Brevet FR2111778A1 — publié le 19720609

-i- 2111778 La présente invention est relative à un.dispositif pour surveiller deux régulateurs à tension constante branchés en p lèle et débitant, en redondance froide, sur un conducteur pri cipal commun, en particulier pour les systèmes d'alimentation 5 courant des satellites. Le poids ,et la* fiabilité sont d'une importance primordi dans la conception de systèmes d'alimentation en courant des satellites. D'une part, la portion de poids et d'espace du sa lite mise à la disposition du système d'alimentation est très 10 limitée, de sorte que l'on doit accorder la plus grande impor tance aux rendements maximaux des appareils utilisés ; d'autr part, la mission d'un satellite, qui est d'un coût élevé, ne Cette disposition offre par rapport à la première lTav COPY 71 38127 -2- 2111778 La commutation peut être opérée soit automatiquement, soit par télécommande, c'est-à-dire dans le cas d'un satellite par exemple, par un ordre à distance depuis le sol. Dans un tel système il peut arriver que la commutation s*opère à. la suite d'un ordre 5 erroné, par exemple, dans le cas d'un satellite, sous l'effet d'une instruction émise erronément depuis la station terrestre, une telle commutation devant être immédiatement annulée. Partant de ce qui précédé, l'invention vise à établir un dispositif pour la surveillance de deux.régulateurs fonctionnant en redondance 10 froide, dispositif qui, lorsque le conducteur principal est le siège d'une variation importante et inadmissible de la tension, offre la possibilité d'une commutation automatique du régulateur en service vers celui maintenu en réserve, tout en permettant une annulation immédiate de la commutation par une instruc-15 tion de télécommande à partir du sol, lorsqu'il s'agit d'un satellite par exemple. Pour résoudre ce problème, l'invention propose une solution consistant en ce que deux montages, attaqués par l'entremise d'un aiguillage, sont munis respectivement de deux bobines bran-20 chées en parallèle et appartenant à deux relais polarisés, bobines qui sont excitées à la suite de l'apparition d'un signal indiquant que les valeurs limites de tension appliquées au conducteur principal sont dépassées ou pas atteintes, la disposition étant telle qu'un de ces relais manoeuvre l'aiguillage, tandis 25 que l'autre relais actionne des commutateurs disposés respectivement en amont et en aval des régulateurs. Ainsi, tandis qu'un relais effectue la commutation du régulateur probablement défectueux vers le régulateur tenu en réserve - lorsqu'une des valeurs limites imposées à la tension du conducteur principal est dépas-30 sée ou n'est pas atteinte - l'autre relais sert à inverser l'aiguillage. Cet aiguillage mémorise l'information de la commutation par le fait que le contact de relais qui sert d'aiguillage achemine vers le montage non attaque antérieurement une impulsion suivante éventuelle, qui vise â produire une nouvelle com-35 mutation. Ceci permet d'opérer une commutation inverse, par, exemple dans le cas d'une commutation vers un"régulateur défectueux, opérée à la suite d'une instruction erronée. 71 38127 -3- 2111778 Suivant une autre particularité de l'invention, il est prévu, dans le but de déceler une élévation au-dessus de la valeur limite supérieure de la tension du conducteur principal ou une baisse au-dessous de la valeur limite inférieure de la tension 5 de ce conducteur, des appareils de surveillance connectés, par l'entremise d'un élément logique OU, à l'entrée d'un multivibrateur qui attaque les montages par l'entremise de l'aiguillage. Il serait avantageux dfemployer, en qualité d'appareils de surveillance, des bascules de Schmitt à hystérésis aussi faible que pos-10 sible, le générateur d'impulsions étant un multivibrateur fonctionnant avec retard. Afin que le contact de relais servant d'aiguillage sit opéré la commutation avant l'arrivée de l'impulsion suivante du multivibrateur, il faut que les délais de réponse des relais 15 soient inférieurs à la durée d'une période du multivibrateur. Suivant une autre particularité de l'invention, chaque montage comprend un thyristor dont l'allumage, opéré sous l'effet d'un signal venant du multivibrateur, a pour résultat l'excitation des relais à la suite de la décharge d'un condensateur bran-20 ché en parallèle. Afin que, lors de l'application de l'invention aux systèmes d'alimentation pour satellites, on puisse également assurer la possibilité de la commutation par télécommande, on prévoit en amont de l'aiguillage un raccordement pour l'introduction d*une 25 