Brevet FR2009255A1 — publié le 19700130

La présente invention concerne les convertisseurs de fréquence, et plus particulièrement un procédé de protection des convertisseurs de fréquence à redresseurs contre les surtensions ainsi que les dispositifs pour sa réalisation. On sait que dans les- convertures de- fréquence, lors de la rupture ou de la mise en court-circuit de la charge, en fonction du procédé de mise en circuit de la capacité de commutation il se produit des surtensions pouvant provoquer le perçage électrique des éléments du montage ou la mise hors d'usage des redresseurs (surtout des thyristors). On connaît un procédé de protection des convertisseurs de fréquence dans lequel le montage de puissance de l'onduleur est protégé à l'aide d'éclateurs branchés en dérivation sur les redresseurs ou sur les enroulements du transformateur de sortie. Cependant, un tel procédé de protection n'est utilisable que pour des convertisseurs de fréquence à haute tension et ne peut être employé que pour les basses tensions caractérisant par exemple les convertisseurs a thyristors car à l'heure actuelle on ne dispose pas d'éclateurs suffisamment fiables et puissants. Dans certains cas, la protection des convertisseurs de fréquence est réalisée à l'aide de redresseurs commandés supplémentaires branchés aux différents éléments du-circuit. Ce procédé est suffisamment fiable, mais le nombre total de redr-esseurs doit alors être considérablement augmenté, ce qui complique le convertisseur. On connaît également un procédé de protection des convertisseurs de fréquence contre les surtensions consistant à faire cesser le débit des impulsions de commande aux redresseurs et à les isoler de la tension d'alimentation. Le procédé en question n assure pas une protection fiable des redresseurs de l'onduleur en présence d'un accroissement rapide de la surtension, car pendant le temps nécessaire à la coupure de la tension d'alimentation, par exemple par blocage du redresseur d'alimentation, les redresseurs de l'onduleur peuvent également être mis hors d'usage. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients men tionnés ci-dessus. Dans cette invention on se propose de mettre au point un procédé de protection des convertisseurs de fréquence à redresseurs contre les surtensions ainsi qu'un dispositif pour sa mise en oeu vre dont -l'action serait suffisamment rapide pour assurer une protection fiable du convertisseur contre les-surtensions. Le problème posé.est résolu par le fait qu'en présence de surtensions aux redresseurs du convertisseur, dans le procédé de protection proposé cOnforme à l'invention, en plus du signal pour la coupure de la tension d'alimentation, au groupe de redresseurs se trouvant à ce moment à l'état bloqué sont appliquées en supplémentdes Impulsions--de commande qui les dlebloquent, à la suite de quoi la tension totale appliquée aux redresseurs du convertisseur décroît rapidement. Dans le dispositif proposé pour la mise en oeuvre du procédé mentionné, comportant un transformateur de 'mesure avec des éléments sensibles, branchés à ce dernier, actionnés lorsqu'il se produit des surtensions dans le convertisseur et débitant des signaux pour la coupure de la tension d'alimentation, con formément à l'invention, les sorties des éléments sensibles sont branchées par l'intermédiaire d'éléments de commutation au dispositif de formation des impulsions du convertisseur pour délivrer, au cours de l'apparition de surtensionsdans le convertisseur, des impulsions de commande sur le groupe de redresseurs qui sont à ce moment bloqués, Comme élément de commutation, on peut utiliser des diodes de découplage. Le procédé de protection proposé et le dispositif pour sa mise en oeuvre suivant l'invenstion; permettent de résoudre le problème aVec succès. D-'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple la Fig. unique représente le schéma électTiquè de principe du dispositif suivant l'invention. Le procédé de protection des convertisseurs de fréquence contre les-surtensions consiste en ce qui suit. Dès qu'à la sortie du convertisseur de tension~il apparaît une tension supérieure à la valeur'admise, au groupe de redresseurs qui à ce moment sont bloqués sont appliquées des impulsions de commande. I1 est alors simultanament délivré un signal pour la coupure de la tension d'alimentation du convertisseur. Le signal de coupure de la tension d'alimentation peut également être délivré après l'élimination de la surtension appliquée au conver tisseur. Par suite du débit des impulsions de commande au groupe de redresseurs