Brevet FR2132276A1 — publié le 19721117

i 2132276 Cette invention concerne les systèmes de régulation et, plus particulièrement, les systèmes de régulation destinés à réguler un débit électrique avec un temps de rétablissement réduit. 5 Dans les systèmes où le débit électrique d'un appareil est régulé par rapport à une valeur de référence, lorsque le débit électrique s'écarte brusquement de façon importante du niveau de référence, par exemple à l'occasion du raccordement d'un récepteur extérieur à l'appareil régulé, il ne revient 10 ordinairement au voisinage du niveau de référence qu'après un certain délai. Un tel retard est nécessaire au fonctionnement correct du moyen de régulation, parce que, si l'on ne faisait pas intervenir un retard quelconque, le système de régulation ten-15 drait à être trop sensible pendant le fonctionnement normal, durant lequel le débit électrique ne vax ie pas brusquement, mais suit approximativement le niveau de référence. Dans le système de régulation du type indiqué ci-dessus, on a. donc prévu un retard convenable. 20 En plus du retard mis en jeu dans le fonctionnement du système d^ régulation lui-même, un certain temps est cependant nécessaire pour que le débit elactrique, à partir d'une valeur ayant brusquement varié , atteigne la valeur de référence. On peut réduire ce temps en augmentant le dacit, c'est-à-dire 25 le gain du système de régulation,quel qne soit le retard du système de régulation.. Cependant, du point de vue de sa stabilité, on ne peut rendre trop élevé le gain du système. Un objectif de l'invention est de réduire le temps nécessaire au rétablissement du débit électrique régulé sans 30 affecter la stabilité du système de régulation, en faisant en sorte que le gain fourni soit stable pendant le fonctionnement, normal du système de régulation et que sa valeur passe à une valeur plus élevée au moment d'une brusque variation du débit électrique soumis à régulation. 35 Un autre objectif de l'invention est de fournir un système de régulation qui soit de construction simple et de faible coût, et avec lequel on puisse obtenir une régulation du type mentionné ci-dessus. L'invention se présente sous la forme d'un système de 40 régulation destiné à réguler un débit électrique avec un temps 72 11323 2 2132276 de rétablissement; réduit, c;ui comprend un moyen de régulation destiné à réguler un débit électrique par rapport à une valeur de référence, un moyen de détection pour détecter la différence entre ladite valeur de référence et la valeur 5 réelle dudit débit électrique, un élément à région d'insensibilité pour produire un débit à l'apparition d'un débit prédéterminé dudit moyen de détection, et un moyen de réglage de gain pour régler le gain dudit moyen de régulation selon les valeurs du débit dudit élément à région d'insensibilité. 10 On comprendra mieux 1'invention à partir de la description suivante faite en rapport avec les dessins annexés, dans lesquels s Les figures 1 et 2 sont des schémas simplifiés qui illustrent les principes sous-tendant 11 invention; 15 La figure 3 est un schéma représentant un mode de réalisation de l'invention; et La figure 4 est un grapnrque représentant une courbe caractéristique intensité-tension d'un élément du scème de la Figrre 3. 20 Si l'on se reporte à la Figure 1, le numéro de référence 1 désigne u:.i. appareil régalé délivrant un débit électricue E^, et le n'-^xéro 2 un moyen de .;éyulatioi. régulant l'appareil 1. A l'entrée du moyen de régulation 2, un dëtacteur 3 est raccordé qui détecte la différence Ae entre une tension de rëfé-25 rence Eg et la tension de sortie . Au moyen de la boucle de régulation décrite ci-dessus, la tension de sortie EQ est régulée de manière à suivre la tension de référence - La sortie du détecteur 3 est également raccordés à un élé-30 ment 4 à région d'inser^ibilité qui ne délivre un débit que lorsque la valeur de sortie AE du détecteur 3 dépasse un niveau prédéterminé. L'amplification du moyen de régulation 2 est conçue pour être modifiée selon les valeurs de sortie de l'élément 4 à région d'insensibilité. 35 Dans la structure précédente en fonctionnement, lorsque la tension de sortie E0 de 1'appareil 1 régulé par le moyen de régulation 2 suit la tension de référence Eg en l'absence de perturbation externe, la valeur de sortie ÛE du détecteur 3 est extrêmement petite, de sorte que l'élément 4 à région 40 d'insensibilité ne délivre aucun débit. 