Brevet FR2201612A1 — publié le 19740426

La présente invention, concernant des appareils pour la transformation du courant alternatif en courant continu, est plus spécifiquement relative à un bloc convertisseur modulaire à soupapes électriques à semi-conducteurs et au module composant d'un tel bloc, la constitution des diffdrents modules de l'en- semble considéré étant de préférence la même pour chacun d'eux. On connut déjà des blocs convertisseurs modulaires dans lesquels on peut entrer dans un chassies et en sortir à volonté un certain nombre de "modules", disposés côte à côte et les uns au-dessus des autres en formant des rangées et des colonnes. Chaque module a la forme d'une boute parall#pi#que contenant une soupape électrique à semi-conducteur (diode, thyristor, triac, etc) montée dans la longueur du bottier, sensiblement suivant son axe longitudinal, ses organes associés et ses terminaisons de connexion, et on 1'entre ou le sort du châssis à la manière d'un tiroir. La structure ainsi réalisée présente l'avantage de pouvoir associer un grand nombre de soupapes, tout en permettant de vérifier les éléments et de remplacer commodément ceux défectueux. Néanmoins, elle présente l'inconvénient d'8tre relativement chère à cause de l'existence du châssis à tiroirs et de plus cette construction impose des limites aux possibilités pratiques de.montage électrique, car les différents modules ne peuvent être retournés (sens dessus-dessous), ce qui limite les possibilités de connexion. Ceci vise, par exemple, le cas du montage tantiparallèlet pour circulation bi-directionnelle du courant dans le circuit continu. L'invention vise à remédier à ces deux inconvénients. Grace aux dispositions qu'elle prévoit, on supprime pratiquement le chtvsiss, qui est remplacé par un groupe de tirants reliant par exemple des montants latéraux de maintien. De plus, les nodules sont agencés de façon à outre individuellevent retournables sans qu'aucune modification ait à intervenir dans leur construction interne. Â cet effet, dans le module réalisé conformément à l'invention, dont l'axe longitudinal du boStier et sa face inférieure sont supposés horizontaux - comme ils le sont d'ailleurs en réalité lorsqu'ils sont montés dans le bloc convertisseur -, les deux conducteurs de connexion aux bornes extr#mes de la soupape électrique, sortant du module à l'arrière, sont situés l'un en haut, l'autre en bas et placés symétsiguement l'un de l'autre par rapport à l'axe longitudinal du boîtier et ce dernier présente des parties extérieures de fixation haut et bas, situées symétriquement par rapport à ce mtme axe et aptes à engrener avec des pièces conjuguées d'assemblage de plusieurs modules, telles que des tirants. L'invention sera mieux expliquée et comprise par la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre non limitatif, avec référence aux dessins sur lesquels: - la figure 1 représente le schéma électrique, en soi connu, du montage en pont triphasé d'un système redresseur; - la figure 2 en donne la disposition spatiale schématisée vue en bout, selon l'invention; - la figure 3 représente le schéma électrique, en soi connu, du montage antiparallèle de deux ponts triphasés; - la figure 4 en donne la disposition spatiale schématisée vue en bout, selon l1invention; - la figure 5 est la vue de droite du bottier selon l'invention; - la figure 6 est la vue de dessus correspondante;; - la figure 7 est la vue en perspective d'un demi-bo#tier, représenté séparément, et - la figure 8 est une vue de la paroi frontale ouvrante, en cours d'insertion. Sur la figure 1, on a représenté le schéma classique d'un montage redresseur en pont triphasé à phases PST, grâce à un ensemble de six soupapes électriques A1 à . Ces soupapes sont, dans le présent cas, des thyristors, clest-à-dire des soupapes commandé électriques à semi-conducteur/, et à chacune de celles-ci, il est associé un circuit de commande de la gtchette; celui-ci n'a pas été représenté sur cette figure pour simplifier, et il est en soi connu. Le groupement de six soupapes fournit sur des barres B+, B les polarités de sortie de la tension continue moyenne que produit le bloc convertisseur fonctionnant en redresseur. Selon la figure, les conducteurs de connexion a2, a'2 aux bornes extr#mes de chaque soupape, telle que A2 sont situés l'un dans l'angle supérieur droit, l'autre dans l'angle inférieur gauche, ou tout au moins en des positions symétriques l'une de l'autre par rapport à l'axe longitudinal du bottier, perpendiculaire au plan de la figure 2. il est entendu que chaque thyristor est disposé sensiblemest suivant cet axe dans la réalité, bien que ceci ne puisse 8trie représenté sur cette figure. Selon l'invention, il est possible de disposer