Brevet FR2045903A1 — publié le 19710305

La présente invention concerne un convertisseur statique fournissant une tension de sortie régulée de phase constante. Plus particulièrement, l'invention concerne les convertisseurs statiques utilisant des redresseurs à électrode de commande. De manière générale, un convertisseur statique se compose de deux commutateurs fermant alternativement un circuit électrique dans l'une ou l'autre direction. Pour cela, il faut deux signaux de commande actionnant alternativement chacun un commutatuer pendant la durée d'une demi-période. Les commutateurs sont, de préférence, des éléments semi-sonducteurs tels que des transistors on thyristors La tension de mortie d'un convertisseur dit dans de nombreux cas pouvoir être régulée, par exemple, ajustée à une valsur arbitraire ou maintenue à une valeur constante. On peut faire varior la tension de sortie d'un convertisseur statique en modifiant la tension d'entrée continne. Toutefeis, cola est souvent impossible pour des raisons opérationnelles ou de fabrication. Le principe fondamental de l'invention ost de faire varier la teion de sortie d'un convertisseur statique sans changer la tension continue d'entrée. En outre, la phase de cette tension Fa sortie doit rester constante tandis que l'amplitude varie. Selon la presente invention, la régulation de la tension de sortie d'un convertisseur statique est réalisée en produisant deux tensions alternatives de même fréquence qui peuvent être déphasées symétriquement et en appliquant aux bornes de sortie la somme ou la différence do ce tensiens. ar l'expression "déphasées symétriquement, on veut dire, dans ce cas particulier, que les deux tensions alternatives sont déphasées par rapport à la tensien de sortie de telle manière que l'une des tensions est on avance d'un certain angle de phase sur la tension de sortie et que l'autre préconte un retard du même angle.Un déphasage plus ou moins importent dos deux tensions alternatives produit une tension plus ou moins élevée entre les bornes de sortie. sens que la phase de la tension de sortie soit modifiée. L'invention s'aplique également à la production d'un courant alternatif polyphasé. On fournit dans ce cas deus courants alternatifs polyphasés pouvant être ddphasés symétriquement par rapport à la tension de sortie et la somme ou la différence de ces courants est appliquée aux bornes de sortis0 Selon une réalisation de l'invention concernant les convertisseurs statiques à redresseurs commandés, des impulsions d'amorçage correspondantes sont produites par plusieurs conpteurs synchrones constitues par des multivibrateurs bistables qui peuvent être commutés simultanément par une impulsion de commande, la sortie de chaque multivibrateur d'un premier compteur formant un compteur en anneau étant connectée à l'entrée des multivibrateurs correspondants des autres compteurs et, dans le cas du promier compteur, une sortie du premier multivibrateur et une sortie du dernier étant connectées par l'intermédiaire d'une porte ET à une entrée du second multivibrateur. Los impulsions de commande de commutation des chaînes de multivibrateurs bistables sont obtenues de manière avantageuse par les fronts de montée d'une tension en dents de scie, une impulsion étant transmise Iorsqu'une dent de scie atteint un certain niveau. L'inventien sera mieux comprise à la lecture de la deseription qui va suivre, dannée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représantent : - la figure 1, un schéma fonctionnel d'une source de signaux de commande d'un convetisseur statique : - lem figurse 2 et 3, des formes d'onde des tensiosn en dents de scie et des tensions alternatives individuelles. Dans le but de commander un convertisseur statique à thyristors confermément à l'invention, il est nécessaire de produire des impulsions individuelles dont 1 uae est déphasée d'un certain angle par rapport à l'autre. Ce faisant, ses impulsions doivent avoir la même fréquence. La seconde impulsion est obtenue à partir de la première par le fait qu'une première impulsion P commande un multivibrateur bistable BMV dont les bornes de sortie sont connectées à un second multivibrateur bistable. A la première impulsion P1 qui suit P, le multivibrateur suivant transmet le signal du multivibrateur qui le commande. En faisant varier le retard de l'impulsion P1 sur l'impulsion P. il est possible de changer le déphasage des signaux de sortie qui sont du même type.Toutes les fois qu'il est nécessaire d'obtenir un déphasnge supérioar à une période d'impulsion, le principe décrit deit être appliqué plusieurs feis. La source de signant, dont le schéma fonctionnel est représenté figure 1, concerno le commande d'un couvertisseur statique triphasé à thyristors. En