Brevet FR2085787A1 — publié le 19711231

li164 1 2085787 La présente invention concerne un onduleur à val-Ves convertisseuses commandées dont le circuit de charge comporte un circuit oscillant en parallèle formé d'une inductance comprenant celle du récepteur et d'une capacité., 5 les onduleurs commutés en charge appartenant à ce type, onduleurs dits à circuit oscillant, sont connus, par exemple d'après le "SCR-Manual" de la General Electric Company,1961, p. 161 et 162. On les utilise par exemple pour alimenter des fours à induction ou des installations de soudage chauffées par 10 induction, le courant de ces onduleurs à circuit oscillant prend un cours de plus en plus différent de la demi-onde sinusoïdale à mesure qu'augmente la puissance active, donc l'amortissement, ledit courant présente par exemple un temps de montée plus "bref que son temps de chute. La durée de conduction s'en trouve pro-15 longée et la variation défavorable du courant a des conséquences fâcheuses, notamment si des transformateurs sont "branchés en aval. La fréquence limite des onduleurs à circuit oscillant connus est en général inférieure à 5 kHz ; leur puissance n'est commandable que par l'intermédiaire de la tension continue qui 20 leur est appliquée. L'invention a pour objet un onduleur à circuit oscillant qui fournisse sans les inconvénients précités une puissance active plus forte. Cet onduleur est caractérisé par le fait qu'il 25 comporte des valves convertisseuses commandées dans le circuit oscillant parallèle. Dans un mode de réalisation préféré, on dispose en antiparallèle au moins deux valves convertisseuses commandées ou deux groupes de telles valves dans le circuit oscillant parallèle. 30 II est avantageux d'ajouter un dispositif de re charge pour la capacité du circuit oscillant parallèle.Celle-ci peut être branchable,pour la charge, aux bornes d'une source de tension continue, indépendamment des valves de 1'onduleur,avec présence éventuelle d'une inductance dans le circuit de recharge. 35 Le circuit oscillant parallèle peut §tre mis en action à tout moment voulu à l'aide de ses valves. En même temps que la commande des autres valves convertisseuses de l'onduleur, on obtient ainsi une nette répartition en temps de tous les processus à l'intérieur de l'onduleur. Il en résulte un accroisse-40 ment considérable de la puissance active fournie, laquelle peut 7111164 2 2085787 être commandée par décalage des instants d'amorçage des valves du circuit oscillant parallèle par rapport à ceux des autres valves de l'onduleur. la recharge judicieuse de la capacité du circuit oscillant parallèle assure aussi l'oscillation immé-5 diate de l'onduleur à la puissance maximale. Le choix approprié de la tension continue appliquée pour la recharge permet également de faire entrer l'onduleur en oscillation à une puissance plus élevée que sa puissance stationnaire. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la 10 description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, qui représente le schéma de montage d'un dispositif onduleur conforme à ladite invention, lequel pourrait aussi être monté en pont. Le montage série de deux valves convertisseuses 15 commandées, ou de deux groupes de telles valves 1, et 2 est relié aux bornes 3 et 4 d'une source de tension continue. Ces valves commandées 1 et 2 consistent par exemple en des thyris-tors. Afin de ne pas surcharger la figure, on s'est abstenu d'y représenter les dispositifs de commande des diverses valves con-20 vertisseuses que renferme l'ensemble du montage : ils sont établis de la façon connue pour les onduleurs. On peut par exemple utiliser comme source de tension continue un redresseur, non représenté, alimenté par un secteur alternatif. Une inductance 5 ou 6 est branchée entre les bornes 3 et 4 de ladite source et 25 chacune des valves 1 et 2. Le montage série de deux condensateurs 7 et 8 est branché en parallèle sur celui des soupapes 1 et 2 et des inductances 5 et 6. Le circuit oscillantparallèle 11, branché entre le point commun 9 des valves 1 et 2 et le point commun 10 des condensateurs 7 et 8, se compose d'une inductance 30 12 et d'une capacité 13. La puissance peut être prélevée sur l'inductance 12 ou sur un ou plusieurs transformateurs 12a, 12b, etc. Le circuit oscillant comporte en outre deux valves commandées 14 et 15 en antiparallèle constituées par exemple par des thyris-tors. Ces valves convertisseuses 14 et 15 peuvent aussi être 35 remplacées par des groupes de telles valves. Elles permettent de mettre en action à tout moment voulu le circuit oscillant 11. Ce dernier reçoit l'énergie nécessaire à travers les valves 1 et 2 et les inductances 5 et 6 ; les condensateurs 7 et, 8 servent d'accumulateurs d'énergie intermédiaires,, 40 Une résistance 16 est branchée en parallèle sur le 71 11164 3 2085787 montage série de la valve 2 et de l'inductance 6, reliées à la "borne positive 4 de la source de tension continue. Cette résistance 16, sensiblement équivalente à la résistance de fuite des valves 1 et 2, permet de maintenir la charge du condensateur 13 5 dans le circuit oscillant parallèle 11. Une autre valve convertisseuse commandée 17, pouvant elle aussi consister en un thyristor, est reliée, d'une part au point commun 9 des valves 1 et 2, d'autre part à la borne 19 de la source de tension continue. Ladite borne 19 peut être à 10 la même tension que la borne 4 ou à une tension supérieure. Un autre condensateur 20 relie cette même borne 19 au point commun 10 des