Brevet FR2191342A1 — publié le 19740201

L'invention se rapporte à un générateur de haute tension continue et sa commande prévu notamment pour électro-filtres et en particulier à un tel générateur et sa commande pour l1électro-filtre d'un dépoussiéreur électrostatique industriel. On connait déjà des ensembles d'alimentation pour électro-filtres. Ces ensembles se composent généralement d'un transformateur de puissance relié à une source de tension alternative monophasée et suivi d'un redresseur. Pour limiter le courant d'amorçage et protéger les organes d'alimentation, on insère dans le circuit primaire du transformateur un dispositif limiteur de courant ordinairement constitué par un transducteur ou par un montage à thyristors. Dans un tel ensemble d'alimentation, le transformateur fonctionne en régime permanent à la fréquence du réseau, en fournissant une puissance constante importante. I1 faut donc prévoir ses caractéristiques en conséquence et la dissipation des pertes conduit vite à la construction de transformateurs de grandes dimensions et par conséquent de prix de revient élevé. De plus, le raccordement d'une grande puissance à une seule phase d'un réseau, qui à l'origine est triphasé, déséquilibre notablement ce dernier. On a bien sûr réalisé des alimentations complètes fonctionnant en courant triphasé. Celles-ci, d'une conception plus rationnelle, présentent une augmentation sensible de la complexité de leurs circuits et par conséquent du coût de chaque ensemble. Lors d'un amorçage quelconque, entre les plaques de l'électro-filtre, et notamment lors d'un amorçage par défaut non fugitif (encrassage, isolement défectueux, corps étranger etc...), il est nécessaire de diminuer très rapidement la tension aux bornes de l'enroulement primaire du transformateur pour provoquer l'extinction de l'arc. Avec un tel ensemble, cette diminution n'est pas instantanée et le temps nécessaire à la chute de tension dépend des caractéristiques du circuit primaire et notamment du dispositif limiteur. L'objet de l'invention tend à supprimer ces inconvénients en procurant un dispositif d'alimentation et de commande notamment pour électro-filtres, et en particulier pour l'électro-filtre d'un dépoussiéreur électrostatique, caractérisé en ce qu'il comprend dune part une chaine principale de puissance comportant en combinaison un redresseur de puissance triphasé, un générateur d'impulsions de puissance par exemple de fréquence variable relié à ce redresseur et comnandé par un générateur d'impulsions pilote, un transformateur d'impulsions très haute tension constituant la charge du générateur d'impulsions.de puissance et appliquant ses impulsions à l'électro-filtre à travers un élément redresseur très haute tension, et d'autre part une chaine de régulation et de commande comprenant à l'une de ses extrémités deux montages générateur et capteur des grandeurs U et I respectivement de tension au niveau du transformateur d'impulsions et de courant absorbé au réseau, et à son autre extrémité un générateur d'impulsions pilote relié directement au générateur d'impulsions de puissance. Le dispositif selon l'invention procure plusieurs types d'avantages. Tout d'abord des avantages purement fonctionnels: En cas d'amorçage entre les plaques de l'électro-filtre, la décharge se trouve très rapidement modifiée, et la tension à ses bornes tombe d'ellemême à une valeur très faible. L'arc ne peut être entretenu que par l'énergie contenue dans la capacité formée par l'électro-filtre, laquelle n'est pas renouvelée alors de façon continue. La disparition de l'énergie a lieu en un temps très bref, fonction de la faible constante de temps du circuit secondaire très haute tension. La durée d'un intervalle entre deux impulsions est au minimum égale au temps de décharge en court-circuit de la capacité de l1électro-filtre. I1 s'ensuit que, dans le cas le plus défavorable, un maximum d'une seule impulsion nouvelle pourra survenir pendant l'amorçage. De plus, il a été prévu en cas d'amorçage par défaut non fugitif ou en cas de fuite (encrassage, présence de corps étrangers, isolement défectueux, etc..) un ralentissement progressif de la fréquence des impulsions pouvant aller jusqu'à leur suppression totale. Dans tous les cas, lors d'un amorçage brutal, un tel dispositif fournit un contrôle rapide de la charge de la capacité