Brevet FR2188355A1 — publié le 19740118

La présente invention concerne un montage pour la constat ion du fonctionnement en courant discontinu des éléments d'asservissement constitués par des soupapes commandées, où à partir du courant de sortie du redresseur constituant ltorgene d'asservissement, contenant des harmoniques, on filtre la composante continue, utilisée ultérieurement. En courant discontinu, les montages ré- guffateurs équipés de régulateurs normaux pour soupapes commandées, ont un comportement de réglage moins bon qu'en fonctionnement normal. C'ést pourquoi on est conduit à utiliser des régulateurs avec un comportement d'asservissement commutable, qui pour le fonctionnement normal de la soupape commandée ont une caractéristique PI (proportionnelle-intégrale) et pour le fonctionnement en régime discontinu ont une caractéristique I (intégrale), comme le décrit le brevet allemand 1 957 559. Une telle commutation du régulateur, à la transition entre les régimes de fonctionnement précités des soupapes commandées, suppose une connaissance précise des intervalles de temps pendant lesquels la soupape commandée fonctionne normalement ou en régime discontinu. Dans le brevet allemand 1 q57 559, le dispositif de commutation du régulateur ne réagit pas aux pauses de courant, mais à une certaine valeur résiduelle faible du courant de sortie du redresseur, cette valeur n'étant pas exacte tement nulle. Pour l'acquisition exacte de la valeur du courant de sortie, il faut des transformateurs de courant continu de haute précision. Ceux-ci cependant, ne peuvent titre réalisés avec la précision nécessaire, qu'avec des moyens techniques et des colts considérables. Un autre inconvénient de cette méthode connue, réside dans le fait que l'ondulation du courant de sortie est également appréhendée par l'élément de mesure et transmise à l'entrée du régulateur, de sorte que le régulateur doit traiter non seulement les écarts de réglage mais aussi les fluctuations de courant et les harmoniques qui lui sont superposés du fait de l'intermittence du fonctionnement avec les caractéristiques I et PI du régulateur ceci conduit à des difficultés lors des substitutlon2 des caractéristiques, au passage du régime interrompu au fonctionnement normal et inversement. L'objet de l'invention consiste à éviter les inconvénients précités, et à réaliser un montage du type décrit dans le préambule, qui rend superflue l'appréhension exacte des pauses de courant pour la constatation du fonctionnement en régime intermittent et qui permet de commuter le régulateur sur la caractéristique I ou sur la caractéristique PI lorsque cette valeur remonte, la valeur effective du courant,appréhendée par l'élément de mesure étant appliquée à l'entrée du régulateur sans ses harmoniques0 Âvec un montage du type cité dans le préambule, ce problème est résolu en ce que l'élément de mesure servant à l'acquisition de la valeur effective du courant est suivi d1au moins un filtre, dont la fonction de transfert est constante et différente de zéro dans l'ensemble du domaine des fréquences à l'exception d'au moins une fréquence déterminée, la fonction de transfert ayant la valeur zéro pour cette fréquence déterminée et cette fréquence déterminée étant l'harmonique d'ordre (m) de la fréquence du réseau, (m) étant le rapport de pulsation de la soupape de réglage, qu'il est prévu un élaborateur de fonction auquel on peut appliquer la compo sante. continue filtrée, qu'à cet élaborateur de fonction on peut appliquer en outre une tension continue correspondant à la tension de sortie de la soupape de réglage, qu'au moyen de l'élaborateur de fonction on peut effectuer la comparaison entre le point dont les coordonnées sont fournies par les grandeurs d'entrée et une courbe prédéterminable constituant la frontière entre le régime discontinu et le régime normal, et que l'élaborateur de fonction est suivi d'un détecteur de seuil pour déterminer la polarité du signal résultant de la comparaison, le régulateur pouvant titre commuté sur la caractéristique PI ou sur la caractéristique I