qui sont bloqués, la tension à la sortie du convertisseur commence immédiatement à décroitre indépendamment du temps de coupure de la tension d'alimentation, passe par zéro et recommence à croître avec un signe opposé. Si la tension atteint de nouveau une grandeur dangereuse, un signal est appliqué pour le déblocage de l'autre groupe de redresseurs au repos jusqu'au moment où la surtension est entière- ment éliminée ou la tension d'alimentation est coupée. Dans certains cas, le procédé en question pour la protection des convertisseurs de fréquence peut provoquer un renversement de la marche de l'onduleur, cependant cela n'est pas dangereux car le régime de court-circuit des redresseurs est bien moins à craindre que les surtensions, et peut être éliminé par la coupure de la tension d'alimentation avec une vitesse suffisante. Le procédé de protection du convertisseur de fréquence décrit peut être mis en oeuvre à l'aide d'un dispositif illustré par le dessein annexe. Ce dispositif comporte un onduleur autonome à groupes de redresseurs commandés 1 et 2, un transformateur de sortie 3, un condensateur de commutation 4, une charge 5 et une self 6. La commande de l'onduleur est assurée à l'aide d'un dispositif formé par deux transformateurs d'impulsions 7 et 8, des amplificateurs de sortie 9 et 10 et un oscillateur pilote Il. Au transformateur de sortie 3 est branché un transformateur de me-sure 12 à- l'enroulement secondaire duquel, par ltintermédiaire de diodes 13 et 14-, sont raccordés des éléments sensibles 15 et 16. Les sorties des éléments 15 et 16 en question sont reliées à un élément logique "OU" 17, et, par des diodes de découplage 18, 19, 20.et 21, au dispositif de commande de l'onduleur (aux entrées des aplificateurs 9 et 10). Le dispositif fonctionne de la façon suivante En régime normal, les groupes de redresseurs 1 et 2 sont débloqués à tour de rôle par les impulsions formées dans les amplificateurs 9 et 10 et les transformateurs 7 et 8. A la sortie du transformateur 3 apparait une tension alternative dont la fréquence est imposée par la fréquence de l'oscillateur pilote 11. Si la valeur instantanée de la tension alternative (en prenant en considération le taux de transformation du transformateur de mesure 12) ne dépasse pas le seuil de fonctionnement des éléments sensibles 15 et 16, à leur sortie il n'y a pas de signal. Si en présence d'une brusque variation de la charge au cours d'une des alternances la valeur instantanée de la tension de sortie devient supérieure à la valeur admise, l'un des éléments sensibles 15 ou 16 est actionné et par lsintermédiaire de la diode 18 ou 20, délivre un signal de commande à l'entrée de l'un des amplificateurs 9 ou 10 I1 en résulte qu'au groupe de redresseurs 1 ou 2 qui est à ce moment bloque est appliquée une impulsion de déblocage (avant le débit d'un signal correspondant à ce groupe par l'oscil- lateur pilote 11). Simultanément, par l'intermédiaire de l'élément logique "OU" 17 est délivré un signal psJur la coupure de l'allmen- tation de puissance de l'onduleur, par exemple pour le blocage du redresseur commandé de puissance (non représente) du convertisseur de fréquence. REVENDICATIONS 1/ Procéaé de protection d'un convertisseur de fréquence à redresseurs contre les surtensions par coupure de l'alimentation, caractérisé par le fait qu'en présence de surtensicnssur les redresseurs du convertisseur, les groupes ae redresseurs qui sont à ce moment bloqués reçoivent en supplément des impulsions de commande, par suite de quoi les groupes de redresseurs en question sont débloqués, et la tension résul--a;;te à la sortie du convertisseur décroît. 2/ Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, comportant un transformateur de mesure (12) dont l'enroulement primaire est branché aux redresseurs du convertisseur de fréquence et à l'enroulement secondaire duquel sont raccordés des éléments sensibles (15, 16) actionnés dès qu'il se forme des surtensions dans le convertisseur et débitant des signaux pour la coupure de la tension d'alimentation, caractérisé par le fait que les sorties des éléments sensibles (15 et 16) sont branchées par l'intermédiaire d'éléments de commutation au dispositif de formation des impulsions du convertisseur en y débitant des impulsions de commande pour le déblocage des groupes de redresseurs (1 ou 2) qui au moment de la formation de la surtension se trouvent à l'état bloqué. 3/ Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait qu'en qualité d'éléments de commutation on utilise des diodes de découplage (18, 19, 20, 21).