Brevet FR2247009A1 — publié le 19750502

L'invention concerne un montage pour le redressement, avec une consommation réduite de puissance réactive, d'un courant alternatif monophasé ou polyphasé, au moyen d'un transformateur et d'un pont redresseur, dont les éléments redresseurs qui correspondent à un premier pêle du courant continu sont réalisés sous la forme de soupapes non commandées et dont les éléments redresseurs correspondant au deuxième pôle du courant continu sont réalisés sous la forme de soupapes tributaires d'un appareil de commande. Lors du fonctionnement des redresseurs commandés, il apparait un déphasage plus ou moins grand, selon la valeur de l'angle d'asorçage, de sorte que précisément dans le domaine des charges partielles on obtient un mauvais facteur de puissance. La charge du réseau par des utilisateurs ayant un mauvais facteur de puissance, est particulièrement indésirable pour les réseaux d'alimentation des chemins de fer. On a donc déjà connecté en série deux ou plusieurs ponts redresseurs semi-commandés pour améliorer le facteur de puissance de l'utilisateur. L'inconvénient est que même avec cette disposition, la consommation de puissance réactive est soumise à de fortes fluctuations en fonction du déplacement du point de fonctionnement dans le domaine des charges partielles. Il est connu également de recourir à l'extinction forcée des thyristors, de manière à interrompre prématurément le courant qui vient du réseau. L'inconvénient est alors que l'on engendre des harmoniques, et que le dispositif d'extinction forcée doit alors être dimensionné pour la totalité du courant absorbé par l'utilisation. L'objet de l'invention est d'svitsr les inconvénients des montages du type précité, et de réaliser un montage dont le facteur de puissance est très voisin de la valeur 1. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que pour le raccordement à chacune des bornes du courant alternatif il est prévu chaque fois deux soupapes co aandées, dont les cathodes sont réunies électriquement entre elles à travers une bobine d'absorption et qu'il est prévu un dispositif au moyen duquel on peut, avec l'appareil de commande, obtenir l'extinction forcée des soupapes commandées. On obtient ainsi que le facteur de puissance de ce mon tage, disposé du côté de l'utilisateur, se rapproche de la valeur 1 et qu'en même temps on ne doive prendre au réseau qu'une faible puissance réactive de distorsion. Il est intéressant de prévoir un dispositif d'extinction commun par groupe de deux soupapes commandées reliées aux extrémités opposées de la bobine d'absorption. Il est possible ainsi d'éteindre chaque fois deux soupapes électriques indépendamment des autres soupapes. Il est intéressant aussi cependant de prévoir un dispositif d'extinction commun pour toutes les soupapes commandées du montage. On réduit ainsi d'une manière considérable les moyens techniques à mettre en oeuvre. On va expliquer l'invention plus en détail à l'aide de dessins. Les différentes figures montrent respectivement Figure 1 un montage avec un dispositif d'extinction commun pour deux soupapes commandées. Figure 2 la structure de chacun de ces dispositifs d'extinction Figure 3 un dispositif pour la charge des deux condensateurs des dispositifs d'extinction selon la figure 2. Figure 4 un dispositif d'extinction commun pour toutes les soupapes commandées. Dans la figure 7 par le transformateur 1 on fournit du courant alternatif aux deux bornes secondaires 3, 4 qui sont reliées respectivement au pole négatif du circuit à courant continu par les diodes D1 et D2. Un utilisateur de courant continu 7 est branché entre le pôle positif et le pole négatif du circuit à courant continu. A travers une bobine d'absorption 2 et les soupapes commandées T1 T 2 T3 T4 le polo positif est également relaxé aux bornes alternatives, respectivement 3 et 4, du transformateur 1. Chaque groupe de deux soupapes, commandé, respectivement T1, T3 et T2, T4 est raccordé à une même borne secondaire, respects vement 3 et 4, les deux soupapes se trouvant cependant aux extrémités différentes de la bobine d'absorption 2.Pour chaque groupe, respectivement T1 , T3 et T2, T4, il est prévu un dispositif d'extinction commun, respectivement L1 et L2, au moyen duquel on peut obtenir respectivement l'extinction forcée des soupapes commandées T1, T3 et T2, T4. Ainsi qu'on le montre dans les figures 2a et 2b, le montage des dispositifs d'extinction L1 et L2 est réalisé de telle sorte qu'en parallèle avec les soupapes commandées T1, T3 et T2, T4, est montée une channe de thyristors auxiliaires, respective ment Tó, T8, T6, T7, T91T12;r101T11. Entre les points médians de deux chaînes sont disposés chaque fois des condensateurs d'extinction, respectivement C1 et C2. Lorsque le condensateur d'extinction est convenablement charge et que lton commande les thyristors d'extinction au moyen dtun dispositif de commande (non représenté), on éteint les soupapes commandées (par exemple T1 par T5, T7, T2 par T9, T11). Après l'extinction, le courant de l'utilisation recharge le condensateur avec la polarité inverse et celui-ci est prêt ainsi pour l'extinction de la soupape principale qui est raccordée à l'autre côté de la bobine d'absorption (par exemple T3 par T6, T8, T4 par T10, T12). Pour assurer une charge toujours régulière des condensateurs d'extinction, respectivement C1 et C2, le transformateur 1 peut comporter un enroulement secondaire supplémentaire 8, au moyen duquel et avec des diodes auxiliaires convenablement orientées D3, D4, on recharge les condensateurs d'extinction immédiatement apres une décharge Dans la figure 4 on a fait l'économie d'un