commutation des deux unités peuvent se réaliser au moyen d'une différence de phase que l'on aura déter-30 minée dans le but de diminuer les ondulations d'entrée et de sortie des capacités des filtres d'entrée et de sortie associés. Dans ce dernier cas Hfiâ unités de commande de puissance à courant continu peuvent comporter en sortie le dispositif de couplage magnétique afin de diminuer plus efficacement 1'ondulation de sortie. 35 Si on se réfère maintenant à la figure 2 où les mêmes références numériques et les mêmes caractères désignent les constituants identiques à ceux indiqués par la figure 1, on y trouve illustré un dispositif de commande construit selon les 69 23239 6 2012514 principes de l'invention. La figure 2a montre le dispositif de commande qui comprend une paire de charges connectées en parallèle avec la source de courant continu tandis que la figure 2b montre le mêmedispositif qui comprend les charges reliées en série avec 5 la source. Par conséquent la figure 2a va être maintenant décrite en détail. . Dans la figure 2a une source de courant continu généralement désignée sous la référence numérique10 comprend deux portions de 10 source reliées en série 10a et 1Ob de même, polarité compor- . tant un pôle positif relié à la borne d'entrée x d'une première Q. unité de commande de puissance "en. courant continu 20a et un pôle négatif " relié à une borne d'entrée y^ d'une seconde unité de commande de puissance 20b. La jonction çj. des deux parties de 15 la source 10a et 10b est reliée à une jonction aux bornes d'entrée y et s; respectivement de la première et de la seconde unité de Sl, El commande 20a et 20b„ Ceci veut dire que la source 10 comprend un dispositif répartisseui- de tension. Chacune des unités de commande de puissanc^fen courant continu 20 peut de -préférence comporter au moins deux bornes d'entrée x et T et au moins une borne de sortie z. Seulement dans le but d'illustrer les unités de commande 20a et 20b chacune d'elle est indiquée sur la figure 2a comme ayant deux bornes d'entrée x& et y& ou et y-u et une seuls borne de sortie z ou z, . L'unité de commande d b a b . 25 de puissance, en courant continu 20 sert à régler un potentiel à la borne de sortie z selon la valeuçkbsolue instantanée ou moyenne d8une tension appliquée aux bornes d'entrée x et y. Les bornes de sortie z- et sont alors reliées à une première et à une seconde charges 30a et 30b respectivement munies de bornes de 30 sortie o et o, respectives. Donc , les bornes o et o, sont reliées si d si d au pôle positif et négatif de la source 10 par les conducteurs £ et n respectivement. Ainsi les charges 30a et 30b sont reliées en parallèle à la source 'i0„ Le montage de la figure 2b est substantiellement identique 35 à celui de la figure 2a sauf pour les bornesde sortie et o^ des charges 30a et 30b qui sont reliées auxpôles négatif.et positif de la sov.2*ee 10. En d8autres termes, les charges 30a et 30b sont 69 23239 7 2012514 l'imité de commande de puissance encourant continu telle que décrit ci-dessus peut se mettre sous la forme des figures 3 et 4. La figure 3 montre une unité de commande de puissance en courant continu 20 différente comportant le thyristor agissant .5 comme relais modulateur conçu pour être installé dans le mode d'opération par commutation. Sur la figure 3a un thyristor 21 formant un organe réglable est relié est série à une diode semi-conductrice 22 non réglable entre deux "bornes d'entrée x et y avec la jonction du thyristor/étdelà diode connectée à une "borne de 10 sortie z. L'unité 20 comme l'indique la figure 3a sert à régler un courant provenant cle la borne de sortie z et s'écoulant vers la charge associée (non indiquée sur la figure 2a). Sur la figure 3b une combinaison en parallèle d'un thyristor 21 et d'une diode semi-conductrice 22 de polarité inverse l'un 15 par rapport à l'autre est reliée en série à une autre combinaison en parallèle de composants identiques entre deux des "bornes d'entrée x et y. La jonction des deux combinaisons est reliée de la même façon à une borne de sortie z. L'unité 20 comme le montre la figure 2b peut régler un courant au moyen de la borne de sortie 20 z dans chacune des directionsopposées. L'unité 20 indiquée sur la figure 3c est identique àcelle indiquée sur la figure 3a exeepté que la thyristor 21 et la diode semi-conductrice 22 sont en position inverse par rapport aux bornes de sortie illustrées sur la figure ?a.. L'unité sert à 25 régler un courant s'écoulant dans la borne de sortie z. La figure 3d montre une unité de commande polyphasés 20 disposée entre deux bornes d'entrée x et y insérant plusieurs combinaisons en série 21a, 22a 21m 22m identiquesquant au montage à l'unité 20 de la figure 3a et reliés en parallèle à une autre, 30 une pour chaque phase. Chaque jonction du thyristor 21 et de la diode est reliée à une borne de sortie commune z au moyen d'une inductance individuelle 23a ou 23m. Cette unité 20 sert à régler un courant au moyen de la borne de sortie dans chaque direction opposée. 