instruction de télécommande. Toutefois, et afin d'éviter une commutation erronée par télécommande - ce qui pourrait arriver, par exemple dans le cas où. le dispositif de surveillance viendrait d'être commuté d'un régulateur défectueux par court-circuit vers un régulateur intact et où. il se produirait ensuite, par télécom-30 mande, une commutation inverse vers le régulateur défectueux, ou bien, lorsqu'il sTagit de corriger une telle commutation erronée survenue par télécommande -, il est prévu, suivant une autre particularité avantageuse de l'invention, deux étages à transistors et un élément logique OU, qui bloquent l'introduction de la 35 télécommande tant que les condensateurs, branchés en parallèle avec les relais, ne sont pas complètement chargés. Etant donné que, lorsque l'invention est appliquée à des systèmes d'alimentation pour satellites, il se produit au moment du passage soleil-ombre, au cours de l'évolution du satellite 71 38127 2111778 autour de la terre et cela lorsque la tension du conducteur principal n'est pas réglée et que la batterie est déconnectée, un effondrement de la tension dans le conducteur principal et donc une commutation vers le régulateur qui n'est pas en service à ce 5 moment et qui pourrait être défectueux, on doit également prévoir la possibilité d'une correction automatique d'une telle commutation. Le dispositif de surveillance doit demeurer en état de fonctionnement pendant le temps requis pour la commutation, même en cas de court-circuit de la sortie du régulateur, c'est-à-dire 10 lors de l'effondrement de la tension d'alimentation du dispositif de surveillance. A cette fin, et suivant une autre particularité avantageuse de l'invention, il est prévu un condensateur d'accumulation découplé du conducteur principal au moyen d'une diode, condensateur qui fournit pendant un bref moment la faible puis-15 sance statique absorbée par le dispositif de surveillance et dont la tension de charge est appliquée aux montages attaqués par l'entremise de l'aiguillage, en vue d'assurer une tension d'alimentation pendant un bref laps de temps. L'invention sera eaqsosée ci-après d'une manière détaillée à 20 l'aide du dessin annexé, qui représente un exemple de réalisation de l'invention. Dans ces dessins : La figure 1 est un schéma bloc sommaire du système d'alimentation en courant pour un satellite ; La figure 2 représente le schéma, en partie sommaire, du 25 dispositif de surveillance. Dans la figure 1, le chiffre de référence 1 désigne un générateur solaire ; 2 - une batterie d'accumulateurs commutée par un régulateur charge/décharge 3 ; 5 - le conducteur principal aboutissant aux dispositifs d'utilisation 9 ; et 6 - le conducteur de 30 masse. Sur le conducteur principal 5 sont branchés deux régulateurs 7 et couplés en parallèle, qui peuvent être mis en ou hors circuit au moyen de deux commutateurs 4a et 4b disposés respectivement en amont et en aval des régulateurs. Cette mise en et hors circuit des deux régulateurs 7 et 8 est commandée par un disposi-35 tif de surveillance 10. La structure de ce dispositif de surveillance ressort de la figure 2. On prévoit ici deux bascules de Schmitt 14 et 15 branchées en parallèle, à hyst-èrêslâ aussi faible que possible, qui surveillent la tension du conducteur principal 5. 71 38127 -5- 2111778 Une de ces bascules intervient lorsque la tension dépasse la limite supérieure prévue pour le conducteur principal, tandis que l'autre intervient lorsque la limite inférieure n'est pas atteinte. 5 Les sorties de ces bascules de Schmitt 14 et 15 sont con nectées à l'entrée d'un multivibrateur 17 a travers un élément logique OU 16. Le multivibrateur 17 débite, à travers un aiguillage électrique 18, sur l'un ou l'autre des deux montages identiques 46 et 47. Chacun de ces montages comporte un thyristor 19 ou 10 20, dont l'allumage a pour-effet la décharge d'un condensateur 31 ou 32, de sorte que les relais 25a et 26a ou 25b et 26b, branchés en parallèle avec ce condensateur, attirent. Les chiffres de référence 27, 29 et 28, 30 désignent respectivement des résistances et des diodes, branchées en parallèle avec les bobines des relais, 15 tandis que 35 et 36 désignent des résistances branchées en série avec ces montages respectivement. Finalement, on prévoit des circuits RC, constitués par les résistances 21 ou 2^ et les condensateurs 22 ou 24. Une télécommande peut être appliquée au montage 46 ou 47 20 par l'entrée 45» L'introduction de la télécommande s'effectue par l'entremise d'un condensateur 41 prévu en aval de l'aiguillage 18, cette télécommande étant toutefois bloquée, à l'aide de deux étages à transistors 38 et 40 et d'un élément OU constitué par les diodes 33 et 34, tant que le condensateur 31 ou 32, braa-25 ché en parallèle avec le relais 25 ou 26, respectivement n'a pas reçu sa pleine charge. Les chiffres de référence 37, 42, 43 et 44 désignent des résistances prévues dans ce montage, tandis que 39 désigne une diode intercalée dans la connexion entre la base du transistor 40 et le collecteur du transistor 38. 