Brevet FR2098400A1 — publié le 19720310

Btinvention concerne une installation de circuits d'un; contacteur à courant continu à thyristor avec une commutation indirecte (inversion de courant) qui convient pour une mise en circuit et hors circuit périodique d'un courant continu.Des contacteurs à thyristor sont souvent utilisés là où une grande fréquence de mise en circuit et hors circuit est exigée. C'est le cas, notamment, des convertisseurs à impulsions pour courant con tint. Etant donné qùe, compte tenu du fonctionnement d'un circuit de commutation, le contacteur à thyristor reste toujours en circuit pendant une période de temps déterminée minimale, et de mê- me hors circuit pendant une période de temps minimale déterminée, la fréquence de connexion est limitée. Un inconvénient des types de contacteurs à thyristors couramment utilis:s réside aans un laps de temps minimal relativement grand exigé pour la coupure. Ltinvention évite cet inconvénient. Elle est caractérisée en ce que la branche du second circuit oscillant comprend une diode et une impédance en série, en parallèle avec un thyristor de connexion, et une branche comprend un transistor de coupure et un condensateur de comnaita- tion en série, en parallèle avec le thyristor de connexion. Suivant un mode de réalisation, l'invention est caractérisée en ce que la branche du second circuit oscillant qui se compose d'une diode et d'une impédance en série avec elle, est montée en parallèle avec un thyristor de~Qonriexion, dont le semi-conducteur est raccordé par sa cathode à l'anode du second semi-conducteur, et la branche, qui se compose d'un thyristor de coupure et d'un condensateur de commutation en série avec lui, est montée en parallèle avec le thyristor de connexion, la direction de passage de courant de cette branche étant- identique à la direction de passage de la branche du thyristor de connexion, la branche du premier circuit oscillant, qui se compose d'un semiconducteur et d'une impédance en série avec lui, étant montée en parallèle avec le thyristor de coupure, de telle sorte que, chaque fois l'un des semi-conducteur soit raccordé par sa cathode à l'anode du second semi-conducteur, la branche du troisième circuit oscillant, qui se compose d'un thyristor auxiliaire et d'une impédance en série avec lui, étant raccordée, par une extrémité, à la branche du premier circuit oscillant, et, par l'autre extrémité, au pôle du générateur de tension continue opposé au pôle correspondant du condensateur de commutation, de sorte que l'impulsion de commande amenée au thyristor de connexion met en circuit le contacteur, et l'impulsion de commande amenée au thyristor de coupure met le contacteur hors circuit, une impulsion de commande étant amenée au thyristor auxiliaire, toujours à lents~ tant où le courant s'annule dans la branche du second circuit os- cillant. Dans le cas où le condensateur de commutation est branché entre les anodes du thyristor de contact et du thyristor de coupure, et est relié-avec de de ses pôles au pôle positif d'- un producteur de tension continue, la branche du troisième circuit oscillant, qui se compose d'un thyristor auxiliaire et d'une im- pédance reliée à celui-ci, est reliée avec une extrémité à l'anode du thyristor de coupure, ou est relié, au lieu de la diode de la branche du premier circuit oscillant avec l'impédance de la branche du premier circuit oscillant, ou à la cathode du thyristor de coupure. Si l'impédance de la branche du premier circuit oscillant est reliée à 11 anode de la diode de cette branche, 1,- impédance de la branche du troisième circuit oscillant et 1' im- pédance de la branche du premier circuit oscillant forment un seul et même élément. La seconde extrémité de la branche du troisième circuit oscillant est raccordée au pôle négatif du générateur de tension continue, de sorte que le thyristor auxiliaire est raccordé à ce pôle par sa cathode. Si le condensateur commutateur est monté entre les cathodes du thyristor de contact et du thyristor de coupure, et est raccordépar un pôle au pôle négatif du générateur de tension continue, la branche du troisième circuit, oscillant, qui se compose d'un thyristor auxiliaire et d'une impédance montée en série avec lui, est relié, avec une extrémité à la cathode du thyristor de coupure ou au point de jonction, entre la diode de la branche du premier circuit