Brevet FR2214193A1 — publié le 19740809

L'invention concerne un convertisseur statique équipé de thyristors montés en pont, dans lequel des groupes de thvris tors connectes en série5 qui font partie d'une demi-branche du pont, sont émpilés en étages et sont rassemblés en une valve isolée à l'air et dans lequel un câble d'amorçage commun aux thyristors de chaque valve est conduit au travers de tous les étages de la valve. De tels convertisseurs statiques sont connus par exemple par les articles ETZ-A volume 89 (19or8) pages 185 à 189 ou ETZ - A volume 93 (1972)~pages 117 à 122 ou-par la de mande de brevet allemande publiée n 1.563.403.De tels convertisseurs statiques sont utilisés pour le redressement de hautes tensions par exemple dans les installations de transport d'éner- gie haute tension en courant continu (installation HGU)Dans ce cas, les valves montées de la manière définie plus haut peuvent être isolées à l'air ou à l'huile et outre refroidies par de air ou par un liquide, En général on utilise des valves isolées à l'huile et refroidies à l'huile. Ces valves exigent beaucoup de place à cause du réservoir d'huile nécessaire pour les valves et des canalisations d'amenée qui doivent outre conduites au haut dans le réservoir d'huile pour ce type d'exécution.On préfère par conséquent, pour de tels convertisseurs statiques munis de telles valves, des installations extérieures.Une perte de place supplémentaire résulte, comme il ressort de la demande alleman de publiée susmentionnéeg par le fait que, pour les valves con nues, le capable amorçage doit etre ramene vers le haut au tra vers de tous les étages de la valves Le problème consiste a' monter un convertisseur statique peu encombrant du type-mentionné au début de telle ma nière qu'il soit approprié à un montage d'intérieur. Ce problème est résolu conformément à l'-inven-- tion par le fait que les valves d'une moitié du pont sont group pées essentiellement en forme d'étoile autour d'un axe centrai et par le fait qu'on a prévu un retour commun du capable d' amor- çage pour les valves d'une moitié de pont Grâce au montage en forme d'étoile des valves du convertisseur statique conforme à l'invention, on obtient une disposition extr8mement compacte dans laquelle l'espace dis ponible dans chaque étage des cellules est pleinement utilisé grace au retour commun du cible d'amorçage Le convertisseur statique conforme à l'invention est par conséquent indiqué pour un montage d'intérieur sans pour cela qu'un trop grand volume bâti ne soit nécessaire pour le hall utilisé. En outre; les canalisations électriques et éventucllement les raccordements nécessaires pour un fluide de refroidissement peuvent être amenés du dessous et latéralement aux valves0 t'espace au-dessus des valves reste par conséquent, pour un montage d'in- térieur, libre d'ancrages de plafond et peut être utilisé pour des engins de levage et des dispositifs de manutentionb On peut estimer que la diminution du volume construit obtenue grace au convertisseur statique conforme à l'invention par rapport au type de construction traditionnel atteint environ 15 à 20 % Les thyristors des valves sont de préfbrence refroidis par un liquide, Dans ce cas, au moins une conduite circulaire peut relier les valves disposées en forme dgátoiX le pour conduire le liquide0 Pour une réduction supplémentaire de l'encombrement, on peut prévoir des appareils périphériques qui font partie de l'installation dans la zone de la disposition en forme d'étoile des valves0 On entend par appareils périphériques par exemple des amplificateurs dlimpulsions d1amorçage, des circuits RC, des parafoudres et des organes semblables0 Le convertisseur statique conforme à l'inven- tion est expliqué plus en détail dans la suite à titre daexem- ple à l'aide des figures 1a à 3. a figure montre une vue du dessus d'un con- vertisseur statique conforme à l'invention qui est disposé dans un hall 1 dont une partie est