condensateur d'extinction, par le fait que celle des bornes du condensateur d'extinction qui peut être reliée à la borne de raccordement 3 à laide du thyristor auxiliaire T8, est également raccordée au thyristor auxilaire T22, qui peut la relier à la borne de raccordement 4 et que de même, l'autre borne du condensateur peut être reliée à la borne de raccordement 3 par T et à la borne de raccordement 7 k par T11. On économise ainsi un condensateur. Si l'on réalise le dispositif d'extinction L1, L2-sous la forme d'un montage en pont selon les figures 2a et 2b, on peut éteinre à tour de rôle les soupapes électriques T1 et 5 . Comme chacune des soupapes ne conduit que la moitié du courant de l'utilisation, chacun des condensateurs C1 et C2 ne doit7 lui aussi, être dimensionné que pour la moitié du courant, on élimine aussi la nécessité d'un circuit d'inversion de la charge. Lorsqu'au cours de la première alternance les soupapes électriques T1 et T3 jouent le rôle de soupapes principales, les soupapes commandées T2 et T4 assument la fonction de diodes roues libres. Pendant la deuxième alternance les groupes de soupapes permutent leurs fonctions. Pour éviter un fbascule- ment" du montage1 on dispose une diode roue libre entre les bornes + et -. Les thyristors auxiliaires T5 et T9, T6 et T10 ainsi que les condensateurs C1 et C2 peuvent tre confondus. On obtent ainsi le montage selon la figure 4.Comparativement à un pont semi commandé, la dépense en soupapes principales n'est pas plus grande, car ces soupapes ne conduisent que la moitié du courant d'utilisation. Les thyristors auxiliaires également, ne conduisent qulun courant de charge deux fois pLus faible, comparativement aux montages connus, et compte tenu des diodes de charge qui sont nces- saires dans ces derniers ils n'augmentent guère la dépense, oux non plus.La présence de la bobine d'absorption permet de réduire l'inductance de lissage du circuit d'utilisation, de de sorte que là non plus on nlaugmente pas la dépense correspondant au montage Avec des tensions basses, on peut imposer la charge du condensateur à la tensionde commutation nécessaire avec une commande retardée des soupapes fonctionnant en diodes roues libres Une autre possibilité consiste à le charger à partir de condensateurs réservoirs, chargés à la tension de crête du réseau. L'avantage des montages présentés réside dans la possibilité d'influencer la tension continue de sortie par le choix des angles d'amorçage et dtextinction, et d'obtenir ainsi une valeur optimale du facteur de puissance. Comparativement aux autres montages connus les harmoniques du courant sont plus faibles car, pour ltextinction, l'annulation du courant alternatif se fait en deux stades. Ainsi, avec ces montages1 on peut obtenir une meilleure utilisation du réseau à courant alternatif. En outre, avec les montages présentés1 la depense pour le dispositif d'extinction est plus petite qu'avec les montages connus. REVENDICATIONS 1.- Montage pour le redressement dtun courant alternatif monophasé ou polyphasé, avec une consommation réduite de puissance réactive au moyen d'un transformateur et d'un pont redresseur, dont les éléments redresseurs qui correspondent à un premier pôle du courant continu sont réalisés sous la forme de soupapes commandées et dont les éléments redresseurs qui correspondent au deuxième pôle du courant continu sont réalisés sous la forme de soupapes tributaires d'un dispositif de commande1 caractérisé en ce que pour le raccordement à chacune des bornes du courant alternatif, il est prévu chaque fois deux soupapes commandées, dont les cathodes sont réunies électriquement entre elles, et qutil est prévu un dispositif, au moyen duquel on peut obtenir l'extinction forcée des soupapes commandées à des instants pouvant être prédéterminés par le dispositif de commande. 2.- Montage selon la revendication 7, caractérisé en ce que pour chaque groupe de deux soupapes commandées disposées sur des côtés différents de la bobine d'absorption, il est prévu un dispositif commun pour l'extinction forcés. 3.- Montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour toutes les soupapes commandées il est prévu un dispositif commun pour l'extinction forcée. 4.- Montage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif est construit de telle sorte1 qu'en parallèle avec chaque soupape commandée est connectée une chaîne constituée par deux thyristors auxiliaires montés en série, les points médians des chaînes qui correspondent aux soupapes commandées disposées sur les côtés différents de la bobine d'absorption étant réunis entre eux par un condensateur. 5.- Montage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif pour l'extinction forcée est construit de telle manière, qu'il est prévu deux thyristors auxiliaires dont chacun est.relié par la cathode à l'un des côtés de la bobine d1absorp- tiont tandis que les anodes des deux thyristors auxiliaires sont réunies par un condensateur et que chacune des bornes du condensateur peut être reliée à chacune des bornes du courant alternatif, chaque fois au moyen d'un autre thyristor auxiliaire. 6.- Montage selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce qutil est prévu un autre enroulement de transformateur, dont les extrémités sont réunies aux bornes des deux condensateurs du dispositif pour l'extinction forcée, de telle sorte qutentre une extrémité de l'enroulement du transformateur et une borne du condensateur se trouve insérée chaque fois une diode auxiliaire au moyen de laquelle les deux condensateurs peuvent chaque fois être chargés avec des polarités opposées de chaque condensateur l'un par rapport à l'autre.