Brevet FR2123275A1 — publié le 19720908

La présente invention concerne, d'une façon générale,les circuits de commande pour dispositif à courant continu ayant une charge inductive, par exemple un dispositif de commande de moteur à courant continu et elle a plus particulièrement pour objet un réseau ou circuit de suppression cfe régime de transitaire de signal pour supprimer les transitoires de ligne ou de circuit dûs au déclenchement d'organes de commutation tels que les redresseurs au silicium. les circuits de commande actuels utilisés avec un moteur à courant continu classique utilisent une paire de redresseurs sa silicium en combinaison avec un réseau redresseur en pont à deux alternances, les redresseurs au silicium étant amenés à conduction pour les demi cycles alternés de la tension d'entrée alternative pour délivrer un signal d'alimentation continu au moteur . les impulsions de déclenchement pour les redresseurs au silicium sont généralement délivrés par un circuit de déclenchement à unijonction dont le temps de déclenchement est dicté et commandé par un signal qui est fonction de la vitesse désirée du moteur. De cette façon la vitesse du-moteur peut être commandée avec précision en faisant simplement varier l'angle d'amorçage des redresseurs au silicium. On a constaté que le déclenchement des redresseurs au silicium utilise^ dans un tel environnement peut entraîner des transitoires de courant et de tension importants.De tels transitoires entraînent une dissipation d'énergie excessive et peuvent conduire, et conduâsert souvent effectivement,à une perturbation de tension et à une destruction de différents -composants du circuit. la présente invention concerne un réseau ou circuit de suppressboï^fe transitoires pour diminuer les transitoires importants de courant et de tension qui se produisent lorsque des éléments de commutation sont déclenchés tels que des redresseurs au silicium, associés à un réseau ou circuit redresseur à deux alternances dans un dispositif à courant continu ayant une charge inductive. On prévoit dans ce but un réseau ou circuit de suppression de transitoires relié en parallèle avec la charge inductive» le réseau ou analogue de suppression de 71 i+5088 2 2123275 transitoires comporte, de préférence, une pluralité d'éléments conducteurs de courant unidirectionneJs,de même polarité et reliés an série, tels que des diodes et une impédance inductive reliée en parallèle avec l'un au moins desdits éléments 5 conducteurs de courant unidirectionnels . la présente inventiona pour conséquent pour avantages de prévoir un réseau ou analogue de suppreinonde transitoires dans un circuit à courant continu ayant une charge inductive pour réduire les transitoires de courant et de tension provoqués par le déclenchement d'éléments 10 de commutation tels que des redresseurs au silicium» D'autres caractéristiques et avantages de l'invention' apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Dans le dessin annexé, la figure unique, donnée à titre d'exemple non limitatif représente le schéma, en partie sous forme 15 de blocs,d'un réseau de suppression detransitoire^selon un mode de réalisation de l'invention incluant un circuit de commande pour un moteur à courant continu à enroulement série • Il convient de remarquer tout d'abord de quoique', dans un but descriptif, l'invention soit représentée et décrite en 20 relation avec un dispositif de commande de moteur à courant continu, il convient de comprendre que l'invention peut être utilisée dans d'autres dispositifs à courant continu ayant une charge inductive et rien dans la description qui suit ne doit être interprété comme limitant l'invention à des dispositifs de 25 commande de moteurs à courant continu. En se référant maintenant au dessin, on constate que le chiffre de référence 1 désigne une source de courant alternatif qui est prévue pour être reliée aux bornes d'entrée 2 et 3 pour délivrer une énergie au moteur d'entraînement à courant 30 continu à enroulement série 4. le signal d'alimentation alternatif est délivré au. moteur continu 4 par l'intermédiaire d'un redresseur en pont à double alternance 5 et drun conducteur 6» Le redresseur en pont à deux alternances 5 comporte deux diodes de polarités opposées 6 et 7 respectivement et deux redresseurs 35 au silicium de polarités opposées 8 et 9 respectivement. le redresseur 5, d'une façon bien connue dans la technique, redresse le signal d'entrée alternatif délivré par la source 71 45088 3 2123275 alternative 1 pour délivrer un courant d'alimentation continu qui est appliqué au moteur d'entraînement continu 4. les redresseurs au silicium 8 et 9 servent de moyens de déclenchement de signal pour faire varier la valeur du courant d'alimentation 5 continu délivré par le redresseur 5. l'angle d'amorçage des redresseurs au silicium 8 et 9 est commandé par les impulsions délivrées par un circuit de déclenchement à unijonction 10 lesquelles impulsions sont appliquées à l'électrode de déclenchement de chacun des redresseurs au silicium 8 et 9 par l'intermé-10 diaire du transformateur 11 dont l'enroulement primaire 12 est relié au circuit de déclenchement 10 et il comporte une paire d'enroulements secondaires 13 et 14 reliés entre l'électrode de déclenchement et la cathode des redresseurs au silicium 8 ej/9 repesctivement. En augmentant ou en diminuant l'angle d'amorçage 15 des redresseurs au silicium 8 et 9, on peut faire varier, avec précision, la valeur du courant d'alimentation délivré au moteur continu 4 et par conséquent la vitesse de ce moteur, les circuits de déclenchement à unijonction sont bien connus dans la technique. 