72 11323 3 2132276 Dans ces conditions normales, la régulation s'effectue donc avec un gain stable fixe pour le moyen de régulation. Au moment où l'on raccorde un récepteur extérieur (non représenté ) à la sortie de l'appareil régulé 1, son débit 5 Eq s'écarte fortement du niveau de référence Eg et sort de la région d'insensibilité de l'élément 4. En conséquence, l'élément 4 délivre un débit, qui règle le gain du moyen de régulation 2 ou le porte à une valeur plus élevée. De cette manière, le débit EQ qui s'est fortement écarté du niveau de XO référence Eg peut être rapidement ramené au niveau de référence. Après le rétablissement du débit EQ, la valeur de sortie ÛE du détecteur 3 redevient petite, de sorte que le débit précédent de l'élément 4 à région d'insensibilité est ramené à zéro et que le gain du moyen de régulation 2 dont la valeur 15 a augmenté est ramené à sa valeur initiale. Comme cela t. été décrit, selon 1 ' invention, le gain du moyen de régulation esc fjLsë à une valeur convenable du point de vue du fonctionnement stab'.e du moyen de régulation dans des conditions normales, candis qu'il est porté à une valeur 20 plus grande du fait qu'on tc.ble sur un rétablissement rapide du débit plutôt que sur un fonctionnement stable an moment de la vc.Liation soudaine du dt.bit EQ„ Dans le systèiae précédent où le débit EQ est régulé de manière à suivre le niveau de référence la différence /Î^E, 25 qui est égale à Eg - EQ, entre la référence Eg et le débit EQ peut être positive ou négative. Lorsque la différence E est positive, on augmente le débit E^, tandis qu'on le diminue pour une différence négative. Dans le premier cas, le gain du moyen ûe régulation 2 est dit positif, tandis que, dans le 30 dernier cas, il est dit négatif. En conséquence, pour pouvoir ramener rapidement le débit EQ d'une valeur soudainement modifiée au iiiveau de référence, on peut augmenter le gain du moyen de régulation 2 dans le sens positif lorsque la différence Ae dépasse un niveau positif prédéterminé, tandis 35 qu'on peut l'augmenter dans le sens négatif lorsque la différence devient inférieure à un niveau négatif prédéterminé. Alors que dans l'exemple précédent, le gain du moyen de régulation 2 lui-même est directement modifié selon les valeurs de sortie de l'élément 4 à région d'insensibilité 40 qui sert de moyen de réglage du gain du moyen de régulation 2, 72 11323 4 2132276 on peut également obtenir t'es résultats semblables au moyen d ' agencem^ivcc. qui vont être décrits ci-dessous. La figure 2 montre un exemple de tels autres agencane: An. Dans cet agencement, on a prévu 5 séparément un second moyen de régulation 5 monté en parallèle avec le premier moyen de régulation 2. Le moyen de régulation 5 est commandé par les valeurs de sortie 2 de l'élément 4 à région d'insensibilité et son débit est combiné additivement au débit du moyen de régulation 2. 10 Dans ce cas, l'élément 4 à région d'insensibilité est utilisé comme une sorte de commutateur. L'addition du débit du moyen de régulation 5 au débit du moyen de régulation 2 a les mêmes effets que l'augmentation du débit du moyen de régulation 2. En d'autres termes, cette addition a les mêmes 15 effets que ceux qui seront obtenus par augmentation du gain du moyen de régulation considéré dans son ensemble. Suivant une seconde possibilité.- on peut fixer le gain du moyen de régulation 5 de la Figure 2 à une valenr supérieure à cello du gain du moyen de régulation 2, et on peut disposer 20 les deux moyens de régulation de manière à ce qu'ils commutent l'un 6n l'autre selon les valeurs rie sortie de l'élément 4 L région d'insensibilité. Alors qu'on prévoit dans l'agencement précédent deux moyens de régulation 2 et 5 qui coitimutent l'un en l'autre, il est 25 également possible de commander le gain graduellement en pré voyant un nombre très supérieur de moyensde régulation. L'utilisation des systèmes décrits ci-dessus des Figures 1 et 2 peut âtre étendue à la régulation de 11inte.. ité ou de la tension, considérés comme débit électrique. 