Brevet FR2198308A1 — publié le 19740329

ma présente invention se rapporte à un montage destiné à indiquer rapidement l'annulation d'un courant, dans le cas de la commande d'un inverseur dépourvu de courants de circulation. Lorsque des moteur à courant continu alimentés par l'intermédiaire de ponts à tnyristors changent de régime, par exemple lorsqu'ils accélerent ou ralentissent, le sens du courant doit être inversé. Pour cela, le montage doit être dépourvu de courants de circulation, ce qi veut dire qu'au cours du passage d'une phase à l'autre, il ne doit plus parvenir de courant au moteur par les thyristors. 3ans le cas de machines à courant continu de grande qualité dyilamique, les circuits par lesquels passent du courant continu comportent des inductances pour limiter l'intensité. les puissances élevées pouvant être mises en jeu dans les cas envisagés impliquent cependant également de grandes inductances pour courant de circulation et, par suite, une forte consommation de cuivre. Les montages dépourvus de courant continu nécessitent des composants logiques qui n'autorisent une commutation sur différents sens de passage du courant ou différents ponts à thyristors, que lorsqu'on est sûr que le courant est entièrement annulé dans l'une des branches. I1 est connu d'utiliser, pour indiquer l'annulation du courant, un dispositif dans lequel on extrait de la valeur réelle du courant (mesurée au moyen de transformateurs triphasés) un signal que lton exploite dans un montage comparateur et qui autorise une commutation du courant après un retard supplémentaire. Ce montage présente, bien entendu, l'inconvénient d'un retard important. I1 est également connu de recevoir une information sur l'état conducteur ou bloqué d'un thyristor en mesurant la tension d'anode ou de cathode dans des ponts à convertisseurs. On applique ce procédé pour ous les thy istors d'un pont triphasé, et il fournit dans le montage, pou des différences Je tension supérieures à, par exemple, 10V, un signal dtimr1inence de blocage correspondant à une indication d'annulation de courants l'i:wention a, par suite, poul objet, un montage permettant une indication rapide et précise de l'anl-lation du courant. En particulier, il faut réduire l'inter uption entre les deux états (encore conducteur - interruption - de nouveau conducteur). Pour y parvenir, selon l'invention, on prévoit des noyaux magnétiques qui ont pour rôle d'indiquer le début et la fin du courant de charge d'un convertisseur. Ces noyaux magnétiques sont préalablement aimantés, de façon qu'il se produise une variation de flux maximale, lorsque le courant de cnacbe ge examiné s'achève. On prévoit au moins un noyau magnétique par sens de courant de charge. Un noyau magnétique comporte des enroulements pour le courant de charge, pour produire un signal de sotie et pour l'aimantation préalable. Pour produire le signal de sotie et pour l'aimantation préalable, on peut-aussi utiliser un enroulement. le signal de sortie du noyau magnétique est envoyé à une logique d'exploitation. Cette logique d'exploitation comporte des interrupteurs à seuil, un temporisateur, un formeur d'impulsions, une porte et une mémoire. A la fin du courant de cnarge, la mémoire est chargée et, au début du courant de charge, elle est effacée. Selon un mode d'exécution préféré de l'invention, on prévoit un collecteur d'impulsions recueillant toutes les impulsions d'amor çage présentes dans le convertisseur, agissant par l'intermédiaire d'une porte de façon que pendant une impulsion d'amorçage, la mémoire ne puisse être chargée et que, lorsque la mémoire est chargée, le signal de sortie de la logique d'exploitation soit inhibé pendant la durée d'une impulsion d'amorçage. Les avantages du montage selon l'invention par rapport aux indicateurs d'annulation de courant connus résident dans la rapidité de l'information. Par rapport aux autres montages rapides, on peut, en outre, réduire considérablement le coût en composants électroniques. La description détaillée qui va suivre, et les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins annexés : la figure 1 représente le montage selon l'invention les figures 2, 3, 4 expliquent le fonctionnement de ce montage. Selon la figure 1, le montage est branché, par l'intermédiaire d'un noyau magnétique, sur l'alimentation non3eprésentée d'une machine à courant