Brevet FR2073510A1 — publié le 19711001

L'invention concerne un procédé pour la surveillance de défauts d'une tension alternative approximativement rectangulaire, qui comprend un étage basculateur transistorisé, dans lequel la tension alternative redressée, appelée à être surveillée, est utilisée com-5 me tension de service, et où, lorsque la tension alternative à surveiller baisse rapidement, à partir d'une pleine valeur de service, d'un pourcentage préfixé, il se déclanche un processus de basculement en vue de la formation d'une impulsion de manoeuvre. De tels étages basculateurs conviennent, par exemple, pour .0 la surveillance des défauts d'une tension d'onduleur. Dans un étage basculateur de cette sorte, la tension alternative à surveiller n'est pas appliquée à une entrée de commande, mais est redressée et est appliquée à l'étage basculateur en tant que tension.de service, après avoir été filtrée par un condensateur. Comme, de cette façon, .5 la tension alternative redressée et lissée est surveillée par l'étage basculateur, il s'ensuit que de telsétages basculateurs conviennent également pour la surveillance de tension continues pures, ce qui n'exige pas une entrée de commande. Un tel étage basculateur est amené à basculer aussitôt après 0 l'apparition d'un défaut de la tension alternative, à la suite de quoi il se manifeste à la sortie de l'étage basculateur une impulsion de courant de manoeuvre , qui peut être utilisée pour la déconnexion de la source de courant alternatif, par exemple d'un onduleur. Toutefois, l'étage basculateur n'est pas amené à basculer 5 dans le cas d'une inversion prématurée ou retardée de la polarité, qui sera désignée dans la suite par l'expression "inversion non régulière de la polarité", car le bref effondrement de la tension qui s'y rattache est empêché pendant le déroulement de la tension alternative redressée, par le condensateur de filtrage. De même, l'étage 0 basculateur ne bascule pas - et ne doit d'ailleurs pas basculer -pendant les inversions de polarité régulières de la tension alternative surveillée. En l'absence d'un condensateur de filtrage, les inversions de polarité régulières sont appréciées comme des défauts, en plus des inversions de polarité non régulières, ce qui est eepen-j5> dantf indésirable. 70 46618 _2_ 20735 L'invention vise à permettre, à l'aide d'un étage basculateur transistorisé de l'espèce décrite ci-dessus et qui ne comporte pas de condensateur de filtrages une surveillance étendue des défauts de tensions alternatives rectangulaires, surveillance où. l!é-» 5 tage basculateur n'est amené à basculer que par des inversions de polarité non régulières» Une surveillance étendue de la tension est essentielle pour les onduleurs, afin que puissent être détectés nôn seulement les baisses de tension, mais aussi les inversions de polarité non r-égu-'0 lières de la tension de l'onduleur, inversions provoquées par uns commutation défectueuse de l'onduleur» Suivant l'invention, l'objectif esquissé ci-dessus sous l'effet d'une inversion de polarité, de la nature d'un défaut, 25 de la tension alternative, inversion qui se manifeste pendant qua subsiste une impulsion de tension continue, il se forme, indépendamment de>l'étage basculateur, une impulsion dejppoeuvre retardée, cela à l'intervention d'un étage basculateur-distinct, connu de soi, qui fonctionne à la suite de l'absence d'une inversion 30 régulière de polarité. Suivant une autre particularité de l'invention, il est prévu pour la formation des impulsions de tension continue, un dispositif composé d'un émetteur d'impulsions d'une espèce connue, synchronisé avec la tension alternative à surveiller et constitué par un c 35 cuit RO raccordé à la tension alternative redressée et par un ti-sa»-* 70 46618 -3- 2073510 sistor unijonction (UJ) commuté par la tension du condensateur du circuit RC avec déphasage par rapport à l'inversion de polarité de la tension alternative, ainsi que d'un étage basculateur monostable d'une espèce connue, attaqué par l'émetteur d'impulsions, étage 5 qui