Brevet FR2112380A1 — publié le 19720616

La présente invention concerne un convertisseur de fréquence comprenant des paires de redresseurs et d'inverseurs connectés en série, chaque paire de convertisseurs constituée par un redresseur et par un inverseur comportant un dispositif de dérivation commun. Ce type de convertisseur de fréquence est mis en oeuvre, par exemple, pour la connexion asynchrone de deux réseaux de courant alternatif situés à proximité l'un de l'autre et dont les fréquences nominales sont différentes ou qui, pour une raison quelconque, ne doivent pas être connectées en synchronisme l'un à l'autre. Du fait que les redresseurs et les inverseurs sont connectés en série alternativement les uns avec les autres, les tensions continues des convertisseurs d'une première catégorie ne peuvent s'ajouter, en sorte que le niveau de tension de 1'ensemble est limité. De plus, comme indiqué plus haut, des paires de convertisseurs, c'est-à-dire comprenant chacune un redresseur et un inverseur, peuvent comporter une connexion de dérivation commune. Jusqu'à présent, on a utilisé comme éléments de dérivation des sectionneurs qui, lorsqu'ils sont ouverts, peuvent provoquer l'amorçage d'un arc. Le branchement de deux convertisseurs est effectué à l'aide de la chute de tension dans cet arc qui permet l'allumage des tubes du convertisseur. Cependant, un branchement effectué à l'aide de ce procédé n'est pas particulièrement rapide, et l'arc entraîne de nombreux inconvénients tels que la formation de vapeur d'eau et une usure considérable en sorte que les frais d'entretien des sectionneurs peuvent être élevés. Au contraire, selon la présente invention, on propose la mise en oeuvre d'une forme quelconque de disjoncteur de type semblable au disjoncteur utilisé dans les réseaux à courant alternatif comme élément de dérivation ou de shuntage et, dans ce but, chaque paire de convertisseurs comporte un élément sensible au courant, comme on le verra ci-après. En conséquence, l'élément de shuntage est parcouru par la différence entre le courant principal filtré du convertisseur de fréquence et le courant non filtré de la paire de convertisseurs qui doit être branchée. Lorsque la valeur moyenne de ce dernier courant se rapproche de la valeur du courant principal filtré, le courant dans l'élément de shuntage est converti et d'un courant continu il devient un courant alternatif qui peut être coupé par un disjoncteur à courant alternatif ordinaire. L'amplitude de ce courant alternatif est principalement l'amplitude des ondulations du courant de la paire de convertisseurs qui est relativement faible en comparaison du courant principal. En conséquence, si le disjoncteur est réglé correctement, le courant alternatif peut être coupé facilement. A titre d'exemple, on a décrit ci-après et représenté au dessin annexé un dispositif selon l'invention. La figure 1 représente un convertisseur de fréquence selon l'invention. La figure 2 représente un détail du dispositif de commande d'un tel convertisseur. La figure 1 représente deux réseaux à courant alternatif 1 et 2 reliés par un convertisseur de fréquence comprenant quatre convertisseurs en série 3-6, les convertisseurs alternés étant connectés à l'un des réseaux à courant alternatif et fonctionnant comme redresseurs, tandis que les autres convertisseurs sont connectés à l'autre réseau à courant alternatif et fonctionnent comme inverseurs. Du fait que les convertisseurs alternent entre les deux modes de fonctionnement, la puissance peut être transmise dans l'un ou l'autre sens entre les deux réseaux à courant alternatif. Chaque paire de convertisseurs est montée en parallèle sur un élément de shuntage 8 ou 9, respectivement, et les deux paires sont connectées par une réactance de filtrage 7.Le convertisseur de fréquence selon l'invention correspond ainsi sensiblement au type de convertisseur de fréquence décrit dans le brevet français NO I 317 663. Sur la figure 1, l'élément de shuntage 8 d'une première paire de convertisseurs est représenté fermé, tandis que l'autre élément de shuntage 9 est représenté ouvert d'où il s'ensuit que les convertisseurs 5 et 6 sont en fonctionnement, tandis que les convertisseurs 3 et 4 sont déconnectés. Lorsque les convertisseurs 3 et 4 devaient être connectés, il était courant, autrefois, d'ouvrir l'élément de shuntage 8 afin de provoquer l'amorçage d'un arc. Une chute de tension se produisait ainsi aux bornes du convertisseur et permettait l'allumage d'un tube de shuntage monté en parallèle sur l'élément de shuntage. Le courant commutait sur les convertisseurs et, afin de faciliter cette commutation, il était habituel de régler pendant une période de courte durée les deux convertisseurs vers un mode de fonctionnement de redressement, de sorte que le courant continu interne des convertisseurs prenait la polarité correcte pour qu'il puisse fonctionner comme redresseurs et que les convertisseurs puissent absorber le courant. Au contraire, dans la présente invention, on commence par augmenter la tension dans les convertisseurs 3 et 4. Cette augmentation peut être produite d'une façon normale, par exemple à l'aide du dispositif de la figure 2. Les redresseurs de ces convertisseurs sont commandés