Brevet FR2168559A1 — publié le 19730831

La prsente invention concerne un procédé pour la protection du transformateur d'un convertisseur statique commandé contre l'apparition de flux magnétiques continus. Les convertisseurs statiques sont généra liment censtitus de façon que le transformateur correspondant soit chargé uniquement par des courants alternatifs.Dans le cas d'impulsions d'amorçage dissyJftriques ou de l'absence d'une ou plusieurs impulsions a'amorça:e, il apparaît toutefois des composantes de courant continu, qui produisent des flux magnétiques continus et un courant magnétisant accru dans Ic transforitiateur. I1 en résulte un risque de surchauffe de certaines parties du transformateur. Ce risque est particulièrement élevé avec les transforsateurs enrobés à refroidissement naturel, dont l'emploi se développe depuis peu, car la constante de temps thermique de tels transformateurs est faible et une destruction probable en cas de défaut.Même les transformateurs refroidis par huile, qui ont une grande constante de temps thermique, sont menacés par des défauts prolongés. Le montage de sondes de température en plusieurs endroits de tels transformateurs est évité parce que très coflteux. L'invention a pour objets un procédé permettant d'éviter simplement de tels défauts ou de les déceler en temps voulu, ainsi qu'un dispositif pour la aise en oeuvre de ce procédé. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les harmoniques normaux de la tension continue du convertisseur statique sont fortement affaiblis et la fondamentale et/ou l'harmonique 2 de la tension continue du convertisseur statique, non affaiblis ou amplifiés, servent au déclenchement d'un signal d'alarme, de coupure ou de commande. Un dispositif de mise en oeuvre du procédé est caractérisé en ce que les bornes de courant continu du convertisseur statique sont reliées directement ou indirectement u un filtre passe bas qui affaiblit les harmoniques normaux > 2,5 fo et dont la sortie est reliée à un filtre sélectif accordé sur la fondamentale fo et le cas échéant à un filtre sélectif accordé sur l'harmonique 2 fo, dont les sorties sont reliées à une bascule à seuil ajustable. L'invention comprend donc notamment la détermination de la tension continue du convertisseur statique et de ses harmoniques en vue de la production d'un signal. La détermination de la tension continue du convertisseur statique est particulièrement avantageuse, car il existe une relation univoque entre cette tension continue et la tension alternative d'alimentation, et par ce qu en outre la détermination porte également sur les défauts résultant d'une transmission défectueuse des impulsions d'amorçage, de thyristors ou de fusibles défectueux et qui produisent les mêmes effets dans le transformateur. La détermination de la tension continue du cenvertisseur statique est aussi beaucoup plus faverzile que l'essai concevable de détermination du courant dans les phases du transformateur, car ce courant contiendrait une composante continue en cas de dérangement et ne pourrait donc pas être déterminé au moyen de transformateurs de courant alternatif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et du dessin annexé, sur lequel la figure unique est le schéma du dispositif dans le cas du convertisseur statique le plus important, le pont triphasé. On sait que dans le cas d'un tel convertisseur statique alimenté par la tension du réseau à la fréquence fo et en fonctionnement normal, c'est-à-dire notamment avec délivrance d'impulsions d'amorçage symétriques, la fréquence minimale contenue dans la tension continue Ud est celle de l'harmonique C.fo. La tension du convertisseur statique contient aussi la fondamentale de fréquence fo en cas de défaillance d'une impulsion d'amorçage par période. La défaillance de plusieurs impulsions d'amorçage par période produit l'harmonique 2.fo et/ou la fondamentale fo, selon la configuration. La tension continue de ce convertisseur statique alimenté par le réseau 50 Hz peut donc contenir des oscillations à 50 et 100 Hz.L'apparition de la fondamentale et/ou de l'harmonique 2 est utilisée selon l'invention pour déterminer si le transformateur du convertisseur statique est chargé par un champ magnétique continu nuisible. Les bornes de courant continu la, lb d'un convertisseur statique commandé 1, qui est alimenté par un transformateur 3 et alimente une charge 2, sont reliées à un filtre passe bas 3, qui affaiblit les harmoniques normaux de la tension continue Ua, c'est-à-dire réduit l'amplitude de ces