20 Un conducteur 16 sert à relier les enroulements en série de champ 15 et d'induit 17 du moteur d'entraînement à courant continu 4, en série avec le redresseur en pont à double alternance 5. Un inducteur 18 est relié également en série avec les enroulements de champ et d'induit 15 et 17 pour aider 25 à la réduction de 1'ondulation du courant d'alimentation continu . Un réseau ou circuit de suppression^ transitoires,désigné d'-une façon générale par la référence 19, est relié en parallèle avec les enroulements de champ et d'induit montés en série 15 et 17 respectivement, du moteur à courant continu 4» 30 le réseau ou analogue de suppression de transitoires 1 9 comporte une paire d'éléments conducteurs de courant unidirectionnels , de même polarité et montés en série, 20 et 21 respectivement et une impédance inductive 22, constituée par un inducteur, relié en parallèle avec l'élément conducteur de courant 35 unidirectionnel 20. Bien que dans le mode de réalisation représenté les éléments conducteurs de courant unidirectionnels 20 et 21 comportent des diodes, il convient de remarquer que 71 45088 2123275 l'on peut utiliser d'autres éléments conducteurs de courant unidirectionnels» Il convient de remarquer que les diodes 20 et 21 ont une polarité telle qu'elles sont rendues conductrices par la force contre-électromotrice engendrée dans 5 l'enroulement d'induit lorsque ni le redresseur 8 ni le redresseur 9 ne sont excités» Enfin une résistance 23 et un condensateur 24 en série sont reliés, en parallèle, avec les enroulements d'induit et de champ 17 et 15 respectivement du moteur 4 pour aider 10 à la- réduction de tous les transitoires de tension dûs à l'inductance de lignes distribuée. En fonctionnement le signal alternatif délivré par la source 1 est appliqué aux bornes d'entrée du redresseur en pont à double alternance 5. Pour le demi-cycle positif du 15 signal alternatif, un courant continu traverse la diode 6, le conducteur 16, l'enroulement de champ 15 et l'enroulement d'induit -17 du moteur 4, l'inducteur 18 et le redresseur au silicium 9 pour arriver à la borne d'entrée 3. Pour le demi-cycle négatif du signal alternatif, un courant continu part 20 de la borne d'entrée 3, traverse le redresseur au silicium 8, le conducteur 16, les enroulements de champ et d'induit 15 et 17 respectivement du moteur-4 , l'inducteur 18 et la diode 7 pour arriver à la borne d'entrée 2. Il convient de remarquer que les deux redresseurs au silicium 8 et 9 sont amenés 25 simultanément à conduction par les impulsions de déclenchement délivrées par le circuit de déclenchement à unijonction 10. Cependant en raison de leurs dispositions à polarités opposées, lë redresseur 9 laisse passer le demi-cycle positif tandis que le redresseur 8 laisse passer le demi-cycle négatif du 30 signal alternatif. Comme il a été mentionné précédemment, la valeur du signal d'alimentation continu délivré au moteur continu 4 est commandée par le circuit de déclenchement à unijonction 10. C'est à dire qu'en faisant varier les instants où 35 les redresseurs 8 et 9 sont ouverts et fermés on peut déterminer avec précision la valeur du courant passant pendant chaque demi-cycle du signal alternatif, contrôlant ainsi la 71 45088 5 2123275 vitesse du moteur à courant continu 4« En pratique il existe un court intervalle de temps pendant lequel les deux redresseurs 8 et 9 sont désexcités, ouvrant ainsi le circuit entre les bornes 2 et 3. Dans ces conditions le courant délivré par les champs associés aux enroulements d'induit et de champ 15 et 17 a une valeur suffisante pour traverser les diodes 7 et 6 et revenir aux enroulements de champ et d'induit 15 et 17 par l'intermédiaire du conducteur 16 selon ce que l'on appelle un courant pour l'effet d^fcOaitiPlus l'inductance associée au moteur 0 continu 4 est importante plus le temps pendant lequel ce courant engendré continue à passer est long. En conséquence, en l'absence d'un réseau de suppression. de transitoires tel que prévu dans la présente invention, lorsque l'un des redresseurs au silicium est à nouveau amené à conduction il existe un 5 court-circuit momentané entre les bornés d'entrée du courant alternatif 2 et 3 et un transitoire.de tension important a lieu entre ces bornes. On supposera per exemple qu'au milieu environ du demi-cycle positif du signal d'entrée alternatif, le redresseur au silicium 