Brevet FR2081072A1 — publié le 19711203

L'invention concerne une impédance que l'on peut faire varier dan le temps dans de très larmes limites. Les systèmes actuellement connus de réglage au moyen de hacheurs-découpeurs permettant des variations assex étendues, mais au prix d'une déformation de l'onde de courant. L'impédanc@ variable suivant l'invention supprime cet inconvénient et étend. pratiouement, dc manière infinie les possibilités de réglage. Cette impédance se caractérise en ce qu'elle est constituée par- un onduleur à thyristors, dont les bornes à courant continu sont les bornes de l'impédance et dont les bornes à courant alternatif sont réunies par une liaison de faible résistance qui, dans le cas d'un onduleur série ou parallèle, forme ur. circuit occillant, et, éventuellement, par un filtre qui empoche le passage dans le circuit d'utilisation de l'impédance, de la composante à moyenne fréquence créée par l'onduleur, et en ce que la valeur de l'impédance est réglée en modifiant le temps de retard d'allumage des thyristors de l'onduleur. En effet, un tel onduleur peut être considéré comme une impédance dont la valeur est proportionnelle à la résistance de la liaison dec bornes à courant alternatif et inversement proportionnelle au carré du-cosinus de l'angle de déphasage du courant par rapport à la tension, dn au retard à l'allumage des thyristors.En choisissant une résistance faible, on peut faire varier l'impé- dance depuis une valeur très faible, lorsque le cosinus est voisin dc O, c'ese- à-dire lorsque 1P déphasage de l'onduleur est presque nul, jusau'à un valeur quasi infinie lorsque le cosinus est voisin de 1, c'est-à-dire lorsque l'onduleur présente son déphasage maximal ou qu'il est arrêté, Un onduleur ainsi utilisé fonctionne comme un transistor de grande puissance et ne consomme pratiquement pas d'énergie. Cette impédance se monte directement dans un circuit à courant continu ou redressé2 et on interpose un pont de redresseurs dans le cas d'un circuit aiternatif. Avec cette impédance on peut constituer un générateur statique de courant de forme quelconque en faisant varier dans le temps la valeur de l'impédance. Cette variation peut notamment être asservie à la forme de courant cherchée. L'invention présente alors le grand avantage de permettre de suivre très exactement la forme de courant que l'on @'impose Ct d'obtenir par exemple une onde de courant très sinusotdale ou une ond de forme très compliquée, en comparant le courant obtenu à une référence de forme voulue et en réglant l'onduleur par contre-réaction. En se référant aux figures schématiques ci-iointes, on va décrire des exemples de mise en oeuvre de l'invention. La Fig. 1 montre un onduleur série utilisé comme impédance. La Fig. 2 représente le schéma équivalent de la Fig. 1. la Fig. 3 représente un schéma de générateur statique de courant monophasé La Fig.-.4 représente un montage de l'impédance dans un circuit de courant alternatif. Sur la Fig. 1, une source de tension continue 1 alimente en série une chage 2 et un onduleur série 3 à moyenne fréquence, connecté par ses bornes à courant continu 4 et 5. l'onduleur 3 se compose -de thyristors 6 et 7, de diodes de retour 8 et 9 et d'un circuit oscillant de faible résistance monté entre ses bornes à courant alternatif et composé d'une self 10 et de condensateurs 11 et 12. Une capacité de remballement 13 sert de filtre et permet un échange d'éner- gie réactive avec l'onduleur sans laisser passer de composante à moyenne fréquence dans la charge 2. En régime, le thyristor 6 est allumé un certain temps après que le thyristor 7 se soit éteint par passage naturel du courant à zéro et inversion du courant par la diode de retour 9. De mime, on allume le thyristor 7 un certain temps après la conduction du thyristor 6, pendant que la diode de retour 8 conduit. Ce temps de retard # doit être supérieur au temps minimal de désamorçage des thyristors. L'impédance de l'onduleur 3 vaut où R