30 Afin que même en cas de court-circuit d'une sortie de régu lateur, le dispositif de surveillance demeure en état de fonctionnement pendant la durée nécesseire à la commutation, on prévoit un condensateur d'accumulation 11 branché en parallèle avec ce système et qui est découplé du conducteur principal par une 35 résistance 13 et une diode 12. Le mode d'action du dispositif de surveillance suivant l'invention sera brièvement décrit ci-après : Le régulateur prévu dans le système d'alimentation d'un satellite a la mission de. maintenir la tension du conducteur 71 38127 -6- 2111778 principal à une valeur constante, abstraction faite de légers écarts, afin d'éviter le risque d'un préjudice aux dispositifs d'utilisation, souvent vulnérables. Il s'ensuit que si la tension du conducteur principal dépasse la limite supérieure ou n'atteint 5 pas la limite inférieure, cela peut signifier que le régulateur qui est à ce moment en service est défectueux. Par conséquent, dans ce cas, le second régulateur, branché en parallèle avec le premier et tenu en réserve, doit être mis en circuit au lieu et place du premier régulateur. Cette commutation est réalisée, à 10 l'aide du dispositif de surveillance suivant l'invention, grâce à ce que l'une des deux bascules de Schmitt 14, 15 détecte le fait que la valeur limite supérieure de la tension a été dépassée ou que sa valeur limite inférieure n'a pas été atteinte, et met en action le multivibrateur 17. De par sa constitution, le 15 multivibrateur retarde le signal à traiter en effectuant la charge d'un condensateur. L'impulsion de sortie du multivibrateur est appliquée par l'aiguillage 18 au thyristor 19, dont l'allumage provoque la décharge du condensateur 31. Cette décharge du condensateur 31 provoque l'excitation des deux bobines 25a et 26a des 20 relais polarisés 25 et 26, à la suite de quoi le relais 26 actionne les commutateurs 4a et 4b, c'est-à-dire met hors circuit le régulateur 7 et met en circuit le régulateur 8, cependant que le relais 25 renverse l'aiguillage 13. Par conséquent, une impulsion suivante de multivibrateur 17 serait appliquée au thyristor 20 du 25 montage 47 et provoquerait l'excitation des bobines 25b et 2ôb des relais à la suite de la décharge du condensateur"32, de'façon que, désormais, le régulateur 7 soit à nouveau mis en circuit et i que l'aiguillage 18 occupe à nouveau la position représentée dans la figure 2. Toutefois, pour que le contact, qui sert d'aiguilla-30 ge 18, du relais 25, ait opéré la commutation avant l'arrivée de l'impulsion suivante du multivibrateur 17, il faut que le délai de réponse des relais soit inférieur à la durée de la période du multivibrateur. Or, au cours du fonctionnement d'une telle installation 35 d'alimentation pour satellites il peut se présenter des états critiques, lesquels ne doivent en aucun cas aboutir à la mise hors service du système. Ainsi, par exemple, lorsqu'un court-circuit survient à un régulateur qui vient d'être mis en circuit, la tension du conducteur principal 5 s'effondre jusqu'à zéro. 71 38127 -7- 2111778 Comme le conducteur principal alimente également le système de surveillance 10 en énergie, on risque de voir s'établir une situation où une commutation vers le régulateur intact 8 ne serait plus possible. Ceci est toutefois évité grâce au conden-5 sateur d'accumulation 11, lequel fournit une quantité d'énergie suffisante pour la commutation vers le régulateur intact. Ce condensateur d'accumulation 11 intervient également lorsque, au moment du passage soleil-ombre, au cours de l'évolution du satellite autour de la terre, la tension fournie par le géné-10 rateur solaire est effondrée, cependant que la batterie est encore déconnectée. Dans ce cas également, le conducteur principal est le siège d'une tension de C Volt , de sorte que le dispositif de surveillance 10 a l'impression" que le régulateur mis en circuit est défectueux. Or, une commutation en un seul 15 temps pourrait avoir pour conséquence l'inversion vers un régulateur défectueux par court-circuit,, ce qui rendrait impossible tout fonctionnement ultérieur du système d'alimentation. Pour cette raison, le condensateur d'accumulation 11 est calculé de façon à fournir tout juste assez d'énergie pour permettre une 20 cciïimutation en deux temps. De cette façon, le régulateur qui était en circuit préalablement au passage soleil-ombre est remis en circuit et peut recommencer à fonctionner après la sortie de la zone d'ombre. Le système ne risque donc pas de demeurer accroché à un régulateur défectueux par court-circuit. 