cote à cate les modules contenant les soupapes A2 Â4, A6 et au-dessus de ceux contenant respectivement les soupapes A 3 d ces derniers modules étant tournés de 1800 par rapport aux premiers, et de relier ensemble sans difficulté les conducteurs de connexion supérieurs par une barre de sortie respective Bs ou tandis que les barres d'alimentation en triphasé BR, Bs, BT sont disposées verticalement pour relier les connexions inférieures des soupapes deux à deux comme on le voit sur la figure. Ainsi les connexions de sortie supérieures des modules sont reliées par des barres horizontales et les connexions de sortie inférieures des modules, sont reliées par des barres verticales; mais la disposition inverse est également possible et rentre dans le cadre de l'invention. S'il s'agit du montage antiparallèle représenté sur les figures 3 et 4, comportant douze soupapes A1 à A12 ctest-à- dire douze modules, les possibilités sont analogues et ressortent de la figure 4. La caractéristique relative à la position des adducteurs de connexion est utilement combinée avec la possibilité de retournement matériel des bottiers des modules et de leur fixation indifféremment dans l'une ou l'autre des positions à 1800 l'une de l'autre, comme il ressort des figures 5 et suivantes. Le thyristor 1 est monté dans un bottier 2 sensiblement parallélépipédique, sensiblement suivant son axe longitudinal I-I, en étant supporté par une paroi intérieure 3 solidaire du bottier. Le thyristor est pourvu d'un radiateur à ailettes 4, placé dans le compartiment, de droite par rapport à la paroi 3, qui est ouvert en haut et en bas de façon à se laisser traverser par un courant d'air F évacuant la chaleur dissipée. On a aussi représenté sur les figures 5 et 6 le condensateur 5, la résistance 6 et le fusible 7, accessoires du thyristor; on voit également les conducteurs de connexion 8 et 9 ayant la forme de barres d'aluminium. Ex 10 se trouve la paroi frontale ouvrante, permettant l'accès à l'intérieur, sans avoir à démonter le module. Le bottier 2 est avantageusement constitué en deux moitiés rigoureusement identiques assemblables ensemble par une rotation de 1800 autour de l'axe longitudinal d'une moitié par rapport à l'autre sans qu'il y ait nécessairement symétrie par rapport à un planveztical passant par cet axe; la figure 7 représente une de ces moitiés. De cette façon, on diminue le prix de revient du bottier, dont les deux moitiés sont fabriquées à partir du même moule et les conditions de retournement sans modifications dans la construction sont réalisées. Par ailleurs, chacune des moitiés porte des gouttières de fixation 11, 12, 13, 14, pour permettre le retournement du bottier et son montage dans les deux positions, grâce à des tirants (non représentés) qui passent dans lesdites gouttières et lient plusieurs modules ensemble.Sur la figure 7, on voit que la paroi 3, dans la moitié de boîtier, porte une échancrure 3a, de sorte que quand on assemble les deux moitiés, le redresseur 1 se trouve automatiquement maintenu en place et participe d'autre part à l'assemblage du bottier. La paroi 3 est également découpée en 3b, 3c pour permettre le passage de barres telles que 9; il en est de même de la paroi de fond 15, découpée en 15a et 15b à cet effet. En 16 se trouve un trou de ventilation des composants; en 17, une pièce de fixation du fusible 7. À l'avant se trouvent en 18 un canal pour des câbles et en 19 une rainure pour l'insertion de la paroi frontale. L'identité des deux moitiés de bottier pose à cet égard un petit problème, car la paroi frontale doit pouvoir s'ouvrir quelle que soit celle des deux positions à 1800 qui est adoptée pour le bottier du module. La figure 8 montre comment cette difficulté a été résolue. À cet effet, la hauteur de la paroi 10 est un peu inférieure à la hauteur de 1 'ouverture, prise au fond de la rainure 19. La paroi 10 est introduite de biais en remontant, grace à un trou de préhension iota; un bourrelet formant joint 20, de préférence élastique, a été placé au préalable seulement dans la rainure du bas; après que la paroi 10 a été introduite par sa partie haute et mise d'aplomb en situation verticale, elle peut redescendre un peu sans cesser d'obturer complètement l'ouverture. il est clair que Si on retourne le bottier, c'est la rainure opposée qui joue le roule de rainure du bas, les opéra tions étant identiques. Le trou 10a sert en même temps de regard pour inspecter l'état des composants à l'intérieur du bottier. De l'exposé ci-dessus il ressort que la possibilité de retournement matériel à 1800 des bottiers des modules, sur laquelle l'invention est basée, permet de réaliser plus commodément les connexions en augmentant les possibilités d'agencement de