représentée. Les phases R S , T d'un réseau triphasé sont amenées, à partir- d'un transformateur triphasé 2 reprCsenté schématiquement, par des tria. versées 2a à 2c aux valves 6 et 7 du convertisseur statique par les lignes 3 et 4 et par les protections contre les surintensités 5a et 5b. Le schéma de montage du convertisseur statique est représenté à la figure Ib, Les valves d'une des moitiés du pont sont désignées par Ga à 6c et celles de l'aux tre moitié du pont par 7a a' 7c. On entend par valves la mise en série des thyristors d'une demi-branche du pont, qui sont empilés les uns au-dessus des autres en étages par groupe 50 Les valves 6 et 7 de chaque moitié du pont sont reliées entre elles par des lignes 8 et 9 et des parafoudres 10 t par la charpente 23. La tension continue est drivée par un conducteur-ll, un conducteur 12et des traversées dont une 12a ect représentée. Les valves 6 et 7 de chaque moitié de pont sont disposées essentiellement en forme d'étoile ou essentiellement selon une symétrie de rotation relativement à l'axe central 13 d'une des moitiés du pont ou à l'axe central 14 .de l'autre moitié du pont. Dans 1-' exemple d'exécution, qui montre un pont tri-phasé, les trois valves 6 ou 7 sont chaque fois rassemblées en unie disposition en forme d'étoile Une telle disposition des valves en forme d'étoile peut.bien entendu également comporter un autre nombre de valvesO Des para foudres lOa se trouvent entre les valves. Cette disposition en forme d'étoile est extremement peu encombrante et elle permet un raccordement électrique réciproque des valves par le chemin le plus court possible En outre, on peut monter, comme le montre la figure la ce qu'on appelle des appareils périphériques, par exemple l'amenée et le départ 15 de l'huile de refroidissement des transformateurs isolement 16 et des translateurs d'impulsions lumineuses 17, qui servent au transfert sans potentiel des impulsions d'amorçage, directement dans la région de la disposition en forme d'étoile des valves0 La conduite d'agents de refroidissement 18, par laquelle le fluide de refroidissement est conduit d'une des valve-s 6 ou 7 à la valve suivante, peut être montée circulaireinent comme le montre 1a figure la fait par lequel on économise d'autres dépenses et un espace supplémentaire. On a prévu pour chacune des valves 6 et 7 un cible d'amorçage 19a à 19c et 20a à 20c qui est amené du dessous à la valve- et qui traverse tous les étages de chaque valve. On a prévu pour les ctbles- d'amorçage 19 et.20 de chaque moitié de pont un retour commun 21 et 22 qui passe environ dans l'axe central 13 ou 14 de chaque arrangement en forme d'étoile des valves d'une moitié de pont, I1 apparattra encore dans la suite que grâce à cela une utilisation optimale de l'espace dans chaque étage des cellules 6 et 7 est possible La figure 2 montre une vue en élévation du hall 1, la paroi avant étant enlevée, Les valves 6 et 7 se trouvent sur des établis 23 ou des charpentes, dont les pieds 23a sont des isolateurs0 Eous les établis 23, on peut des poser d'autres appareils périphériques tels que amplificateurs d'amorçage ou des capteurs de mesure. Ceci est caractérisé à la figure 2 par l'unité schématique 24 La liaison 25 contre les câbles d'amorçage 19 et 20 et les retours 2 et 22 est représentée schématiquement. Dans chaque valve 6 et 7, on a prévu plusieurs étages 26 qui sont empilés les uns au-dessus des autres et qui contiennent chaque fois des groupes de thyristors connectés en série, les groupes des thyristors de chaque valves trouvant également en série. On peut voir à la figure 2 que l'espace situé au-dessus du convertisseur statique conforme à l'invention est libre d'ancrages de plafond. De ce fait, la hauteur du hall 1 peut titre largement diminuée. En-m8me temps qu'une diminution de la surface du hall, qui est obtenue grâce au montage en forme d'étoile, on obtient une diminution du volume construit allant jusqu'à 20 * par