conséquence, trois impulsions de commande P, P1, P2, des multivibrateurs bistables individuels BMV, sont nécossairos, Les multivibrateurs sont combinés par trois de façon connue pour former à chaque fois un compteur synchrone, le premier compteur synchrone étant conçu comme un compteur en anneau. Pour ce premier compteur qui, sur la figure 1, est forme' par la rangée supérieure de trois multivibrateurs, une sortie du premier multivibrateur et une sortie du dernier sont connectées par l'intermédiaire d'une porte ET à une entrée du second multivibrateur.Au lieu d'une porte ET, il peut être préférable d'utiliser une porte OU suivie d'un transistor assurant l'inversion des signaux. Les entrees de commande des multivibrateurs sont indique-es par les références R. et S, tandis que les sorties sont repérées A, B, C ou A, B, C, respectivement, En conséquence, on obtient deur systèmes de signaux triphasés U-V-W et X-Y-Z pouvant être déphasés l'un par rapport à l'autre. On a : U = AI X = B2 V = Bf Y = C2 W = Cl Z = A2 Il n'existe plus d'erreur de phase introduite par le système de commande, comme on l'a précédemment mentionné. En raison des composants capacitifs et inductifs, une erreur de phase peut cependant encore se trouver, mais elle peut être annulée en déphasant quelque peu dans le temps les deux impulsions l'une par rapport à l'autre. La position des impulsions P1 et P2 par rapport à l'impulsion P est déterminée par une tension en dents de scie, chaque impulsion étant formée lorsque le front de montée de la tension atteint un niveau prédéterminé. La forme d'onde supérieure des figures 2 et 3 est celle de la tension en dents de scie dont l'amplitude est constante afin que des variations de fréquence ntaffectent pas la tension de sortie. La tension en dents de scie détermine aussi la fréquence, simultanément. Un circuit comprenant un transistor unijonction peut, par exemple, être utilisé comme générateur de dents de scie. Les valeurs instantanées de l'amplitude des dents de scie sont comparées avec une tension donnée, par exemple à l'aide d'une bascule de Schmitt. Les impulsions P, P1 et P2 obtenues à partir de la tension en dents de scie sont représentées en fonction du temps sur les figures 2 et 3, ainsi que les tensions rectangulaires obtenues pour commander les thyristors. La figure 2 représente le cas où les deux tensions triphasées AI, 31, Cl et A2, B2, C2 sont déphasées symétriquement par rapport à la tension de sortie A, B, C, de telle manière qu'il en résulte une tension de sortie élevée, tandis que, dans le cas de la figure 3, on obtient une faible tension de sortie. Comme l'indiquent les flèches en bas des figures 2 et 3, le déphasage est plus faible dans le cas de la figure 2 et plus important dans le cas de la figure 3. Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REN5ENDICADIONS 1. Convertisseur statique à tension de sortie régulée et de phase constante, caractérisé par le fait que deux tensions alternatives de méme fréquence pouvant entre déphasées symétriquement par rapport à la tension de sortie sont produites, la somme ou la différence de ces tensions alternatives étant appliquées aux bornes de sortie et la tension de sortie étant régulée an moyen d'un déphasage symétrique des deux tensions alternatives. 2. Convertisseur statique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, dans le cas d'un courant alternatif polyphasé, deux courants alternatifs polyphasés pouvant être déphasés symétriquement par rapport à la tension de sortie sont produits, et leur somme ou leur différence est effectuée. 3. Convertisseur statique selon la revendication i ou 2, comprenant des redresseurs commandés par des impulsions d'amorçage, caractérisé par le fait que lesdites impulsions d'amorçage sont produites par plusieurs channes de multivibrateurs bistables assemblés pour former trois compteurs synchrones, la sortie de chaque nrultivibrateur du premier compteur qui forme un compteur en anneau étant connectée à l'entrée des multivibrateurs correspondants des deux autres compteurs synchrones, et, dans le premier compteur, une sortie du premier multivibrateur et une sortie du dernier étant eonnectées par l'intermédiaire d'une porte ET à une entrée du second multivibrateur. 4. Convertisseur statique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite porte ET est remplacée par une porte OU suivie d'un transistor. 5. Convertisseur statique selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que les impulsions de commutation desdits multivibrateurs bistables formant les compteurs synchrones sont obtenues à partir des fronts de montée d'une tension en dents de scie, de manière qu'une impulsion soit transmise dès qu'une dent de scie atteint un certain niveau prédéterminé.