Brevet FR2242804A1 — publié le 19750328

La présente invention concerne le domaine des régulateurs de tension statiques sans contact, et plus précisément les régulateurs de tension à thyristors, et elle est applicable notamment dans des circuits à courant continu afin d'assurer la commande des dispositifs d'entraînement électriques équipant les différents engins de transport, par exemple les commandes électriques employées dans les mines sur les chariots électriques, les engins de chargement électriques, etc On connalt des régulateurs de tension à thyristors comportan une source d'alimentation à courant continu et un circuit branché au bornes de la source d'alimentation et constitué par un thyristor de service (de puissance) et par la charge branchée en série avec ce dernier, par exemple, un moteur électrique à courant continu. Pour le blocage du thyristor de service, en dérivation à ce dernier est branché un circuit de commutation formé par un condensateur de commutation en série avec un thyristor auxiliaire. Pendant le fonctionnement de ce régulateur, la charge du condensateur de commutation peut se produire seulement lorsque le thyristor de puissance est bloqué. Cela constitue un inconvénient de ce régulateur, étant donné qu'en présence d'un défaut quelconque de la commutation du thyristor de service pendant un cycle de fonctionnement, c'est-à-dire dans le cas où le thyristor reste débloqué apres la décharge du condensateur de commutation, la recharge de ce dernier ne se produira pas pendant le cycle suivant et le montage devient incontrôlable. Dans ce cas, le rétablissement des possibilités de commande du montage n'est possible que par un débranchement mécanique de la source d'alimentation. On connaît un régulateur d'alimentation ( Brevet britannique NO 1 123 022 ) comprenant un thyristor de charge auxiliaire procédant à la charge du condensateur de commutation indépendamment du circuit de service. L'inconvénient du montage de ces régulateurs de tension réside dans leur fiabilité insuffisante dans le cas d'un défaut de la commutation des thyristors auxiliaires, par exemple en présence d'un accroissement brusque du courant de charge ou d'un dérangement des circuits de commande des thyristors, étant donné qu'il se forme alors une mise en court-circuit de la source d'alimentation par l'ir termêdiaire des thyristors auxiliaires en série qui sont simultaneme débloqués. On connaît des régulateurs de tension ( Brevets britanniques NOs 1 060 317 et 1 234 765 ) dans le circuit desquels on supprime toute possibilité de mise en court-circuit de la source d'alimentation par des défauts de commutation des thyristors auxiliaires,étant donné que la charge du condensateur de commutation est réalisée par l'intermédiaire de la charge. Cependant, dans ces montages de régulateur, le courant de charge du condensateur de commutation dépend du courant de la charge du circuit, ce qui réduit la gamme de régulation, étant donné qu'en présence de faibles intensités, la durée de charge du condensateur de commutation augmente. Dans la présente invention, on se propose de mettre au point un régulateur de tension disposant d'une large gamme de régulation et capable de rétablir le contrôle du montage dans -le cas de défauts éventuels de la commutation, et dans lequel toute possibilité de shuntage de la source d'alimentation par des défauts de commutation des thyristors est supprimée. Le problème posé est résolu par le fait que le régulateur de tension suivant l'invention comportant un thyristor de puissance, branché au circuit entre l'un des pâles de la source d'alimentation et la charge, ainsi qu'un circuit de commutation constitué par une self et un condensateur en série branché par l'une de ses bornes et par l'intermédiaire d'un thyristor d'amortissement, au circuit électrique entre le thyristor de puissance et la charge, est caractérisé en ce que, l'autre berne du circuit de commutation est raccordé à l'un des pôles de la source d'alimentation par une diode de découplage, et en dérivation au circuit de commutation est branché un circuit de commutation