30 La figure 3 préser.ce une adaptation pratique du système de la Figure 2 à la régulation de tension d'un générateur de tension alternative. Si l'on se reporte à la Figure 3, le numéro de référence 6 désigne un générateur de tension alternative pourvu d'un 35 induit 51 et d'un bobinage inducteur 62, le numéro 7 un transformateur, le numéro 8 un déphaseur magnétique comprenant un enroulement de commande 81, un enroulement de pola-risâtion 82 et des enroulements de sortie 83, et le numéro 9 des conformateurs d'impulsion destinés à donner une forme 40 convenable au débit du déphaseur 8. Le numéro 10 désigne un bad original 72 11323 5 2132276 circuit de thyristors destiné à réguler la tension parcourant le bobinage inducteur 62 du générateur 6. Il comprend deux thyristors loi et 102, et deux diodes 103 et 104. Les numéros 11 et 12 désignent des redresseurs biphasés constitués 5 de diodes, les numéros 13 à 16 des résistances, et les numéros 17 à 20 des diodes. Le numéro 21 désigne un détecteur destiné à détecter la différence E entre la tension de référence E et la tension de sortie E , et le numéro 22 un o circuit NON conçu selon 1'invention. 10 La structure décrite ci-dessus constitue un système de régulation d'un générateur de tension alternative à autoexcitation. Il constitue également un générateur de tension de référence où le rapport entre la tension de sortie et la fréquence est régulé à une valeur constante par utilisation d'un 15 bobinage à saturation 211 dans le détecteur de différence 21. Pour décrire le fonctionnement du circuit ayant la structure précédente, on suppose, peur simplifier cette description, une fréquence de sortie constante. le figure 4 représence une courbe caractéristique 20 intensité-tension du bobinage à saturation 211. On fixe à l'avance un point de fonctionnement en C, où le système régulé -est équilibré. La tension Eg aux bornes du bobinage à saturation 211 correspondant au point de fonctionnement C ne varie pas notablement pour de petites variations de la tension 25 de sortie eq, de sorte qu'elle peut être utilisée comme tension de référence. L'intensité ig passant dans le bobinage à saturation 211 est pratiquement proportionnelle à la différence entre la tension de référence E et la tension de sertie E_ D U Sur un intervalle de valeurs voisines de E . En conséquence, & 30 ce courant ic est desti .ié à passer dans l'enroulement de commande 81 du déphaseur 8. La sortie du déphaseur 8 est raccordée par l'intermédiaire des conformateurs d'impulsions 9 au circuit de thyristors 10 qui régule la tension parcourant le bobinage inducteur 62 du générateur 6, régulant ainsi 35 finalement la tension de sortie EQ du générateur 6 de manière à ce qu'elle suive la valeur de référence Eg. Si le courant ic passant dans le bobinage à saturation O 211 en proportion de la différence entre la tension de sortie E„ et la tension de référence E_, tombe au-dessous ' O b 40 d'une limite supérieure prédéterminée de la région d'insensibilité 72 11323 6 2132276 repérée par ip et Ep à la suite d'une soudaine chute de la tension de sortie au moment da raccordement d'un récepteur extérieur , le circuit NON 22 délivre un débit qui met les thyristors loi et 102 du circuit de thyristors 10 dans l'état 5 conducteur, ce qui fait augmenter brusquement la tension de sortie EQ du générateur 6. Avant le retour, ou à l'instant du retour de la tension de sortie E^ au niveau de référence Eg, le débit du circuit NON 22 s'annule, et la commande du circuit de thyristors 10 s'effectue ultérieurement par l'in-10 termédiaire du débit du déphaseur magnétique 8. Puisque les thyristors loi et 102 sont mis dans un état de conduction complet indépendamment du débit du déphaseur 8, s'il se présente une réduction anormale de la tension de sortie E , le gain du système de régulation peut être forte-15 ment augmenté dans un tel cas. Alors que dans 3e système de la Figure 3, on a prévu le réglage du gain en vue de l'apparition d'une soudaine chute de la tension de sortie EQ par rapport au niveau de référence, il est possible de prévoir également un réglage semblable 20 en vue de l'apparition d'une soudaine élévation de la tension de sertie par rapport au niveau de référence. Dar.s ce dernier cas, c:i peut prévoir séparément un moyen de détection destiné à détecter une certains valeur limite supérieure prédéterminée de la tension de sortie eL un cir-25 cuit ayant pour fonction de ramener le débit du déphaseur 8 à une valeur nulle. On