9 est amené à conduction. Ceci signifie que-pendant 0 approximativement une moitié du demi-cycle positif du signal alternatif, le redresseur au silicium 9 est rendu non conducteur et le courant passe dans les diodes 6 et 7 de la façon qui a été décrite précédemment. Lorsque le redresseur au silicum 8 est soudainement amené à conduction un court-circuit 5 momentané se produit entre les bornes d'entrée alternatives 2 et 3 par la diode 6 et le redresseur 8 ce qui provoque un transitoire de courant important. Ceci entraîne un. courant transitoire important et qui passe entre les bornes d'entrée 2 et 3 jusqu'à ce que la diode 6 récupère 0 et commence à bloquer le passage du courant, lorsque la diode 6 à récupéré}un transitoire de tension important apparait à la borne dfentrée 2 due à l'inductance de ligne distribuée Le réseau ou circuit de suppression de trarsifcàres 19 selon 5 la présente invention est prévu pour réduire de tels transitoires importants entre les bornes d'entrée alternatives 71 45088 6 2123275 2 et 5 dus à la commutation de mise en service et mise hors service des redresseurs au silicium 8 et 9. Une diode 21 a une polarité telle qu'elle est rendue conductrice par la force élecxromotrice d1 induit induite jarsque les champs magné tiques 5 associés aux enroulement d'induit et de champ 15 et 17 diminuent brusquement. Ceci signifie que l'inducteur 22 et la diode 21 assurent un circuit de shuntage pour tout courant du moteur engendré pendant l'intervalle d'effet de volant de telle façon que le courant est empêché de passer dans les diodes 6 10 et 7. Il en résulte que les diodes 6 et 7 ont un temps de récupération suffisant pendant une période de non conduction des redresseurs au silicium 8 et 9 pour ouvrir le circuit entre les bornes d'entrée 2 et 3 lorsque l'un des redresseurs est amené à conduction pendant le demi-cycle suivant. Par 15 exemple si la borne d'entrée 2 est positive à l'instant où les redresseurs au silicium sont enclenchés, le circuit de courant part de la borne 2, passe par la diode 6, le conducteur 16, la diode 21, l'inducteur 22, le redresseur 9 pour revenir à la borne 3- I/'inducteur 22 limite le taux de croissance du 20 courant transitoire qui passe jusqu'à ce que la diode 21 récupère, le.courant cessant, à cet instant de passer dans ladite diode 21 , mais la diode 20 assure alors un circuit pour le courant passant dans l'inducteur 22. Ainsi on voit que le transitoire de courant est limité par l'inducteur 22 et 25 le transitoire de tension par la diode 20. De nombreuses modifications et changements pourraient être apportés au dispositif décrit ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi par exemple que l'on pourrait utiliser un nombre quelconque de 30 diodes de même polarité dans le réseau de suppression de transitoires de tension ainsi que d'autres montages de redresseur en pont à deux alternances. De plus, l'invention peut être utilisée avec tous types de charge inductive y compris les moteurs à courant continu à enroulement 35 série ou enroulement shunt. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode 71 45088 7 2123275 de réalisation décrit et représente qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents tecliniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. 71 45088 o 2123275 REVENDICATIONS 1.- Circuit de commande d'un dispositif à courant . continu comportant une charge inductive et prévu pour être excité par une source délivrant un signal alternatif, du type comportant des moyens redresseurs à deux alternances 5 à déclenchement reliés à ladite sourcede signal alternatif pour délivrer un courant d'alimentation continu, des moyens pour délivrer ledit courant d'alimentation continu à ladite charge inductive, des moyens reliés auxdits moyens redresseurs pour commander leur ouverture et leur fermeture pour faire 10 varier la valeur du courant d'alimentation continu délivré à ladite charge inductive, ledit circuit étant caractérisé en ce qu'il comporte un réseau de suHïeœLandeiégimedeliransitoires relié en parallèle avec la charge inductive pour diminuer les transitoires de signal apparaissant pendant la commutation 15 desdits moyens redresseurs. 2.- Circuil/de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réseau de suppression de régime transitoire comporte une pluralité d'éléments conducteurs de courant unidirectionnels de même polarité, relié en 20 série et une impédance inductive reliée en parallèle avec l'un au moins desdits éléments conducteurs de courant unidirectionnels. 3.- Circui^de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments conducteurs de courant 25 unidirectionnels précités comportent des diodes « 4.- Circuit de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'impédance inductive précitée comporte un inducteur relié en parallèle avec l'une desdites diodes „ 30 5.- Circuit de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une résistance et un condensateur en série reliés en parallèle avec ladite charge inductive.