continu. Le noyau magnétique comporte trois enroulements 1, 2 et 3. les étoiles y indiquent le sens d'enroulement. L'enroulement 1 est parcouru par le courant moteur intense Id. L'enroulement 2 est l'enroulement correspondant à la logique d'exloitation qui attaque l'entrée de l'indicateur d'annulation de courant intercalé à la suite. l"enroulement 3 est alimenté a partir u'une alimentation continue non représentée en courant constant et il a pou 1-81e d'aimante préalablement le noyau magnétique.Cela permet de fixe préalablement le point de fonctionnement sur la boucle d'hystérésis du noyau magnétique. Le noyau magnétique joue le rôle d'organe auxiliaire pour déterminer le moment d'annulation du courant. Bu fait que l'on ne dispose de ces inforllations en provenance du noyau magnétique que sous forme d'impulsions, il faut élabore à partir des impulsions une information appropriée au moyen d'une logique d'exploitation intercale la suite, appelée également indicateur d'annulation du courant. A l'entrée de l'indicateur d'annulation du courant est branché un iltre comportant la résistance 4 et le condensateur 5. Les interrupteurs à valeur de seuil 6 et 7 intercalés à la suite ont des tensions de réponse différentes. l'interrupteur à valeur de seuil à tension de réponse positive attaque un temporisateur 8. Le formeur d'impulsions 9 qui lui fait suite forme, à partir du signal de l'interrupteur à valeur de seuil 6, une impulsion qui parviert à la mémoire 11 par la porte 10. La figure 2 représente, sur la courbe a), le courant continu intermittent Id traversant l'induit d'une machine à courant continu. Ce courant Id passe également par l'enroulement 1 du noyau magnétique. la courbe b) représente le flux magnétique que l'on peut obtenir par aimantation du noyau magnétique par le courant Id. a saturation du noyau magntique lignite le flux . Les variations du flux dans le noyau magnétique induisent des tensions dans l'enroulement 2. C'est ce que représente la courbe c). ma figure 5 représente la courbe d'hystérésis du noyau magnétique. Cette courbe est décalée de la moitié de la largeur d'hystérésis par rapport à l'origine des coordonnées. C'est ce décalage qu'a pour objet le courant constant parcourant l'enrou- lement 3. Ce décalage orme exactement l'impulsion qui indique la fin du courent. ma couve d'hystérésis doit avoir une forme aussi rectangulaire que possible et su orancile descendante doit se trouver à proximité du point d'annulation du courant. Cela n'est possible qu'avec des noyaux spéciaux de bonne qualité.On peut penser par exemçle, à des noyaux toroïdaux, car ils possèdent une courbe d'hystérésis J forme rectangulaire accises. a iure 4 re résente le processus de formation des im- pulsions scion la igu-e 2, en venant compte do- décalage de la couroe d'hystérésis. ma courbe a) représente l'allure du courant de charge Id. Ce cour ut de charge doit d'abord avoir unc certaine intensité, avant que la boucle d'hystérsis selon la courbe d) soit parcourue et qu'il se produise une variation de flux positive. De ce fait, la tension induite ne monte, dans la courbe c), qu'après un certain retard. Du fait que la fin du courant Id est un critère, l'impulsion de tension qui s'établit avec retard ne constitue pas un inconvénient. iar conséquent, la oranene montante de la boucle d'hystérésis selon la figure 3 peut même être plus éloignée de l'origine des coordonnées, si seulement la branche montante est pres de l'origine des coordonnées, car seul cela détermine la précision de la mesure. La variation de flux induit dans les enroulements une tension représentée sur la courbe d). Les impulsions qui apparaissent sur l'enroulement 2 dans le sens négatif au début du courant de cnarge 1d et dans le sens positif à la in de ce courant attaquent l'indicateur d'annulation de courant intercalé à la suite. Les composants 4 et 5 branenés à l'entrée de l'indicateur d'annulation de courant ont pour r81e d'éliminer par filtrage les impulsions parasites se trouvant sur la ligne de signaux. Les interrupteurs à valeur de seuil 6 et 7 intercalés à la suite répondent à des tensions différentes, qui sont appliquées, selon la courbe d) de la figure 4, à l'entrée de l'indicateur d'annulation de courant.L'impulsion positive qui indique la fin du courant de charge produit, à la sortie de l'interrupteur à valeur de seuil 6 un signal en L