Brevet FR2204071A1 — publié le 19740517

La présente invention concerne le domaine de l'automaticité et de la conversion des fréquences, et plus particulièrement les dispositifs pour la commande des convertisseurs de fréquence, statiques et réversibles. Des dispositifs pour la commande des convertisseurs de fréquence statiques et réversibles sont déjà connus et comportent une source d'alimentation en courant alternatif à laquelle sont connectés un oscillateur pilote, un bloc d'inversion avec deux thyristors commutateurs, et un registre de décalage push-pull réalisé à l'aide de cellules séparées, chacune de ces cellules comportant un commutateur semi-conducteur commandé, dont lune des électrodes est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance, au point commun à l'une des extrémités des enroulements de transformation directe et inverse des transformateurs de sortie à impulsions, dans deux cellules différentes, tandis que les autres extrémités des enroulements de transformation directe et inverse de ces transformateurs sont branchées, par l'intermédiaire de diodes de découplage, à l'une des électrodes des thyristors commutateurs mentionnés. Les dispositifs de commande connus présentent les inconvénients suivants: les impulsions commandant les thyristors du dispositif mentionné doivent être alimentées en phase et en synchronisme avec les alternances positives de la tension d'alimentation; i-l est indispensable de synchroniser le fonctionnement du bloc d'inversion avec la tension d'alimentation en courant alternatif; ce dispositif est utilisé de préférence pour la commande des convertisseurs statiques réversibles et stabilisés de fréquence, car, dans le cas contraire, il serait nécessaire de disposer d'une source d'alimentation en courant alternatif à fréquence réglable, ce qui rendrait l'ensemble du dispositif plus compliqué; au moment où se termine l'inversion de la magnétisation préparatoire du transformateur, lors du retour de l'état magnétique du noyau de B à B (où B est l'induction négative maximale et B l'induc m m z tion rémanente négative), du fait que la caractéristique de magnétisation du matériau n'est pas rectangulaire dans les enroulements de sortie, des perturbations sont engendrées pouvant provoquer l'enclenchement des thyristors du convertisseur; des transformateurs réalisés en un matériau à boucle d'hystérisis non rectangulaire ne peuvent pas en principe être utilisés dans le dispositif de commande. L'objectif principal de l'invention est de remédier aux inconvénients mentionnés des dispositifs de commande connus des convertisseurs de fréquence, statiques et réversibles, et d'améliorer leur fiabilité. Ce problème est résolu par le fait que dans le dispositif de commande des convertisseurs de fréquence statiques et réversibles, comportant une source d'alimentation à laquelle sont branchés un oscillateur pilote, un bloc dtinversion avec deux thyristors commutateurs et un registre à décalage push-pull réalisé à l'aide de cellules séparées comportant chacune un commutateur semi-conducteur commandé, dont l'une des électrodes est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance, au point commun des extrémités des enroulements de transformation directe et inverse des transformateurs de sortie d'impuls & ns de deux cellules différentes, tandis que les autres extrémités de ces enroulements sont branchées par l'intermédiaire de diodes de découplage à l'une des électrodes desdits thyristors commutateurs Conformément à l'invention, le bloc d'inversion est réalisé à partir d'un transformateur d'impulsions dont l'enroulement primaire est intercalé entre l'électrode mentionnée du commutateur à semi-conducteur de la première cellule du registre à décalage et le pôle négatif d'une source d'alimentation en courant continu, tandis que les enroulements secondaires sont branchés par l'intermédiaire des éléments de commutation au circuit de commande correspondant des deux thyristors commutateurs mentionnés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 représente le schéma électrique de principe du dispositif de commande du convertisseur de fréquence statique et réversible conforme à l'invention; - les figures 2 à 2p, le diagramme des impulsions dans le dispositif conforme à la figure 1. I1 faudra prendre en considération le fait que la description couvre tous les éléments équivalents fonctionnant d'une façon analogue, et utilisés pour atteindre des objectifs identiques à ceux de l'invention. On notera également que les autres objectifs et avantages de l'invention à l'exception