Brevet FR2000775A1 — publié le 19690912

L'invention est relative à un générateur de signaux de commande pour l'amorçage des redresseurs commandés d'un onduleur triphasé à blocage commun des redresseurs. Dans les onduleurs à blocage commun de tous les redresseurs, 5 on obtient une économie considérable de pièces détachées, car on n'a pas besoin d'affecter un montage de blocage a chaque redresseur. D'autre part, il faut veiller à ce que chaque redresseur, qui d*après le programme de phases devrait demeurer encore conducteur", soit réamorcé aussitôt après. Par exemple, les signaux 10 d'amorçage, qui normalement ont une basse fréquence et sont formés peur des trains d'impulsions à haute fréquence, puissent subsister pendant toute la période d'amorçage désirée. On connaît un générateur dans lequel on produit des impulsions de fréquence sextuple de la fréquence désirée à la sortie 15 de l'onduleur, desquelles impulsions on déduit directement les impulsions de blocage. Simultanément, on applique ces impulsions servant d'impulsions de cadencement à un compteur en anneau à six étages, dont les six sorties sont reliées chacune à une porte commandant les impulsions d'amorçage à haute fréquence. Dans 20 ce générateur, il est prévu que deux étages consécutifs soient simultanément conducteurs. Cette configuration se déplace dans le compteur en anneau à la fréquence sextuple de celle désirée à la sortie de l'onduleur. Ce montage connu entraine, notamment par suite de la présen-25 ce du compteur en anneau à six étages, une complication et un coût élevés. D'autre part, dans ce montage, les signaux d'amorçage ne s'étendent que sur 120*. L'invention a pour but de réaliser un générateur du genre décrit initialement permettant d'obtenir des signaux d'amorçage 30 s'étendant sur 180* et de produire des signaux de blocage d'une manière beaucoup plus simple. Pour cela, conformément à l'invention, les trois signaux de sortie, de forme essentiellement rectangulaire, d'un générateur triphasé fonctionnant à la fréquence désirée à la sortie de l'on-35 duleur, d'une part sont utilisés par demi-ondes chacun pour 1 ' a-morçage d'un redresseur, et d'autre part sont additionnés, les flancs du signal somme étant utilisés pour le blocage de tous les redresseurs. Contrairement au générateur connu, la fréquence dont on part 40 est ici égale à celle que l'on désire à la sortie de l'onduleur. 69 00557 2 2000775 La multiplication de fréquence nécessaire aux impulsions de blocage s'effectue par simple addition. Chaque demi-onde du générateur triphasé a, à priori-, une durée de 180*. De préférence, les sorties du génératëur triphasé sont ap-5 pliquées, chacune par l'intermédiaire d'une résistance, à l'entrée d'un amplificateur dont la sortie comporte un transformateur d'impulsions, sur l'enroulement secondaire duquel sont.prélevés, par l'intermédiaire d'un montage redresseur à deux voies, les impulsions de blocage. Dans l'amplificateur , les signaux de sor-10 tie sont additionnés. Le redresseur à deu^voies permet d'utiliser chaque flanc du signal somme pour la production d'une impulsion de blocage. Dans vm perfectionnement de l'invention, chaque sortie du générateur triphasé fournit des signaux symétriques chacune à un 15 générateur d'impulsions d'amorçage à deux branches, comportant chacune un transformateur d'impulsions, une diode et un transistor amené à s'ouvrir sous l'action d'impulsions préparatoires à haute fréquence, les transistors et les diodes des deux branches étant conducteurs en sens opposés. En particulier, les transpor-20 teurs d'impulsions peuvent être shuntés chacun par une diode dérivant la demi-onde non utilisée. Chaque branche du générateur d'impulsions d'amorçage agit pendant une demi-onde du signal de sortie du générateur triphasé. Il est particulièrement recommandé que le générateur tripha-25 sé comporte trois blocs identiques montés en série dans un circuit fermé, qui intègrent chacun les signaux de sortie rectangulaires du bloc précédent qui écrètent à line amplitude constante, de chaque côté, le signal intégré et, en fonction du signe du signal trapézoïdal ainsi obtenu, produisent comme signal de sortie 30 une onde rectangulaire d'amplitude constante, mais de préférence réglable. D'une manière surprenante, un tel circuit fermé ainsi composé de trois blocs égaux forme un générateur triphasé à signaux de sortie restangulaires décalés exactement de 120°. Eh faisant varier l'amplitude des signaux rectangulaires , on mo-35 difie la fréquence, en conservant la forme des signaux et leurs caractéristiques relatives de phase. En particulier, les amplitudes des ondes rectangulaires à l'entrée de tous les trois blocs peuvent être commandés proportionnellement à la tension apparaissant à la sortie de l'onduleur. 