oscillant et l'impédance de la branche du premier circuit oscillant, ou à l'anode du thyristor de coupure. liu cas où l'impédance de la branche du premier circuit oscillant est raccordée à la diode de cette branche, 1'impédance de la branche du troisième circuit oscillant et l'im pédance de la branche du premier circuit oscillant, peuvent être formées par un seul et meme élément. La seconde extrémité de la branche du troisième circuit oscillant est raccordée au pôle positif du générateur de tension continue, de sorte que le thyristor auxiliaire est relié à ce pôle par une anode. Dans toutes ces variantes de l'impulsion de commande qui est dirigée sur le thyristor de connexion, le contacteur met en circuit et l'impulsion qui est dirigée sur le thyristor de coupure, met le contacteur hors circuit. Au thyristor auxiliaire, l'impulsion de commande est toujours amenée à l'ins- tant où le courant s'éteint dans la branche du second circuit oscillant. Dans toutes les variantes, on peut monter en série avec le thyristor de connexion une diode, et, au lieu de la diode de la branche du premier circuit oscillant, on peut utiliser un autre thyristor, auquel sont amenées les impulsions de commande toujours au même instant que sur le thyristor de connexion. - les figures 1, 2 et 3 montrent un exemple d'installation de l'invention, - la figure 4 représente la variation dans le temps de la tension au condensateur de commutation. Dans la figure 1, en série avec le thyristor de connexion 2, est montée une diode 11. En parallèle avec le thyristor 2 est raccordée une branche du second circuit os cillant, qui se compose d'une diode 7 et d'une impédance 8 montée en série avec celle-ci. La cathode de la diode 7 est reliée à l'anode du thyristor 2. A la cathode du thyristor 2 est raccordée une cathode du thyristor de coupure 4, auquel cas, entre les anodes des deux thyristors, est monté un condensateur de commutation 3, dont un pôle est relié au pôle positif du générateur de tension continue 1. En parallèle, avec le thyristor de coupure 4, est montée une branche du premier circuit oscillant qui se compose d'une diode 5 et d'une impédance 6 en série avec celle-ci. La branche du troisième circuit oscillant qui se compose d'un thyristor auxiliaire 9 et d'une impédance 10 en série avec lui, est raccordée à travers la cathode du transistor auxiliaire 9 au pôle négatif du générateur de courant continu 1, et à travers une extrémité de l'impédance 10, à l'anode du thyristor de coupure 4. Le montage du contacteur à thyristor suivant la figure 3, se différencie de celui de la figure 1 par le mode de raccordement du condensateur de commutation 3 et le raccordement de la branche du troisième circuit oscillant. Le condensateur de commutation 3 est monté entre la cathode du thyristor de connexion 2 et la cathode du thyristor de coupure 4, de telle manière qu'un pôle du condensateur est relié au p81e négatif du générateur de tension continue, et les anodes des deux thyristors sont r- liées entre elles. La branche du troisième circuit oscillant est connectée de telle manière que son thyristor auxiliaire 9 est raccordé au pôle positif du générateur 1 par son anode, et par sa cathode à la cathode de la diode 5 de la branche du second circuit oscillant.Les inductivités de la branche du troisième circuit oscillant et de la branche du premier circuit oscillant sont constituées par un seul et même élément. Le principe de fonctionnement du montage du contacteur à thyristor est expliqué ci-après à titre d'exemple d'une variante de montage, représentée dans la figure 1. La figure 4 montre, en fonction du temps, les valeurs de la tension au condensateur de commutation 3 dans l'intervalle d'un cycle de travail. Lorsque le thyristor 2 est coupé, il se trouve sur la charge 12 une tension nulle. Le courant de charge est fermé régulièrement par une diode de zéro 13 et sur le condensateur 3, se trouve alors une tension Uc > U1. Le thyristor de connexion 2 est, après l'amenée d'une impulsion de commande sur son électrode de commande, mis en circuit. L'instant de cette mise en circuit du thyristor 2 est représenté par tl dans la figure 4, sur la charge 12 apparat une tension U1 et le circuit de courant de charge commence à se fermer à travers le thyristor de connexion 2.En outre, par l'intermédiaire du thyristor de connexion 2 de l'impédance, ou