de ceux qui ont été mentionnés auparavant, seront mis en évidence au cours de la description de l'invention et de l'étude des dessins. Comme on le voit d'après la figure 1, dans le dispositif de commande du convertisseur de fréquence statique et réversible, les bornes positive et négative d'une source de courant continu sont branchées à un oscillateur pilote avec un transformateur de sortie 1, un bloc d'inversion avec deux thyristors commutateurs 2, 3, dont les cathodes sont raccordées au pôle négatif de la source d'alimentation, et comportant en soi un transformateur d'impulsions 4 pour la commande desdits thyristors commutateurs 2,3 et des éléments de commutation 5; un registre à décalage push-pull réalisé à l'aide de six cellules séparées comportant des commutateurs à semi-conducteur, en particulier des thyristors en série 6,7,8,9,10,11.Les cathodes des thyristors 6,7,8,9,10,11 du registre à décalage sont reliées respectivement, par l'intermédiaire des résistances de ballast 12,13,14,15,16,17, aux points communs des extrémités des enroulements de transformation directe I, II, III, IV, V, VI et des enroulements de transformation inverse I', Il', III', IV', V', VI' des transformateurs de sortie 18, 19, 20, 21, 22, 23, les enroulements primaires de transformation directe I, II, III, IV, V, VI étant alors reliés par l'intermédiaire des diodes de découplage 24, 25, 26, 2, 28, 29 à l'anode du thyristor interrupteur 2, tandis que les enroulements primaires I', II', III', IV', V', VI' de transformation inverse sont raccordés, par l'intermédiaire des diodes de découplage 30, 31, 32, 33, 34, 35, à l'anode du thyristor commutateur 3. Pour le retour du registre à décalage à sa position initiale, un transistor 36 est branché en parallèle avec le thyristor 6 et est commandé par un transformateur 37, dont l'enroulement primaire est raccordé, par une résistance de ballast 38, à la cathode du thyristor Il, et par l'intermédiaire des diodes de découplage 39, 40, aux anodes des thyristors 2, 3. L'enroulement primaire VII du transformateur d'impulsions 4 est branché entre la cathode du thyristor 6 (première cellule du registre à décalage) et le pôle négatif de la source d'alimentation, tandis que les enroulements secondaires VIII, IX sont branchés par l'intermédiaire des éléments de commutation 5 au circuit de commande des thyristors commutateurs 2 et 3. La commande des thyristors 6, 7, 8, 9, 10, 11 du registre à décalage se fait par les enroulements 6', 8', 10' et 7', 9', 10' du transformateur 1 dont les impulsions unipolaires Ulet U2 décalées de 180" électriques (figures 2a, 2b) sont respectivement appliquées aux thyristors 6, 8, 10 et 7, 9, 11. Le fonctionnement du dispositif de commande du convertisseur de fréquence statique et réversible démarre lorsque l'impulsion de commande est appliquée au thyristor 6 du registre à décalage. Le thyristor 6 se débloque, à la suite de quoi le transformateur 4 du bloc d'inversion est branché à la source d'alimentation suivant le circuit p5le positif de la source d'alimentation; thyristor 6 ; enroulement VII du transformateur 4; résistance 41; pole négatif de la source d'alimentation.Au cours de l'inversion de la magné tisation du transformateur 4, il se forme, aux enroulements VIII, IX une impulsion U4 (figure 2c) qui, à l'état mentionné des éléments de commutation 5, est appliquée au thyristor commutateur 2 et le débloque. I1 en résulte qu'à la borne négative de la source d'alimentation, par l'intermédiaire des diodes de découplage 24, 25, 26, 27, 28, 29 et du thyristor 2, les enroulements I, II, III, IV, V, VI de transformation directe des transformateurs de sortie 18, 19, 20, 21, 22, 23, sont branchés. Ensuite, le thyristor commutateur 2 reste conducteur jusqu'à la fin du cycle de fonctionnement du registre à décalage. Lors du déblocage des thyristors 6 et 2, l'enroulement I du transformateur 18 est branché à la source d'alimentation suivant le circuit pôle positif de la source d'alimentation; thyristor 6; résistance 12; enroulement I du transformateur 18; diode 24; thyristor 2; pôle négatif de la source d'alimentation. A l'inversion de la magnétisation du transformateur 18, sur son enroulement X il se forme une impulsion de sortie U18 de commande (figure 2d). D'une façon analogue, au cours du déblocage consécutif des thyristors 7, 8, 9, 10, 11 du registre à décalage, il se forme sur les enroulements X des transformateurs 19, 20, 21, 22, 23, pendant l'inversion de leur magnétisation, des impulsions de sortie Ul9, U22, U23 de commande formant une séquence directe (figures 