a fait reposer la description précédente sur l'hypothèse d'une fréquence de sortie constante du générateur 6. Lorsque la fréqueaoe de sortie est variable, on fait varier la tension 30 aux bornes du bobinage à saturation 211 proportionnellement à la fréquence de sortie. Dans ce cas, la courbe caractéristique de la Figure 4 se déplace dans une direction parallèle à l'axe de la tension de sortie EQ proportionnellement à la fréquence de sortie, de sorte que la tension de référence E varie en O 35 proportion de la fréquence. En conséquence, il est possible de régler le rapport tension de sortie-fréquence du générateur 6 à une valeur constante. Comme cela a été mentionné précédemment, le fonctionnement propre du système de régulation est le même,que la fréquence de sortie soit constante ou non. 40 Si l'on compare le système de la Figure 2 à celui de la 72 11323 7 2132276 Figure 3, on note que l'appareil régulé 1 de la Figure 3 correspond au générateur 6 et au circuit de thyristors 10 de la Figure 3, le moyen de régulation 2 de la Figure 2 au déphaseur magnétique 8 de la Figure 3, le détecteur 3 5 de la Figure 2 au détscteur 21 de la Figure 3, et l'élément 4 à région d'insensibilité de la Figure 2 au circuit NON 22 de la Figure 3. On note également que le débit électrique eq et la valeur de référence eg du cas de la Figure 2 correspondent respectivement à la tension de sortie EQ du généra-10 teur 6 et à la tension aux bornes du bobinage à saturation 211 du cas de la Figure 3. Comme cela a été décrit précédemment, il est possible, selon 11 invention, de réduire fortement le temps nécessaire au rétablissement du débit de l'appareil régulé à partir 15 d'une valeur ayant subi une brusque variation, en faisant en sorte que le ga.'.n du système de régulation soit modifié au moment de la brusque variation du débit de l'appareil régula. Ainsi, puisqu'un gain t.cès stable est établi pendant le fonctionnement normal, et O'ue le gaiu n'est modifié qu'à l'instant 20 d'une brusque variation du c-ébit de l'appareil régulé, le système de régulation peut être de construction très simple. &A0 QFUGIHAL 72 11323 8 2132276 REVENDICATIONS 1. Système de régulation pour réguler un débit électrique avec une durée de rétablissement réduite, caractérisé par le fait qu1 il comprend ; un moyen de détection pour dé- 5 tecter la différence entre une valeur de référence et la valeur réelle dudit débit électrique; un élément à région d'insensibilité pour délivrer un débit à l'apparition d'une valeur de sortie prédéterminée dudit moyen de détection; et un moyen de régulation pour réguler ledit débit électrique par 10 rapport à ladite valeur de référence et possédant un gain dont la valeur doit être réglée selon les valeurs de sortie dudit élément à région d'insensibilité. 2. Système de régulation pour réguler un débit électrique avec une durée de rétablissement réduite selon la revendica- 15 tion 1, caractérisé par le fait que le gain dudit moyen de régulation augmente dans le sens positif lorsque le débit dudit élément à région d'insensibilité est positif. 3. Système de régulation pour réguler un débit électrique avec une durée de rétablissement réduite selon la revendica- 20 tion 1., caractérisé par le fait que le gain dudit moyen de régulatio.i augmente dans le sens négatif .1orsque le débit dudit élément à région d'insensibilité est négatif. 4. Système de régulation pour réguler an débit électrique avec une durée de rétablissement réduite selon la revendica- 25 tion 1, caractérisé par le fait que ledit moyen de régulation comprend au moins deux circuits de réglage de gain raccordés en parallèle et produisant des gains différents, l'un au moins desdits circuits de réglage d^ gain ayant pour fonction normale de réguler ledit débit électrique, l'autre ou les 30 autres desdits circuits de réglage de gain étant conçu (s) pour être rendu opérant (s) selon les valeurs de sortie dudit élément à région d'insensibilité. 5. Système de régulation pour réguler un débit électrique avec une durée de rétablissement réduite selon la revendica- 35 tion 1, caractérisé par le fait que ledit moyen de régulation comprend au moins deux circuits de réglage de gain produisant des gains différents, lesdits gains différents étant commutés selon les valeurs de sortie dudit élément à région d'insensibilité.