condensateurs 7 et 8 et se trouve donc en parallèle sur le montage série de 1'inductance 18, de la valve 17 et du circuit oscillant parallèle 11. On peut enfin brancher, en paral- 15 lèle sur le montage série de la valve 17 et de 1'inductance 18, une résistance 21 sur une borne 22 dont la tension est au moins égale, ou de préférence supérieure^ celle de la borne 19. La capacité 13 du circuit oscillant 11 se charge de la manière voulue à travers la valve 17, l'inductance 18, la résistance 21 et 20 le condensateur 20. Il en résulte que l'onduleur selon l'invention oscille aussitôt â la puissance maximale. On évite en même temps, par la charge à travers la résistance 21, le retard qui résulterait de la mise en circuit du thyristor 17. Si la tension initiale du condensateur 13 du circuit oscillant parallèle 11 25 doit être supérieure à la tensioti d'alimentation des condensateurs 7 et 8, on relie de préférence la résistance 21 à une borne 22 de tension supérieure. On utilise aussi la valve 17, l'inductance 18 et le condensateur 20 pour accélérer la recharge, en ayant soin d'amorcer la valve 17 à un instant approprié. Ce choir 30 de la tension du condensateur 13 du circuit oscillant parallèle 11 permet à l'onduleur d'entrer en oscillation à une puissance plus élevée que sa puissance stationnaire, qu'il rejoint ensuiteQ Pour l'explication du fonctionnement de cet onduleur, on supposera qu'il n'y passe pas de courant et que les con-35 densèteurs 7, 8, 13 et 20 sont chargés comme indiqué sur la figure. Si, à l'instant t^ , on met en.circuit la valve 14, le condensateur 13 change de charge à travers 1'inductance 12 et la valve 14. La valve 1 entre en circuit à l'instant t2 auquel le courant est maximal dans le circuit oscillant parallèle 11 et par 40 conséquent la tension du condensateur 13 nulle. Ce dernier, in- i 7111164 4 2085787 verse donc sa charge plus rapidement et le courant s'annule également plus rapidement dans l'inductance 12. C'est là un point particulièrement important en cas de fort amortissement, c'est-à-dire de puissance active élevée, du circuit oscillant 11. Ce-5 lui-ci reçoit en outre, du fait que la valve 1 est en circuit, l'énergie nécessaire à la prochaine oscillation. Mais, à l'instant t^, le condensateur 13 se trouve chargé inversement à son état initial, c'est-à-dire négativement, et les thyristors 1 et 14 sont bloqués. La valve 15 s'amorce ensuite, à l'instant t^, 10 et le condensateur 13 change de nouveau de charge, à travers l'inductance 12 et la valve 15. A l'instant t^ auquel la tension du condensateur est de nouveau nulle et par conséquent le courant du circuit oscillant parallèle 11 maximal, la valve 2 s'amorce et le condensateur 13 dudit circuit 11 se recharge à 15 tension positive comme déjà exposé. A la fin de ce processus de recharge, instant tg , les valves 15 et 2 sont de nouveau bloquées et l'on se retrouve à la situation initiale de l'instant t^ » Ce jeu de commutations se répète périodiquement. Il peut être interrompu à un instant approprié, par exemple à l'instant 20 tg, et repris à un moment quelconque. Pour accélérer la recharge du condensateur 13 et augmenter sa charge, il faut ouvrir le circuit de recharge par l'intermédiaire de la valve 17. Il est avantageux d'amorcer celle-ci, à cet effet, en même temps que la valve 2, à l'instant t^. On peut aussi l'amorcer à la place de la valve 2 au même instant tr- . Il est à remarquer encore qu'il n'est pas nécessaire d'amorcer les valves 1, 2 et 17 exactement au passage à zéro de la tension du condensateur 13 du circuit oscillant pa-rallèle 11. On peut commander d'une manière simple la puissance dans le circuit oscillant en décalant l'angle d'amorçage de ces valves par rapport à ceux des valves 14 et 15 dudit circuit oscillant 11. l'onduleur décrit ci-dessus permet d'atteindre une 35 haute fréquence de fonctionnement. Il est avantageux à cet égard que la periode des circuits oscillants composés du condensateur 13 et de l'inductance 6 ou du même condensateur et de l'inductance 5 soit au plus moitié de celle du circuit oscillant parallèle 11 composé de la capacité 13 et de l'inductance 12. / 71 11164 2085787 R3.TEOICAHONS 1. Onduleur à valves convertisseuses commandées, dont le circuit de charge comporte un circuit oscillant en parallèle formé d'une inductance comprenant celle du récepteur et 5 d'une capacité, caractérisé par le fait que des valves convertisseuses commandées sont insérées dans le circuit oscillant parallèle. 2. Onduleur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le circuit oscillant parallèle comporte deux ou 10 plus de deux valves convertisseuses commandées, ou groupes de telles valves, en montage antiparallèle. 3. Onduleur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de recharge de la capacité du circuit oscillant parallèle. 15 4- Onduleur selon la revendication 3 caractérisé par le fait que la capacité du circuit oscillant parallèle est hranchahle aux bornes d'une source de tension continue, indépendamment des valves convertisseuses de l'onduleur, par une valve commandée. 20 5. Onduleur selon la revendication 4 caractérisé par le fait qu'une inductance est placée dans le circuit de recharge. 6. Onduleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que la période de chaque 25 circuit oscillant formé d'une inductance en série avec l'une ou l'autre des valves convertisseuses de l'onduleur et de.la capacité du circuit oscillant parallèle est inférieure ou égale à la demi-période de ce dernier.