qui est envoyé à un temporisateur 8 pour augmenter la précision. me temporisateur (dont le retard est, par exemple, de 200 s) a également pour rôle de garantir la durée de libération des tnyrîstors, lors de l'alimentation de la macnine à courant continu. nes porteurs de charge qui se sont accumulés sur les coucnes d'arrêt des thyristors, doivent d'abord de nouveau disparaître. Le formeur d'impulsions 9 comprend un basculeur monostable et il forme, à partir du signal qui arrive, une impulsion de 50 s. L'impulsion parvint, par la porte 10, à la mémoire 11. Le signal charge la iqémoie, c' est-à-dire que l'indication de courant, que l'on peut prélever apres la mémoire sous la forme d'un signal en L, apparaît à la sortie de l'indicateur d'annulation de courant. bela signifie en même temps que les tnyiistors peuvent être bloqués pour alimentation de la machine à courant continu et qu'un agencement électronique peut mettre en service l'autre branche. Lorsqu'un courant de charge parcourt les enroulements du noyau magnétique, la mémoire 11 doit être effacée. Cette information est obtenue à partir de l'impulsion négative de la courbe d) de la figure 3, passant par l'interrupteur à valeur de seuil 7 et transmise à l'entrée d'effacement de la mémoire 11. La mémoire effacée fait apparaître à la sortie un signal 0. Le signal 0 signifie cependant qu'il parvient encore un courant au moteur à courant continu. L'information obtenue le plus tôt sur la présence d'un courant dans le pont à convertisseurs réside dans l'impulsion d'amorçage destinée à déclencher les thyristors. Par suite, pour augmenter la précision, selon un mode d'exécution préféré de l'invention, les impulsions d'amorçage du pont à convertisseurs sont rassemblées au moyen d'un collecteur d'impulsions 12 représenté sur la figure 1 et envoyées, par la porte 10, dans le montage logique, de façon que la mémoire 11 ne puisse pas être chargée, lorsqu'une impulsion d'amorçage est en mne temps présente sur le collecteur d'impulsions. La porte 13 assure la suppression d'un signal d'indication de zéro éventuellement présent pendant une impulsion d'amorçage, sans que la mémoire 11 soit alors effacée. la mémoire 11 n'est effacée que lorsque l'impulsion d'amorçage en question a déclenché un courant de charge. Dans ce cas, l'interrupteur à valeur de seuil 7 produit encore un ordre d'effacement de la mémoire lls pendant la durée de l'impulsion d'amorçage. REVEsTDI'1AtIONS 1. Montage destiné à indiquer rapidement l'annulation du courant lors de la commande d'un inverseur dépourvu de courants de circulation, caractérise en ce qu'il comporte des noyaux magnétiques ayant pour rôle d'indiquer le début ou la fin du courant de charge Ido 2. Montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les noyaux magnétiques sont préalablement aimantés, de façon qu'une variation maximale de flux ait lieu à la fin du courant de charge 1d à examinera 3. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un noyau magnétique par sens de courant de charge. 4. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un noyau magnétique comporte des enroulements pour le courant de charge 1, pour produire un signal de sortie 2 et pour l'aimantation préalable 3. 5. Montage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un enroulement a pour r81e de produire le signal sortie et d'effectuer l'aimantation préalable. 6. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le signal de sortie- du noyau magnétique est envoyé à une logique d'exploitation. 7. Montage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la logique d'exploitation comporte des interrupteurs à valeur de seuil (6, 7), un temporisateur 8, un formeur d'impulsions 9, une porte 10 et une mémoire 11. 8. Montage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'à la fin du courant de charge Id, la mémoire 11 est chargée, et en ce qu'au début du courant de charge Id, elle est effacée. 9. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un collecteur d'impulsions 12 destiné à recueillir toutes les impulsions d'amorçage présentes dans le convertisseur, qui agit sur des portes (10, 13) de façon que, pendant une impulsion d'amorçage, la mémoire 11 ne puisse être chargée et que, lorsque la mémoire 11 est chargée, le signal de sortie de la logique d'exploitation soit inhibé pendant la durée d'une impulsion d'amorçage.