rapport au type de construction traditionnel. I1 faut en outre encore signaler que l'espace sous le toit peut être équipé d'engins de levage, par exemple des palans, ce qui facilite beaucoup le placement des valves 6 et 7 ou leur changement. La figure 3 montre une coupe au travers d'un étage 26 d'une des cellules 6 ou 7. Des groupes de thyristors 27 sont disposés, dans chaque étage 265 en tant repartis symétriquement par rapport à l'axe central 28 de la celluleO-Les groupes de thyristors 27 peuvent par exemple être des piles de thyristors comme décrits dans la demande allemande publiée nO 1.564.694 pour l'exécution refroidie par liquide ou dans la demande allemande publiée nO 1.913.546 pour l'exécution re- froidie à l'air. Dans l'exemple d'exécution, on utilise des piles de thyristors 27 refroidies à l'huile, le liquide de refroidissement est conduit par des conduites 29 en série au travers de tous les empilements de thyristors0 Des raccords de tuyaux 30 transmettent le liquide de refroidissement dans les étages voisins.0n a prévu en outre dans chaque étage encore des résistances 31 refroidies à l'huile, des bobines 32 et des condensateurs de compensation 33 refroidis à l'huile, pour le cabrage de l'empilement dé thyristors. Le cable d'amorçage 19 ou 20 passe par ltaxe central 28 de la cellule; Pour amorcer les thyristors, on a prévu un dispositif semblable à celui décrit par exemple dans la demande allemande publiée n l563;395 ou dans la demande allemande publiée n 1.638.637, Dans ce dispositif d'amorçage une impulsion d'amorçage de grandeur suffisante et présentant des flancs de montée suffisamment raides est amenée simultanément à tous les thyristors de l'empilement 27 par li-intermé- diaire de transducteurs 34 et de lignes 35; La représentation schématique de l'étage 26 explique le fait qu'aucun espace inutile dans l'étage n'est exigé par le câble d'amorçage 19 ou 20 vu que le retour du chable d'amorçage s'effectue non pas par la valve mais bien par l'axe central de la disposition en forme d'étoile de la cellule, comme le montre la figure BL De ce fait, pour une meme puissance, les cellules peuvent être plus petites par rapport aux cellules traditionnelles et l'encombrement total est de nouveau diminué. En résumé, il faut constater que grâce à la disposition en forme d'étoile conforme à l'invention et au retour du câble d'amorçage, on a trouvé une disposition opti- male en ce qui concerne l'encombrement; Simultanément, les propriétés électriques de la disposition des cellules ne sont en aucun cas changées-, ce qui conduit à une grande économie du système. R E V E N D I C A T I O N S 1. Convertisseur statique équipé de thyristors montés en pont9 dans lequel des groupes de thyristors connes tés en série, qui font partie d'une demi-branehe de pont zont empilés en étage et.sont rassemblés en une valve isolée à l'air et dans lequel un câble d'amorçage commun pour les thy ristors de chaque valve est conduit au travers de tous les étages de la valve, caractérisé en ce que les valves d'une moitié de pont sont groupées essentiellement en forme d'étoile autour d'un axe central et que l'on a prévu chaque fois pour les valves d'une moitié de pont un retour commun du cible d'amorçage. 20 Convertisseur statique suivant la revendit cation 1, caractérisé en ce que le retour commun du cible d'amorçage passe à peu pres dans l'axe de la disposition en forme d'étoile des valves. 3Q Convertisseur statique suivant la revendu cation 1 ou 2 caractérisé en ce que les thyristors des valves sont refroidis. par un liquide. 4; Convertisseur statique suivant la revendu cation 3, caractérisé en ce que au moins une conduite circulaire qui sert au passage du liquide de refroidissement relie les valves disposées en étoile , 5. Convertisseur statique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les appareils périphériques y afférant sont prévus dans la région du montage en forme d'étoile des valves0