supplémentaire formé par un thyristor et une self en série, tandis qu'au point commun des circuits de commutation et du thyristor d'amortissement est branché un condensateur dont la deuxième armature est raccordée à l'autre pôle de la source d'alimentation. D'autres caractéristiques de l'invention appraîtront au cours de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé sur lequel la Fig.unique représente le schéma de principe du régulateur de tension réalisé conformément à l'invention. Le régulateur de tension à thyristors comporte suivant le mode de réalisation représente des bornes d'entrée 1,2 et des bornes de sortie 3,4. Aux bornes d'entrée est branchée une source d'alimentation à courant continu ayant une tension U, le pôle positif de la source étant branché à la borne 1, et le pôle négatif à la borne 2. Une charge 5 est branchée aux bornes de sortie 3,4. Dans le circuit, entre la borne d'entrée 1 et la borne de sortie 3, est branché un thyristor de puissance 6. L'anode du thyristor de puissance 6 est raccordée au pôle positif de la source d'alimentation, tandis que la cathode est branchée à la charge. Au pâle positif de la source d'alimentation est raccordeune diode de découplage 7 en série avec le circuit de commutation cons titué par une self 8 en série avec un condensateur 9. L'armature inférieure (suivant.le schéma) du condensateur 9 est raccordée à l'anode d'un thyristor d'amortissement 10 dont la cathode est connectée à la cathode du thyristor de puissance. En dérivation au circuit de commutation constitué par la self 8 et le condensateur 9, est branché un circuit de commutation supplémentaire formé par un thyristor 11 et une self .12 en série. L'anode du thyristor 11 est inserée dans le circuit entre la diode de découplage 7 et la self 8, tandis que la cathode du thyristor 11 est connectée à l'une des bornes de la self 12 dont l'autre borne est raccordée au circuit entre le condensateur 9 et l'anode du thyristor d'amortissement 10. Au point commun 13 des circuits de commutation et du thy risto'amortissement 10 est raccordé un condensateur 14 dont la deuxième armature est couplée au pôle négatif de la source d'alimentation. Le fonctionnement du régulateur est basé sur le principe de la modulation par impulsions à largeur variable. Lorsque la source d'alimentation fournit sa tension , les condensateurs de commutation 9 et 14 sont chargés par oscillations (la polarité de charge est représentée sur le dessin sans parenthèses > par l'intermédiaire de la diode de découplage 7 et de la self 8. Ensuite, une impulsion de commande est délivrée au thyristor d'amortissement 10, le condensateur 9 étant alors chargé en outre par oscillations,par 11-intermédiaire de la diode de découplage 7, de la self 8, du thyristor d'amortissement 10 et de la charge~5 jusqu'à une tension supérieure à Usource (jusqu'à 2xUsource). Dans ce cas, le condensateur 14 se décharge jusqu'à zéro par l'intermédiaire de la charge 5. Une fois la charge du condensateur 1 et la décharge du condensateur 2 terminées, le thyristor d'amortissement 9 se bloque. Après cela des impulsions de commande sont délivrées simul tanémengau thyristor de puissance 6 et au thyristor de charge 11, à la suite de quoi ces thyristors 6 et 11 se débloquent. Un courant commence à passer par le thyristor 6 et la charge 5, le condensateur 9 se charge par oscillations ( la polarité de recharge est représentée sur le dessin entre paranthèses) par l'intermédiaire du thyristor de charge 11 et des selfs 8 et 12, et le condensateur 14 se charge par oscillations par l'intermédiaire de la diode de découplage 7, du thyristor de recharge 11 et de la self 12 jusqu'à une tension supérieure à Usource. Après la recharge du condensateur 9 et la charge du condensateur 14, le thyristor 11 se bloque. A la réception. de l'impulsion de commande suivante par le thyristor d'amortissement 10, le thyristor de puissance 6 est soumis à la tension inverse des condensateurs de commutation 9 et 14 pendant le temps nécessaire au rétablissement des propriétés de blocage du thyristor de puissance 6. Après le blocage de ce