Brevet FR2167221A1 — publié le 19730824

L'invention est du domaine des onduleurs, dispositifs oscillants à rendement élevé, fréquence ne dépassant pas quelques milliers de hertz, fonctionnant par amorçage-extinction alternés de deux thyristors. Elle concerne une amélioration apportée à ce type d'appareil, comportant essentiellement une simplification en composants. Les applications sont diverses, la principale est un émetteur pour sondage sous-marin. On sait construire depuis assez longtemps des onduleurs à thyristors. Une fois que les oscillations d'un tel appareil sont établies, pour les arrêter. il faut mettre en oeuvre des moyens adéquats, qui se classent en deux catégories. Dans un premier type-d'onduleur (voir en particulier le brevet français émetteur à thyristors pour charge réactive" NO 69 14 289 du 8/5/1969 pour enclencher et couper l'émission à cadence régulière, on utilise un interrupteur mécanique, commandé par un organe de programme. L'inconvénient est qu'à la fermeture, de tels interrupteurs donnent des rebonds qui ont pour effet de donner à la croissance de la puissance au démarrage de l'émission une forme incorrecte. Dans un deuxième type, on fait usage d'un premier thyristor auxiliaire de marche, à la gâchette duquel on applique une impulsion de démarrage, ce qui a pour effet de fermer le circuit de retour de l'émetteur, et de le faire démarrer, et d'un deuxième thyristor d'arret, qui, recevant sur sa gâchette une impulsion d'arrêt, s'amorce, appliquant ainsi sur l'anode du thyristor de commande de marche une tension négative, ce qui coupe le thyristor de marche. Le circuit d'alimentation de l'onduleur se trouvant coupé, l'onduleur s' arre- te en un temps très bref. Dans ce type connu d'onduleurs, les impulsions d'amorçage des thyristors de commutation et d'arrêt sont appliquées obligatoirement à travers des transformateurs. L'onduleur de l'invention est du type sans interrupteur mécanique. Il fait usage en plus des deux thyristors de commutation d'un seul thyristor dont l'amor çage par une impulsion appliquée à sa gâchette provoque l'extinction des deux thyristors principaux en faisant passer dans ces thyristors des courants inverses engendrés par la décharge de deux condensateurs. Liste des figures - La figure 1 donne un schéma d'un onduleur selon l'invention. La figure 2 contient cinq graphiques représentant des formes de courants utilisés dans l'invention. La figure 3 est un schéma simplifié d'un sous-ensemble utilisé avantageusement dans l'invention. FIGURE 1 - Le circuit complet comporte deux thyristors de commutation T1, T2 et un thyristor de commande d'arrêt T3. Les trois thyristors ont leur cathode à la masse, pôle négatif d'une alimentation en courant continu, qui est représentée en 1, sous forme d'une batterie de piles ou d'accumulateurs de tension +E. Le pôle + de la source 1 est en série avec une résistance de limitation R1. de l'extrémité 2 de laquelle partent deux branches. Une première branche contient une inductance L1 en série par l'extrémité 3 avec le thyristor T1. Une deuxième branche contient une inductance L2, identique à L1, en série par l'extrémité 7 avec le thyristor T2. Entre les points 3 et 7, est connectée une branche transversale comprenant en série un premier condensateur 4, un deuxième condensateur 6 identique au condensateur 4, et le primaire d'un transformateur 6, dont le secondaire est connecté par ses bornes 9, 9' à une charge non représentée. Une source continue 10 de tension de sortie U ayant son pole - à la masse, et son pôle positif connecté à une résistance de limitation R2, dont l'extrémité 11, est connectée d'une part au point 5, entre les condensateurs 4 et 6, et d'autre part à l'anode du thyristor T3. 