Brevet FR2124404A1 — publié le 19720922

La présente invention concerne tin circuit inverseur alimenté par une source de courant continu et ayant une sortie monophasée ou polyphasée. On connaît l'intérêt des circuits inverseurs 5 fonctionnant avec des fréquences porteuses très élevées- La variation de la tension de sortie de ces circuits inverseurs peut être obtenue par variation de la largeur des signaux de sortie , ces inverseurs rendent également possible la variation dans toute l'excursion de tension exigée dans toutes les phases de sortie, lorsque la tension de sortie d'un cricuit à courant continu branché sur l'entrée d'un circuit inverseur est constante. Cette disposition présente un grand intérêt, car, avec elle, il n'est pas nécessaire de commander la tension de sortie du circuit couplé à courant continu et, d'autre part, 15 les condensateurs du circuit inverseur qui commutent peuvent être chargés à une valeur de tension prédéterminée, de-: sorte qu'il n'y ait aucune tendance à une diminution du temps de recouvrement des thyristors employés, en présence d'une tension de sortie plus faible. Enfin, il est possible de disposer les 20 inductances qui commutent, de telle façon que les courants de boucles sont à peu près complètement supprimés et que la charge du condensateur qui commute n'augmente pas ; ainsi les pertes d'énergie sont réduites le plus possible, et il n'y a pas- à résoudre la difficulté d'une demande supplémentaire d'énergie à 25 la source d'alimentation. Néanmoins, les circuits inverseurs actuels présentent l'inconvénient que chaque thyristor doit posséder son propre circuit de désamorçage, indépendant des autres, qui associé pour chaque thyristor avec une diode branchée de façon 30 inversée,forme alors un "découpeur" de signaux à courant continu. Le circuit de désamorçage peut être réalisé de différentes façons ; cependant, il comprend toujours un condensateur devant commuter, un thyristor de désamorçage, une diode auxiliaire et des inductances. 35 Le but de la présente invention est de remé- % dier à l'inconvénient cité ci-dessus et de fournir un inverseur nouveau et amélioré, moins coûteux, et de poids et de dimensions réduits. Conformément à la présente invention, on a 4C donc un circuit inverseur alimenté par une source de courant 72 03501 2 2124404 continu, ayant une sortie monophasée ou polyphasée, comprenant des thyristors, des diodes inversées, des inductances devant commuter, ledit circuit inverseur étant caractérisé en ce que les thyristors, qui sont branchés par l'électrode de même polarité à 5 l'une des deux bornes de la source d'alimentation en courant continu, sont désamorcés par un circuit "désamorceur" qui leur est commun j une première borne de sortie du circuit désamorceur est reliée à l'une des deux bornes de la source d'alimentation en courant continu ; chacun des thyristors, qui sont reliés à îO l'une des deux bornes de la source d'alimentation en courant continu, est en outre relié, par l'autre électrode de polarité opposée et par l'intermédiaire d'un élément semi-conducteur de désamorçage (par exemple une diode), à une deuxième borne de sortie du circuit désamorceur, chaque élément semi-conducteur 15 de désamorçage étant relié au thyristor correspondant par l'électrode de même polarité ; le circuit désamorceur comprend le branchement en parallèle ,d'une part d'un condensateur de commutation, et d'autre part d'un thyristor de désamorçage branché en série avec une inductance de suroscillation ; le thyristor de désamor-20 çage est relié à la première borne de sortie du circuit désamorceur par l'électrode de même polarité que celle des thyristors reliés à l'une des deux bornes de la source d'alimentation en courant continu. Conformément à la présente invention, le 25 nombre de circuits de désamorçage de l'inverseur n'est que de deux, quel que soit le nombre de phases en sortie de l'inverseur. Chaque circuit de désamorçage comprend un condensateur de commutation, une inductance de suroscillation et un thyristor de désamorçage, et l'on peut considérer ces éléments à peu près 30 comme s'ils étaient utilisés dans un inverseur ayant des circuits de désamorçage individuels. .Les composants électriques, associés à chacun des thyristors principaux, consistent seulement en un élément s emi-conducteur- de désamorçage, par exemple une diode. Ainsi, les composants des circuits de désamorçage d'un inverseur 35 triphasé voient leur poids, leur prix et leurs dimensions divisés par trois. Il n'est pas possible de