Brevet FR2256578A1 — publié le 19750725

Appareil électronique permettant de convertir un courant conti- nu en un courant alternatif sinusoïdal, et notamment d'obtenir, à partir de l'énergie électrique stockée dans une batterie d'accumulateurs, une énergie électrique de caractéristiques identiques à celles du réseau national de distribution. Ex. 220 volts 50 Verts monophasé ou triphasé. Le secteur de la technique électronique appliquée à la conversion d'énergie électrique, dispose actuellement d'appareils réalisant une fonction similaire, en mettant en oeuvre des éléments lourds-tels que les transformateurs ferro-résonnants et les filtres d'harmoniques-, ou bien d'un mauvais rendement énergétique tels que les amplificateurs classe B. Certains dispositifs utilisent comme commutateur de puissance, des thyristors Ces composants présentent par rapport aur transistors et dans ce cas précis d'utilisation, deur inconvénients majeurs, dans l'état actuel de leur technologie I / leur tension de saturation va de I,5 v à 2,5 v 20/ leur fréquence maximum de travail est peu élevée (quelques gilo Hertz pour les plus rapides). Pour ces deux raisons, l'emploi de transistors rapides (I0 Mega Hertz) pouvant travailler à une tension de saturation comprise entre 0 et I volt, permet de meilleures performances I / rendement amélioré (pertes en saturation et en commutation diminuées); 2 / Poids et volume inférieurs (emploi d'une fréquence de commutation plus élevée donc filtrage plus léger). aous avons choisi la configuration E des circuits de puissance à cause de sa simplicité, pour la réalisation d'un prototype qui accède aux résultats suivants : Tension d'alimentation 48 volts continu ; tension de sortie 220-volts 50 Hertz , puissance utile 2 SA ; fréquence de commutation de I et 2 : 5 Kilo Hertz ; rendement global 92 % ; taux de régulation de la tension de sortie i I % ; précision et etabilit de la fréquence : + 0,0I % ; distorsion barmoni- que de la tension sinusoïdale utile : I %. La source de courant continu alimente un dispositif symétrique E, composé de deux batteries de transistors I et 2 associées à un dispositif de transmission et de récupération d'énergie haute fréquence (diodes 3, 4 ; inductance double j connecté aux deux demi-enroulements primaires d'un transformateur de sortie ; trois condensateurs 8, 9, I0 filtrent l'ondulation résiduelle haute fréquence superposée à la tension de sortie (50 Hertz). Les circuits de commande sent composes d'un générateur haute fréquence I7, fournissant des impulsions d'anplitude constante, à fréquence fixe 5 Kilo Hertz, d'une durée d'environ 5 micro Secondes ; un générateur basse fréquence I6, fournissant une tension sinusoldale et une tension rectangulaire de meme fré- quence (50 Hertz) et en phase.Un dispositif de redressement sans seuil II. Un modulateur I2 fait varier la durée des impulsions issues de I7 en fonction de la tension redressée double alternance issue de II, de manière à ce que cette durée soit de 5 micro-Secondes pour une tension à 50 Hertz redressée nulle et d'environ I50 micro-Secondes lorsque la tension à 50 Hertz redressée atteint sa valeur caête (toutes les I0mS). Nous avons donc en sortie du modulateur, des impulsions d'amplitude constante, à fréquence fixe modulées en largeur par une fonction sinusoïdale avec une récurrence de I0mS. Un commutateur synchrome 15 commandé par le signal rectangulaire issu de I6, dirige alternativement les impulsions modulées issues de I2, vers les bases des transistors I et 2. Par conséquent, pendant I0mS, la batterie de transistors I reçoit des impulsions de commande de saturation, dont la durde est sinusoïdalement croissante pendant les 5 premières millisecondes, et sinuseïdalement décroissante pendant les 5 millimesondes suivantes. Pendant les I0 m3 suivantes, la batterie de transistors I est maintenue bloquée, et la batterie de transistors 2 est saturée dans les mêmes conditions que I. Les diodes 3 et 4 récupèrent l'énergie stockée dans la double inducatance 5 - 6 pend nt les états bloqués de I et 2 et la renvoient à la source.Le système de récupération est original du fait de sa symétrie : l'énergie stockée dans 5 pendant un état de conduction de I est récupérée par 6 et 4 pendent lXé- tat de bloquage suivant de I, et inversement. te transformateur de sortie 7 ne sert qu'à élever la tension jusqu'à 220 volts. La régulation de-la tension sinusoldale de sortie en CD est obtenue par le prélèvement de cette tension à l'aide d'un transformateur d'isolement 14 abaisseur de tension suivi d'un redresseur filtré I3 fournissant une tension continue (proportionnelle à la tension de sortie), eppliquée aux commandes du modulateur I2, de manière à corriger la durée des impulsions, en fonction des beseins de la sortie. Dans l'exemple cité, ceci est permis par la plage de garde conservée sur la durée maximum des impulsions de commande, entre I50 et 280 micro-Secondes (pour 5 Kilo Hertz de récurrence). Les configurations F, G, H sont citées à titrè d'exemples de réalisations du même principe, et fonctionnent avec les mêmes circuits de commandes que la configuration B. Ce système est adaptable à la génération de tensions sinusoïdales basse fréquence (I à I 000 Hertz) en version monophasée ou riphasée. La fréquence de commutation est chcisie en fonction de la frequence de sortie dans une plage da 0,I à 50 Kile Hertz. L'expérience montre que le meilleur résultat est obtenu avec un raport ################## compris entre 20 et IOC. La génération @onde triphsée consiste à réaliser trais systèmes @emblables connectés sur un même transfor@ateur de sortie 7 (triphasé), et à synchroniser en fréquence en phase (I20 ) Les treis générateurs brsse fréquence I6. Revendications I / Appareil permettant la. conversion d'un courant continu en courant alternatif sinusoïdal sous une tension stabilisée, sans distorsion harmonique, avec un rendement énergétique à pleine charge d'environ 90 % > caractérisé en ce que Un double commutateur I - 2 est associé à un dispositif de transmission et de récupération d'énergie haute fréquence composé des diodes 3, 4 et des inductances 5, 6, et que ce dispositif est connecté aux deux demi-primaires d'un trans formateur 7. 20/ Dispositif selon la revendication I caractérisé par le fait que la variation de tension moyenne obtenue en sortie de 7 grâce à I et 2, résulte de l'excitation alternée des bases de I et 2, par des impulsions d'amplitudes constantes modulées en largeur. 30/ Dispositif selon les revendications I et 2 caractérisé par le fait que la modulation de largeur des impulsions de commande de I et 2 est obtenue à l'aide d'un signal de fonction sinusoidale. 40/ Dispositif selon les revendications I, 2 et 3, caractérisé par le fait qu'un circuit de régulation composé dtun trans- formateur I4 et d'un redresseur I3, est inséré dans la boucle de rétro-action reliant la sortie CD du conventis- seur à l'@ntrée du modulateur, et que la tension obtenue en sortie de I3 modifie le taux de nodulation de I2.