Brevet FR2006196A1 — publié le 19691219

i 2006196 Pour alimenter économiquement en courant des réseaux de "bord de navires, on utilise des installations dites à générateurs d'arbre dans lesquelles la puissanceélectrique nécessaire est fournie essentiellement par un générateur synchrone accouplé à l'arbre d'hé-5 lice. Pour maintenir le réseau de bord sous une tension correcte, on utilise en outre des machines de compensation de facteur de puissance. Du fait que la fréquence du générateur d'arbre varie avec la vitesse de rotation de l'arbre d'hélice du navire, on doit effectuer avant d'envoyer l'énergie produite par le générateur d'arbre dans 10 le réseau de bord, encore une conversion de fréquence qui peut être réalisée par un convertisseur se composant d'un redresseur et d'un onduleur. On doit alors maintenir à une valeur aussi faible que possible la puissance réactive qui est nécessaire à l'onduleur et qui 15 doit être fournie par les générateurs de réseau de bord assurant le maintien sous tension du réseau* II est nécessaire à cet effet de pousser l'onduleur à la limite du décrochage. D'autre part, on doit également avoir la possibilité d'alimenter encore le réseau de bord dans le cas d'une diminution de la tension du générateur d'ar-20 bre sous l'effet de réductions inévitables et imprévisibles de la vitesse de rotation de l'arbre d'hélice du navire. Dans ce cas, on devrait réduire en conséquence le degré de commande de l'onduleur. l'invention a pour but de faire fonctionner une installation à générateur d'arbre de façon optimale dans le cas normal, c'est-à-25 dire avec un facteur de puissance avantageux et d'assurer automatiquement que le générateur d'arbre continue d'alimenter le réseau de bord en cas d'incidents. L'invention concerne un dispositif de régulation de fréquence de réseaux de bord de navires comportant plusieurs générateurs synchrones dont au moins un est accouplé mé-30 caniquement à l'arbre d'hélice du navire (générateur d'arbre) et alimente le réseau de bord en passant par un redresseur suivi d'un onduleur. Ce dispositif est caractérisé par le fait que le circuit d'excitation et de sortie du générateur d'arbre comporte des organes de réglage à thyristors co/mnandés, par l'intermédiai-35 re de groupes de comiianue, par deux régulateurs d'intensité de générateur asservis en co..min au régulateur de fréquence, la valeur imposée (ou la valeur réelle) du régulateur d'intensité de générateur associé à l'onduleur étant diminuée (ou augmentée) par rapport à celle du régulateur d'intensité associé au circuit d'excitation. 40 Sur les deux régulateurs d'intensité de générateur asservis en BAD ORSâ^&L 69 11331 2 2006196 10 commun au régulateur de fréquence» un seul est en action à la fois en vue de la régulation de fréquence, à savoir en marche normale, celui qui est associé au circuit d'excitation et qui, en cas de panne, est automatiquement remplacé par l'autre. Il est avantageux, suivant une autre caractéristique de l'invention, que les régulateurs d'intensité aient un comportement intégral. Cela assure avec certitude que le régulateur d'intensité qui n'est pas en service à un moment donné se trouve toujours "en butée", même dans le cas d'un faible écart des valeurs imposées ou des valeurs réelles. L'écart précité des valeurs imposées ou des valeurs réelles peut être obtenu d'une manière simple par une alimentation additionnelle constante du circuit d'entrée d'un ou des deux régulateurs. 11 peut cependant être également obtenu, suivant un autre mode de ^5 réalisation de l'invention, sans une source de tension particulière, en appliquant la valeur réelle ou la valeur imposée de façon directe à l'un des régulateurs d'intensité et par l'intermédiaire d'une diode à valeur de seuil à l'autre régulateur d'intensité. Les valeurs imposées ou réelles des deux régulateurs d'intensité se dif-20 férencient alors de la valeur de seuil de la diode. Pour mieux comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire à titre indicatif et non limitatif un exemple de réalisation représenté sur le dessin annexé. L'arbre de l'hélice 1 d'un navire est accouplé mécaniquement, 25 par l'intermédiaire d'une transmission 2 et du moteur Diesel 3 du navire au générateur d'arbre 4 qui alimente, par l'intermédiaire d'un convertisseur 5 et le cas échéant d'un transformateur 6, un réseau de bord 7 auquel sont reliés des appareils de consommation non représentés en détail. Pour le maintien sous tension, il est 30 prévu une machine 8 de compensation de facteur de puissance. Le réseau de bord 7 assure, par l'intermédiaire d'un transformateur 10 ainsi que d'un organe detéglage commandé 11 à thyristors, l'excitation du générateur d'arbre 4. Pour maintenir constante la fréquence du réseau de bord, il est prévu un régulateur de fréquence 35 12 dont le circuit d'entrée reçoit une valeur imposée constante f* de la fréquence ainsi que, par l'intermédiaire d'un organe de mesure de fréquence, une valeur réelle proportionnelle à la fréquence du réseau de bord. Le signal de sortie du régulateur de fréquence 12 est appliqué, en tant qu'e valeur imposée I*, simultanément aux 40 entrées de deux régulateurs d'intensité de générateur asservis au régulateur de fréquence 22 et désignés par 14 et 15. En outre, il 11331 3 2006196 est prévu dans le circuit d*entrée du régulateur d'intensité de générateur 14 une source supplémentaire de courant d'alimentation I agissant dans un sens qui réduit la valeur imposée I*. la valeur réelle I, qui est fournie par un transformateur d'intensité 16, est 5 appliquée aux entrées de valeurs réelles de ces deux régulateurs, le signal de sortie du régulateur d'intensité 14 influence, par