engendre des impulsions de courant continu de durée préfixée. L'invention prévoit en outre un étage basculateur de type connu, qui comprend deux entrées de commande assujetties à la polarité pour surveiller les inversions de polarité d'une tension alternative, étage où, à ,1a suite de l'absence d'une inversion ré-10 gulière de la polarité de la tension alternative surveillée se déclenche un processus de basculement en vue de la formation d'une impulsion de manoeuvre, la disposition étant telle qu'une entrée de commande se voit affecter les alternances positives et la seconde entrée de commande, les alternances négatives, de la tension 15 alternative à surveiller, la sortie de ce basculateur étant con-nectéerla sortie de l'étage basculateur auquel sont superposées les impulsions de tension continue. On exposera ci-après l'invention d'une manière plus détaillée, en s e reportant aux figures 1 et 2. 20 La figure 1 représente le schéma bloc d'un dispositif pour la surveillance des défauts d'un onduleur, où le câblage des dif.-rents blocs est représenté d'une manière détaillée. La figure 2 représente un diagramme de la tension alternative surveillée qui, dans l'intérêt de la simplicité, a été repré-25 sentée sous une forme exactement rectangulaire, diagramme dans lequel on a mis en évidence les différentes perturbations possibles et le mode de fonctionnement du dispositif de surveillance lors de ces perturbations, ainsi qu'un diagramme de la tension du condensateur de la partie de l'étage basculateur qui surveille les alter 30 nances positives de la tension de l'onduleur. Le système suivant la figure 1, destiné à la surveillance des défauts d'un onduleur comprend, à titre d'élément essentiel, un étage basculateur de surveillance de tension transistorisé 1, auquel est appliquée, par l'entremise d'un redresseur 11, la ten-35 sion à surveiller de l'onduleur, laquelle sert d'autre part de 70 46618 -4- 2073510 tension de service pour l'étage basculateur. En outre, ce système comprend un générateur d'impulsions 2 synchronisé avec la tension U^- de l'onduleur, ainsi qu'un étage basculateur monostable 3 piloté par le générateur d'impulsion 2, étage qui engendre des im-5 pulsions de tension continue X en synchronisme avec la tension de l'onduleur et dans une position de phase déterminée par rapport à cette dernière tension, impulsions qui sont appliquées à l'étage basculateur 1 par l'entremise d'une soupape de découplage 3' et qui sont superposées à la tension de l'onduleur redressée à sur- 10 veiller (tension de service de l'étage basculateur 1). Ce système comprend en outre un étage basculateur attaqué en push-pull par la tension U^ de l'onduleur à travers deux entrées de courant 41, 42. Les sorties et A^ des âsages basculateurs 1 et 4 sont connectées entre elles, pour constituer une sortie commune A. 15 Le schéma de principe de l'étage basculateur 1 est consti tué par un montage oscillateur générateur d'impulsions, connu en soi, qui comprend un transistor UJ 12, une résistance 13 branchée derrière la base I du transistor 12, une faible résistance ohmique 14 branchée devant la base II et couplée en série avec la tension 20 redressée U^ de l'onduleur, ainsi qu'un circuit RC 15 branché en parallèle avec ces résistances et constituant le circuit pilote du transistor UJ 12, circuit dont le condensateur 15' est branché en parallèle avec le trajet émetteur-base I du transistor UJ. Une diode 16 à semi-conducteur, polarisée dans le sens direct 25 de l'émetteur du transistor à une jonction 12, relie la résistance 15" au condensateur 15' et à l'émetteur de ce transistor. Elle a pour but de découpler le condensateur 15' et l'émetteur du transistor 12 d'avec la tension redressée de l'onduleur (tension continue de service), lors d'une baisse de la tension d'onduleur 30 surveillée. Un potentiomètre 17 est en outre branché entre, d'une part, la jonction entre la résistance 15" du circuit RC et, d'autre part, la diode à semi-conducteur 16 et le pôle négatif de la tension alternative redressée. La tension au condensateur 