Brevet FR2255738A1 — publié le 19750718

La présente invention est relative aux circuits convertisseurs. Un convertisseur suivant l'invention comprend en combinaison des conducteurs d'alimentation positif et négatif, un premier et un second thyristors ayant leurs anodes reliées au conducteur positif et leurs cathodes reliées respectivement aux anodes d'un troisième et d'un quatrième thyristors dont les catho-des sont reliées au conducteur négatif, un condensateur de commutation branché entre les anodes du troisième et du quatrième thyristors, et un circuit de déclenchement fournissant des signaux de déclenchement aux premier, quatrième, troisième et second thyristors, dans cet ordre, les signaux de déclenchèment du premier et du quatrième thyristors s'achevant à peu près au moment où commence le signal de déclenchement du troisième thyristor et les signaux de déclenchement du second et du troisième thyristors se terminant à peu près au moment où commence le signal de déclenchement du premier thyristor. Chaque signal de déclenchement peut être un courant continu ou un train d'impulsions. Si l'on utilise un train d'impulsions, la première impulsion est de préférence d'une grandeur et/ou d'une durée plus grandes que les autres impulsions de ce train. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples, dans lesquels la Fig. l est un schéma du circuit d'un mode de réalisation de l'invention la Fig. 2 représente les signaux de déclenchement appliqués aux thyristors de la Fig. 1 la Fig. 3 représente une variante triphasée du circuit représenté à la Fig. l la Fig. 4 est un schéma montrant un mode de réalisation d'un circuit de commande de déclenchement destiné à être utilisé avec le dispositif représenté à la Fig. 3. En se référant à la Fig. 1, le circuit comporte des conducteurs dialimentation positif et négatif 11, 12. Les anodes de deux thyristors 13, 14 sont reliées au conducteur 11, les cathodes de ces thyristors étant reliées respectivement aux anodes de deux thyristors 15, 16 dont les cathodes sont reliées au con ducteur 12. Les anodes des thyristors 15, 16 sont reliées entreelles par l'intermédiaire d'un circuit série comprenant un condensateur de commutation 17 et une inductance 18, et les trajets anode-cathode des thyristors 14, 16 sont shuntés par les trajets cathode-anode de diodes 19 et 20 respectivement. Une charge 21 destinée à être alimentée par le convertisseur est branchée entre l'anode du thyristor 16 et une borne qui se trouve à un potentiel intermédiaire entre les potentiels des conducteurs 11 et 12. Pour le fonctionnement, il est commode de considérer un point du cycle représenté par l'extrémité de gauche de la Fig. 2. Des signaux de déclenchement sont appliqués aux thyristors 14 et 15 et ainsi le condensateur 17 est chargé avec son armature de droite positif et son armature de gauche négative. A un moment du cycle, les signaux de déclenchement des thyristors 14 et 15 sont coupés, puis, après un court délai D1, un courant de déclenchement est appliqué au thyristor 13, de sorte que le condensateur 17 commute le thyristor 14. Le thyristor 16 est déclenché après un retard total D2 qui est supérieur au retard D1, et le condensateur 17 est alors chargé par le courant traversant les thyristors 13 et 16. Le circuit de commande de déclenchement détermine également une autre période D3 comme indiqué à la Fig. 2, et pendant cette période D3 les thyristors 14 et 15 ne peuvent être déclenchées de nouveau. Le rôle de ce retard D3 est d'assurer que deux commutations ne peuvent se produire trop rapidement l'une après l'autre.En un point ultérieur du cycle, les impulsions de déclenchement des thyristors 13 et 16 sont interrompues ensuite, après un autre court délai D1, le thyristor 15 est déclenché, ceci étant suivi par le déclenchement du thyristor 14 après un retard total D2. Le cycle se poursuit alors. Le retard D1 est court et est prévu afin qu'il soit absolument sur que le signal de déclenchement du thyristor 15 est supprimé avant qu'un signal de déclenchement soit appliqué au thyristor 13, et ainsi d'une façon analogue, le signal de déclenchement du thyristor 13 est coupé avant qu'un signal de déclenchement soit appliqué au thyristor 15. Une durée caractéristique pour ce retard est de l'ordre de 40 microsecondes. Dans la pratique, on peut dire que les signaux de déclenchement du thyristor 15 se terminent à peu près au moment où commence le signal de déclenchement du thyristqr 13, et plus tard dans le cycle, le signal de déclenchement du thyristor 13 s'arrête à peu près au mo ment où commencent les signaux de déclenchement du thyristor 15. Cet agencement est clairement différencié de ceux des onvertis- -seurs connus dans lesquels seuls de très courts signaux de déclenchement