l'intermédiaire d'un groupe de commande 17, l'angle de commande d'un onduleur 18 prévu dans le convertisseur 5, tandis que le signal de sortie du régulateur d'intensité 15 agit, par l'intermé-10 diaire du groupe de commande 19, sur l'organe de réglage 11 à thy-ristors branché dans le circuit d'excitation du générateur d'arbre 4. le mode de fonctionnement des régulateurs d'intensité 14 et 15 assurant automatiquement la relève l'un de l'autre est le sui-15 vant : dans une plage normale de vitesses du moteur Diesel 3 du navire, le régulateur d'intensité de générateur 15 augmente la tension du générateur d'arbre 4 par l'intermédiaire de l'organe de réglage 11, jusqu'à ce que la valeur réelle d'intensité I atteigne la valeur imposée d'intensité I* exigée par le régulateur de fré-20 quence 12 et nécessaire au maintien de la fréquence imposée f*. Dans cette condition de marche, on simule à l'aide de la source additionnelle d'intensité constante Iz, qui prescrit à l'autre régulateur d'intensité de générateur 14 dans l'ensemble une valeur imposée plus faible, un écart de réglage tel que celui qui serait 25 obtenu si la valeur réelle dépassait la valeur imposée. Du fait que le régulateur d'intensité 14 intervient, comme n'importe quel régulateur dans le sens d'une réduction de l'écart de réglage, il exerce par le groupe de commande 17 une action telle sur la tension inverse de l'onduleur que celle-ci augmente en vue de réduire 30 l'intensité du générateur, c'est-à-dire la valeur réelle de l'intensité. Il en résulte à nouveau une augmentation de la tension d'excitation et, par conséquent, une augmentation de la tension du générateur d'arbre» Ce cycle se poursuit jusqu'à ce que l'onduleur 18 soit commandé au maximum (limite de décrochage). De ce fait, 35 le régulateur d'intensité 14 n'est plus en action et l'alimentation s'effectue par l'intermédiaire du circuit de convertisseur, avec une consommation minimale de puissance réactive. Par des mesures de limitation appropriées et classiques, on veille à ce que l'onduleur 18 ne dépasse jamais sa limite de décrochage. 40 En cas de réduction de la vitesse du moteur Diesel 3 du navi 69 11331 4 2006196 re, la tension du générateur d'arbre 14 diminue également. Dans le cas ou le degré de commande de l'onduleur 18 est maximal, il se produit donc également une réduction de l'intensité de générateur que le régulateur 15 cherche à contrebalancer jusqu'à ce qu'il arrive 5 à la limite de sa plage de commande. lorsqu'on ne peut pas empêcher l'intensité du générateur de diminuer encore davantage, il arrive un moment où I = I* - I , où le régulateur d'intensité 14 entre en action du fait de cette polarité de l'écart de réglage et où la commande de l'onduleur 18 se déplace avec diminution de sa tension 10 inverse, dans le sens du fonctionnement en redresseur. De cette manière, on peut obtenir, malgré la diminution de la tension du générateur d'arbre, le courant nécessaire pour entretenir la fréquence du réseau de bord 7. Au lieu de réduire la valeur imposée du régulateur d'intensi-15 té 14 par rapport à celle du régulateur d'intensité 15 à l'aide de la source additionnelle de courant 1^, on peut brancher dans_le circuit de valeur imposée du régulateur d'intensité 14 une diode à valeur de seuil, ce qui fait que la valeur imposée utile de ce régulateur diminue par rapport à celle du régulateur d'intensité 20 15 d'une valeur correspondant à la tension de seuil constante de la diode. On pourrait également utiliser une diode Zener» auquel cas, la tension Zener détermine l'écart des valeurs imposées des deux régulateurs. l'augmentation de la valeur réelle de l'un des régulateurs 25 ou la diminution de la valeur réelle de l'autre a un effet analogue à celui d'une diminution de la valeur imposée du premier régulateur Dans l'exemple considéré, on a indiqué cette deuxième variante. A cet effet, on éliminé la source additionnelle de courant I et on z amène la barette de contact 20 dans sa position horizontale, indi-30 quée en tirets, ce qui fait que le circuit de valeur réelle du régulateur d'intensité de générateur renferme une diode à valeur de seuil 21 qui réduit la valeur réelle d'intensité I. Par ailleurs on obtient également pour cette variante le mode de fonctionnement décrit plus haut. 69 11331 5 2006196 - REVENDICATIONS - 1.- Dispositif de régulation de fréquence pour réseaux de "bords de navires comportant plusieurs générateurs synchrones dont au moins un est accouplé mécaniquement à l'arbre d'hélice du navi-5 re (générateur d'arbreKet alimente le réseau de bord par 1*intermédiaire d'un redresseur suivi d'un onduleur, dispositif caractérisé par le fait que le circuit d'excitation et de sortie du générateur d'arbre comporte des/organes à réglage à thyris-tors qui sont commandés par l'intermédiaire de groupes de commande, 10 par deux régulateurs d'intensité de générateur asservis en commun au régulateur de fréquence, la valeur imposée (la valeur réelle) du régulateur d'intensité de générateur associé à l'onduleur étant inférieure (supérieure) à celle du régulateur d'intensité associé au circuit d'excitation. 15 2.- Dispositif suivant la revendication 1» caractérisé par le fait que les régulateurs d'intensité ont un comportement intégral. 3»- Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'une source additionnelle d'alimentation en courant 20 constant est prévue pour un des régulateurs d'intensité. 4.- Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé' par le fait que la valeur réelle ou la valeur imposée est appliquée directement à l'un des régulateurs d'intensité et}par l'intermédiaire d'une diode à valeur de seuil9 à l'autre régulateur 25 d'intensité.