lorsque la courbe limite est franchie dans un sens ou dans l'autre-. Selon une extension de l'invention, plusieurs filtres sont bronchés en série, dont les fréquences de blocage respectives correspondent à des harmoniques différents du courant de sortie de la soupape ne réglage. Selon une rda- liaction particulièrement avantageuse ae l'invention, l'un au moins des filtres du circuit de filtrage est réalisé sous la forme d'un filtre actif inverse de Wien-Robinson.Un tel filtre ne prDsente pas de rotation de phase dans le domaine passant, et il transmet également toutes les fréquences à l'exception de fréquences de blocage déterminées. I1 est intéressant en outre, d'appliquer à l'entrée du circuit de réglage, pour la comparaison entre la valeur-de consigne et la valeur effective, la valeur effective du courant, exempte d'harmoniques, obtenue à la sortie du filtre. On explique ci-dessous plus en dfaillz nion avec un exemple de réalisation schématique à l'appui. Les différentes figures représentent respectivement Fig. 1 un circuit d'asservissement de redresseur, pour un redresseur de réglage, en tant qu'exemple de réalisation du montage selon l'invention Fig. 2a la structure du filtre actif inverse de Wien-Robinson Fig. 2b la fonction de transfert et la caractéristique de phase du filtre selon la figure 2a ; Fig. 3a une réalisation simple unilatérale du montage de l'élaborateur de fonction Fig. 3b les caractéristiques de l'éla- borateur de fonction selon la figure 3a, correspondant aux courbes frontières connues en soi, entre le régime discontinu et le fonctionnement normal. Dans la figure 1, l'élément comparateur 1 est relié au régulateur I-PI commutable 2, dont le signal de sortie YR est appliqué à un appareil de commande normal de l'angle d'amorçage 7, les impulsions de sortie de l'appareil de commande de l'angle d'amorçage 3 commandant la soupape de commande 4, qui peut être réalisée selon les schémas connus, sous la forme d'un convertisseur à un seul sens de courant, mais aussi avec un appareil supplémentaire (non représenté) de commande de l'angle d'amorçage ou avec un dispositif de commutation des impulsions, sous la forme d'un convertisseur de courant réversible. Âu moyen d'un élément de mesure 5 on applique le courant de sortie i a en tant que valeur effective X1 à l'entrée du filtre 6, dont la sortie est reliée d'une part à l'élaborateur de fonction 7 et à l'élément comparateur 1, à l'entrée du circuit de réglage. L'élaborateur de fonction 7 comporte en outre un élément 8, pour l'identification de la polarité de la tension, cet élément 8 est relié au régulateur 2. Ce dispositif fonctionne comme suit En fonctionnement normal du circuit d'as servissemeht 1, 2, 3, 4, 5, le régulateur 2 règle le courant de sortie i, a de la soupape de commande 4 à la valeur de consi- gne w, (figure 1) avec un comportement PI. La valeur effective du courant X1, riche en harmoniques, en particulier pour des angles d'amorçage~ de l'ordre de 00, arrive par la borne 61 au filtre 6, qui transmet uniformément et sans rotation de phase toutes les fréquences à l'exception de certains harmoniques f1, f2, f3 (figure 2b). La figure 2a montre la structure du schéma du filtre actif inverse connu de Wien-Robinson, auquel on applique par la borne 61 la valeur effective du courant Xi. A la sortie 62 on trouve la valeur effective du courant X2, débarrassée des harmoniques, que l'on applique à 11 élément comparateur 1 et à l'élaborateur de fonction 7. Au lieu d'un filtre unique il peut aussi Qtre prévu plusieurs filtres 6, ajustés sur des fréquences de blocage prédéterminable, qui comme le montre la figure 2b, éliminent de la valeur effective du courant À1 des fréquences d'ondulation dont les valeurs sont dé termihées par la structure de la soupape de réglage 4. de La structure du circuit de charge de la soupape/commande 4 étant connue, au moyen d'un diagramme avec des couples de valeur du courant de sortie i a et de la tension de sortie Ud on peut déterminer d'une manière très pré ci se, pour quelle charge la soupape de commande 4 fonctionne en