40 De cette manière, on obtient un mode de commande dans lequel 69 00557 3 2000775 un moteur alimenté par l'onduleur conserve une induction constante indépendamment de sa vitesse de rotation, de sorte que le moteur, pour line charge donnée, présente un couple indépendant de sa vitesse de rotation. 5 L'invention est expliquée plus en détail ci-dessous à l'aide d'un exemple de réalisation, non limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un onduleur dont on veut assurer' la commande ; 10 - la figure 2 est un schéma fonctionnel d'un générateur conforme à 1'invention ; - la figure 3 est un montage d'un générateur d'impulsions de blocage ; - la figure 4 est un montage générateur d'impulsions d'amorçagej 15 - la figure 5 représente en fonction du temps les amplitudes des signaux aux différents points du générateur ; - la figure 6 représente un schéma de principe d'un bloc d'un générateur triphasé pouvant être utilisé dans le cadre de l'invention ; 20 - la figure 7 est un schéma du bloc de la figure 6 et - la figure 8 enfin représente en fonction du temps les amplitudes des signaux en différents points du générateur triphasé. L'onduleur de la figure 1 comporte six redresseurs commandés E1-E6 branchés en série par paires et d'entre lesquels partent 25 trois conducteurs de phase UVW pour l'alimentation d'un appareil d'utilisation triphasé. En outre, il est prévu un redresseur de blocage E7 qui est amorcé un court instant et aussitôt après (au moyen d'un montage de blocage non représenté sur la figure) est bloqué. Du fait que la tension disparait à l'entrée de 1'onduleur 30 tous les redresseurs E1-E6 qui sont alors amorcés, sont bloqués. Pour la commande des redresseurs de l'onduleur de la ligne 1 on se sert du générateur de commande de la figure 2. Ses sorties 1-7 sont affectées chacune à l'un des redresseurs E1-E7. Le générateur de commande comporte un générateur triphasé 8, qui se 35 compose de trois blocs identiques 9, 10 et 11 qui sont montés en anneau. Aux sorties R S T on prélève des ondes rectangulaires, décalées entre elles de 120° comme le montrent les diagrammes a-c de la figure 5. Ces signaux de sortie sont d'une part additionnés dans le 40 montage additionneur 12, cë qui donne le signal de la figure 5d, 69 00557 4 2000775 qui a une fréquence triple de celle dont on est parti. Par dif- j férentiation et redressemënt, on obtient ensuite la séquence d* impulsions de la figure 5e, de sorte qu'à la sortie 7 apparaissent des impulsions de blocage ayant une fréquence .sextuple., de ce'ILe 5 dont on est parti. D'autre part, les signaux rectangulaires de sortie des divers blocs sont appliqués aux montages formateurs d'impulsions d'amorçage 13, 14 et 15. Dans chacun de ces montages, on utilise l'une des demi-ondes du signal rectangulaire d'une des sorties et 10 1 • autre" demi-onde de la seconde sortie de sorte que les sorties 1-6, pendant la période de temps indiquée par les figures 5f—1, fournissent des impulsions à haute fréquence aux redresseurs commandés E1-E6 correspondants. En conséquence, on est assuré du réamorçage d'un redresseur aussitôt après le blocage commun lors-15 que la période d'amorçage de ce redresseur n'est pas encore terminée. La figure 3 représente un exemple de réalisation du montage additionneur 12. Les signaux de sortie T S R sont appliqués à travers trois résistances R^, R2» R3 d'un additionneur à la 20 base d'un transistor Tri, dans le circuit de collecteur duquel est monté un second transistor Tr2. Dans le circuit de collecteur de ce second transistor est inséré l'enroulement primaire d'un transformateur dont l'enroulement secondaire par l'intermédiaire d* un redresseur à deux voies D^ D^ va à l'une des bornes de sortie 25 7a et dont le point milieu va directement à la seconde borne de sortie 7b de la sortie 7. Dans l'enroulement primaire du transformateur passe le courant représenté par la figure 5d. Ce courant est différencié par le transformateur et redressé par les redresseurs D^-D^ * de sorte qu'on dispose à la sortie 7 de la 30 suite d'impulsions de la figure 5e. La figure 4 représente m exemple de réalisation d'un montage formateur d'impulsions d'amorçage. On va supposer qu'il"s'agit du montage formateur d'impulsions d'amorçage 13. Par des conducteurs 16 et 17 sont amenés des signaux à haute fréquence 35 de 10-100 kHz issus d'un générateur d'oscillations de relaxation