Brevet FR2223887A1 — publié le 19741025

La présente invention concerne les changeurs de fréquence destinés à alimenter des machines synchrones à vitesse variable, à partir d'un réseau à courant alternatif quelconque, en particulier d t un réseau industriel triphasé. La figure 1 représente le schéma d'un convertisseur connu de ce genre. Il comprend trois groupes, chacun de trois branches en parallèle de deux thyristors en série, les deux bornes de chaque groupe étant reliées, chacune à travers un enroulement d'une self de lissage triphasée, à une phase du réseau d'alimentation, et les points communs aux deux thyristors d'une branche étant reliés ensemble avec les points homologues dans les trois groupes et avec les bornes de la machine synchrone à alimenter, des circuits étant prévus pour allumer cycliquement les différents thyristors de la façon voulue suivant la vitesse désirée pour la machine synchrone. Dans le schema de la figure 1, R est le réseau d'alimentation triphasé, L1 et L2 les deux selfs de lissage triphasées, MS la machine synchrone et (T11, T12) et (T211 T22) ..... (Tgl, Tg2) les thyristors des différentes branches. Les selfs de lissage triphasées L1 et L2 présentent de nombreux inconvénients; leurs enroulements multiples sont notamment parcourus par des ondes incomplètes de courant, ce qui fait que la partie active de ces selfs est très mal utilisée; en outre, dans ces dispositifs connus, les thyristors sont régulièrement soumis à une tension qui est la somme instantanée de la tension du réseau et de celle de la machine, ces tensions ayant la même amplitude maximum.Enfin, ces dispositifs ne se prètent pas à l'utilisation mixte de thyristors et de diodes dont on sait qu'elle est très avantageuse au point de vue de l'énergie réactive consommée au réseau, ainsi qu'au point de vue économique La présente invention élimine tous ces inconvénients: elle permet de remplacer la self de lissage à enroulements multiples par une self classique à courant continu; elle réduit la sollicitation en tension aux thyristors du circuit, elle permet un pilotage du convertisseur de façon à rendre optimale la réaction vis-à-vis du réseau au double point de vue des harmoniques réinjectés et de la puissance réactive consommée. Enfin, elle se prète à une variante mixte thyristors-diodes particulièrement intéressante au point de vue écnnomique. Le convertisseur de fréquence suivant l'invention possede trois groupes, chacun de trois branches en parallèle de deux thyristors en série, les points communs aux deux thyristors de chaque branche étant reliés avec les points homologues dans les trois groupes et avec les bornes de la machine synchrone à ali menter, et il est caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur d'alimentation triphasé ayant un primaire, raccordé au réseau, et deux secondaires séparés dont les trois bornes de chacun d'eux sont raccordées respectivement à une des extrémités de trois groupes de trois branches en parallèle de deux thyristors en série d'une part et, d'autre part, à trois thyristors ou à trois diodes de sens de conduction oppose à celui des thyristors des dits trois groupes, ces trois thyristors ou diodes ayant un point commun dont chacun des deux est relié aux bornes d'une self, de lissage à courant continu. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'un des secondaires du transformateur d'alimentation est raccordé en triangle et l'autre est raccordé en étoile. La description ci-après et la figure 2 des dessins annexés se rapportent à des exemples particuliers de réalisation de l'invention. La figure 2 représente un convertisseur équipé, conne celui de la figure 1, de thyristors (T11, T12,), (T2X? T22) &commat; (T91, T92) et qui alimente une machine synchrone MS. Dans la figure 2, les éléments identiques à ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes références. Les différents thyristors (T11, -T12), (T21, T ) T22) (T91, T92) sont répartis en trois groupes de trois paires en série mises en parallèle et les points homologues communs aux différentes paires sont raccordés ensemble et à la machine synchrone MS. Le convertisseur est alimenté par un transformateur triphasé dont le primaire, raccordé au réseau R, est connecté en triangle