de l'électro-filtre par suppression des impulsions. De plus, d'autres avantages, spécifiquement dimensionnels sont à signaler. Les composants de beaucoup de ces circuits sont plus simples et moins onéreux. Ainsi, on remplace le pont de redressement, haute tension, par une seule diode haute tension ; de même, le transformateur normal fait place à un trans formateur d'impulsions haute tension de dimensions nettement plus faibles, et étudié pour des fréquences d'utilisation élevées. L'alimentation du générateur d'impulsions de puissance, à partir du réseau triphasé, uniquement à travers un pont à diodes triphasé, permet d'atteindre des puissances élevées avec un bon rendement. Et finalement, l'alimentation, prise dans tous les cas à partir d'une source électrique triphasée, supprime le déséquilibre important dû aux raccordements monophasés, sans complication d'appareillage. L'invention sera bien comprise en se référent à la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et au dessin annexé dans lequel la figure unique est un schéma synoptique du dispositif d'alimentation et de commande d'un électro-filtre selon l'invention. Dans la description, il sera question de l'alimentation et de la commande d'un électro-filtre, mais il est bien entendu que l'invention peut s'étendre à d'autres utilisations d'élaboration et de commande d'une haute tension continue, par exemple, radar, télévision, radioscopie, microscope électronique, oscillo scope, pulvérisation et peinture électrostatique,.... Le dispositif d'alimentation et de commande d'un électro-filtre selon l'invention comprend une chaine principale de puissance connectée au réseau tri phasé 1. Cette chaine comporte en combinaison un redresseur de puissance 2, par exemple un pont de diodes triphasé, relié électriquement à un générateur d'impulsions de puissance 3, par exemple à thyristors, découpant le courant continu redressé en impulsions, par exemple d'amplitude et de durée constantes, mais de fréquence variable. Le générateur d'impulsions débite dans le primaire d'un transformateur d'impulsions 4, très haute tension, dont le secondaire se referme sur un électro-filtre 5 à travers un seul élément redresseur très haute tension 6. Un petit enroulement 7 a été prévu au secondaire de ce transformateur d'impulsions. Cet enroulement permet de fournir à un montage générateur 8 une tension proportionnelle à la tension appliquée aux bornes de l'électro-filtre et que l'on appellera U. Le générateur 8 alimente en parallèle un montage régulateur de tension 9 à deux entrées, et un détecteur d'amorçage 10 également à deux entrées. La deuxième entrée du régulateur de tension 9 est connectée à un montage intégrateur il élaborant des rampes successives de tension à partir d'une tension de référence pour la tension U et branchée à son entrée lia. Le régulateur de tension 9 transmet sa donnée de tension à un montage régulateur d'intensité 12 à deux entrées. Un générateur de courant 13 élabore un courant que l'on appellera I proportionnel au courant primaire et comporte une entrée reliée aux trois phases du réseau 1. Sa sortie se trouve connectée en parallèle respectivement aux deuxièmes entrées du régulateur d'intensité 12 et du détecteur d'amorçage 10. A la suite du régulateur 12 sont reliés en cascade un convertisseur de tension fréquence U/F référencé 14 et un générateur d'impulsions pilote 15, ce dernier étant relié au détecteur d'amorçage 10. Le générateur d'impulsions pilote 15 commande le générateur d'impulsions de puissance 3 par une liaison directe. On expliquera maintenant sommairement le fonctionnement de ce dispositif d'alimentation et de coninande d'un électro-filtre. La tension triphasée du réseau redressée par le montage redresseur 2 alimente le générateur d'impulsions de puissance 3. Examinons le cas où pour le fonctionnement de ce dispositif on garde aux impulsions une amplitude et une durée constantes, en ne faisant varier que la fréquence de répétition de cellçY-ci. Illote Le générateur d'impulsions/15 commandant le montage 3 permettra de faire varier la position des impulsions entre-elles, donc leur fréquence de répétition. Ces impulsions, de hauteur notablement plus importante, en aval du transformateur d'impulsions chargeront la capacité formée par l'électro-filtre. Cette capacité se déchargera partiellement pendant