celles-ci. Ceci provient de ce que les connexions de sortie, supérieure et inférieure, peuvent être rejetées de part et d'autre du plan vertical médian passant par l'axe longitudinal du bottier, tout en ayant des positions symétriques l'une de 11autre par rapport à l'axe longitudinal du boîtier et aussi de ce que les connexions se présentent ncoté anodes ou n côté cathodes de la soupape électrique, respectivement en haut ou en bas du bottier, et inversement par retournement du bottier.Sous une autre forme, on peut dire que les deux conducteurs de connexion sortent du bottier au voisinage de la périphérie du bottier et dans des angles symétriques par rapport à l'axe longitudinal du bottier ou tout au moins sortent du bottier en étant distants du plan médian vertical du bottier. Dans son application à la réalisation d'un bloc convertis- seur à plusieurs modules, l'invention peut être généralisée à la réalisation de tout circuit dans lequel on met à profit les possibilités de retournement matériel des modules établis comme indiqué ci-dessus, pour exécuter commodément les connexions; ceci vise en particulier les montages en pont dans lesquels, dans chaque bras de redressement, plusieurs soupapes sont montées en parallèle, ce qui se fait couramment pour des puissances importantes, il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et qu'il serait possible de le modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de 1' invention. REVEND I CÂT IONS 1. Module à bottier fermé sensiblement parallélépipédique contenant une soupape électrique à semi-conducteur, montée dans la longueur du bottier, sensiblement suivant son axe longitudinal, ses organes associés et ses terminaisons de connexion, ledit module étant destiné à 8trie associé à d'autres modules identiques pour constituer un bloc convertisseur de tensions électriques npolyphasé-continu" ou vice versa et étant caractérisé en ce que l'axe longitudinal du bottier et sa face inférieure étant supposés horizontaux, les deux conducteurs de connexion aux bornes extrêmes de la soupape, sortant du module, sont situés dans le module l'un en haut, l'autre en bas et placés symétriquement l'un de l'autre par rapport à l'axe longitudinal du bottier et aussi en ce que le bottier présente des parties extérieures de fixation haut et bas, situées de façon symétrique par rapport à ce même axe et aptes à engrener avec des pièces conjuguées d'assemblage de plusieurs modules telles que des tirants. 2. Malle selon la revendication 1, caractérisé en ce que son bottier est constitué de deux moitiés rigoureusement identiques assemblées ensemble par une rotation de 1800 autour de l'axe longitudinal d'une moitié par rapport à l'autre sans qu'il y ait nécessairement symétrie par rapport à un plan vertical passant par cet axe. 3. Module selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux conducteurs de connexion sortent du bottier au voisinage de la périphérie du bottier et dans des angles symétriques par rapport à l'axe longitudinal du bottier ou tout au moins sortent du bottier en étant distants du plan médian vertical du bottier. 4. Module selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, munie d'une paroi transversale interne échancrée au droit de la soupape, ladite paroi interne transversale est conformée pour recevoir et supporter la soupape électrique qui participe à l'assemblage du bottier, et en ce qu'il comporte des rainures internes en saillie pour fixer les accessoires. 5. Module selon l'une des revendications 1 à 4, comportant à l'avant une paroi ouvrante, caractérisé en ce que ladite paroi avant ouvrante est formée par l'association d'une rainure périphérique et d'une plaque de hauteur un peu inférieure à la distance verticale entre les parties de rainure supérieure et inférieure, avec un bourrelet élastique de compensation de la différence de hauteur, placé dans le fond de la rainure inférieure. 6. Bloc convertisseur de tensions électriques Wpoly- phasé-continull, caractérisé en ce qu'il comprend le groupement de plusieurs modules selon la revendication 1, disposés côte à c8te et les uns au-dessus des autres comme en soi connu, ces modules étant assemblés les uns aux autres par des tirants passant dans leurs parties extérieures de fixation. 7. Bloc convertisseur selon la revendication 6, pour réseau d'alimentation polyphasé à n phases, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs groupes de kn modules, k étant un nombre entier. 8. Bloc convertisseur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que, les connexions de sortie supérieures des modules étant reliées par des barres horizontales, les connexions de sortie inférieures des modules sont reliées par des barres verticales, ou vice-versa.