Brevet FR2235542A1 — publié le 19750124

La présente invention concerne le transport de I énergie par courant continu à haute tension ainsi que la liaison saas contact en cas où les conditions techniques imposent une séparation d'isolement et le couplage optique de l'émetteur et du recepteur dans les limites de visibilité directe et, plus particulièrement, les dispositifs optoélectronlques de commande des valves à haute tension des ponts convertisseurs des lignes de transport du courant continu. Ladite invention peut être appliquée pour commander les valves des bancs d'essai puissants. Le dispositif inventé peut etre utilisé dans les installations opérant avec de hautes énergies, les signaux de commande étant transmis à travers les gaz, le vide, etc. On connait les dispositifs optoélectroniques de commande dés valves à haute tension des ponts redresseurs des lignes de transport du courant continu qui comportent au potentiel de la terre un formeur d'impulsions rectangulaires, un convertisseur d'impulsions en durez et une source de rayonnement lumineux mis en série tandis qu'au potentiel de la valve se trouvent un récepteur photoélectrique du rayonnement modulé, un amplificateur photoélectrique et un amplificateur de sortie d'impulsions-de commande mis en série eux aussi. Des lasers et des lampes à décharge gazeuse spéciales faisaient office de formeur et de convertisseur d'impulsions. Ces dispositifs ont des montages compliqués et sont sensibles à une large gamme de bruits électromagnétiques propres aux sous-stations de conversion. En outre,une partie du dispositif disposée directement au potentiel de 0a valve comporte; en général, des ensembles fonctionnant en régimes paramétriques ce qui trouble la stabilité des caractéristiques de sortie. L'expérience a démontré la fiabilité insuffisante de tels dispositifs et ceci est inadmissible pour la commande des ponts redresseurs des lignes de transport du courant continu. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients susindiqués. L'invention a pour problème de mettre au point un dispositif optoélectronique de commande des valves très fiable ayant un montage simple et étant insensible à une large gamme et à un haut niveau des bruits éleetro- magnétiques. Le problème est résolu par le fait que dans le dispositif optoélectronique de commande des valves à haute tension des lignes de transport du courant continu selon l'invention, le convertisseur d'impulsions en durée est réalisé sous forme d'un oscillateur haute fréquence à l'entrée duquel est relique porte commandée et à la sortie duquel est relié un modulateur optique de lumière à semi-conducteur, l'entrée de la porte commandée- étant connectée à la sortie du formeur d1impulsions rectangulaires. Il est avantageux de relierez l'entrée de la porte commandée a une source de tension polarisée de blocage par l'intermédiaire de contacteurs normalement fermés. Ledit dispositif optoélectronique de commande des valves à haute tension assure, gracie à l'utilisation du modulateur optique de lumière à semi-conducteur monté directement au potentiel de la terre, la simplification maximale des ensembles fonctionnels du dispositif. En outre, ladite invention assure une fiabilité élevée et un montage simple par rapport aux dispositifs optoélectroniques de commande des valves à haute tension connus. Il est à noter que les circuits du montage ayant une faible résistance ohmique, le dispositif est insensible à une large gamme de bruits dont le niveau est, en général, très haut aux sous-stations de conversion. L'invention ressortira de la description des formes d'exécution qui sont schématisées sur les dessins annexés dont - la figure 1 représente un schéma synoptique fonctionnel d'un canal du dispositif optoélectronique de commande d'une valve ; - la figure 2 représente un schéma synoptique fonctionnel de six canaux du dispositif de commande des valves, la structure d'un canal étant détaillée - la figure 3 représente un schéma de principe du formeur d'impulsions rectangulaires - la figure 4 représente un schéma de principe du convertisseur d'impulsions lumineuses en durée. Comme on voit sur la figure 1, le dispositif optoélectronique de commande des valves à haute tension comporte au potentiel de la terre un formeur d'impulsions rectangulaires 1 constitué d'un générateur d'impulsions initiales 2 et d'un basculeur monostable 3. A la sortie du formeur d'impulsions rectangulaires 1 est relié un convertisseur d'impulsions lumineuses en durée 4 constitué d'un oscillateur haute fréquence 5 dont l'entrée est reliée à une-porte commandée 6 et la sortie, à un modulateur optique du flux lumineux à semi-conducteur 7. Un faisceau de lumière venant d'une source de rayonmement lumineux-8 est focalisé sur le modulateur optique du flux de lumière à semi-conducteur. Au potentiel de la valve sont mis en série un récepteur photoélectrique du signal modulé 9, attaqué par des impulsions lumineuses venant du modulateur optique-du signal lumineux à semi-conducteur, un amplificateur de courant photoélectrique 10, un amplificateur de sortie 11 et une valve à haute tension 12. Sur la figure 2, est représenté un dispositif optoélectronique de commande des valves à haute tension à six canaux identiques qui fonctionnent de la même manière, par conséquent, on n'étudiera que le fonctionnement d'un canal du dispositif. Le déclenchement du dispositif optoélectronique de commande des valves à haute tension se fait par le générateur dlimpulsions de départ 2 qui enclenche le basculeur monostable 3 du formeur d'impulsions rectangulaires. Le générateur d'impulsions