les intervalles existant entre les impulsions, si bien qu'en régime permanent, il apparaitra une tension moyenne aux bornes de l'électro-filtre. En faisant varier la fréquence de répétition de ces impulsions, on pourra modifier le niveau moyen de tension existant aux bornes de l'électro-filtre. Ce niveau moyen dépend également des pertes diélectriques,en général occasionnelles et accidentelles au niveau des espaces inter-électrodes. Une donnée U, proportionnelle à cette tension, apparait à la première entrée du régulateur de tension 9, la deuxième entrée étant reliée au montage intégrateur générant des rampes de tension de référence. On imaginera maintenant le cas d'un amorçage. Cet amorçage se traduira instantanément par une augmentation du courant du réseau, donc du courant I, et d'un effondrement de la tension moyenne existant entre les plaques de l'électro- filtre donc de la tension U. Les valeurs I et U accuseront les mêmes variations brutales et le detecteur d'amorçage 10 produira une impulsion de commande de verrouillage du générateur ilote d'impulsions/ qui stoppera la production d'impulsions de puissance au niveau du montage 3. Toutes ces variations et ces commandes se produiront extrêmement rapidement, si bien que l'impulsion suivant le début de l'amorçage ne pourra en général plus apparaitre. En régime permanent, la moindre variation de tension aux bornes de l'electro- filtre se traduira presque instantanément par les variations correspondantes des grandeurs I et U et par voie de conséquence par une variation de la tension de sortie du régulateur 12 auquel le convertisseur 14 fera correspondre une variation de fréquence de commande du générateur d'impulsions pilote 15. La fréquence des impulsions de commande se modifiant, la répétition des impulsions de puissance délivrées par le générateur 3 se modifiera également changeant ainsi de façon adéquate le niveau moyen de tension existant aux bornes de l'électro-filtre. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une réalisation particu lière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. Revendications 1) Générateur de haute tension continue et sa commande prévu notamment pour électro-filtres en particulier pour un électro-filtre de dépoussiéreur électrostatique industriel, caractérisé en ce qu'il comprend d'une part une chaine principale de puissance, comportant en combinaison un redresseur de puissance triphasé 2, un générateur d'impulsions de puissance 3 par exemple de fréquence variable relié à ce redresseur et commandé par un générateur d'impulsions pilote 15, un transformateur d'impulsions 4 très haute tension constituant la charge du générateur d'impulsions de puissance et appliquant ses impulsions à un électro-filtre 5 à travers un élément redresseur 6 très haute tension, et d'autre part une chaine de régulation et de commande comprenant à l'une de ses extrémités deux montages générateur et capteur 8 et 13 des grandeurs U et I respectivement de tension au niveau du transformateur d'impulsions 4 et de courant absorbé au réseau 1, et à son autre extrémité un générateur d'impulsions pilote 15 relié directement au générateur d'impulsions de puissance 3. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la chaine de régulation et de commande comprend outre les générateurs 8 et 13 une branche constituée d'un montage en cascade, d'un intégrateur 11 alimenté en son entrée îîa par une tension de référence, d'un régulateur de tension 9 à deux entrées, d'un régulateur d'intensité 12 à deux entrées, d'un convertisseur tensionfréquence 14 et du générateur d'impulsions pilote 15. 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la chaine de régulation et de connnande comporte une boucle comprenant un détecteur d'amor çage dont les deux entrées sont reliées respectivement au générateur 8 et au générateur 13 et dont la sortie se trouve connectée au générateur d'impulsions pilote 15. 4) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la sortie du montage générateur 8 se trouve connectée en parallèle à la deuxième entrée du régulateur de tension 9 ainsi qu'à la première entrée du détecteur d'amorçage 10, et en ce que la sortie du montage générateur 13 est reliée en parallèle d'une part à la deuxième entrée du détecteur d'amorçage 10 et d'autre part à la deuxième entrée du régulateur d'intensité 12.