25 Un autre moment critique peut se présenter lorsque, peu après une commutation effectuée par le dispositif de surveillance à la suite d'un défaut dans un régulateur, une commutation inverse est ordonnée par télécommande. Si cette commutation inverse se produisait avant que le condensateur 31 ou 32 du mon-30 tage qui vient d'être mis hors circuit ne soit rechargé, l'unité de surveillance du régulateur défectueux ne pourrait plus commuter à nouveau. En effet, pour produire une commutation inverse, il faut que le condensateur branché en parallèle avec les bobines des relais se décharge, à la suite de quoi seulement a lieu l'ex-35 citation des bobines des relais. Une- telle situation critique est empêchée par le fait que, grâce aux deux étages à transistors 38 et 40 et à l'élément logique OU, réalisé par les diodes 33 et 34, l'introduction d'une télécommande venant de la borne 45 et transmise à travers le condensateur 41 à l'aiguillage 18 est bloquée 71 38127 -8" 2111778 jusqu'à ce que les deux condensateurs 31 et 32 soient complètement chargés. 71 38127 -9- 2111778 HEVBiŒCAÏIONa 1) Dispositif pour surveiller deux régulateurs à tension constante branchés en parallèle et débitant, en redondance froide, sur un conducteur principal commun, en particulier 5 pour les systèmes d'alimentation en courant des satellites, caractérisé en ce que deux montages attaqués par l'entremise d'un aiguillage, sont munis respectivement de deux bobines branchées en parallèle et appartenant à deux relais, bobines qui sont excitées à la suite de l'apparition-d'un signal indiquant que les valeurs 10 limites de tension appliquées gu conducteur principal sont dépassées ou pas atteintes, la disposition étant telle qu'un de ces relais manoeuvre l'aiguillage, tandis que l'autre relais actionne des commutateurs disposés respectivement en amont et en aval des régulateurs. 15 2) Dispositif suivant la revendication 1, caracté risé en ce que, pour déceler une élévation au-dessus de la valeur limite supérieure de la tension du conducteur principal ou une baisse au-dessous de la valeur limite inférieure de la tension de ce conducteur, il est prévu des appareils de surveillance connec-20 tés par l'entremise d'un élément logique OU à l'entrée d'un émetteur d'impulsions, qui attaque les montages par l'entremise de l'aiguillage. 3) Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments de surveillance sont des bascules de Sctnàtt 25 a hystérésis aussi faible que possible. 4) Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le générateur d'impulsions esc un Multivibrateur à retard provoqué par la mise en charge d'un condensateur. 5) Dispositif suivant l'une quelconque des revendi-30 cations 1 à 4, caractérisé en ce que les délais de. réponse des relais sont d'une durée inférieurs à celle de la période du générateur d'impulsions. 6) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que chaque montage comprend un 35 thyristor dont l'allumage, opéré sous l'effet d'un signal venant du générateur d'impulsions a pour résultat l'excitation des bobines de relais à la suite de la décharge d'un condensateur branché en parallèle avec ces bobines. 71 38127 -10- 2111778 7) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 appliqué aux systèmes d'alimentation en courant pour satellites, caractérisé en ce qu'il est prévu en smont de l'aiguillage une borne pour l'introduction d'une télécommande. 5 8) Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est prévu deux étages à transistors et un élément logique OU qui bloquent l'introduction de la télécommande tant que les condensateurs, branchés en parallèle evec les relais ne sont pas complètement chargés. 10 9) Dispositif suivant-les revendications 1 à 8, prises dans leur ensemble, caractérisé en ce qu'il est prévu un condensateur d'accumulation découplé du conducteur principal au moyen d'une diode et dont la tension de charge est appliquée, lors de l'effondrement de la tension d'alimentation, sux montages atta-15 qués par l'entremise d'un aiguillage, pour assurer une tension d'alimentation pendant une courte durée.