inductivité 6 de la branche du premier circuit oscillant, et à travers la diode 5 du second circuit oscillant, le condensateur de commutation est chargé en sens inverse à une tension négative Uc = - U1. Le premier circuit oscillant mentionné est formé par le thyristor 2 et l'impédance de branche de ce premier circuit. Le thyristor de coupure 4 est connecté, après amenée de l'impulsion de commande à son électrode de commande, à l'instant t3 (figure 4). il en résulte l'extinction du courant du thyristor de connexion 2 et l'inversion de charge du condensateur de commutation 3, par le courant qui est berné à travers la charge. Ce processus est accéléré à travers l'impédance 8 de la branche du second circuit oscillant et à travers la diode 7 de ce circuit, ces deux éléments formant ce second circuit oscillant en commun avec le condensateur 3 et le thyristor de coupure 4. Les éléments du circuit de commutation doivent entre choisis de telle manière qu'après extinction du courant du thyristor de coh nexion 2 sur ce thyristor, au moment de la remise en état de sa force de barrage par le condensateur de commutation, une certaine tension soit encore maintenue dans le sens du barrage. A l'instant de l'extinction du courant dans la branche du second circuit oscillant, instant t4 dans la figure 4 le thyristor auxiliaire 9 est connecté par l'amenée de l'impulsion de commande sur son électrode. Etant donné qu'à cet instant la tension au condensateur de commutation, en raison de l'amortissement des circuits oscillants, est Uc U1 à travers le thyristor auxiliaire 9 et l'impédance 10 de la branche du troisième circuit oscillant, formé par ces éléments et le générateur de tension 1. Une autre connexion du thyristor de connexion 2 peut avoir lieu après extinction du courant du thyristor auxiliaire 9 et après rétablissement de son pouvoir de barrage. Le cycle est répété ensuite. La commutation de charge du condensateur 3 doit 8tre respectée par le fait que le thyristor de connexion 2 doit rester en circuit pendant un laps de temps minimal déterminé, et doit rester coupé également pendant un laps de temps minimal déterminé. Le troisième circuit oscillant, dans le cas de faibles courants de charge, accélère considérablement le chargement du condensateur 3 qui se produit après extinction du courant de la branche du second circuit oscillant, de sorte que le laps de temps minimal nécessaire de coupure est réduit. Le principe de la variante représentée à la figure 2 est identique. La tension au condensateur ne dépasse cependant pas la valeur de la tension U1 du générateur de tension continue 1. L'invention peut être appliquée, par exemple, pour la régulation de la valeur moyenne de tension sur une charge alimentée par une source de tension à courant continu constante, ou, par exemple, pour la récupération de l'énergie du moteur dans le générateur de tension continue, qui, le cas échéant, peut posséder une tension plus élevée que celle du moteur, comme représenté dans la figure 3. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Installation de circuits d'un contacteur à thyristor pour courant continu, composée d'un thyristor de connexion, un condensateur de commutation et trois circuits oscillants, installation caractérisée en ce que la branche du second circuit oscillant comprend une diode et une impédance en série, en parallèle avec un thyristor de connexion, et une branche comprend un transistor de coupure et un condensateur de commutation en série, en parallèle avec le thyristor de connexion. 2.- Installation de circuits suivant la revendi- cation 1, caractérisée en ce que la branche du second circuit oscillant qui se compose d'une diode et d'une impédance en série avec elle, est montée en parallèle avec u; thyristor de connexion, dont le semi-conducteur est raccordé par Sa cathode à l'anode du second semi-conducteur, et la branche, qui ee compose d'un thyristor de coupure et d'un condensateur de commutation en série avec lui, est montée en parallèle avec le thyristor de connexion, la direction de passage de courant de cette branche étant identique à la direction de pesage de la branche du thyristor de connexion, la branche du premier circuit oscillant, qui se compose d'un semi-conducteur et d'une impédance en série avec lui, étant montée en parallèle avec le thyristor de coupure, de telle sorte que chaque rois l'un dee