12 est un organe cadenceur, qui par deux bornes 13, 14 envoie des impulsions d'amorçage aux gâchettes des thyristors T1, T2, respectivement, à la fréquence d'émission voulue, en opposition de phase, et par une borne 15 envoie des impulsions d'arrêt à la gâchette du thyristor T3. Le fonctionnement du dispositif selon le schéma de la figure 1 sera expliqué après la description de la figure 2. FIGURE 2 - Le graphique (a) représente le signal pilote de l'onduleur. fourni par un oscillateur contenu dans l'organe cadenceur 12. C'est une onde sinusoidale de période T. Le graphique (b) indique une suite d'impulsions d'amorçage extraites du signal Ca3, appliquées à la gâchette du thyristor T1, par exemple par la borne 13 Ces impulsions sont espacées d'une durée T. Le graphique (c) indique une suite d'impulsions d'amorçage appliquées à la gâchette du thyristor T2 par la borne 14. Elles sont espacées entre elles d'une durée T, et espacées d'une durée T/2 des impulsions tub3. Le graphique (d) représente la durée 6 d'un créneau d'émission, pendant la durée 8, les impulsions d'amorçage (b) et (c) sont appliquées aux gâchettes des thyristors T1 et T2 respectivement. En-dehors des créneaux d'émission. les impulsions (b) et (c) ne sont pas émises. Le graphique (o) indique une impulsion d'arrêt envoyée à la gâchette du thyristor T3 par la borne 15. Les impulsions (e) sont émises sous la commande d'un organe de programme contenu dans l'organe 12. Des fonctions de l'organe 12 sont bien connues en soi dans la pratique, c'est pourquoi la structure de l'organe 12 (figure 1) n'a pas été représentée en détail. FONCTIONNEMENT - a 3 source 1, qui contient une réserve d'énergie notable, est appliquée en peranenc;, à travers la résistance R1, aux deux branches du circuit selon la figure 1. Lorsqu'une impulsion d'amorçage est appliquée par exemple à la gâchette du thyristor T1 par la borne 13, T1 devient conducteur, son impédance interne est très faible. il est traversé par un fort courant débité par la source 1. En même temps, T2 est coupé. le point 7 est porté au potentiel du point 2. Les condensateurs 4 et 6 se chargent. Lorsque, au temps T2 plus tard survient une impulsion d'amorçage du thyristor T2, (c), T2 en s'amorçant met le point 7 à la masse. Il en résulte la décharge des condensateurs 4 et 5, qui équivaut à un fort courant traversant le thyristor T1 et amenant son extinction. Un tel cycle se répète pendant toute la durée d'un créneau d'émission Les inductances L1 et L2 forment, avec les deux condensateurs en série de capacité totale C, si chaque condensateur a une capacité 2C) > un circuit résonant à la fréquence 1/T. Cependant le point 5, milieu entre les deux condensateurs 4 et 6 est chargé à un potentiel élevé +U, par exemple de l'ordre de 400 V, par la source 10, "potentiel flottant". Lorsque. à la fin d'un créneau (d) survient une impulsion [e), le thyristor T3 devient conducteur. le point 5 est mis à la masse. les deux condensateurs 4 et 6 se déchargent à la masse en parallele. Celui des deux thyristors T1, T2, qui était passant à ce moment-là reçoit un courant inverse qui l'éteint. Celui qui n'est pas passant est confirmé dans son extinction. Vis-à-vis des onduleurs sans interrupteur du type connu, l'onduleur présente l'avantage de ne nécessiter aucun transformateur pour l'application des impulsions d'amorçage. Il est donc de construction beaucoup plus économique et plus fiable. FIGURE 3 - La source 10 ceut être avantageusement constituée par un oscillateur 21 à haute fréquence, par exemple 50 kHz suivi d'un étage amplificateur 22, les deux alimentés. par exemple par une source à 24 volts, suivis d'un transformateur élévateur 23 et d'un étage redresseur 24 qui fournit en sortie la tension U. Pratiquement, dans les utilisations les plus courantes de l'objet de l'invention émetteur sonar5, un tel ensemble à faible puissance, a le temps d'accumuler l'énergie nécessaire pour l'arrêt des thyristors de commutation entre les fins de deux créneaux successifs, qui est d'au moins 400 millisecondes. REVENDICATION Onduleur comprenant essentiellement deux branches connectées en parallèle à la sortie d'une source continue, chaque branche étant constituée par une inductance et un thyristor de commutation dont la cathode est à la masse, et une branche transversale comprenant une capacité en série avec le primaire d'un transformateur de sortie, connectée entre les anodes desdits deux thyristors de commutation, caractérisé en ce que ladite capacité est formé de deux condensateurs en série dont le point milieu est connecté d'une part à l'anode d'un troisième thyristor d'arrêt dont la cathode est à la masse et au pale positif d'une source continue auxiliaire, dont le pêle négatif est à la masse, les gâchettes des trois thyristors pouvant recevoir directement des impulsions d'amorçage fournies par un caden coeur en soi connu, espacées à la période de l'oscillation émise pour les thyristors de commutation. et à la durée du créneau d'émission pour le thyristor d'arrêt.