15' ou la tension d'émetteur Ug peut être réglée en ajustant le rapport 35 des résistances 15" et 17» Lorsque la tension au condensateur de 70 46618 -5- 2073510 vient supérieure à la tension de rupture (Up = Ugg), le transistor^^ devient conducteur et le condensateur 15' se décharge par le trajet émetteur-base I du transistor 12, ainsi que par la résistance 13» Etant donné que lorsqu'un onduleur est perturbé .la tension f de sortie baisse d'au moins 50>o, on ajuste le rapport de division des résistances 15" et 17 a une valeur Up = 0,5 •- Ugg . Lorsque, désormais, la tension d'onduleur U^- baisse brusquement de 50/J- ou plus, la tension-base Ugg du transistor 12 diminue de la même quantité. Le condensateur 15' ne peut pas se décharger en raison de la •.0 polarité de la diode à semi-conducteur 16, de sorte que la tension d'émetteur U^, demeure d'abord constante et donc supérieure à la tension de rupture Up Le montage du générateur d'impulsions 2 est sensiblement iden-?0 tique à celui de l'étage basculateur 1. La tension continue de service est appliquée à partir d'une source de tension distincte. Elle peut cependant aussi rtre fournie par la tension d'onduleur redressée au moyen du redresseur deux alternances 11 de l'étage basculateur 1 et être appliquée à travers une diode de découplage 3"» Un :^5 condensdt*i*K sert à filtrer la tension de service. Le générateur d'impulsions 2 comprend toutefois une entrée de synchronisation, à laquelle est appliquée la tension de l'onduleur par l'entremise d'un circuit différentiateur 20 et un redresseur à deux alternances 21. L'étage de synchronisation est constitué par un transistor 26 qui 30 est branché en parallèle avec le condensateur 25' et qui décharge ce dernier périodiquement aux inversions de polarité. Le générateur d'impulsions produit à chaque alternance, et dans une position de phase déterminée par rapport à la tension de. l'onduleur, une brève impulsion de courant. La position de phase correspond au laps de :5 temps dans lequel, après le début d'une nouvelle alternance de la 70 46618 -6- 2073510 tension alternative, le condensateur 25' est chargé à la tension de rupture du transistor unijonction 22. Les impulsions de courant du générateur d'impulsions 2 possèdent une fréquence double de celle de l'onduleur et sont appli-5 quées à l'entrée de l'étage basculateur monostable transistorisé 3- Il est inutile de décrire ici en détail le montage de cet étage basculateur. A chaque alternance de la tension de l'onduleur, cet étage basculateur est déclenché et amené à 1'état.stable, par une impulsion de courant du générateur d'impulsions. A la sortie de 10 l'étage basculateur monostable 3 apparaissent des impulsions rectangulaires de courant continu I, qui s'amorcent à chaque impulsion de courant fournie par le générateur d'impulsions 2 eo se terminent avec le retour de l'étage basculateur monostable 3 à lTétat stable. La durée des impulsions de tension continue I est déterminée 15 par la constante de temps, elle-même variable, de l'étage basculateur monostable. Ces impulsions de tension continue sont superposées, au moyen de la diode de découplage 3', à la tension de service continue de l'étage basculateur 1, c'est-à-dire, à la tension de l'onduleur redressée à deux alternances. Pour constituer la 20 tension continue de service de l'étage basculateur 3> on fait également appel à la tension alternative U^. surveillée, redressée au moyen du redresseur deux alternances 11 et appliquée au moyen d'une soupape de découplage 3"• Suivant l'invention, la position de phase des impulsions de •c courant du générateur d'impulsions 2 par rapport à la tension de l'onduleur et à la durée des impulsions de courant continu I est choisie de t elle' manière que les impulsions de courant continu s'amorcent peu avant une inversion de polarité régulière de la tension de l'onduleur et se terminent peu après cette inversion. Par 30 exemple, suivant la figure 2, les impulsions de tension continue I s'amorcent chaque fois aux instants t^ (par exemple 2 ms avant l'inversion