dernier, le condensateur 9 est rechargé par oscillations par l'intermédiaire de la diode de découplage 7, de la self 9, du thyristor d'amortissement 10 et de la charge 5 jusqu'à une tension supérieure à Usource' tandis que le condensateur 14 se décharge jusqu'à zéro. Après la charge du condensateur 9 et la décharge du condensateur 14, le thyristor d'amortissement 10 se bloque.Ces phénomènes se terminent avant la réception des impulsions de commande suivantes appliquées au thyristor de puissance 6 et au thyristor de recharge 11. Lorsque les impulsions de commande suivantes sont appliquées au thyristor de puissance 6 et au thyristor de recharge 11, tous les phénomènes décrits s plus haut se reproduisent. Lors d'un accroissement brusque du courant de charge et d'une chute de tension de la source d'alimentation, la diode de découplage 7 s'oppose à la décharge inverse des condensateurs de commutation 9 et 14 par l'intermédiaire de la source d'alimentation, ce qui permet de conserver intact la réserve d'énergie indispensable à la commutation. Dans le cas,où le thyristor de puissance 6 n'est pas bloqué pour une raison quelconque après la décharge des condensateurs de commutation 9 et 14 par le thyristor d'amortissement 10, le fonctionnement du régulateur sera rétabli grâce à la présence du thyristor de charge 11.Lorsque les impulsions de commande suivantes sont appliquées au thyristor de charge 11 et au thyristor de puissance 6, les condensateurs de commutation 9 et 14 se chargent à nouveau avec une énergie suffisante pour provo- quer le blocage du thyristor de puissance 6.Cela permet de supprimer à un moment quelconque du fonctionnement du régulateur, les impulsions de commande aux thyristors auxiliaires 10 et 11. Dans ce cas, le thyristor 6 du circuit de la charge 5 reste déblôqué et la charge est soumise à la pleine tension de la source d'alimentation. Cela permet en outre d'appliquer à nouveau ces impulsions quand il est nécessaire de procéder à la régulation de la tension appliquée a la charge 5. D'après la description du schéma de ce régulateur de tension1 on voit que la présence d'une diode de découplage permet de conserver une charge invariable sur les condensateurs de commutation en présence de chutes de tension à la source d'alimentation (par exemple par suite d'un brusque accroissement de l'intensité de charge), le circuit supplémentaire de commutation formé par le thyristor de recharge ll en série avec la self 12 détermine l'aptitude du montage à rétablir ses possibilités de commande auprès un défaut de la commutation, étant donné que la charge des condensateurs de commutation est réalisée indépendamment du courant de charge. La présence du condensateur 14 supprime en outre la possibilité de mise en court-circuit de la source d'alimentation par les thyristors dans les cas d'un défaut de commutation, ce qui est également à l'origine d'une amélioration de la fiabilité de fonctionnement du régulateur. Tous ces facteurs permettent-d'utiliser avantageusement le régulateur de tension de l'invention dans les dispositifs dans lesquels il est nécessaire de disposer d"une large gamme de régulation de la tension appliquée à la charge. REVENDICATION Régulateur de tension comportant un thyristor de puissance, branché dans le circuit entre la source d'alimentation et la charge, ainsi qu'un circuit de commutation formé par une self et un conden sateur en série, raccordé par l'une de ces bornes, par I'intermédiaire d'un thyristor d'amortissement, au circuit entre le thyristor de puissance et la charge, caractérisé en ce que l'autre borne du circuit de commutation est raccordée à l'un des pôles de la source d'alimentation (1,2) par l'intermédiaire d'une diode de découplage (7), et en ce qu'en dérivation au circuit de commutation est branché un circuit de commutation supplémentaire formé par un thyristor (11) en série avec une self 12, le point commun (13) des circuits de commutation et du thyristor d'amortissement (11) étant raccordé à un condensateur (14) dont la deuxième armature est raccordée à l'autre pôle de la source d'alimentation (1,2).