Brevet FR2161994A1 — publié le 19730713

L'invention se rapporte à un dispositif pour la conversion d'une tension alternative ae fréquence donnée en une tension alternative dont on peut choisir la fréquence, avec au moins deux redresseurs relies par un circuit Intermédiaire à ccurant continu. Lorsque l'on travaille avec des consommateurs de forte puissance il peut être souhaitable soit de ménager le réseau alternatif d'alimentation (source), c'està-dire de ne lui emander u'une faible puissance réactive, soit de ne dimensionner le dispositif de filtrage inséré dans l'alimentation du consommateur de courant, que pour une éner- gie réactive aussi petite cue possible. I1 est connu (Heumann/ Stumpe "Thyristoren", Teubner-Verlag Stuttgart 1969, page 198) d'utiliser pour l'alimentation de consommateurs de courant alternatif de grande puissance avec une fréquence qui s'écarte de celle du réseau, à commutation forcée, qui comportent un convertisseur conduit par le réseau, un circuit intermédiaire à courant continu et un convertisseur commandé par le secteur, qui transforment la tension du réseau en une tension dont on peut choisir la fréquence. I1 est connu en outre par la source précitée, page 199, d'utiliser pour régler la tension dans le circuit intermédiaire à courant continu, comme convertisseur conduit par le réseau, un pont redresseur commandé monté en antiparallèle avec un onduleur conduit par le réseau. Avec un tel dispositif il n'est cependant pas possible d'influer sur l'évolution en fonction du temps des puissahces prises au ré- seau et fournies au circuit intermédiaire à courant continu. L'objet de l'invention consiste à réaliser un dispositif permettant de prescrire l'évolution en fonction du temps de la puissance d'alimentation fournie par un roseau à courant alternatif, au circuit intermédiaire à courant continu d'un convertisseur. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que le convertisseur inséré entre la source d'alimentation à courant alternatif et le circuit intermédiaire à courant continu , est réalisé sous la forme d'un convertisseur autocommandé. Dans une forme de réalisation de l'invention, il est proposé que le convertisseur autocommandé comporte au moins deux convertisseurs partiels, montes en série ou en parallèle du côté du courant alternatif, et fonctionnant avec un déphasage, La méthode selon l'invention, pour la conduite du courant de source du dispositif selon l'invention, consiste à commander le convertisseur autocommandé de telle manière que l'évolution en fonction du temps du courant de source ainsi que sa position dans le temps par rapport à la tension de la source, puissent être prescrites à volonté. Un explique ci-dessous l'invention plus en détail avec les dessins à l'appui, qui représentent respectivement Fig. la à c - Diagramme d'une première loi d'évolution dans le temps, de la puissance, de la tension et du courant, d'un réseau à courant alternatif relié à un dispositif selon l'invention ; Fig. 2a à c - Diagramme d'une deuxième loi d'évolution en fonction du temps, de la puissance , de la tension et du courant, d'un réseau à courant alternatif relié à un dispositif selon l'invention Figure 3 - Un schéma fonctionnel du dispositif selon l'invention. Dans la figure la, on a représenté sous la forme d'une ligne droite de pente nulle (puissance constante) , tracée en trait plein, la puissance du réseau obtenue en faisant le produit de la tension du réseau uN et du courant du réseau iN . Comme la tension du réseau varie en général selon une loi sinusoidale (figure lb), on choisira pour le courant iN pris au réseau à courant alternatif, une loi de variation en fonction du temps de forme telle, que le produit de l'amplitude de la tension uNx par l'amplitude du courant iNx donne à tout instant tx la valeur constante désirée dans le présent exemple.Comme on peut le voir par l'évolution en fonction du temps du courant iN pris au réseau à courant alternatif (figure lc), dans la zone des valeurs instantanées très faibles de la tension du réseau, le courant du réseau iN, monte à des valeurs très élevées pour atteindre théoriquement une valeur infinie au moment ou la tension passe par zéro. Comme dans la pratique, cette condition n'est pas réalisable, aux instants où la tension tasse par zéro, il se produit les effondrements de puissance qui ont été représentés dans la figure la, en trait interrompu. Dans les figures a à c, on a représenté les @iagrammes en fonction du temps, de la tension du réseau UN et du courant du réseau iN , lorsque la loi de variation en fonction du temps, ae la puissance du réseau a la forme de demi-ondes sinusoïdales positives (figure 2a). Comme la tension du réseau u.