de polarité) et se terminent aux instants tj ( 2 ms après cette inversion). L'amplitude I des impulsions de tension continue est choisie au moins suffisamment grande pour que, à chaque inver-35 sion de polarité de la tension surveillée de l'onduleur, la ten 70 46618 -7- 2073510 sion continue à l'étage basculateur 1 soit encore supérieure au pourcentage de la pleine tension de l'onduleur, pourcentage auquel correspond, en cas de baisse de la tension de l'onduleur, un basculement de l'étape basculateur 1 et, k 1m sortie , 1 '-j ma rit ion 5 d'une impulsion de manoeuvre pour la déconnexion de l'onduleur. On empêche ainsi le déclenchement de l'étage basculateur de surveillance 1 par l'inversion régulière de la polarité de la tension de l'onduleur. L'étage basculateur transistorisé 4 a été prévu afin que, 10 même en cas de perturbation, qui se manifeste en présence d'une impulsion de tension continue - c'est-à-dire dans les intervalles de temps (tj_, t£) - dans la marche de la tension de l'onduleur, il ne se produise pas une impulsion de manoeuvre. Cet étage est établi de telle manière qu'il soit amené à basculer dans le cas où une seule 15 inversion régulière de la polarité de la tension U^. de l'onduleur fait défaut, mais qu'il reste par ailleurs à l'état stable. L'étage basculateur 4 se voit appliquer la tension de l'onduleur, en push-pull, à chacune de ses entrées de commande 41, 42, affectées chacune à une polarité. Son circuit est dessiné dans l'unité-bloc 20 de l'étage basculateur 4, dans la figure 1. La tension de l'onduleur, transmise à un enroulement de transformateur à prise médiane, débloque, à tour de rôle, par les entrées de commande 41 et 42, cha cun des transistors 43 et 44- Par suite, l'un des condensateurs 45 et 46 se charge à travers une résistance 45' ou 46', respectivement 15 Le côté chargé positivement de chacun de ces condensateurs est connecté, à travers une diode de découplage à l'émetteur d'un transistor à unijonction 47» dont la base II est connectée au pôle positif de la tension continue d'alimentation, tandis que la base I, qui constitue la sortie A^ de l'étage basculateur 4, est raccordée à 30 la sortie A-^ de l'étage basculateur 1. L'allure, en f onction du temps, de la tension au niveau des condensateurs 45 et 46 est ajustée lors du chargement (diagramme b, figure 2) de telle manière que 12 ms après la dernière inversion de polarité, le niveau n' et la tension de rupture du transistor à unijonction 47 soient atteints, 35 de façon que celui-ci délivre une impulsion de manoeuvre. 70 46618 2073510 Il s'ensuit que, lorsqu'une inversion de polarité de la tension de l'onduleur vient à faire défaut, la tension du condensateur atteint, 12 ms après la dernière inversion de polarité régulière, la tension de rupture de l'émetteur du transistor 47; cependant qu'une 5 impulsion de'courant apparaît à la sortie A^. Un décrira dans la suite la manière dont cet étage basculateur 4 fonctionne lorsqu'une perturbation de la tension de l'onduleur se manifeste en présence * d'une impulsion de tension continue I. Lorsque les inversions de polarité se succèdent d'une manière régulière, c'est-à-dire toutes J.O les 10 ms pour une fréquence de 50 Hz, la tension de rupture n'est pas atteinte. Le condensateur chargé, 45 ou 46 suivant le cas, est ensuite déchargé, après l'inversion régulière de la polarité, à travers une diode LS - branchée en parallèle avec la résistance du circuit RC considéré - et la résistance de collecteur du transis-15 tor de commutation considéré 43 ou 44j cependant que l'autre condensateur, soit, 46 ou 45, se charge. Une diode 49, pour la décharge à travers la résistance du collecteur du transistor de commutation considéré 44 est également branchée en parallèle avec la résistance de charge de ce condensateur. La tension continue d'alimenta-":0 tion de l'étage basculateur 4 est la même que celle des étages 2 et 3. Un étage amplificateur et inverseur 5 est intercalé, en vue du traitement des signaux, dans la sortie commune A du système. Pour mettre en évh.dence