désamorcer individuellement chaque thyristor principal, car le désamorçage concerne tout le groupe des thyristors reliés à une borne donnée, com-40 mune,de la source d'alimentation en courant continu ; cependant, il est possible de les amorcer individuellement. Cela est suffi 72 03501 3 2124404 sant pour constituer une commande individuelle de chaque thyristor principal. Les thyristors principaux peuvent avoir des temps de désamorçage plus longs sans que cela ait une influence 5 sur la valeur de la capacité du condensateur de commutation. Seuls les deux thyristors de désamorçage doivent avoir des temps de désamorçage courts, ce qui représente une économie considérable. L'inverseur selon l'invention peut fonctionner même sans fréquence porteuse, grâce au régime de fonctionne-10 ment dit "2 *"1T"/3"- Dans ce cas, il n'est par contre pas possible de commander la tension de sortie de l'inverseur lorsque la tension de sortie du circuit couplé à courant continu est constante . La présente invention sera décrite plus en 15 détail à l'aide d'un mode de réalisation représenté schématique-ment et à titre d'exemple dans le dessin annexé, qui représente le schéma d'un circuit inverseur triphasé branché en pont. Le circuit inverseur, qui est alimenté par branchement entre les bornes de sortie du circuit couplé à cou-20 rant continu (on verra plus loin qu'il s'agit de la source d'alimentation en courant continu), comprend six thyristors principaux et le même nombre de diodes, inversées. Les thyristors principaux et les diodes inversées,qui alimentent une phase de sortie donnée, R, S ou T, sont séparés deux à deux et de la phase 25 de sortie en question, par des inductances de commutation. Chacun • des groupes supérieur et inférieur de thyristors principaux, c'est-à-dire les deux groupes alimentés,soit depuis la borne positive i, soit depuis la borne négative de la source d'alimentation en courant continu, comporte respectivement un circuit 30 commun de désamorçage. On décrit un peu plus loin le fonctionnement détaillé de la partie du circuit inverseur qui se trouve reliée à la borne positive 1 de la source d'alimentation en courant continu. Les anodes des thyristors principaux, 11, 35 12 et 13 sont reliées directement à la borne positive 1 de la source d'alimentation en courant continu. Leurs cathodes sont reliées aux cathodes des diodes 21, 22 et 23 de désamorçage, dont les anodes sont reliées entre elles et reliées en outre à une borne 3 qui est aussi une borne du condensateur de commutation 40 60 et de l'inductance 50 de suroscillation du circuit désamor- 72 03501 4 2124404 ceur 30. L'autre extrémité du condensateur de commutation 60 est directement reliée à la borne 2 du circuit désamorceur 30 et donc à la borne positive 1 de la source d'alimentation en courant continu. En parallèle sur le condensateur de commutation 60, on trouve le thyristor de désamorçage 40 en série avec l'inductance 50 de suroscillation, le thyristor de désamorçage 40 étant relié par son anode à la borne positive 1 de la source d'alimentation en courant continu. En fonctionnement, le thyristor de désamorçage 40 est commuté par des signaux périodiques de commutation, la période dépendant de la fréquence porteuse ; -au même moment, les thyristors principaux 11, 12 et 13 qui étaient conducteurs se désamorcent. Les thyristors principaux 11, 12 et 13 sont ensuite à nouveau commutés, suivant les indications de commande, pendant l'intervalle dit "de formation", c'est-à-dire l1' intervalle entre les temps de conduction du thyristor de désamorçage 40. et cela individuellement et de façon identique à différents instants. Ainsi il apparaît dans les phases respectives de sortie,* pendant l'intervalle "de formation", une courbe de tension ayant 1'amplitude que l'on veut. Supposons que les thyristors 11, 12 et 13 et le thyristor de désamorçage 40 ne soient pas en état de conduction, et que le condensateur 60 de comnrutation soit chargé suivant la polarité £){, indiquée sur la figure. Le courant de phase, en supposant qu'il ne subit pas d'interruption et que la charge est de nature inductive, circule alors à travers les diodes inversées du groupe inférieur (de thyristors). Après que le thyristor principal 11 est devenu conducteur, la diode inversée correspondante, dans le groupe inférieur, passe à l'état bloqué et le courant de phase circule à travers le thyristor principal 11. La commutation des thyristors principaux 11, 12 et 13 n'a pas d'influence sur l'état du circuit 30 de désamorçage, qui