comportant un transistor uni-jonction Tr^ auquel est associé un condensateur de charge C^. Celui-ci peut être chargé à travers une résistance de charge R^. Dès que ce condensateur a atteint la tension d* seuil, il se décharge à travers une inductance L^. Les 40 oscillateurs de haute fréquence apparaissant dans les conducteurs 69 00557 5 2000775 16, 17 sont amenées à tous les trois montages 13, 14, 15» Dans chaque montage le conducteur 16 est relié par des résistances séries et Rg aux bases de deux transistors Tr^ et Tr^ en montage complémentaire. Dans le circuit de collecteur du 5 transistor Tr^ est branchée une diode D^ et l'enroulement primaire d'un transformateur d'impulsions T^. Dans le circuit de collecteur du transistor Tr^ est branchée une diode D^ de polarité opposée et l'enroulement primaire d'un transformateur d'impulsions T^. Les deux transformateurs d'impulsions sont shuntés 10 chacun par une diode D,- et Dg. La tension et l'énergie pour les deux transistors est fournie par les bloc.s 9, 10 et 11, par l'intermédiaire des bornes d'entrée 18 sous la forme des signaux rectangulaires R, S, T. Les enroulements secondaires des deux transformateurs et forment les sorties 1 et 2 des impulsions d' 15 amorçage. Lorsqu'une tension positive est appliquée à la borne 18, un courant ne peut passer qu'à travers la diode D^ et le transistor Tr^, de sorte qu'à la sortie 1 apparaissent des impulsions d'amorçage pendant toute la durée d'une demi-onde de la tension rectan-20 gulaire T. Lorsque la tension à l'entrée 18 est négative, un courant ne peut passer qu'à travers la diode Dg et le transistor Tr^ de ,sorte qu'à la sortie 2 apparaissent des impulsions d'amorçage. Le rôle des diodes Dg et Dg est de faire qu'aux sorties 1 et 2 n'apparaissent des impulsions que d'une seule polarité. 25 La figure 6 représente un schéma de principe d'un des blocs du générateur triphasé 8. On va supposer qu'il s'agit du bloc 9. A l'entrée 19 est appliqué le signal rectangulaire R. A la sortie 19a est prélevé le signal rectangulaire T. L'entrée 19 est suivie d'un montage limiteur 20 qui, à l'aide d'un signal de tension B 30 limite l'amplitude de l'onde rectangulaire R. A travers une résistance R7, le signal écrété est appliqué à un étage amplificateur 21 qui, grâce au condensateur C2,est monté en intégrateur. Il est shunté en outre par deux diodes Zener Z^ et Z^ . Cet étage est suivi d'un détecteur de zéro 22 qui, selon le signe du signal 35 apparaissant à la sortie 23 de l'amplificateur fournit un signal rectangulaire de même polarité. La figure 8a représente le signal d'entrée R qui dans le montage limiteur est écrété à l'amplitude représentée en trait interrompu. A la sortie 23 de l'amplificateur apparaît un signal 40 trapézoïdal D dans lequel chaque demi-onde se compose d'une bran 69 00557 6 2000775 che ascendante 24 d'un segment horizontal 25 et d'une branche descendante 26 qui s'étèndent chacun sur 60°. Cette forme de courbe résulte de la constitution des divers blocs et de leur montage en anneau. L'amplificateur d'intégration intègre l'onde rectangulai-5 re R en donnant la branche 26 d'une demi-onde trapézoïdale et la branche 24 de la demi-onde suivante. L'intégration est interrompue lorsqu'on atteint la valeur limite déterminée par les deux diodes Zener Z^ et 7.^, ce qui donne le segment horizontal 25. On voit que l'inclinaison des branches ascendante et descendante du 10 trapèze', c'est-à-dire la fréquence de l'onde trapézoïdale, varie lorsqu'on fait varier l'amplitude de l'onde rectangulaire R. Dans le détectéur de zéro enfin, comme on le voit sur la figure 8c, la polarité de l'onde trapézoïdale est détectée et, en fonction de cette polarité, un signal de sortie apparaît, qui correspond à la 15 phase T. Dans le mode de réalisation représenté par la fig. 7, l'entrée 19 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance Rg à un point 27 qui, par l'intermédiaire de deux redresseurs et Dg en montage antiparallèle, est relié à deux bornes de raccordement où 20 sont amenées la tension positive écrétée +B et la tension négative écrétée d'égale amplitude -B. L'amplificateur d'intégration est monté en amplificateur différentiel dont la branche d'entrée est constituée par un transistor Tr^ et la branche de sortie par deux transistors complémentaires Tr7 et Tr8. La base de transistor Tr6 25 est reliée à la résistance R^, celle du transistor Tr7 est mise à la masse. Le collecteur de sortie est relié à travers le condensateur d'intégration C^ à la base du transistor d'entrée Tr6 et est shunté par les deux diodes Zener Z^ et Zg de polarités contraires disposées en série. 