le fonctionnement du système suivant la figure 1, on se reportera ci-après au diagramme £ de la figure :=!5 2} qui représente l'allure rectangulaire d'une tension d'onduleur U^ à surveiller, sous la forme d'une courbe pleine. Sur cette représentation graphique on a dessiné en lignes de chaînette l'allure as la tension de l'onduleur pendant et peu après les différents défauts. La nature des perturbations est indiquée par des chiffres de J>0 référence I à VI au-dessous des points où ces perturbations se produisent. Au-dessus de chacun des points considérés est marqué le chiffre de référence de l'étage basculateur (l ou 4) à la sortie duquel se manifeste une impulsion de manoeuvre en cas de défaut. Le défaut I représente une inversion de polarité irréguliè-:5 re prématurée de la tension de l'onduleur survenant entre deux COPY 70 46618 -9- 2073510 impulsions superposées de tension continue I. A la cuite de ce défaut, il se produit dans la marche de la tension de l'onduleur redressée à deux alternances un étroit creux de tension, auquel correspond également une baisse de la tension-base I-base II, et donc aussi de la tension de rupture Up du transistor à une jonction de l'étage basculateur 1, tandis que la tension'-au condensateur demeure initialement constante, de sorte que le transistor 12 est commuté avec une faible résistance entre l'émetteur et la base et que la charge du condensateur 15' est délivrée à la sortie A^ en tant qu'impulsion de manoeuvre. Le défaut II représente une absence de tension survenue entre deux impulsions de tension continue I superposées. Dans ce cas, l'étage basculateur 1 fonctionne de la même manière que lors du d éfaut I. Le défaut III représente une inversion irrégulière de la polarité, qui se produit au cours d'une impulsion I superposée, de sorte que seule l'impulsion de tension I se manifeste à l'étage-bas culateur I dans le creux de tension redressée de l'onduleur, l'amplitude de cette impulsion étant toutefois choisie de telle manière que l'étape basculateur ne fonctionne pas» Comme cette inversion de polarité se produit non pas d'une manière régulière à l'instant t^ mais peu de temps après, le condensateur de l'étage basculatfcor 4, qui se charge dan^ les alternances positives de la tension de l'onduleur, sera rechargé prématurément dans le cas de cette perturbation, de sorte que, à l'instant t^, la tension" du condensateur atteint la valeur de mise au travail n' et que l'étage basculateur 4 est amené à fonctionner (voir diagramme b, figure 2) , lorsque l'étage basculateur h- fonctionne, il se manifeste une impulsion d'actionnement à la sortie A^. Le défaut IV représente une absence complète de la tension, qui se produit également pendant une impulsion de tension continue superposée I, de sorte que l'étage basculateur monostable 3 ne peut débloquer l'étage basculateur \ qu'à la fin de cette impulsion, à l'instant = t2» H se produit une baisse de tension à la base II du transistor 12. L'étage basculateur 1 délivre ensuite une impul- BAD ORIGINAL 70 46618 -10- 2073510 sion d'actionnement. Le défaut V se produit également au cours d'une impulsion superposée I de tension continue et représente un défaut de commutation fréquent dans les onduleurs et qui se produit lorsqu'une 5 commutation incorrecte succède à une commutation régulière. Dans ce cas (voir diagramme b de la figure 2), le condensateur de l'étage basculateur 4? qui se charge pendant les alternances négatives de la tension de l'onduleur, continue.à se charger au bout d'une brève interruption (voir allure de la tension du conden-10 sateur), de sorte que l'étage basculateur 4 est mis au travail à l'instant t^ et qu'une impulsion de manoeuvre apparaît à la sortie A^. Finalement, le défaut VI consiste en ce qu'une inversion (régulière) de la polarité se produit non pas à un instant t , mais pendant l'alternance qui suit, à savoir, à l'instant t^. Dans ce 15 cas, l'étage basculateur 4 fonctionne de la même manière que dans le cas du défaut V, â scvoxr, a l'instant t*j. On peut un cor a conoe v.