Brevet FR2215743A1 — publié le 19740823

La présente invention a pour objet un convertisseur statique de puissance pour convertir du courant continu en courant alternatif, comprenant un montage parallèle--série de thyristors ou de dispositifs analogues et dont la tension de sortie est réglable, qui permet d'obtenirrune tension alternative sinusofdale comprenant peu d'harmoniques, à partir d'une tension continue et avec un nombre minimtal d'éléments électriques. Un convertisseur selon l'invention comprend un diviseur de tension capacitif constitué par deux condensateurs simples ou par des montages série, parallèle ou série parallèle de condensateurs. Ce diviseur de tension, connecté à l'entrée à courant continu, permet d'obtenir un point de tension électrique intermédiaire et une basse impédance dynamique. Ce diviseur de tension alimente simultanément deux éléments convertisseurs, constitués chacun par un condensateur simple ou un montage de condensateurs, et dont une extrémité est connectée au point médian du diviseur de tension, tandis que l'autre~extrémite est connectée à chacun des deux pâles de l'entre à courant continu à travers une bobine branchée en série avec un montage tête-beche d'un thyristor et d'une diode ou avec n'importe quel autre dispositif électronique qui-permet le passage controlé du courant dans un sens et son passage libre dans l'autre sens. En déclenchant les thyristors de manière adéquate, on obtient, sur les deux condensateurs constituant les éléments convertisseurs, des tensions alternatives de méme fréquence dont la somme peut être appliquée à une charge extérieure lorsque les condensateurs sont disposés en série. La tension de sortie ainsi obtenue peut être réglée en faisant varier convenablement la phase relative des décharges de chacun des condensateurs formant les éléments convertisseurs. Ce convertisseur, dont-seules les parties essentielles ont été décrites ci-dessus, est doté d'éléments de protection externe et interne contre les surtensions, les manques de tension et les surintensités. Le convertisseur peut être complété par des filtres d'entrée et de sortie pour améliorer son fonctionnement, sans que pour cela l'on sorte du cadre de l'invention. On peut également réaliser des montages en étoile ou en triangle de plusieurs convertisseurs identiques à celui décrit pour obtenir une sortie triphasée ou polyphasée. D'autres caractéristiques et avantages del'invention ressortiront plus clairement de la description qui- va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, ainsi que du dessin annexé-sur lequel la figure 1 montre le schéma simplifié d'urs exemple de réalisation d'un convertisseur selon l'invention; la figure 2 représente les formes d'onde des impulsions d'intensité dans deux des quatre bobines d'inductance du convertisseur de la figure 1 ainsi que la forme d'onde de tension sur l'un des deux condensateurs constituant les éléments convertisseurs; la -figure 3 est complémentaire à la figure 2 et représente les formes dronde des deux autres bobines d'inductance et de l'autre desdits condensateurs;; la figure 4 montre schématiquement le déphasage des tensions sur les deux condensateurs constituant les éléments convertisseurs; et la figure 5 montre le schéma simplifié d'un autre exemple de réalisation d'un convertisseur selon l'invention. Les condensateurs C3 et C4 (figure 1) chargés chacun à la moitié de la tension d'alimentation continue, fournie par exemple par une batterie d'accumulateurs, sont déchargés alternativement, avec une fréquence égale à celle de la tension de sortie désirée et avec un déphasage de 1806 par le déclenchement alternatif des thyristors Til et Ti2. On obtient ainsi dans les inductances Ll et L2, des impulsions d'internsité il et i2 sinusoidales (figure 2) par résonance avec le condensateur C1. Ces impulsions de courant ont une durée approximative de 0,75 fois celle de la période de l'onde de sortie.Elles sont intégrées par le condensateur C1 puisque de sorte qu'une tension pratiquement sinusoidaleUcl apparaît aux bornes du condensateur C1 (figure 2). De façon analogue, on déclenche alternativement , avec la meme fréquence que Til et Ti2, mais avec un déphasage de 1800 par rapport à ceux-ci, les thyristors Ti3 et Ti4 de sorte qu'on obtient des impulsions de courant l3 et i4 (figure 3) dans les inductances L3 et L4 et une tension Uc2 aux bornes du condensateur C2. Les trains d'impulsions de décharge que laissent passer la paire de thyristors Til et Ti2 et ceux de la paire Ti3 et Ti4 sont déphasés pour que les