2e, f, g). A l'instant tl arrive la commande d'inversion du dispositif de commande du convertisseur statique. Suivant cette commande dans les éléments de commutation 5, le circuit commandant le thyristor commutateur 2 est coupé, et le circuit commandant le thyristor 3 est fermé. Mais le thyristor 3 ne se débloque pas, étant donné que l'enroulement IX du transformateur 4 ne reçoit pas les impulsions de commande, et le thyristor 2 reste débloqué. C'est pourquoi le dispositif de commande continue à fonctionner au régime de transformation en direct, jusqu'8 la fin du cycle de fonctionnement du registre à décalage (figure 2g). Après le déblocage du thyristor 11, le transformateur 31 est branché à la source d'alimentation par le circuit suivant : pole positif de la source d'alimentation; thyristors 6, 7, 8, 9, 10, Il; résistance 38; enroulement primaire du transformateur 37; diode 39; thyristor 2; pôle négatif de la source d'alimentation. Lors de l'inversion de la magnétisation du transformateur 37, il se forme sur son enroulement XI une impulsion débloquant le transistor 36. I1 en résulte que les thyristors 6 et 2 sont bloqués, et le registre à décalage est ramené à sa position initiale. Après le retour du registre à décalage à sa position initiale, l'enroulement VII du transformateur 4 est mis hors circuit, et le transformateur 4 se pré pare pour le cycle suivant de fonctionnement, après l'inversion de la magnétisation à l'aide de la force magnétomotrice de son enroulement XII, branché à la source d'alimentation en courant continu en série avec une inductance 42 et une résistance 43. Le cycle suivant le fonctionnement du dispositif de commande s'amorce à nouveau par le déblocage du thyristor 6 du registre à décalage, après quoi le transformateur 4 est à nouveau branché à la source d'alimentation par le circuit suivant : pôle positif de la source d'alimentation thyristor 6; enroulement VII du transformateur 4; résistance 41; pOle négatif de la source d'alimentation. Au cours de l'inversion de la magnétisation du transformateur 4, il se forme sur ses enroulements VII et IX une impulsion qui est alors seulement appliquée au thyristor commutateur 3, à partir de l'enroulement IX.Après le raccordement du thyristor 3 au p61e négatif de la source de courant, par l'intermédiaire des diodes de découplage 30, 31, 32, 33, 34, 35 et du thyristor commutateur 3, les enroulements I', II', III', IV', V', vr de transformation inverse des transformateurs de sortie sont branchés. Lors du déblocage des thyristors 6, 7, 8, 9, 10, 11, du registre à décalage aux enroulements X des transformateurs 20, 19, 18, 23, 22, 21, au cours de l'inversion de leur magnétisation, des impulsions de sortie U20, 1119,U18, U23, U22, U21 de commande sont produites, formant une séquence inverse (figures 2h,k,1,m,n,p). Le retour du registre de décalage à son état initial s'effectue comme décrit plus haut. De cette façon, indépendamment du moment de la commande d'inversion, le dispositif de commande du convertisseur statique termine d'abord le cycle direct de fonctionnement pour hêtre ensuite inversé. I1 va de soi que l'invention décrite est susceptible de nombreuses modifications ou variantes sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATION Dispositif de commande d'un convertisseur de fréquence statique et réversible, comportant une source d'alimentation à laquelle sont branchés un oscillateur pilote, un bloc d'inversion avec deux thyristors commutateurs, et un registre à décalage pushlpull, constitué de deux cellules séparées, comportant chacune un commutateur à semi-conducteur commandé, l'une des électrodes étant reliée, par l'intermédiaire d'une résistance, au point commun d'extrémités des enroulements de transformation directe et inverse des transformateurs d'impulsions de sortie de deux cellules différentes, tandis que les autres extrémités des enroulements de transformation directe inverse de ces transformateurs sont branchées, par des diodes de découplage, à l'une des électrodes des thyristors commutateurs mentionnés, ledit dispositif étant caractérisé en ce que le bloc d'inversion est réalisé à l'aide d'un transformateur d'impulsions dont l'enroulement primaire est branché entre ladite électrode dudit commutateur semi-conducteur de la première cellule du registre à décalage et le pôle négatif d'une source d'alimentation en courant continu, tandis que les enroulements secondaires sont branchés par l'intermédiaire des éléments de commutation au circuit de commande correspondant des deux thyristors commutateurs mentionnés.