30 Le détecteur de zéro se compose d'un amplificateur à transis tors à deux étages couplés en courant continu, équipés de transistors Tr9 et TrlO. La base du transistor Tr9 est reliée par une résistance Rg à la sortie 23 de l'amplificateur d'intégration. L'" espace base-émetteur du transistor d'entrée Tr9 est relié à un 35 point de référence 0, par exemple le point milieu de l'alimentation du générateur. Ce point de référence est pris entre un condensateur C, et un redresseur D9 dans le circuit basa-émetteur. Comme II va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, 1'invention ne se limite nullement à'celui de ses rao-40 des d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes» 69 00557 ' 2000775 REVENDICATIONS 1.- Générateur de signaux de commande, pour l'amorçage des redresseurs commandés d'un onduleur triphasé à blocage commun des redresseurs , caractérisé en ce que les trois signaux de sortie, de forme essentiellement rectangulaire, d'un générateur triphasé 5 fonctionnant à la fréquence désirée à la sortie de l'onduleur, d'une part sont utilisés par demi-ondes chacun pour l'amorçage d'un redresseur, et d'autre part sont additionnés, les flancs du signal somme étant utilisés pour le blocage de tous les redresseurs . 10 2.- Générateur selon revendication 1, caractérisé en ce que les sorties dû générateur triphasé sont appliquées, chacune par 1* intermédiaire d'une résistance, à l'entrée d'un amplificateur dort la sortie comporte un transformateur d'impulsions, sur l'enroulement secondaire duquel sont prélevées, par l'intermédiaire d'un 15 transformateur à deux voies, les impulsions de blocage. 3»- Générateur selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque sortie du générateur triphasé fournit des signaux triphasés, chacune à vin générateur d'impulsions d'amorçage à deux branches, comportant chacune un transformateur d'impulsions, une dio- 20 de et un transistor amené à s'ouvrir sous l'action d'impulsions" préparatoires à haute fréquence, les transistors et les diodes des deux branches étant conducteurs en sens opposés. 4.- Générateur selon revendication 3, caractérisé en ce que les transformateurs d'impulsions sont shuntés chacun par une diode 25 dérivant la demi-onde non utilisée. 5.- Générateur selon l'une des revendications 1 à 4 ceuractérisé en ce que le générateur triphasé comporte trois blocs identiques montés en série dans un circuit fermé, qui intègrent chacun les signaux de sortie rectangulaires sortant du bloc précédent, qui 30 écrètent à une amplitude constante de chaque côté le signal intégré et en fonction du signe du signal trapézoïdal ainsi obtenu, produisent comme signal de sortie une onde recteingulaire d'amplitude constante. 6.- Générateur selon revendication 5, caractérisé en ce que cha- 35 que bloc comporte en série un étage amplificateur monté en intégrateur dont le condensateur d'intégration est shunté par un montage limiteur agissant dans les deux sens et tin détecteur de zéro de préférence à gain élevé, dont le signal de sortie a la même phase que son signal d'entrée. 40 7.- Générateur selon revendication 6, caractérisé en ce que, en I 69 00557 s 2000775 tre l'entrée et l'étage amplificateur d'intégration est prévu un montage limiteur d'amplitude de l'onde rectangulaire, lequel peut être réglé par une tension continue. 8.- Générateur selon l'une des revendications 5 à 7 caractérisé 5 en ce que l'amplitude de l'onde rectangulaire à l'entrée de tous les trois blocs est commandée collectivement proportionnellement " à la tension apparaissant à la sortie de l'onduleur • 9.- Générateur selon l'une des revendications 5 à 8 caractérisé en ce que l'entrée de chaque bloc est appliquée à travers deux 10 résistances à la base d'entrée de l'amplificateur d'intégration, en ce que au point jnilieu des deux résistances sont raccordées deux diodes montées en sens contraires et polarisées en sens contraires, en ce que l'étage amplificateur d'intégration comporte un amplificateur différentiel dont la branche d'entrée se compo-15 se d'un transistor et la branche de sortie de deux transistors complémentaires, le collecteur de sortie de ces transistors étant relié par l'intermédiaire du condensateur d'intégration à la base du transistor de la branche d'entrée et le condensateur étant shunté par deux diodes Zener de polarités opposées montées en sé-20 rie et en ce que le détecteur de zéro se compose d'un amplificateur à transistors à deux étages couplés en courant continu au collecteur duquel est raccordé la sortie.