est bloqué par les diodes de désamorçage 21, 22 et 23- Après que le thyristor 40 de désamorçage est devenu conducteur, le condensateur 60 de commutation se charge avec la polarité . Lorsque la tension passe par la valeur "zéro", les thyristors principaux 11, 12 et 13 du groupe supérieur, qui étaient conducteurs, se désamorcent, et la commutation peut être très rapide, car il n'y a pas d'inductance dans le cir 72 03501 5 2124404 cuit de commutation. Après désamorçage des thyristors principaux 11, 12 et 13 ? un courant en provenance de l'inductance 50 de suroscillation circule dans trois chemins parallèles, à travers les inductances de commutation, les diodes inversées du groupe 5 supérieur et le condensateur 60 de commutation qui, ainsi, se charge avec la polarité . Le processus prend fin avec le désamorçage du thyristor 40 et la charge du condensateur 60 de commutation, avec la polarité initiale OC , à travers les diodes inversées et, partiellement, la charge. Pendant que le 10 condensateur 60 de commutation a la polarité J*y , le thyristor 40 de désamorçage reçoit à ses bornes la tension inverse nécessaire pour le désioniser, tandis que les thyristors principaux 11, 12 et 13 reçoivent cette tension inverse à leurs bornes au bout d'un temps plus long, qui commence aussitôt après leur dé-15 samorçage (celui-ci se produisant avant le désamorçage du thyristor 40) . Le temps de recouvrement des thyristors principaux peut absolument être de 50 5ô supérieur à celui du thyristor de désamorçage. Quand on utilise le régime de fonctionnement 20 dit "2 "7T /3", le fonctionnement de l'inverseur est identique, à cette exception près que, dans un groupe donné de thyristors principaux, un seul des thyristors est conducteur, son angle de conduction étant de-l80° ou 120° degrés électriques. Il peut être très intéressant de combiner les 25 deux régimes, celui à fréquence porteuse et celui dit "2 77~/3", particulièrement lorsqu'une grande gamme de vitesses et une vitesse maximale élevée sont exigées d'une machine électrique commandée. Dans ce cas, l'inverseur fonctionne en régime de fréquence porteuse jusqu'à une certaine valeur de la vitesse de la 30 machine, et en régime 2 17~ /3 pour les vitesses supérieures. Si la fréquence de sortie de l'inverseur est basse, la commande de tension de sortie nécessaire est garantie, et si la fréquence de sortie de l'inverseur est élevée, la tension de sortie est maintenue constante. Dans le cas des moteurs asynchrones, cela veut 35 dire des valeurs de vitesses plus grandes pour un couple plus faible, ce qui est souvent demandé. Même avec cette commande combinée, une tension suffisante est appliquée au condensateur de commutation. Cet te commande d'un circuit inverseur d'un type nouveau trouve une 40 application intéressante dans les véhicules à transmission élec 72 03501 6 2124404 trique utilisant des moteurs de traction asynchrones avec rotor en cage d'écureuil. Bien entendu l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 72 03501 7 2124404 REVENDICATION Circuit inverseur alimenté par une source d'alimentation en courant continu, ayant une sortie monophasée ou polyphasée, comprenant des thyristors, des diodes inversées 5 et des inductances de commutation, circuit inverseur caractérisé en ce que les thyristors, qui sont branchés par l'électrode de même polarité à l'une des deux bornes de la source d'alimentation en courant continu, sont désamorcés par un circuit désamorceur qui leur est commun, une première borne de sortie du circuit 10 désamorceur étant reliée à l'une des deux bornes de la source d'alimentation en courant continu, tandis que chacun des thyristors, qui sont reliés à l'une des deux bornes de la source d'alimentation en courant continu, est en outre relié, par l'autre électrode de polarité opposée et par l'intermédiaire d'un élément 15 semi-conducteur de désamorçage (par exemple une diode), à ime deuxième borne de sortie du circuit désamorceur, chaque élément semi-conducteur de désamorçage étant relié au thyristor correspondant par l'électrode de même polarité, le circuit désamorceur comprenant le branchement en parallèle,d'une part d'un condensa-20 teur de commutation ,et d'autre part d'un thyristor de désamorçage branché en série avec une inductance de suroscillation, le thyristor de désamorçage étant relié à la première borne de sortie du circuit désamorceur par l'électrode de même polarité que celle des thyristors reliés à l'une des deux bornes de la source 25 d'alimentation en courant continu.