désigne la résistance, si faible soit-elle,du circuit oscillant. On voit qu'en modifiant l'angle de déphasage # dans l'onduleur, on modifie l'impédance moyenne du système onduleur. Cette impédance peut varier d'une valeur très faible (environ 2,5 R) à une valeur très grande, quasi infinie, lors- que l'onduleur a un déphasage maximal ou lorsqu'il est arrêté. La vitesse de variation de cette impédance et le lissage de cette variation dépendent évidem- ment de la fréquence de l'onduleur 3 à moyennes fréquences. Autrement dit, l'ondu leur se présente comme unc impédance dont on peut modifier la valeur à cheque ?emi-période de fonctionnement de l'onduleur. Le schéma équivalent est donc celui de la Fig. 2 où la charge 2 est en série avec un onduleur 3 d'impédance shunté par une capacité 13. Onduleur 3 pourrait etre un onduleur parallèle ou un onduleur à commuta oion forcée, au lieu d'entre un onduleur série. Le filtre serait constitué, dans le cas d'un onduleur parallèle, par une self disposée en série avec celui-ci. L'onduleur 3 a été supposé monté en série avec la charge 2 mais il Dourrait aussi etre connecté en parallèle avec cette dernière. La capacité de remballement 13 n'est pas toujours nécessaire, et elle neut titre supprimée dans certaines applications. Dans le cas de la Fig. 1, le courant dans la charge 2 a unr forme quelconque, mais il est toujours positif. En adoptant un schéma tel que celui de la Fig. 3, où l'on connecte la charge 2 entre un point médian 14 de la source rontinue l,et la borne commune 15 de dru onduleurs 3 et 3' et capa@ités de remballement 13 et 13' dont l'autre borne 16, 17 est reliée à l'une der bornes e@trêmes 18, 19 de la ource 1, on voit qu'il est possible d'obtenir dans la charge un courant de forme quelconque positif ou négatif suivant ue @'est l'onduleur 13 ou l'onduleur 13' qui fonetionne. Ce dernier schéma @onetit@@ un générateur statique de ceurant monophasé. Pal'emploi de n @v@tèm@@ @@le que colui déerit présédemment, on peut done constituer des @énérateurs de courant @-phasé. On a supposé dans les exemples pré@édent@ qu@ la sour@e l était une source de tension continue, mai on pourrait utiliser des monta@es analogues avec une source de tension alternative, en internosant, sntre le cir@uit alimenté par cette source alt@rnative et l'impédan@@ variable, un pont de redr@sseurs tel que le pont 20 de la Fig. 4 où l'on retrouv@ les élément@ de la Fig. 2, à l'@@@@@tior de la eapacité de remballement 13 qui est iei dev@nue inutile. L'invention s'applique tout particulièrement @ l'alimentation de mot@u@e synchrones ou asvnchron@@ à vitesse variable qui @@u@@nt ainsi être alimentés par une onde de courant très sinusofdale, à l'alimentation d'él@@tre-aiman@@ de @rande puissan@@ pour des a@@élérateurs de partiqules né@@@@itant des @@m@@ londes de courant @élicates, et à la con@titu@ion d'alim@ntations stabili@é@s. Revendicatione 1. - Impédance variable, caractérisée en ce qu'elle est constitués par un onduleur à thyristors dont les bornes à courant continu sont les bornes de l'impédance et dont les bornes à courant alternatif sont réunies par une liaison A faible résistance oui, dans le cas d'un onduleur série ou parallèle, forme un circuit oscillant, et, éventuellement, par un filtre oui empoche le passage dans le circuit d'utilisation de l'impédance, de la composante à moyenne fréquence créée par l'onduleur, et en ce que la valeur de l'impédance est réglée en modifiant le temps de retard d'allumage des thyristors de l'on douleur. 2.- Générateur statique de courant de forme quelconque comprenant une ou plusieurs sources de tension et une charge, et caractérisé en ce qutilXcompor- te une ou plusieurs impédances suivant la revendication 1, dont on fait varier la valeur dans le temps. 3.- Générateur statique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la variation dans le temps de la valeur de l'impédance de l'onduleur ou des onduleurs est asservie à la forme de courant cherchée.