tensions Ucl et Uc2 des condensateurs C1 et C2 soient déphasées d'un angle b (figure 4) variable en fonction de ce déphasage. Un tel convertisseur est capable de fournir une puissance élevée à une charge électrique branchée aux extrémités du montage e-n série des condensateurs C1 et C2, qui constituent la sortie de l'appareil, sans modification sensible de la forme des ondes de tension et d'intensité, et dans d'excellentes conditions de fonctionnement. I1 est évident qu'en variant I'angle b de déphasage entre les tensions Ucl et Uc2 par la variation du déphasage entre les trains d'impulsions de décharge traversant les thyristors Til-Ti2 et Ti3-Ti4, au moyen du circuit de commande non représenté des thyristors, on peut régler la tension de sortie U entre de grandes limites, ou bien on peut maintenir U stable en face de variations de la tension d'ali tentation ou de la charge. Etant donné les valeurs élevées des inductances L1, L2, L3 et L4, on arrive au moyen de circuits connus à résistances et à condensateurs, à obtenir des dérivées d'intensite et de tension aux thyristors très au- dessous de leurs limites supportables par les actuels thyristors, ce qui permet de les utiliser dans des conditions de fonctionnement optimales. A la figure 5 > on a représenté-à titre d'exemple un montage comparable à celui de la figure 1. Les condensateurs C1 et C2 sont accouplés, à l'alimentation, aux bobines d'inductance et aux thyristors, au moyen de transformateurs pourvus d'une prise médiane. L'addition des tensions Ucl et Uc2 s'effectue en connectant en série les enroulements secondaires desdits transformateurs. Bien entendu la description n'est pas limitative et l'homme de l'art pourra y apporter des modifications sans sortir pour cela du domaine de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Convertisseur-statique de puissance pour convertir un courant continu en un courant alternatif dont la tension et la fréquence sont réglables, caractérisé en ce qu'il comprend deux éléments convertisseurs capacitifs raccordés chacun3 d'une part, au point médian d'un diviseur de tension branché sur la source d'alimentation à courant continu et, d'autre part, à cette source d'alimentation à travers chaque fois un montage tete-beche d'un thyristor et d'une diode ou un dispositif analogue branché en série avec une inductance,et en ce que les thyristors sont déclenchés par un circuit de commande qui fait osciller l'ensemble avec une fréquence égale approximativement aux trois quarts de la fréquence de résonance des circuits à inductance.et à capacité ainsi formés, de façon à pouvoir régler ou stabiliser la tension de sortie du convier;; tisseur et contrôler d'une manière adéquate la phase des impulsions de commande transmises aux thyristors. 2. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diviseur de tension est un diviseur capacitif qui est branché sur les deux pales de la source d'alimentation, et en ce que les deux éléments convertisseurs capacitifs- sont raccordés, d'une part,au point médian de ce diviseur et, d'autre part, à l'un et à l'autre des deux pales de la source d'alimentation à travers chaque fois un montage tête-beche d'un thyristor et d'une diode ou un dispositif analogue branché en série avec une inductance. 3. Convertisseur selon la revendication l, caractérisé en ce que chacun des éléments convertisseurs capacitifs est branché sur les extrémités de l'en- roulement primaire d'un transformateur, cet enroulement primaire présentant une prise médiane qui est reliée à l'un des pâles de la source d'alimentation, chaque extrémité dudit enroulement étant reliée à l'autre ple de la source d'alimentation à travers une inductance branchée en série avec un montage tête-b8che d'un thyristor et d'une diode ou un dispositif analogue,- et en ce que les enroulements secondaires des deux transformateurs sont branchés en série pour fournir la-tension de sortie alternative du convertisseur. 4. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on substitue aux montages à thyristor et diode des montages à thyratron et diode,à ignitron et diode, à transistor et diode, au n' importe quel dispositif électrique de conduction bilatérale avec contrôle de la conduction en un sens ou dans les deux sens. 5 Convertisseur selon l'une quelconque des revendications precédentes, caractérisé en ce qu'il est utilisé en combinaison avec plusieurs autres con vertisseurs identiques pour former des dispositifs triphasés ou polyphasés dans lesquels-les déphasages nécessaires sont produits par un circuit de commande commun.