35 Le montage de l'unité indiqué sur la figure 3e est identique à celui illustré par la figure 3d , exeepté, que le thyristor et les diodes sont en position inverse par rapport aux bornes d'entrée indiquées sur la figure 3d. L'unité de la figure 3e fonctionne de 69 23239 8 2012514 la même manière que l'unité de la figure 3d. La figure 4 indique des unités de commande de puissance en courant continu différentes comprenant le transistor et capable d'être installé dans chacun des modes d'opération de commutation 5 et linéaire. L'unité 20 comme l'indique la figure 4a ne diffère seulement de celle illustrée par la figure 3a par le fait que un transistor de type npn 21 remplace le thyristor 21 précédemment décrit. Sur la figure 4b un transistor de type pnp 21 remplace le transistor 10 21 du type njm indiqué sur la figure 4a. La figure 4c correspond à la figure 3c mais indique un transistor 21 de type npn. La figure 4d correspond à la figure 3b mais indique que des transistors 21 remplacent les thyristors susmentionnés. Les figures 4e et 4f correspondent aux figures 4a et 4c respectivement et illustrent 15 la résistance fixe 22 qui remplace la diode semi-conductrice. Si on se reporte aux figures 2a chacune des charges 30a et 30b peut recevoir une tension réglable égale tout au plus à la-tension entière fournie par la portion de source associée 10a ou • 10b respectivement, ceci sera facilement compris à partir de la 20 description que nous venons de faire par rapport avec la figure 1a. Par exemple on suppose que la première portion de source 10a égale en tension la seconde tension de source 10b et que la somme des deux voltages a une valeur absolue E, donc les charges30aet 30b reçoivent une tension réglable dans un domaine de valeur absolue 25 allant de zéro à E/2. Sur la figure 2acilseaa.aisément compris que si on le désire, les deux bornes de sortie o& et o^ peuvent être connectées à la jonction des bornes d'entrée ya et x^ comme l'indiquent les traits pointillés. 30 Gomme on l'a décrit précédemment, la figure 2b illustre les deux charges 30a et 30b reliées en série avec la source 10 ou en combinaison de série des sources 10a et 10b. Ainsi la première charge 30a reçoit continuellement une tension de base égale à la tension de la seconde source 10b tandis que la seconde charge 30b 35 de la même façon reçoit continuellement une tension de base égale à la tension de la première source 10a. Par conséquent la première et la seconde charge 30a et 30b reçoivent chacune une tension réglable s'étalant depuis la valeur zéro jusqu'à la valeur entière de la 69 23239 9 2012514 tension de la portion de source associée 10a ou 10b respectivement, et superposée sur la tension de base individuelle. Par exemple, sous les conditions décrites ci-dessus, la tension appliquée aux charges 30a et 30b peut être réglée dans un domaine allant de la 5 valeur E/2 à E. Si un système est • installé pour commuter le dispositif de commande depuis une connexion en parallèle jusqu'à celle en série ou depuis les connexions indiquées sur la figure 2a aux connexions indiquées sur la figure 2b et vice versa on pourra alors ré-10 gler cette tension appliquée à chacune des charges 30a et 30b sur le domaine de la somme des tensions de la première et de la seconde source 10a et 10b. Après ce qui précède , on pourra noter qu'avec la source de tension E divisée en deux parties égales et avec les charges 15 égales, chacune des unités de commande de puissance en courant continu n'est nécessaire pour avoir des tensions de valeur E/2 et un courant égal au courant de charge I pour chaque charge tandis que le dispositif de commande peut travailler avec une puissance de EIq car les deux unités de commande sont utilisées. 