de départ 2 est un générateur hexaphasé d'impulsions de courte durée formées par différentiation de la tension composée de commutation qui attaque le pont de conversion. Sur les figures 2, 3, le générateur d'impulsions rectangulaires 2 n'est représenté que par un transformateur de crête de sortie à deux bras 13. Les secondaires du transformateur 13 du générateur d'impulsions primaires 2 sont reliés par l'intermédiaire des diodes 16, 17 (figure 3) aux entrées du basculeur utilisant des transistors 14, 15 En l'absence des impulsions de déclenchement venant du générateur d'impulsions primaires 2, les transistors 14, 15 du basculeur sont dans l'état stable, le transistor 14 étant débloqué et le transistor 15 étant bloqué. Quand les impulsions de courte durée venant du secondaire du transformateur 13 attaquent les entrées des transistors 14, 15, il se produit la commutation des bras de la bascule. La maintenance de l'état débloqué d'un des transistors 14 ou 15 après le passage d'une impulsion de déclenchement de courte durée engendrée par le générateur d'impulsions de départ 2 se fait à l'aide d'une boucle de réaction réalisée avec des résistances 18, 19 et des condensateurs-20, 21. Dans le circuit collecteur du transistor 15 est inséré un transformateur d'impulsions de couplage 22 dont le secondaire est relié à l'entrée d'une porte commandée 6 (figure 2) du convertisseur 4, (figure 4) dtimpulsions lumineuses en durée qui est constitué dtun oscillateur à auto excitation à deux bras utilisant des transistors 23, 24, d'une porte commandée 6 utilisant un transistor 25, d'un transformateur haute fréquence à deux bras 26 et du modulateur optique à semi-conducteur 7. Quand le transistor 15 (figure 3) est débloqué et le courant traverse le primaire du transformateur d'impulsions de couplage 22, une impulsion rectangulaire est engendrée sur l'enroulement secondaire du transformateur d'impulsions 22 ; elle débloque le transistor 25 (figure 4) du convertisseur 4. A travers la jonction collecteur-émetteur ébloquée- du transistor 25, le "plus" de la-source d'alimentation attaque le primaire du transformateur 26 et les transistors 23, 24 se mettent "en avalanche" au régime de déblocage alterné par suite apparaissant dans les enroulements de base du transformateur haute fréquence à deux bras 26. Durant le laps de temps où le transistor 25 est débloqué, a lieu une auto-excitation alternée des bras de l'oscillateur 5 (figure 2) haute fréquence et les transistors 23, 24 (figure 4) se débloquent alternativement. Les courants de collecteur des transistors 23, 24 qui traversent alternativement les demi-primaires du transformateur 26 haute fréquence induisent dans les demi-secondaires des impulsions haute fréquence de deux polarités qui, après le redressement par des diodes 27, 28, attaquent le modulateur optique 7 de flux de lumière à semi-conducteur dans un même sens. En outre, un faisceau parallèle lumineux venant de la source de rayonnement lumineux 8 est focalisé constamment à l'aide d'une lentille 29 sur le modulateur optique 7 de flux de lumière. Aux moments de passage du courant redressé à travers le modulateur optique 7 de flux de lumière, la lumière ne le traverse pas. Cela veut dire que les impulsions lumineuses sont en opposition de phase avec les impulsions de courant traversant le modulateur optique 7 de flux de lumière à semi-conducteur. Ensuite, les impulsions lumineuses attaquent le récepteur photoélectrique 9 (figure 2) qui les convertit en impulsions électriques, ces dernières font déclencher l'amplificateur de courant photoélectrique 10 qui fait, à son tour, déclencher l'amplificateur de sortie d'impulsions de commande 11. Les impulsions de commande sont prelevées à la sortie de l'amplifieateur 11 et attaquent la valve 12 à haute tension et la branchent. Le branchement aux instants opportuns des autres valves 12 à haute tension montées sur le même pont de conversion se fait de la manière analogue. I1 est connu que pour arrêter le pont convertisseur il faut réaliser une coupure simultanée de toutes les impulsions lumineuses attaquant toutes les valves à haute tension 12 montes sur le même port redresseur. Cette opération est réalisée par application d'une tension polarisée de blocage venant d'une source de tension polarisée de blocage 30 (figure 4) sur l'entrée du transistor 25 du convertisseur d'impulsions endurée 4. L'application simultanee de la tension de polarisation de blocage sur tous les canaux se fait soit automatiquement, > X action des protections par relais, soit manuellement. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif optoélectronique de commande deb valves à haute tension des lignes de transport du curant continu comportant, au potentiel de la terre, un formeur d'impulsions rectangulaires, u covertisseur d'impulsions en durée et une source de lumière mis en série et au potentiel de la valve, ùn récepteur de rayonnement modulé, un amplificateur de ; courant photo- électrique et un amplificateur des impulsions de commande de sortie mis en série, caractérisé en ce que le convertisseur d'impulsions j durée est réalisé sous forme d'un oscillateur haute fréquence à l'entrée duquel est reliée une porte -commandée et à la sortie duquel est relie un modulateur optique de flux de lumière, l'entrée de la porte commandée étant reliée 3 la sortie du formeur d'impulsions rectangulaires. 2. Dispositif optoélectronique de commande des valves à haute tension selon la revendication 1, caractérisé en ce que l-entrée de la porte commandée est connectée à une source de tension de polarisation de blocage.