régime normal (1j) ou en régime discontinu (L),(fig. job). Ce diagramme est reproduit dans un élabora- teur de fonction 7, où au lieu du courant de sortie i a on utilise la valeur effective filtrée X2 et au lieu de la tension de sortie Ud on utilise la tension de réglage XR agissant sur l'appareil de coànde de l'angle d'amorçage, qui représente une mesure approximative de la tension de sortie Ud et cue l'on applique en tant que tension Ud sur l'entrée 73 de l'é- laborateur de fonction 7. ainsi que le montre la figure 3a, celui-ci se compose essentiellement de deux diodes D31, D32 polarisées par la source de tension Us à travers les résistances R31, R32, R33, R36 et auxquelles on applique la tension U2 - (YR). Pour des valeurs déterminées de X2 et de U2 1' amplificateur comparateur V31 change d'état et applique un signal au régulateur , commandant la commutation ae la caractéristique de réglage de celui-ci. La commutation du régulateur 2 parl'élabo- rateur de fonction 7, sur la caractéristiaue I ou PI, s'effectue sur la ligne déterminée dans le diagramme selon la figure 3b par les points de commutation 701, 702, 703, 704, 705. Dans le domaine (L) "régime discontinu" le régulateur 2 fonctionne en régulateur I, c'est-à-dire en régulateur à action par intégration, et dans le domaine (N) "régime normal" par contre en régulateur PI, c'est-à-dire en régulateur à action proportionnelle et par intégration. La commutation du rgulateur 2 est obtenue ainsi sans détection par la mesure des pauses de courant du courant de sortie ia, en fonction de la courbe limite du régime discontinu reproduite par l'élabora- teur de fonction 7 et qui dépend de la structure du circuit de charge branché à la sortie de la soupape de commande 4. L'idée de l'invention ne se limite pas aux soupapes de commande mais elle est aussi applicable aux organes de réglage aux redresseurs réversibles. R E V E N 1 > A I'tI O N s 1. Montage pour la constatation du fonctionnement en régime discontinu des éléments redresseurs de réglage où la composante continue du courant de sortie au redressenr de réglage chargé en harmoniques est filtrée et utilisée pour les traitements ultérieurs, caractérisé en ce que l'élément de réglage servant à l'appréhension de la valeur effective du courant est suivi d'au moins un filtre,dont la fonction de transfert est constante et différente de zéro dans l'ensemble du domaine des fréquences à l'exception d'au moins une fréquence déterminée, la fonction de transfert ayant la valeur zéro pour cette fréquence déterminée et la fréquence déterminée étant une harmonique de la fréqudnce du réseau multipliée par (m), le rapport de pulsation de la soupape de commande, qu'il est prévu un élaborateur de fonction auquel on peut appliquer la composante continue filtrée, que l'on peut appliquer en outre à l'élaborateur de fonction une tension continue correspondant à la tension de sortie de la soupape de commande, qu'au moyen de l'élaborateur de fonction on peut procéder à une comparaison entre le point dont les coordonnées sont fournies par les grandeurs d'entrée et une courbe prédéterminable, constituant la frontière entre le régime discontinu et le régime normal, et que l'élaborateur de fonction est suivi d'un détecteur de seuil pour la détermination de la polarité du signal résultant de la comparaison, le régulateur pouvant être commuté sur la caractéristique I ou sur la caractéristique PI lorsque la courbe frontière est franchie dans un sens ou dans l'autre. 2. Montage selon la revendication 1 caractérisé en ce que plusieurs filtres étant connectés en série, les fréquences déterminées des filtres correspondent à différents harmoniques. 3. pontage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'au moins l'un des filtres est réalisé sous la forme d'un filtre actif inverse de Wien-Xobin- son. 4. pontage selon l'une des revendications 1 à ), caractérisé en ce qu'à l'élément comparateur (1) de l'entrée du circuit de réglage, on peut appliquer la valeur effective du courant (X2) exemple d'harmoniques apparaissant à la sortie du filtre (6)o