20 En d'autres termes la même unité de commande est suffisante pour être sélectivement coouplée en parallèle ou en série comme l'indique les figures 2a et 2b tandis que la capacité de l'unité décroît d'une demi fois la capacité des systèmes de commande conventionnels tant que la tension de la source de le courant de la charge restent 25 inchangés. Si on se reporte maintenant à la figure 5 on y tnuve illustrée \me autre forme de l'invention appliquée à la commande de moteur électrique installé sur un véhicule électrique dans laquelle un rabais modulateur est employé de la même manière que l'unité de commande 30 de puissance en courant continu 20 précédemment décrite en relation avec la figure 2. Dans la figure 5a une ligne d'alimentation PL applique une tension au dispositif au moyen d'un panthographe P. On reconnaîtra facilement que la tension appliquée par la ligne d'alimentation FL est équivalente à la tension d'une source 35 10 de courant continu comme le montre les traits pointillés de la figure 5a. La source 10 est reliée à'un réseau répartisseur de tension 40 constitué par deux condensateurs reliés en série 40a et 40b. Seulement dans le but d'illustrer ce mode de réalisation on 69 23239 10 2012514 considère que ces deux capacités sont égales par leur/raleur. Chacune des capacités 40a ou 40b est reliée à une unité de commande de puissance en courant continu 20a ou 20b de relais modulateur comportant une combinaison en série d'un thyristor 21a ou 21b et 5 une diode semi-conductrice 22a ou 22fe identiques à ceux décrits sur la figure 3a. le montage est substantiellement identique.à celui décrit sur la figure 3a excepté, que deux charges 30a et 30b sont représentées dans cet exemple par deux moteurs électriques portant la lettre m et sont directement reliés a la jonction des unités de 10 commande de puissance en courant continu 20a et 20b et également à la jonction £ des condensateurs 40a et 40b. On wit aussi que les moteurs 30a et 30b sont reliés en parallèle avec la source 10. On considère maintenant que les thyristors 21a et 21b dans le-organes de commande des deux unités de commande de puissance 20a 15 et 20b sont positionnés, en "OU" et "ûff" en phase. Alors, les formes d'onde comme l'indique la figure 6a se développeront aux différents points du dispositif illustré par la figure 5a. Plus spécifiquement3i les deux thyristors 21a et 21b sont simultanément en position "OU" et maintenus dans leur position pendant un intervalle de temps 20 -- ave un dispositif à période "T" alors, les tensions appliquées aux charges 30a et. 30b auront une valeur absolue de E/2 comme le montre la forme d'onde rectangulaire v et v, pour la figure 6a 3. d considérant que la source 10 fournie un voltage E. En même temps, m courantl., émis par la source 10 qui est un courant d'entrée est 25 égal aii courant de -chargeÏQ de chacune des charges comme l'indique la forme d'onde 1. rectangulaire de la figure 6a. D'autre part, lorsque les thyristors 21a et 21b sont dans leur état de non conduction, le courant dp charge circule au travers des diodes respectives des organes non réglables 22a et 22b. Dans ces conditions 30 une tension à chacune des charges est nulle et un courant de valeur sero est émis par la source comme le montre la figure 6a. Si on se réfère maintenant à la figure 5b dans laquelle le dispositif de commande identique est illustré tout comme dans la figure 6a excepté, ,que deux charges 30a et 30b sont reliées en 35 série à la source-10 de courant continu , la conduction simultanée des thyristors 21a et 21b implique que chaque charge 30a ou 30b soit soumise à la tension entière de la source 10 (voir les formes d5onde v_ eb v de la figure 6b). Alors, un courant o-| émis de la 69 23239 n 2Ô12514 source 10 est égal à la somme des courants de charge i pourries charges ou à 21' comme le montre la forme d'onde I de la figure 6b. D'autre part, avec les deux thyristors 21a et 21b en état 5 simultané de non conduction, il se forme une première boucle fermée, comprenant : le premier condensateur 40a, le second organe non réglé, et la deuxième charge 30b et la diode 22b, tandis qu'en même temps se forme une seconde boucle fermée compraiant le second condensateur 40b, le premier organe non réglé ou la première diode 10 22a et la première charge 30a. Gela permet à chaque charge de recevoir un potentiel égal à la moitié de E de la source 10 et