oscillations. bans le cas du pont triphasé, il convient de calculer le filtre passe-bas 3 de façon qu'il affaiblisse les fréquences supérieures à 2,5 fo. Un filtre passe bas parfait ainsi calculé n'agit pas sur les oscillations de fréquence inférieures, et notamment la fondamentale et l'harmonique 2. La sortie du filtre passe bas 3 est reliée à deux filtres sélectifs 4 et 5, accordés respectivement à la fondaffentale fo et à l'harmonique 2 fo et les transmettant sans affaiblissement, voire avec amplification, par l'intermédiaire d'un opérateur à diodes 6a, 6b à un intégrateur 6, dont la sortie est reliée à une bascule 7. L'opérateur à diodes 6a, 6b redresse, puis additionne les tensions alternatives de fréquence fo et 2 fo, délivrées par les filtres sélectifs 4 et 5. L'intégrateur 6 les transmet avec un retard ajustable à la bascule 7, dont le seuil est également ajustable. Le signal de sortie de la bascule 7 est utilisable en signal d'alarme, pour intervention dans la régulation ou pour coupure de l'installation. Le retard produit par l'intégrateur 6 est ajustable de façon à assurer la protection du transformateur 8 La défaillance d'une impulsion d'amorçage risque aussi de surcharger le convertisseur statique I, car certains thyristors ont alors un temps de conduction plus long qu'en service normal. I1 est possible d'ajuster le retard pour en tenir compte. Le retard présente un autre avantage ssentiel : il interdit à la bascule 7 de délivrer un signal de sortie dans le cas d'un bref décalage dissymétrique des impulsions d'amorçage, produisant une brève apparition des fréquences fo et 2 fo dans la tension du convertisseur statique. Lorsque la fréquence fo ou 2 fo apparatt à la sortie du régulateur (de vitesse ou de courant par exemple), par suite d'un défaut d'alimentation ou de détermination des grandeurs réglées, ces fréquences apparaissent également dans la tension du convertisseur statique. Le dispositif permet aussi de déceler les défauts quand leurs effets sont nuisibles pour l'installation Les filtres 3, 4, 5 peuvent etre constitués par des composants passifs, tels que selfs et condensateurs. Il est toutefois préférable de les réaliser avec des éléments actifs, tels que des amplificateurs opérationnels à équipement libre. I1 convient de déterminer la tension du convertisseur statique au moyen de transformateurs séparateurs, le traitement des signaux s'effectuant habituellement au potentiel de terre. Aucun transformateur séparateur supplémentaire n'est nécessaire dans les installations où la tension du convertisseur statique est déjà utilisée aux fins de régulation. L'exemple de réalisation décrit concerne un couplage de convertisseur statique dont la tension de sortie ne comprend pas normalement l'harmonique 2, dont l'apparition est ainsi l'indice d'un défaut. I1 existe toutefois aussi des couplages dont la tension de sortie contient normalement l'harmonique 2, tels que le couplage diphasé à point milieu ou le couplage en pont diphasé. Seul un filtre sélectif accordé à la fondamentale fo est alors branché en aval du filtre passe bas 3. Bien entendu, diverses modifications peuvent etre apportées par l'homme de l'art au procédé et au dispositif qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention Revendications 1 Procédé pour la protection du transformateur d'un convertisseur statique conandé contre l'apparition de champs magnétiques continus, caractérisé en ce que les harmoniques normaux de la tension continue du convertisseur statique sont fortement affaiblis et la fondamentale et/ou lrharmonique 2 de cette tension continue, non affaiblis ou amplifiés, servent au diclcnchement d'un signal d'alarme, de coupure ou de coinande. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que les bornes de courant continu du convertisseur statique sont reliées, directement ou indirectement, à un filtre passebas qui affaiblit les harmoniques normaux ( > 2,5 fo) et dont la sortie est reliée à un filtre sélectif accordé à la fondamentale (fo) et le cas échéant à un filtre sélectif accordé à l'harmonique 2 (2 fo), dont les sorties sont reliées à une bascule à seuil de réponse ajustable. 3. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce qu'un intégrateur ajustable est branché en amont de la bascule. 4. Dispositif selon une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le filtre passe bas et/ou les filtres sélectifs sont constitués par des éléments actifs. 5. Dispositif selon revendication 4, caractérisé en ce que les éléments actifs sont des amplificateurs opérationnels.