par des générateurs d'impulsions de commande, 10 et 11, dont les angles de retard sont déterminés par des régulateurs 12 et 13, respectivement, suivant le courant passant dans les convertisseurs.Dans ce but, un indicateur 17 de la valeur réelle du courant, par exemple un transducteur, est en série avec les convertisseurs et le dispositif comprend également un indicateur de la valeur souhaitée, qui est représenté d'une façon tout à fait symbolique par un potentiomètre 14, mais qui, en pratique, est normalement un régulateur supplémentaire qui donne la valeur souhaitée pour le courant, par exemple suivant la puissance qu'on désire transmettre. Les indicateurs des valeurs réelle et souhaitée sont communs pour les deux régulateurs, mais le régulateur 13 de l'inverseur 4 comporte, de plus, un indicateur supplémentaire 15 monté sur son entrée et qui permet le réglage de ce qu'on appelle le courant marginal. Lorsque les convertisseurs 3 et 4 sont branchés par leurs connexions aux réseaux de courant alternatif correspondants, 1 et 2, et par l'excitation de leurs circuits de commande, les régulateurs 12 et 13 règlent les angles de retard des convertisseurs à des valeurs qui correspondent soit au redressement, soit à l'inversion, respectivement, jusqu'à ce que le courant continu mesuré par le transducteur 17 corresponde à la valeur réglée par le potentiomètre 14. Le courant continu suit le trajet de moindre résistance, c'est-à-dire qu'il passe par l'élément de shuntage 8. il ne passe pas par la réactance de filtrage 7 et, de ce fait, il reste non filtré et contient des ondulations de courant non amorties. De plus, dans le circuit shunt, le courant passe en sens opposé au courant continu provenant des convertisseurs 5 et 6, filtré par la réactance 7. Si le réglage de courant du potentiomètre 14 est le même que pour les convertisseurs 5 et 6, ce qui est normal, la valeur moyenne du courant non filtré des convertisseurs 3 et 4 atteint très rapidement une valeur approximativement égale à la valeur du courant filtré des convertisseurs 5 et 6, et, à ce moment, la différence de courant qui passe dans l'élément de shuntage 8 est égale au courant qui correspond aux ondulations, c'est-à-dire que c'est un courant purement alternatif qui passe par zéro, d'où il s'ensuit qu'à la différence du courant continu, il peut être coupé par un disjoncteur normal. De plus, comme indiqué plus haut, son amplitude est relativement faible par rapport au courant de régime ou courant normal, de sorte que les efforts subis par un tel disjoncteur sont modérés. L'élément de shuntage 8 est ouvert d'une manière appropriée au moment où le courant qui le traverse se rapproche de zéro et, en conséquence, il peut être commandé par un relais 16 qui est simplement excité par le courant continu qui passe par l'élément 8 et qui, de ce fait, s'ouvre lorsque ce courant devient nul. il est également possible d'utiliser un générateur de Hall, par exemple, qui indique le moment où le courant change de polarité dans l'élément 8. Sur la figure 1, un dispositif 16 sensible au courant est monté en série avec l'élément de shuntage 8. Cependant, il existe d'autres procédés pour la détection du courant passant dans l'élément de shuntage, par exemple par la mesure des courants, à la fois dans le circuit principal, c'est-à-dire dans la réactance 7, et également dans les convertisseurs 3 et 4.La différence entre ces courants est égale au courant qui passe dans l'élément 8. On voit, en conséquence, que le processus de branchement selon l'invention est l'inverse de celui qui était mis en oeuvre auparavant et que son fonctionnement est indépendant de l'existence d'un tube de shuntage quelconque. Un tel dispositif est nécessaire avec des convertisseurs comportant des redresseurs à mercure, afin de pouvoir décharger les tubes en fonctionnement dans le cas d'un amorçage inverse, tandis que pour des redresseurs en forme de thyristors, leurs dimensions doivent être telles qu'un amorçage inverse ne se produise pas, sinon les thyristors seraient détruits. En conséquence, pour des convertisseurs comportant des redresseurs thyristors la présente invention est particulièrement avantageuse, car elle permet le branchement d'un convertisseur sans aucun tube de shuntage. De plus, elle peut également être avantageuse avec des redresseurs à mercure, car il suffit que les dimensions des tubes de shuntage permettent le blocage des amorçages inverses qui sont beaucoup plus temporaires que les processus de branchement normaux, depuis l'ouverture de l'élément de shuntage jusqu'au moment où les convertisseurs fournissent la charge de courant. REVENDICATIONS 1. Convertisseur de fréquence comprenant des paires de redresseurs et d'inverseurs connectés en série, chaque paire de convertisseurs comprenant un redresseur et un inverseur comportant un dispositif de shuntage, caractérisé en ce qu'un élément sensible au passage du courant est agencé de manière à ouvrir l'élément de shuntage lorsque le courant dans ce dernier passe par une valeur nulle après un accroissement de tension de la paire de convertisseurs. 2. Convertisseur de fréquence suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de shuntage est, par nature, un disjoncteur.