également à un courant i^ émis de la source d'être égal au courant de charge i pour chaque charge, comme on peut le voir sur la figure 6b. 15 D'après ce qui précède, on comprendra que dans le montage illustré par la figure 5a, la tension à chaque charge est modulée par des durées d'impulsions entre la valeur zéro et E/2. G'est-à-dire, la tension a des valeurs absolues zéro et E/2 alternativement .IfeUa même façon le courant continu d'entrée i^ est modulé par 20 une durée d'impulsion entre zéro et iQ. En outre, dans le montage illustré sur la figure 5b, la tension à chaque charge est modulée par une durée d'impulsion entre la valeur E/2 et E le courant d'entrée i^ est modulé par une durée d'impulsion entre iQ et 2iQ. On considère maintenant que dansle montage de'la figure 5 25 les deux thyristors 21a et 21b sont alternativement en position "OIT" et "OPF" tandis qu'une différence de phase correspondant à -J- de la période T du dispositif est maintenue entre ces deux éléments. Cette condition étant supposée réalisée, le dispositif 30 comporte un premier mode d'opération dans lequel les deux thyristors sont simultanément dans leur état de non conduction, un second mode d'opération dans lequel seulement un des thyristors est conducteur et un troisième mode d'opération dans lequel les thyristors sont simultanément dans leur état de conduction. 35 On remarque, que l'opération du dispositif décrit précédemmenten relation avec la figure 6 ne comprend pas le second mode d'opérations que nous venons.,d'indiquer . On considère aussi,qu'uninter- 69 23239 12 2012514 valle de temps t pendant lequel le thyristor est en état de conduction est inférieur à la moitié de la période T du dispositif où t est inférieur à . Dans ces conditions, le montage de la — 5 figure 5a exécute le premier mode d'opération aiternaùt avec le second mode d'opération d'aprè^ies formes d'onde v ,vb et I de la 21 figure 7aa. Plus spécifiquement, le second mode d'opération est répété à des intervalles d'impulsion récurrents égaux à une demie fois la période T du dispositif -ou "bien la période de commutation 10 pour les thyristors. Dans le second mode d'^opération, la tension de valeur absolue E/2 est appliquée seulement sur l'une des charges 30a ou 30b en même temps que le-courant correspondant de la charge i s'écoule à travers des points intermédiaires D'autre part,le montage de^La figure 5b dans les conditions ci-dessus décrites a des formes d'onde développées en différents 20 points comme le montre la figure 7ba. Comme sur la figure 6b cette charge reliée aux thyristors particuliers maintenant conducteurs : et soumis à la tension E fournie par la source tandis que l'autre charge est soumise à une tension de valeur E/2 au moyen de la diode associée (voir les 25 formes d'onde V et V- indiquées sur la figure 7ba). En même temps, si d l'autre charge reçoit un courant du point intermédiaire £ de la source et un courant iQ/2 est émis de la source. D'autre part, tout le courant émis pa2? la source s'écoule par cette charge soumise à la tention entière fournie par la source. Ceci a pour 30 conséquence que le courant d'entrée i^ de la source a une valeur absolue de 3/2iQ. Par conséquent le courant émis i^ a sa forme d'onde I comme l'indique la partie la plus basse de la figure 7ba. Si le temps de conduction t comme on"l'a décrit précédemment est égal ou supériur à une demie fois la période T du dispositif 35 et si les deux thyristors sont en déphasage alors, le montage de la figure 5a comprend le second mode d'opération alternant avec le troisième mode d'opération. Comme l'indique les formes d'ondes Ya et ^ de la figure 7ab, tension E/2 sont alternativement appli 69 23239 13 2012514 quees sur les charges 30a et 30b tandis que ces tensions se superposent. le courant correspondant i^ émis de la source comprend une forme d'onde I qui a pour valeur absolue i et i /2 alternant oo 5 l'une et l'autre comme l'indique la figure 7ab dans laquelle i représente le courant de charge pour chaque charge. D'autre part, le montage de la figure 5b comprend aussi le second mode d'opération alternant avec le troisième mode d'opération et les tensions sur les charges ainsi que le courant i^ émis 10 depuis la source ont les formes d'onde respectives V , V, , I cl U comme l'indique la figure 7bb. Dans la figure 7bb on remarque que le courant émis i^ a des valeurs absolues égales