Brevet FR2118984A1 — publié le 19720804

La présente invention concerne un montage pour le controle de la symétrie du réglage de ponts de convertisseurs statiques commandés. En cas de réglage asymétrique de ponts de convortisseurs statiques, des harmoniques pairs (termes en cosinus) apparaissent dans le courant primaire du transformateur principal, auquel le pont de convertisseurs statiques est relié pour l'alimentation d'une utilisation. Ces harmoniques pairs sont extrêmement gênants pour le réseau d'alimentation. Dans un réseau d'alimentation 16 2/3 Hz de traction électrique par exemple, l'harmonique 6 (100 Hz) perturbe les circuits de signalisation et, en cas de dépassement d'un niveau déterminé, exerce sur eux une action suffisante pour provoquer la manoeuvre de signaux. L'invention a pour objet un controle fiable de la symétrie du régla d'un pont de convertisseurs statiques et, en cas d'apparition de dissymétrie et par suite d'harmoniques, de déconnecter l'installation du réseau d'alimentation, à partir d'un niveau déterminé. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, deux alternances successives d'une grandeur alternative, fonction de la symétrie du réglage, sont séparées, mémorisées et comparées en valeur absolue, un signal de coupure étant délivré en cas de dépassement d'une différence prédéterminee des valeurs absol.}es. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous de trois exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente le schéma de principe et la figure 2 le schéma détaillé d'un montage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; la figure 3 représente le schéma d'un comparateur convenant particulierement bien pour le montage de la figure 2; la figure 4 représente le schéma de principe d'un second montage et la figure 5 représente le schéma de principe d'un troisième montage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La grandeur alternative, fonction de la symétrie du réglage du pont de convertisseurs statiques, est représentée à la figure l par la grandeur d'entrée de I'aiguillage 1 de valeurs instantanées, proportionnelle au courant alternatif du réseau I é ea n dont le taux d'harmoniques est une mesure de la symétrie du réglage. L'aiguillage 1 de valeurs instantanées sépare deux alternances successives d'une période de la grandeur alternative (00 él.-1800é1. et 180 él.-360 él.). Chaque alternance est appliquée à l'un des deux éléments de mémoire 2 et 3, branché en parallèle en aval et assurant, en plus de la méorisation, la formation de la valeur absolue des alternances de la grandeur alternative.Les sorties des deux éléments de mémoire 2 et 3 sont reliées aux deux entrées a et b d'un élément comparateur 4, à l'entrée c duquel est appliquée une tension de référence Uréf.. Pour un écart déterminé, ajustable et positif ou négatif de la valeur absolue des deux alternances appliquées aux entrées a et b, l'élément comparateur 4 répond et délivre une impulsion à un déclencheur 5 qui déconnecte le convertisseur statique du réseau, par l'intermédiaire de l'instruction de déclenchement de l'interrupteur géné- ral, ou délivre une instruction de blocage des impulsions d'allumage du convertisseur statique.Un verrouillage de branchement est prévu et ouvert avec retard après le branchement de l'inrerrupteur général, afin que le phénomène transitoire produit pai le branchement du transformateuz principal, au secondaire duquel est relié le corvcrtisseur statique, et les brefs harmoniques, apparaissant dans le courant alternatif du réseau et décelés par le montage, n'entrainent pas la coupure du pont de convertisseurs statiques. La figure 2 représente le schéma simplifié d'un montage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invelition, correspondant au schéma de principe de la figure 1. Ce montage comnrend un circuit à courant fort, alimenté par une tension alternative du réseau Uréseau, parcouru par un courant alternatif du réseau Iréseau et contenant un interrupteur général 29, un transformateur principal 14, un pont de convertisseurs statiques 16 et l'enroulement primaire d'un transformateur de courant réseau 15.L'enroulement secondaire du transformateur de courant réseau 15 est en série avec l'enroulement primaire d'un second transforTreur de courant 17, dont l'enroulement secondaire est e parallèle avec une résistance 18 aux bornes de laquelle v relvée une tension a'eernative v, proportionnelle au courant alternatif du réseau Iréseau et constituant la grandeur alternative. En aval de la résistance 18 se trouve 1 aiguil- lage 1 de valeurs instantanées, constitué dans l'exemple de réalisation considéré par deux semiconducteurs 19 et 20 branchés en opposition. Pendant la première alternance (0 él.-180 él.) de la tension alternative U, le premier semiconducteur 20 et la première résistance additionnelle 22 chargent un condensateur 24, servant d'élément de mémoire, sous la tension maximale aux bornes de la résistance 18, en parallèle avec le second transformateur de courant 17. Lse condensateur 24 est branché en parallèle avec une première résistance de décharge 26 de valeur si élevée que cette tension ne varie pratiquement pas, même pendant l'alternance suivante.Pendant l'alternance suivante (1800é1.