Brevet FR2240565A1 — publié le 19750307

la présente invention concerne un procédé de commande pour le démarrage d'un moteur à courant continu, qu'un réseau polyphasé alimente par ltintermédiaire d'un convertisseur statique commandé à extinction, constitué par des thyristors principaux et d'extinction. I1 est possible dlameliorer notablement les réactions sur le réseau de convertisseurs statiques pilotés par ce dernier en interrompant obligatoirement le passage du courant, de façon que les oscillations fondamentales du courant du réseau soient en phase avec la tension du réseau, ou en avance sur cette dernière.Le brevet de la République fédérale d'Allemagne n" 2 134 598 décrit par exemple un procédé pour la commande d'un convertisseur statique qui réduit notablement la, reaction sur le réseau et dans lequel les soupapes commandées du convertisseur statique sont éteintes par des convertisseurs statiques en pont semi commandé ou commandé, leur courant étant repris par le couplage en série de condensateurs et de thyristors drextinction, monté en parallèle.Une autre possibilité d'interruption du courant, décrite dans le n" 8 de la revue- 'tElektrie" 25 (1971), pp. 282-284, consiste à brancher une soupape à extinction en série avec un convertisseur statique non commandé (figure 2, p. 283). lorsque de tels convertisseurs statiques servent à l'alimentation de moteurs à courant continu, des tensions continues minimales imposées pour le démarrage risquent de produire des surintensités transitoires, qui accelerent le moteur à une vitesse très supérieure à celle prévue. La cause de ce phénomène gnant dépend du couplage du convertisseur statique utilisé. Dans le cas du pont triphasé seml-commandé par exemple, il est impossible dlannuler totalement la tension continue, car le demipont fonctionnant en onduleur exige une certaine distance par rapport à la position limite de ce régime pour ne pas basculer.Dans le cas -d'autres convertisseurs-statiques à extinction, l'aire tension-temps apparaissant du c8té continu au moment de ltextinction peut ttre si grande qu'une surintensité transitoire inadmissible est produite dans le moteur à courant continu lors du démarrage l'invention a pour objet un procédé pour le démarrage d'un moteur courant continu alimenté par un convertisseur statique commandé à extinction, ne produisant aucune surintensité transitoire inadmissible dans le moteur. Selon une caractEristique'essentielle de ltinvention, les thyris tors principaux ou d'extinction sont amorcés par une fréquence inférieure à la fréquence du réseau polyphasé d'alimentation et/ou inférieure ou égale à la fréquence de pulsation déterminée par le couplage du convertisseur statique à extinction, et que les thyristors principaux ou d'extinction demeurent bloqués. Selon une autre caractéristique de l'invention, le démarrage comporte les phases suivantes a) Les thyristors principaux demeurent d'abord bloqués et seuls les thyristors d'extinction sont amorcés par les condensateurs du dispo sitif d'extinction, pour la décharge ou l'inversion de charge; b) après le rétablissement de la polarité d'extinction des condensateurs par des diodes de charge appartenant également au dispositif d'ex tinction, les thyristors d'extinction sont amorcés par une fréquence inférieure à la fréquence de pulsation ou du réseau; c) les thyristors principaux sont ensuite amorcés par une fréquence inférieure à la fréquence de pulsation ou du réseau; d) amorçage des thyristors principaux et d'extinction par la fréquence de pulsation ou du réseau, avec réglage à la tension continue mini male possible; et e) amorçage des thyristors principaux et d'extinction par la fréquence de pulsation ou du réseau, avec accroissement de la tension continue. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de réalisation et du dessin annexé sur lequel la figure 1 représente la variation temporelle de la tension redressée et les aires tension-temps obtenues par l'emploi du procédé de commande connu pour le démarrage d'un convertisseur statique à trois pulsations et à extinction; la figure 2 représente la variation temporelle de la tension redressée obtenue par application du procédé selon l'invention pour le démarrage d'un convertisseur statique à trois pulsations et à extinction; et les figures 3 et 4 représentent le schéma de deux montages à convertisseurs statiques à extinction pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure 1 représente la variation temporelle de la tension redressée et les aires tension-temps obtenues par application d'un procédé de commande connu pour le démarrage d'un convertisseur statique à trois pulsations et à extinction. Les thyristors principaux et d'extinc tion du convertisseur statique à trois pulsations sont amorcés par la fréquence de pulsation correspondante, de sorte qu'il en résulte une valeur moyenne arithmétique Ud des aires tension-temps mesurées pendant une période, selon figure lb Afin d'accroitre la valeur moyenne arithmé tique Ud de la tension redressée, les instants d'amorçage des thyristors - principaux et d'extinction sont décalés de façon à accroftre les aires tension-temps.La figure lb montre que le moteur à courant continu relié au convertisseur statique à extinction reçoit des le début une importante tension continue, sans délivrer encore de tension en opposition. Ce fait produit dans le moteur les surintensités transitoires précitées. Comme le montre la figure 2e, la valeur moyenne arithmétique Ud de la tension redressée est par contre notablement plus faible encans d'ap plication du procédé de commande selon l'invention, de sorte qu'une tension continue nettement inférieure est appliquée dès llarrEt au moteur à courant continu relié au convertisseur statique L'amorçage et 1 'extinc- tion des thyristors principaux ne s'effectuent qu' une vitesse ou une tension en opposition plus élevée du moteur, conformément au procédé de commande selon l'invention. Les figures 2a et 2b représentent schématiquement deux exemples du procédé de commande selon l'invention. Selon la figue 2a, Itamorçage des thyristors principaux s 'effectue à une fréquence inférieure à celle de pulsations, de sorte aucune alternance sur trois par exemple produit une aire tension-temps contribuant à la formation de la valeur moyenne arithmétique Ud. Les thyristors d'exfinction demeurent bloqués pendant le démarrage, de sorte que le coavertisseur statique est démarré au moyen de la commande par déphasage classique. La figure 2b représente une autre variante du procédé de commande selon l'invention. Les thyristors principaux et d'extinction reçoivent des impulsions d'amorçage dont la fréquence est inférieure à la fré quence de pulsation du convertisseur statique. Une aire tension-temps n'est ainsi découpée qu'au milieu d'une alternance sur trois par exemple, ou d'une alternance sur dieux par la suite, formant ainsi une valeur moyenne arithmétique plus faible de a tension redressée. L'amorçage par la fréquence de pulsation ou du réseau ne sieffectue que pour une tension en opposition plus e-levée du moteur à courant continu alimenté. La figure 3 représente un convertisseur statique semi-commandé à extinction en pont triphasé, alimenté par les phases R, S, T d'un réseau triphasé et relié à une utilisation constituée par un moteur à courant continu 5 en série avec une bobine de self 4. Le convertisseur statique à extinction est constitué par les thyristors principaux 10, 20, 30, les diodes principales 11, 21, 31 et les circuits d'extinction, comportant les thyristors d'extinction 12, 22, 32, les condensateurs d'extinction 13, 23, 33 et les diodes de charge 14, 24, 34.Le moteur à courant continu 5 et la bobine de self 4 en série sont en parallèle avec une diode de récupération 6, qui est parcourue par le courant continu dans le cas d'une tension continue négative, quand les thyristors principaux 10, 20, 30 sont éteints par exemple, ce qui interrompt aussi le courant dans les diodes principales 11, 21, 31. Ce résultat peut être obtenu par l'amorçage des thyristors d'extinction 12, 22, 32 qui sont en série'avec les condensateurs d'extinction 13, 23, 33, en parallèle avec les thyristors principaux 10, 20, 30 et se chargent à la polarité indiquée par l'intermédiaire des diodes 14, 24, 34.Afin de réduire la sollicitation en tension produite par l'extinction, et selon une autre caractérstique de l'invention, les condensateurs d'extinction 13, 23, 33 sont chargés sous une fraction de la tension composée, gracie à des diviseurs de tension ohmiques ou inductifs 1, 2, 3. Cette disposition permet déjà de réduire la surintensité transitoire lors de l'amorçage des thyristors d'extinction 12, 22, 32. Selon l'invention, une autre réduction notable de