à 1 fois 4" et deux fois celles du courant de charge respectivement. - 15 D'après ce que l'on vient de décrire on reconnaîtra que la présence d'une différence de phase dans les opérations de commutation entre deux portions dans lesquelles l'unité de commande de puissance en courant continu est divisée en circuit série, ainsi que le courant d'entrée fait croître en ondulationcomparativement 20 aux opérations de commutation simultanées des deux portions. Ainsi cela démontre les effets importants sur l'interférence d'induction sur les capacités des filtres d'entrée et de sortie associés. Si on se réfère maintenant à la figure 8, on voit qu'un montage décrit substantiellement similaire à celui de la figure 5a excepté 25 que le trajet de courant entre la jonction des deuxunités dé commande et la jonction des deux charges est ouvert avec une seule charge conçue pour être commandée. la charge peut être considérée comme étant une combinaison en série de plusieurs charges 30a et 30b indiquées sur la figure 5a. Dès lors, les mêmes référenceset 50 les mêmes caractères désignent les constituants correspondants à ceux indiqués sur la figure 5a. Sur la figure 8 on comprendra aisément que l'opération de commutation simultanée des unités de commande 20a et 20b fera que le dispositif se comportera de la même manière que l'explication 35 donnée ci-dessus en relation avec les figures 5a et 6a. En outre, si deux imités de commande provoquent 1 'exécution de l'opération de commutation avec une différence de phase maintenue entre les deus5 alors, une composante d'ondulation de la tension de sortie résuL 69 23239 14 2 0 T 2514 tante décroît en valeur absolue comparativement à l'opération de commutation avec -une différence de phases maintenue entre les deuz, alors une composante d'ondulation de la tension de sortie résultante décroît en valeur absolue comparativement a 1'opérationde 5 commutation précédemment décrite en référence aux figures 7aa et 7ab, ce que l'on va maintenant expliquer à l'aide de la figure 9. Dans le premier mode d'opération dans lequel deux organes de commande où les thyristors 21a et 21b sont simultanément roi conducteurs un courant parcoure.la première charge 30 et circule à tra-10 vers les deux diodes 22a et 22b. Une tension à la charge 30 et un courant émis de la source 10 ont pour valeur absolue zéro. Bien sûr il n'y a pas de courant qui traverse chacun des thyristors. Dans le second mode d'opération dans lequel seulement le 15 premier thyristor 21a est conducteur une puissance de courant continu est fournie à la charge 30 à travers une première boucle comprenant la première capacité 40a, à travers le premier thyristor 21a, la charge 30 et la seconde diode 22b puis vers le premier condensateurs et au travers d'une seconde boucle comprenant le 20 second condensateur 40b à travers la source 10, le premier thyristor 21a, la charge 30 et la seconde diode 22b et enfin le second condensateur. Ainsi un courant émis de la source 10 est égal à une demie fois la valeur du courant de charge i tandis qu'une tension sur la charge 30 est égale O . à la tension E de la source 10. Sa d'autres termes, la conduction 69 23239 15 2012514 du second thyristor seul est similaire à la conduction du premier thyristor seul entre les tensions d'entrée et de sortie et entre les courants d'entrée et de sortie.^ Dans le troisième mode d'opération dans lequel les deux 5 thyristors sont conducteurs une seule boucle est formée comprenant la source 10, le premier thyristor 21a, la charge 30 et le second thyristor 21b. Ainsi, un courant i^ émis de la source 10 est égal au courant de charge iQ et une tension de charge v^Qest égale à la tension E de la source 10. 10 On considère maintenant que chaque thyristor est conducteur dans des intervalles d'impulsions récurrents ou une période de"T" et : ; qu'il est conducteur dans un intervalle de temps "ton- On considère également que le rapport de t^à T est inférieur à 4*. Dans cette condition, le premier mode d'opération alterne avec le second 15 mode d'opération et les courants i-2ia ^21 b ^ra'v"erserL^ Ies thyristors conducteurs 21a et 21b, la tension de charge v^q et le courant de sortie ont les formes d'onde respectives I , 7 et I comme l'indique la figure 9a. Si le rapport de t à T est plus grand ou égal à y le second 20 mode d'opération alterne avec le troisième mode d'opération et les formes