-3600é1.), de polarité opposée à celle de la première alternance, le premier semiconducteur 20 est bloqué et la tension maximale apparaissant aux bornes de la résistance 18 est appliquée par le second semiconducteur 19 et la seconde résistance additionnelle 21 au second condensateur 23, constituant le second élément de mémoire. La seconde résistance de décharge 25, en parallèle avec le second condensateur 23, présente de nouveau une valeur élevée. Les deux résistances de décharge 25 et 26 étant de même valeur, deux tensions de même valeur absolue et de signe opposé apparaissent sur les entrées a et b de l'élément comparateur 4 en aval, pour un réglage symétrique du pont de convertisseurs statiques 16.En cas de réglage dissymétrique du pont de convertisseurs statiques 16, les deux alternances successives du courant alternatif du réseau présentent des valeurs absolues différentes par suite de la présence d'harmoniques. I1 en résulte aussi une différence des tensions aux bornes de la résistance 18 pendant les deux alternances, et par suite des valeurs absolues des tensions sur les entrées a et b de l'élément comparateur 4. Une tension continue Uréf, servant de potentiel de référence, est appliquée à l'entrée c de cet élément comparateur 4. Une réalisation d'un élément comparateur connu, avantageuse pour la présente invention, est décrite ci-dessous à l'aide de la figure 3. Pour une différence déterminée et ajustable des valeurs absolues des deux tensions appliquées aux entrées a et b de ltélément comparateur 4, ce dernier répond et délivre un signal de sortie à un relais 27 en aval qui, par ouverture de son contact de maintien 28, ouvre le circuit de maintien de l'interrupteur général 29, déconnecte ainsi le pont de convertisseurs statiques 16 du réseau et bloque simultanément les impulsions d'allumage des convertisseurs statiques. Afin que le phénomène transitoire produit par le branchement de l'interrupteur général 29 et les harmoniques résultants ne produisent pas la coupure de l'interrupteur général 29 par réponse du montage, il est prévu un verrouillage de branchement, constitué par un contact 30 en parallèle avec le contact de maintien 28, et fermé pendant le phénomène transitoire. Ce contact 30 s'ouvre de nouveau avec un retard prédéterminé après le branchement de l'interrupteur général 29. La figure 3 représente un élément comparateur 4, adapté au montage précédent et brièvement décrit ci-dessous. Les valeurs absolues à comparer des deux alternances positive et négative sont appliquées aux entrées a et b de l'élément comparateur 4. Les résistances rl, r2, r3 et r4 sont égales. Lorsque les tensions d'entrée aux points a et b sont de méme valeur, mais de polarité inversée, le transistor pl est bloqué et le transistor p2 conducteur. Au même instant, le transistor p3 est rendu conducteur par la résistance r6, qui le polarise positivement, de sorte que le transistor p4 est bloqué et le transistor p5 conducteur. Aucune tension n' est appliquée aux entrées OU des diodes nl et n2, de sorte que le transistor p6, polarisé négativement par sa résistance r9, est bloqué. Le relais 12 est déclenché, le contact de maintien 13 de l'interrupteur général est fermé. Lorsqu'une différence des valeurs absolues des tensions apparat entre les points a et b, la valeur absolue de la tension positive au point a étant par exemple supérieure, pl devient conducteur tandis que p2 est bloqué. La diode nl polarise positivement p6, qui devient conducteur, de sorte que le relais 27 enclenche et ouvre le contact de maintien 28 de l'interrupteur général. Une variation de la résistance r5 permet d'ajuster la valeur absolue différentielle nécessaire pour rendre pl conducteur. Lorsque la tension négative est prépondérante aux points a et b, p3 est bloqué, p4 conducteur et p5 bloqué. La diode n2 polarise positivement p6, qui devient conducteur, de sorte que le relais 27 enclenche de nouveau et ouvre le contact de maintien 28 de l'interrupteur général. Une variation de la résistance r6 permet dans ce cas aussi d'ajuster la valeur absolue différentielle nécessaire pour bloquer p3. Un second exemple de réalisation se prêtant à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est décrit ci-dessous à l'aide du schéma-bloc de la figure 4. La grandeur alternative fonction de la symétrie du réglage du pont de convertisseurs statiques est appliquée, comme dans le premier montage, à un aiguillage de valeurs instantanées, dont les deux sorties sont reliées chacune à un élément de mémoire 2 ou 3, comme dans le premier montage. La sortie de chaque élément de mémoire 2 ou 3 est reliée à un élément comparateur 6 en aval, synchrone avec le réseau. Cet élément comparateur 6 est branché périodiquement par un étage déclencheur synchrone avec le réseau, constitué par un générateur synchrone ll et dew bascules monostables 7 et 8, reliées chacune à une sortie du générateur synchrone 11 et branchées en aval de l'élément comparateur 6 synchrone avec le réseau.Lorsque les valeurs absolues des deux alternances successives sont égales, l'élément comparateur 6 synchrone