- est imposée 1? encore avec une forme sinusoïdale (figure 2b), il faut que le courant pris au réseau iN soit un courant rectangulaire avec des polarit s alternées, (figure 2c). Ainsi, pour prescrire l'évolution en fonction du temps de la puissance d'aliment@tion pN = iN . uN d'un réseau à courant alternatif, avec une tension de réseau imposée, il est nécessaire de pouvoir prescrire à volonté l'évolution du courant pris au réseau, ainsi que, le cas échéant, la position de cette révolution par rapport G la tension du réseau (déphasage). On a représenté dans la figure 3 un exemple de réalis@tion d'un dispositif selon l'invention. P@r l'intermédiaire d'un transformateur de réseau 2, le ré@eau à courant alternatif 1 aliiente un convertisseur à commutation force j, suivi d'un consommateur de courant alternatif 7, par exemple d'une machine électricue. Le ccnvertisseur 3 comporte à l'entrée un convertisseur 4 qui transforme la tension du réseau uN en une tension continue Ud. convertisseur 4 est suivi d'un circuit intermédiaire à @nt continu 5, comportant des circuits e filtrage qui @mbolisés par un concensateur 8. Le circuit intermédiaire courent continu 5 alim@pre un autre conve-tisseur , qui est realisé de la manière connue sous la fome d'un onduleur autocommandé. Sous le terme @@@@duleur autocommandé, @@ faut entendre un onduleur équip@ée soupapes commandées à semi-conducteurs ou à déchar@e dans un gaz, la tension de commutation nécessaire pour l'extinction des soupapes commandées étant fournie par un accumulateur d'énergie sépré, par exemple par un condensateur. Selon l'invention, le convertisseur 4 qui précède le circuit intermédiaire à courant courant continu, est également réalisé sous la forme d'un convertisseur autocommandé ; c'est-à-dire que la tension de commutation du convertisseur 4 n'est pas fournie comme dans les convertisseurs connus par le réseau 1 ou par la charge 7 , mais de la mtme manière que pour le convertisseur 6 par un accumulateur d'énergie indépendant. Le convertisseur 4 peut être utilisé selon une méthode de commande par impulsions, comme on le décrit par exemple dans la source précitée à la page 205 f. Afin de réduire les harmoniques de courant ou de tension engendrées dans le réseau avec le fonctionnement à commande par impulsions, il peut être intéresaant de constituer le convertisseur autocmmmandé 4 par deux ou plusieurs convertisseurs partiels, montés en série ou en parallèle du coté alternatif, les convertisseurs partiels étant commandés respectivement avec des impulsions déphasées entre elles. La commande du convertisseur autopiloté 4 est réalisée selon l'invention, au moyen d'un appareil de commande qui n'a pas été représenté, de telle manière qu'il s'établisse à tout moment un courant de réseau iN de la valeur convenable pour l'obtention de la loi de variation désirée pour la puissance du réseau. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif de conversion d'une tension alternative de fréquence donnée en une tension alternative dont la frlquence paut entre ciioisie, avec au moins deux convertisseurs de courant reliés par un circuit intermédiaire à courant continu, caractérisé par le fait que le convertisseur de courant (4) disposé entre la source d'alimentation à tension alternative (1) et le circuit intermédiaire à courant continu, est réalisé sous la forme d'un convertisseur autocommandé. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le convertisseur autocommandé (4) comporte au moins deux convertisseurs partiels montés en série ou en parallèle du coté alternatif et que l'on fait fonctionner avec un déphasage relatif entre les convertisseurs partiels individuels. Kthode pour la conduite du courant de source du dispositif selon les revendications 1 et 2, ca ractéris e en ce que le convertisseur autocommandé (4) est commandé de telle manière que l'on peut prescrire à volonté l'évolution en fonction du temps, du courant de la source (i) ainsi que la position relative dans le temps de cette évolution, par rapport à la tension de la source (u).