d'onde I , I, V et I comme l'indique la figure 9b se 3, D développent sur les éléments associés. Afin d'estimer l'effet produit par le montage de la figure 8, la moitié de la tension de charge v^Q comme l'indique la figure 9 25 peut être comparée avec la tension de charge associée v ou v, cl D comme le montre la figure 7aa ou 7ab. Par exemple, si on les compare avec les formes d'onde de la figure 7ab la tension de sortie ou tension de charge v^q de la figure 9b comporte une composante d'ondulation réduite de moitié en valeur absolue et doublée en 30 période. D'autre part, le courant émis de la source à une compo santé d'ondulation qui reste inchangée entre les montages des figures 5a et 5b. 0'est-à-dire que la composante d'ondulation a une valeur absolue égale à la moitié de la valar absolue du courant de charge et une période égale à la moitié de la période T du système. 35 On verra plus aisément les deux blocs 20a et 20b reliés en série comme l'indique la figure 8 forment un relais modulateur à deux phases divisé en deux portions de circuit série. En comparant ce modulateur de deux phases en série avec le type convenBAD ORIGINAL 69 23239 16 2012514 tionnel de modulateur à deux phases en parallèle tel qtse celui de la figure 3d ou 3e on comprendra que dans le montage de la figure 8, les combinaisons des paires de thyristors et de diodes peuvent être du type en série à deux phases pour 15,000 volts et du type 5 parallèle à deux phases pour 600 volts. Par conséquent le montage de la figure 8 peut être utilisé très facilement d'une manière économique avec les deux valeurs 600 et 1,500 volts de la tension de la source par commutation de la connexion en série par la connexion en parallèle et vice éb versa . , . 10 la figure 10 illustre une autre forme de l'invention similaire à celle décrite dans la figure 5, excepté pour le réacteur 50 comprenant un premier et un second enroulement couplé par induction de l'un à l'autre et chacun étant connecté entre la jonction d'un thyristor et d'une diode en série et à la charge associée. Dès lors, 15 les mêmes références et caractères désignent les constituants identiques à ceux de la figure 5. Aussi la convention de points est utilisée pour signaler la polarité de tension instantanée sur l'enroulement du réacteur. Comme dans la figure 5, la figure 10 montre deux charges 20 30a et 30b reliées en parallèle avec la source 10 de courant continu tandis que la figure 10b montre les deux charges, reliées en série avec la source 10. L'opération du montage de la figure 10 sera maintenant décrite en se repoitant à la figure 11 . 25 lorsque le montage de la figure 10a fonctionne suivant le premier mode d'opération dans lequel les deux thyristors -21a et 21b sont non conducteurs un courant de charge traverse la première charge 30a, la seconde charge 30b, le second enroulement du réacteur 50, la seconde diode 22b, la première diode 22a et le 30 premier enroulement puis la première charge 30a^il résulte qu'il n'y a pas de tension induite au réacteur 50. Dès lors, le courant d'entrée i^ et la tension ou v3Qb c^ia(3.ue charge sont nuls . Dans le second mode d'opération dans lequel seulement le thyristor 21a est conducteur, .le réacteur 50 fonctionne pour 35 former le premier condensateur 40a ou la combinaison du second condensateur 40b et la source 10, le premier thyristor 21a et le premier enroulement du réacteur 50 et la première charge 30a et une autre boucle comprenant la seconde diode 22b , la seconde BAD ORIGINAL 6 § .23239 17 2012514 charge 30b et le second enroulement du réacteur. C1 est-à-dire^ la seconde charge 30b est couplée en séife avec la première charge 2 30a par le réacteur 50. Oeci a pour résultat qu'une tension v^q appliquée sur une charge est égale à une demie fois la tension de 5' la source qui a pour valeur E. Aussi un courant d'entrée i^ fourni par la source 10 est égal à une demie fois un courant de charge i^ par l'effet de shunt réalisé par les condensateurs 40a et 40b. Ceci est vrai dans le cas du second mode d'opération dans lequel seulement le second thyristor 21b est conducteur. 