avec le réseau ne délivre aucun signal de sortie. En cas d'écart des valeurs absolues des alternances successives, supérieur à une valeur déterminée ajustable, le déclencheur 5 est attaqué et déconnecte le convertisseur statique du réseau, de la façon précédebrment décrite. A la fin de la comparaison, chaque élément de mémoire 2 ou 3 est déchargé périodiquement et en synchr~ nisme avec le réseau, par un déclencheur de décharge 9 ou 10.Le déclencheur 5 est muni d'un verrouillage de branchement, comme dans le premier exemple de réalisation du procédé selon l'invention, afin de le bloquer pendant le phénomène transitoire du transformateur principal, après le branchement de la tension du réseau (protection contre l'appel de courant,. La figure 5 représente un troisième exemple avantageux de réalisation du procédé selon l'invention. A la différence du second exemple de réalisation, les amplitudes du courant continu ondulé sont comparées dans le circuit à courant continu du pont de convertisseurs statiques. Le courant continu ondulé est déterminé dans ce but à l'aide d'un convertisseur statique de courant continu 12 et appliqué à un aiguillage 13 de valeurs instantanées, synchrone avec le réseau. Cet aiguillage 13 est attaqué par le générateur synchrone il et sépare des alternances successives de la grandeur alternative, une tension continue ondulée dans ce cas. Le traitement des signaux s'effectue ensuite de ia façon décrite pour le second exemple de réalisation. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au procédé et aux dispositifs qui viennent d'être décrit uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cada~ de 1 'invention. Revendications 1. Procédé pour le contrôle de la symétrie du réglage de ponts de convertisseurs statiques commandés, caractérisé en ce que deux alternances successives d'une grandeur alternative fonction de la symétrie du réglage sont séparées, mémorisées et comparées en valeur absolue, un signal de coupure étant délivré en cas de dépassement d'une différence déterminée et ajustable des valeurs absolues. 2. Monrage pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 1, caractérisé nar le branchement en série d un aiguillage de valeurs instantanées, à l'entrée duquel est appliquée la grandeur alternative, de deux éléments de mémoire en parallèle, reliés chacun à une sortie de l'aiguillage, et d'un élément comparateur qui délivre un signaL de sortie à un déclencheur quand la différence des valeurs absolues de deux alternances successives de la grandeur alLcrlative dépasse une valeur déterminée et ajustable. 3. Montage pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 1, caractérisé par le branchement en série d'un aiguillage de valeurs ins tantanées; à l'entrée duquel est appliquée la grandeur alternative, de deux éléments de mémoire en parallèle eliés chacun à une sortie de l'aiguillage et à un déclencheur de décharge commandé par un générateur synchrones et d'un élément comparatelr synchrone avec le réseau, relié à chacune des sorties du générateur synchrone par une bascule monostable et délivrant un signal de sortie à un déclencheur quand la différence des valeurs absolues de deux alternances successives de la grandeur alternative dépasse une valeur déterminée et ajustable. 4. Montage pour la mise en oeuvre du piocédé selon revendication 1, caractérisé par le branchement en sé*ic c'-r aiguillage de valeurs instantanées synchrone avec le réseau, à l'entrée duquel est appliquée la grandeur alternative et qui est telle as deux sorties du générateur synchrone, de deux éléments de mémoire en rarallE::e, reliés chacun à une sortie de l'aiguillage de valeurs instantau*es et à un déclencFeur de décharge commandé par un générateur symchrnnc; et d'un élément comparateur synchrone avec le réseau, qui est relié par une bascule nonostable à chacune des sorties du générateur synchrone et délivre un signal de sortie à un déclencheur quand la différence des valeurs absolues de deux alternances successives de la grandeur alternative dépasse une valeur déterminée et ajustable. 5. Montage selon revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'aiguil- lage de valeurs instantanées est constitué par deux semiconducteurs branchés en opposition. 6. Montage selon revendication 4, caractérisé en ce que l'aiguillage de valeurs instantanées commandé est constitué par deux semiconducteurs commandés, branchés en opposition. 7. Montage selon une quelconque des revendications 2 à 4,caractérisé en ce que les éléments de mémoire sont constitués par le branchement en parallèle d'un condensateur et d'une résistance élevée. 8. Pontage selon une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le déclencheur est constitué par un relais relié à un contact de maintien, inséré dans le circuit de maintien de l'interrupteur général. 9. Montage selon revendication 8, caractérisé en ce que le contact de maintien est en parallèle avec un interrupteur, qui est fermé avant l'enclenchement de l'interrupteur général et ne s'ouvre qu'au bout d'un temps ajustable, déterminé par la décroissance des phénomènes transitoires produits par le branchement de l'interrupteur général.