et ce transformateur pos sède deux secondaires S1 et S2 connectés en étoile qui sont raccordés aux trois groupes de thyristors comme représenté à la figure 2. Les deux secondaires S1 et S2 sont raccordés en.outre chacun à trois thyristors, respectivement T1, T2, T3 et T4, T5, T6 ayant un point commun et dont le sens de conduction est inverse de celui des thyristors principaux. Les points communs aux thyristors T1, T2, T3 et T4, Tg, T6 sont raccordés aux bornes d'une self de lissage L à courant continu. Le ci rouit à courant continu de la self L peut éventuellement comprendre ltexcitation de la machine synchrone et des circuits de mesure pour la régulatien. On peut y intercaler un disjoncteur ultra-rapide à courant continu, appareil classique et éprouvé dans les redresseurs; la protection du dispositif est donc beaucoup plus simple et moins coûteuse que celle du circuit connu de la figure 1 qui exige l'emploi de disjoncteurs triphasés ultra rapides plus chers et d'un usage moins courant. La disposition du transformateur avec un secondaire en étoile et un secondaire en triangle est favorable car elle élimine d'office une partie des harmoniques habituellement renvoyés au réseau. la tension de ligne de chacun des secondaires est égale à la moitié de celle nécessaire dans le cas du circuit connu de la figure 1. Les thyristors principaux (T11, T12), (T21, T22) 91 sont sont mis à une tension instantanée maximum qui n'est plus que les trois quarts de celle qui intervient dans le circuit connu de la figure 1 puisque la sommation instantanée des tensions met en jeu la tension de la machine et la tension d'un réseau qui n1 est que la moitié de la tension du réseau de départ, laquelle est d'amplitude égale à celle maximum de la tension de la machine. La sollicitation maximum en tension des thyristors auxiliaires T1 à T6 est définie par la tension des secondaires Sl et S2 c'est-à-dire un quart de la tension maximum instantanée aux bornes des thyristors du circuit connu de la figure 1. Enfin, le dispositif décrit ci-dessus rend possible une amélioration du facteur de puissance par une commande adéquate des thyristors. Une variante au circuit de la figure 2 consiste à remplacer les, thyristors auxiliaires T1, T2, T6 par des diodes; elle possede tous les avantages de ce circuit avec, en plus, l'économie réalisée par ce remplacement. Cependant, l'amélioration du facteur de puissance est, dans ce cas, naturelle et ne résulte plus d'une commande particuliere des thyristors. Cette variante ne permet toutefois le transfert d'énergie que du réseau vers la machine; elle est donc particulierement adaptée aux applications a le couple de la machine est essentiellement moteur. Il va de soi que les thyristors intervenant dans les circuits décrits cidessus peuvent être commandés de toute façon convenable et que d'autres variantes peuvent être imaginées sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS. 1. Convertisseur de fréquence pour l'alimentation de machines synchrones à vitesse variable, possédant trois groupes, chacun des trois branchés en paral lele de deux thyristors en série, les points communs aux deux thyristors de chaque branche étant reliés avec les points homologues dans les trois groupes et avec les bornes de la machine synchrone à alimenter, caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur d'alimentation triphasé ayant un primaire, raccordé au réseau, et deux secondaires séparés dont les trois bornes de chacun d'eux sont raccordées respectivement à une des extrémités des trois groupes de trois branches en parallèle de deux thyristors en série d'une part et, d'autre part, à trois thyristors de sens de conduction opposé à celui des thyristors des dits trois groupes, ces trois thyristors ayant un point commun dont chacun des deux est relié aux bornes d'une self de lissage à courant continu. 2. Convertisseur de fréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des secondaires du dit transformateur d'alimentation est raccordé en triangle et l'autre est raccordé en étoile. 3. Convertisseur de fréquence selon les revendications I ou 2, caractérisé en ce que les thyristors ayant un point commun raccordé à la dite self de lissage à courant continu sont remplacés par des diodes.