10 Dans le troisième mode d'opération dans lequel le premier et le second thyristor 21a et 21b sont conducteurs, une boucle est formée comprenant la source 10 , le premier thyristor 21a, le premier enroulement du réacteur 50, la première charge 30a, la seconde charge 30b, le second enroulement du réacteur et le second 15 thyristor 21b ayant pour résultat que les deux enroulements du réacteur 50 sont connectés en série l'un à l'autre avec une polarité telle que les tensions sur les enroulements soient opposées. Ceci conduit à ce que il n'existe pas de tension induite au réacteur 50. Dans ces conditions, une tension v^q appliquée sur une 20 charge est égale à une demie fois la tension de la source E et -un courant d'entrée i^ appliqué par la source est égal à un courant de charge 1q. Si un rapport de t à T est inférieur à -? où t et T ont on on la même signification que d'après les définitions précédentes, 25 alors, le premier mode d'opération alterne avec le second mode d'opération. Les courants ^la' ^Ib' ^22a' i22b ^raTersen't respectivement le premier et le second thyristors 21a et 21b et la première et la seconde diodes 22a et 22b sont égales au courant de charge iQ et un courant d'entrée i^ fourni par la source est 30 égal à une demie fois le courant de charge iQ tandis que une tension T/33a.°u v30b sur °ka(lue °karge est égale à un quart de la valeur de la tension de la source E comme l'indique les formes d'onde Ia, 1^, l'a, IV Tetl. Avec le rapport de t et T supérieur ou égal à un demi 35 le second mode d'opétation alterne avec le troisième mode d'opération pour fournir des formes d'onde comme l'indique la figure 11ab„ Sur la figure 11ab où l'on trouve illustrées des formes ri sonde 69 23239 18 2012514 correspondant à celles de la figure 11a on peut remarquer que la tension v^Qa ou sur chaque charge a une valeur absolue égale ou de 4" ou de un quart la. valeur de la tension de la source E et le courant i^ émis de la sourcë a une valeur absolue égale au 5 courant de charge i et sa valeur moitié soit i /2. o o Avec le montage de la figure 10b suivant un premier mode d'opération dans lequel le premier.et le second thyristor 21a et 21b ne . sont pas conducteurs^ _/Ll s!est formé une première boucle comprenant le premier condensateur 40a, la seconde charge 30b, 10 le second enroulement du réacteur 50, et la seconde diode 22b et, une seconde boucle comprenant le second condensateur 40b, la première diode 22a, le premier enroulement de réacteur et la première charge 30a. Si les deux charges s'équilibrent la première et la seconde boucles sont réellement reliées en une boucle unique comprenant la 15 source 10, la seconde charge 30b9 la seconde diode 22b, la première diode 22a et la première charge 30a. Aussi les enroulements du réacteur 50 sont polarisés de telle façon que Iss tensions sont décalées. Dès lors la tension de charge v^^a ou est égale à la moitié de la tension de source Eet un courant d'entrée i^ 20 fourni par la source est égale au cc-urant de charge iQ. Dans le second mode d'opération dans lequel seulement le premier thyristor 21a est conducteur on trouve une première boucle comprenant le source 10, le premier thyristor 21a, le réacteur 50 et la première charge 30a et une seconde boucle comprenant le second 25 condensateur 40a ou la combinaison du second condensateur 40b et la source 10, la seconde charge 30b, le réacteur 50 et la seconde diode 22b„ Le réacteur 50 fonctionne de îelle façon à diminuer la tension de la première charge 30a tout comme pour diminuer une 30 tension de la seconde charge 30b Jusqu'à ce qu8une tension à l'une des charges soit égale à celle de l'autre charge. Comme résultat, la tension v^Qa ou de chaque charge est égale au trois quarts de la valeur E de la tension de la source et un. courant d'entrée i.j fourni par la .source est aussi égal au trois quarts du courant 35 de charge i(,, Pour le second thyristor 21b seul conducteur, dans le second mode d8opération3 on obtient une relation similaire. Dans le trosième mode d1 opération dans lequel le premier et le second thyristor 21a et 21b sont simultanément conducteur^ 69 23239 19 2012514 c on trouve une première boucle comprenant les constituants 10, 21a, 50 , et 30a,yet une seconde "boucle comprenant les constituants 10, 30b, 50, et 21b. la tension v^Qa ou v^q^ à chaque charge est égale à la tension de la source E et le. courant d'entrée i^ 5 appliqué par la source est égal à deux fois le courant de charge io" Si le rapport de t à ï est inférieur a ? alors, le premier mode d'opération alterne avec le second mode d'opération pour produire des formes d'onde indiquées sur la figure 11ba. 10 Alternativement, si