-^r d'autres cas de perturbations o£ le système de 3urvei._i. :,ce .y;actionnant suivant l'invention produit une impulsion ae manoeuvre à la sortie commune A, à savoir 2.0 lorsque, par exemple, comme -.'est le cas dans certains montages d7onduleurs3 La tension de l'onduleur descend à 50>. de sa valeur normale ou. par exemple, lorsqu'elle descend à ce pourcentage immédiatement après une inversion régulière de la polarité. BAD ORIGINAL COP^ 1 70 46618 -ii- 2073510 REVENDICATIONS 1. Procédé pour la surveillance de défauts d'une tension alternative approximativement rectangulaire, qui comprend un étage basculateur transistorisé, dans lequel la tension alternative re- 5 dressée, appelée à être surveillée, est utilisée comme tension de service, et où, lorsque la tension alternative à surveiller baisse rapidement, à partir d'une valeur de service normale, d'un pourcentage préfixé, il se déclenche un processus de basculement en vue de la formation d'une impulsion de manoeuvre, caractérisé en ce que la 10 tension continue de service de l'étage basculateur (l) se voit superposer, à travers une diode de découplage (3'), des impulsions de tension continue (I) synchronisées avec la tension alternative cette superposition s'effectuant avec une position de phase telle par rapport à la tension alternative que ces impulsions subsistent 15 chaque fois lors d'une inversion de polarité de la tension alternative, impulsions qui présentent au moins une amplitude telle que le basculement de l'étage basculateur (l), sous l'effet d'une inversion de polarité de la tension alternative, ne fait défaut qu'en présence de ces impulsions, mais que, par contre, sous l'effet d'une in-20 version de polarité, de la nature d'un défaut, qui se manifeste pendant que subsiste une impulsion de tension continue (I), il se forme, indépendamment de l'étage basculateur (l), une impulsion de manoeuvre retardée, cela à l'intervention d'un étage basculateur distinct (4), connu en soi, qui fonctionne à la suite de l'absence 25 d'une inversion régulière de la polarité de la tension alternative V 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est composé d'un émetteur d'impulsions (2) d'une espèce connue, synchronisé avec la tension 30 alternative (U^) à surveiller et constitué par un circuit RC raccordé à la tension alternative redressée (U^) et par un transistor à une jonction (UJ) (22) commuté par la tension du condensateur (25') du circuit RC avec déphasage par rapport à .1 'inversion de polarité de la tension alternative, ainsi que d'un étage basculateur 35 monostable transistorisé (3), d'une espèce connue, attaqué par l'é 70 46618 -12- 2073510 metteur d'impulsions, basculateur qui engendre des impulsions de courant continu (I) de durée préfixée. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre.du procédé suivant la revendication 1, caractérisé par un autre étage basculateur tran- 5 sistorisé (4) du type connu, qui comprend deux entrées de commande (41, 42) assujetties à la polarité, pour surveiller les inversions de polarité d'une tension alternative, étage où à la. suite de l'absence d'une inversion régulière de la polarité de la tension alternative surveillée, se déclenche un processus de basculement en vue 10 de la formation d'une impulsion de manoeuvre (41), la disposition étant telle qu'une entrée de commande se voit affecter les alternances positives et la seconde entrée de commande (42), les alternances négatives, de la tension alternative (U^) à surveiller, la sortie (A^) de cet étage basculateur étant connectée à la sortie 15 (Ax) de l'étage basculateur (l) auquel sont superposées les impulsions de t ension continue.. 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tension continue de service pour le générateur d'impulsions (2), pour l'étage basculateur monostable (3) et l'étage basculateur 20 (4) est fournie par la tension alternative (U^) redressée au moyen du redresseur deux alternances (il) de l'étage basculateur (1), est appliquée à travers une diode de découplage (3") et est filtrée par un condensateur (K).