la surintensité transitoire peut être obtenue lors du démarrage du moteur à courant continu 5 en procédant comme suit au réglage progressif de la tension-continue a) les thyristors principaux 10, 20, 30 ne reçoivent d'abord aucune impulsion d'amorcage et demeurent donc à l'état bloqué.Seules les thyristors d'extinction 12, 22, 32 sont amorcés, les condensateurs d'extinction 13,-23, 33 se déchargeant ou inversant alors leur charge. Les diodes de charge 14, 24, 34 correspondantes assurent un retour à la polarité d'extinction par une nouvelle inversion. b) Identique àa), mais les thyristors d'extinction 12, 22, 32 sont amorcés par une fréquence inférieure à la fréquence de pulsation ou du réseau. c) Amorçage des thyristors principaux 10, 20, 30 par une fréquence inférieure à la fréquence de pulsation ou du réseau. d) Amorçage et extinction des thyristors principaux 10, 20, 30 par une fréquence inférieure à la fréquence de pulsation ou du réseau e) Amorçage et extinction des thyristors principaux par la fréquence de pulsation ou du réseau, avec réglage à la tension continue minimale possible Il est également possible de démarrer de la même- façon un moteur à courant continu 5 depuis l'arret, comme 1 indique la figure 4. Comme dans le montage de la figure 3, le-moteur à courant continu 5 est en série avec une bobine de self et en parallèle avec une soupape de récupération 6. Le réseau triphasé dlalimentation, avec les bornes R, S, T, est toutefois relié ici à un pont triphasé de diodes.Le moteur à courant continu 5 est en série avec une soupape 8-à extinction, servant au démarrage du moteur 5 et à l'amélioration des réactions sur le réseau sur toute le plage de commanda, par influence sur la phase du courant du réseau par un choix approprié de l'instant d'amorçage et drextinction. Le condensa- teur 9, en parallèle avec les bornes de tension continue du pont de diodes 7, limite les surtensions apparaissant lors de l'extinction de la soupape 8. Dans ce montage à pulsations du cté continu, la soupape 8 à extinction permet d'amener la fondamentale du courant du réseau en phase avec la tension, voire en avance sur cette dernière. Selon l'invention, il est possible d'améliorer le facteur de puissance lors du démarrage, sans surintensité transitoire dans le moteur à courant continu, en effectuant l'amrçage et l'extinction de la soupape 8 à extinction par une fréquence inférieure à la-fréquence de pulsation ou du réseau. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par llhomme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'erre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Procédé de commande pour le démarrage d'un moteur à courant continu, alimenté par un réseau polyphasé au moyen d'un convertisseur statique commandé à extinction, constitué par des thyristors principaux et d'extinction, ledit procédé étant caractérisé en ce que les thyristors principaux ou d'extinction sont amorcés par une fréquence inférieure à la fréquence du réseau polyphasé d'alimentation et/ou inférieure ou égale à la fréquence de pulsation déterminée par le couplage du convertisseur statique à extinction; et les thyristors principaux ou d'extinction demeurent à l'état bloqué. 2. Procédé de commande pour le démarrage d'un moteur à courant continu, alimenté par un réseau polyphasé au moyen d'un convertisseur statique commandé à extinction, constitué par des thyristors principaux et d'extinction, ledit procédé étant caractérisé par les phases suivantes a) les thyristors principaux demeurent d'abord bloqués et seuls les thyrsitors d'extinction sont amorcés par les condensateurs du dispo sitif d'extinction, pour la décharge ou l'inversion des charges; b) après le rétablissement.de la polarité d'extinction des condensateurs par des diodes de charge appartenant également au dispositif d'ex tinction, les thyristors d'extinction sont amorcés par une fréquence inférieure à la fréquence de pulsation ou du réseau; c) les thyristors principaux sont ensuite amorcés par une fréquence inférieure à la fréquence de pulsation ou du réseau; d) amorçage des thyristors principaux et d'extinction par la fréquence de pulsation ou du réseau, avec réglage à la tension continue mini male possible; et d) amorçage des thyristors principaux et d'extinction par la fréquence de pulsation- ou du réseau, avec accroissement de la tension continue.