le rapport de t à T est plus grand ou égal à \ le second mode d'opération alterne avec le troisième mode d'opération pour fournir des formes d'onde indiquées sur la figure 11bb. Les formes d'onde indiquées sur la figure 11ba ou 11bb correspondent à cellesillustrées sur les figures 11aa ou 11ab 15 Sur la figure 11ba, la tension de charge ou a u*1® valeur absolue égale ou de trois quarts ou de la moitié celle de la tension B de la source respectivement, et un courant d'entrée i.j fourni par la source a une valeur absolue égale au courant de charge iQ et 3/2 iQ. Sur la figure 11bb la tension de charge v^^a 20 ou a une valeur absolue égale à E et trois quarts de E, et le courant d'entrée i^ a une valeur absolue égale à deux fois le courant de charge i et 3/2 i . o © D'après ce qui précède, on pourra reconnaître que le montage de la figure 10 avec le réacteur couplé témoigne de l'effet des 25 ondulations d'entrée et de sortie qui décroissent comparativement au montage de la figure 5- En d'autres termes, les filtres d'entrée et de sortie peuvent décroître additionnellement en capacité. Tandis que l'invention a été décrite pour un thyristor 30 introduit dans l'unité de commande de puissance en courant continu nous devons comprendre que cette dernière s'applique également aux unités de commande de puissance à courant continu comprenant un thyristor tout comme dans la figure 4. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes 35 de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens d"crits, ainsi que leurs combinaisons, si edHes-ci sont exécutées selm l'esprit de 1 ' invention. 69 23239 20 2012514 E_E_Y_E_2_D_X_0_A_I_I_0_H_8 1- Dispositif de commande de puissance en courant continu, caractérisé en ce quîLl comprend : une source de courant continu, comprenant une "borne positive, une "borne négative et une "borne pour adopter un potentiel intermédiaire, un système de commande de 5 puissance comprenant une unité de"commande de puissance en courant continu reliée à trois "bornes précitées de ladite source, et une unité de commande de puissance en courant continu reliée à la borne de tension intermédiaire et à la borne négative de la source précitée, chacune desdites unités de commande de puissance compre 10 nant deux "bornes d'entrée et de sortie, et un dispositif de charge relié à la "borne de sortie des unités de commande de puissance en courant continu précité pour recevoir une puissance réglable au moyen de ces dernières. 2- Dispositif de commande de puissance en © courant continu 15 d'après la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites charges sont reliées par commutation entre la "borne de sortie précitée de l'unité de commande de puissance précitée et la "borne opposée de ladite source. 3- Dispositif de commande de puissance en courant continu, 20 d'après la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites charges sont connectées par commutation entre la borne de sortie précitée de ladite unité de commande de puissance en courant continu et la borne opposée de ladite source et/ou les deux unités de commande de puissance en courant continu exécutent des opérations "ON" et 25 "OFi1" avec une différence de phase prédéterminée que l'on maintiendra entre ces deux unités. 4- Dispositif de commande de puissance en courant continu suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites charges comprennent deux charges reliées aux bornes des sorties terminales 30 des unités de commande précitées et ont un dispositif réacteur relié en dérie avec lesdites charges pour coupler magnétiquement les deux charges et/ou les deux unités de commande précitées, exécutent l'opération "ON" et "OFF" au moyen d'une différence de phase prédéterminée que l'on maintiendra entre ces deux unités/. 35 5- Dispositif de commande de puissance en courant continu 69 23239 21 2012514 suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites charges sont connectées au bornes de sorties des unités de commande précitées. 6- Dispositif de commande de puissance en courant continu 5 suivant la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites charges sont connectées aux bornes de sortie des unités de commande précitées et/ou ladite paire d'unités de commande exécute l'opération de "OH" et "OPF" au moyend'une différence de phase prédéter- e minée que l'on maintiendra entre ces deux unités. BAD ORIGINAL" — M