eemi-conducteuz soit raccordé par sa cathode à l'anode du second semi-conducteur, la branche du troisième circuit oscillant, qui se compose d'un thyristor auxiliaire et d'une impédance en série avec lui, étant raccordée, par une extrémité à la branche- du premier circuit oscillant, et, par l'autreextrémitéw au pble du générateur de tension contienne opposé au pCle correspondant du condensateur de commutation, de sorte que l'impulsion de commande amenée au thyristor de conne xion met en circuit le contacteur, et l'impulsion de commande amenée au thyristor de coupure, met le contacteur hore circuit, une impulsion de commande étant amende au thyristor auxiliaire toujours à l'instant où le courant s'annule dans la branche du second circuit oscillant. 3.- Installation de circuits suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le condensateur de commutation eet monté entre l'anode du thyristor de connexion et l'anode du thyristor de coupure, et la branche du troisième circuit oecillant eet raccordée, par une extrémité, à l'anode du thyristor de coupure, et par une extrémité, au p81e négatif du générateur de tension continue, le thyristor auxiliaire étant relié à ce pôle par sa cathode. 4o- Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le condensateur de commutation est monté entre l'anode du thyristor de connexion et l'anode du thyristor de coupure, la branche du troisième circuit oscillant étant raccordée, par une extrémité, à la cathode du thyristor de coupure, et par son autre extrémité, au p8le négatif du générateur de tension continue, le thyristor auxiliaire étant raccordé à ce pôle par sa cathode. 5.- Installation suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le condensateur de commutation est monté entre l'anode du thyristor de connexion et l'anode du thyristor de coupure, la branche du troisième circuit oscillant étant raccordée par une extrémité au point de jonction entre le semi-conducteur de la branche du premier circuit oscillant et l'impédance de cette branche de circuit, et par sa seconde extrémité au pôle négatif du générateur de tension continue, auquel le thyristor auxiliaire est raccordé par sa cathode. 6,- Installation suivant la revendication 4 caractérisée en ce que l'impédance du premier circuit oscillant est reliée à l'anode du semi-conducteur de cette branche, 1' impédan- ce de la branche du premier circuit oscillant et l'impédance de la branche du troisième circuit oscillant formant ensemble un seul et même élément. 7.- Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le condensateur est monté entre les cathodes des deux thyristors, et la branche du troisième circuit oscillant est raccordée, par une extrémité, à la cathode du thyristor de coupure, et, par l'autre extrémité, à ce pôle positif du générateur de tension, sur lequel est branchée l'anode du thyristor au miliaire. 8.- Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la branche du troisième circuit oscillant est raccordée, par une extrémité, à l'anode du thyristor de coupure, et, par l'autre extrémité, au pôle positif du générateur de tension, sur lequel est branchée l'anode du thyristor auxi linaire. 9.- Installation suivant la revendication 2, ca ractérisée en ce que la branche du troisième circuit oscillant est raccordée, par une extrémité, au point de jonction entre le semi-conducteur de la branche du premier circuit oscillant et l'impédance de ce circuit, et, par son autre extrémité, au pôle positif du générateur de tension, sur lequel est branchée l'anode du thyristor auxiliaire. 10.- Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce que l'impédance de la branche du premier circuit oscillant est reliée à la cathode du semi-conducteur de ce circuit, l'impédance du premier circuit oscillant et l'impédance du troisième circuit oscillant formant entre elles un seul et même élément. 11.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le semi-conducteur de la branche du premier circuit oscillant est constituée par une diode. 12.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que, comme semi-conducteur de la branche du premier circuit oscillant, on utilise un thyristor auquel est amenée l'impulsion de déclenchement au mdme instant qu'au thyristor de coupure. 13.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'une diode est branchée en série avec le thyristor de coupure.