sont appliqués aux thyristors 13 et 15 de sorte que dans l'exemple- de la Fig. 2 les signaux de déclenchement du thyristor 13 se termineraient bien avant le commencement du signal de déclenchement du thyristor 15, et d'une façon analogue bien entendu le signal de déclenchement du thyristor 15 se terminerait bien avant le commencement du signal de déclenchement du thyristor 13. L'agencement représenté présente l'avantage qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser des composants distincts pour assurer que le condensateur 17 est chargé de la façon appropriée lorsque le convertisseur est initialement branché.En outre, si le convertisseur est bloqué le condensateur 17 est maintenu chargé de telle sorte qu'aucun problème de commutation ne se pose lorsque le convertisseur commence de nouveau à fonctionner. En se référant maintenant à la Fig. 3, on voit une version triphasée du montage représenté à la Fig. 1 ; les trois phases ont été désignées par les mêmes références que dans la Fig. 1 mais avec les suffixes a, b et c respectivement. Les périodes de déclenchement associées aux trois phases sont telles que représentées à la Fig. 2, mais- bien entendu se chevauchent.Dans une application caractéristique la charge est un moteur et trois transducteurs sont associés à l'arbre du. moteur afin de produire des sorties binaires qui sont de façon caractéristique telles qu'indiquées au tableau suivant : Angle de l'arbre 00 600 1200 1800 2400 3000 360au (00) Phase A i 1 1 0 o o Phase B o 0 1 I 1 0 Phase C 1 0 0 0 1 1 Ces. signaux peuvent être utilisés pour commander le déclenchement des thyristors d'une grande quantité de façons dif férentes, et un exemple est représenté à la Fig. 4 dans laquelle il est prévu des bornes A, B et C qui reçoivent les sorties binaires relatives aux trois phases, comme indiqué au tableau. La borne A est reliée à un circuit bistable 31a fournissant une sortie sur un conducteur 32a et une sortie sur un conducteur 33a la sortie sur le conducteur 33a étant l'inverse de la sortie sur le conducteur 32a. Quatre portes ET sont associées au circuit bistable 31a et ces portes fournissent des sorties à des circuits de déclenchement associés aux thyristors 15a, 14a, 16a et 13a respectivement, comme indiqué à la Fig. 4. Dans l'agencement représenté les impulsions de déclenchement sont cependant d'une nature continue, les impulsions elles-mêmes pouvant être des trains d'impulsions, l'impulsion initiale d'un train ayant une grandeur et/ ou une longueur plus grande que les autres impulsions. Les portes ET associées aux thyristors 15a, 14a re çoivent une entrée du conducteur 32a et les portes ET associées aux thyristors 16a et 13a reçoivent une entrée du conducteur 33a. La borne A est également reliée à une porte OU exclusif 34a qui reçoit une entrée du conducteur 33a et fournit une. sortie par l'intermédiaire d'une porte NON-ET 35 à un circuit retardateur 36 ayant trois conducteurs de sortie 37, 38, 39. Le conducteur 37 fournit une entrée aux portes ET associées aux thyristors 15a et 13a et le conducteur 38 fournit une entrée aux portes ET associées aux thyristors 14a et 16a. Les bornes B et C sont associées à des séries analogues de composants, comme représenté à la Fig. 4, la porte NON-ET 35, le circuit retardateur 36 et les conducteurs 37, 38 et 39 étant communs aux trois phases. Le conducteur 39 est relié aux trois circuits bistables 31a, 31b, 31c et est capable d'inhiber ces circuits d'une façon qui va être décrite. Pour comprendre le fonctionnement du circuit, il suffit de considérer la phase A, en raison du fait que le fonctionnement des deux autres phases peut facilement être déduit lorsqu'on a compris le fonctionnement de la phase A. On considèrera un point, par exemple à 3590, de la rotation de l'arbre. A ce point, les conducteurs 33a, 37 et 38 sont à la valeur binaire 1, et les conducteurs 32 a et 39 sont à la valeur binaire 0. Le conducteur 39 inhibe les circuits bistables à ce stade, et l'on voit que les portes ET associées aux thyristors 13 et 16 reçoivent toutes deux une valeur binaire I à leurs entrées, de sorte que les électrodes de déclenchement des thyristors 13 et 16 reçoivent des signaux comme indiqué à la Fig. 2.Lorsque l'arbre se déplace jusqu'au point 0 de sa rotation, la borne A passe de l'état binaire 0 à l'état binaire 1, de sorte que la porte 34a reçoit les mêmes entrées et que sa sortie est appliquée par l'intermédiaire de la porte 35 au circuit retardateur 36. Le déclenchement du circuit retardateur 36 entraîne les conducteurs 37 et 38 à l'état binaire O et le conducteur 39 à l'état binaire 1 déclenchant ainsi le circuit bistable 31a de sorte que les conducteurs 32a et 33a passent à l'état binaire 1 et à l'état binaire 0 respectivement. Les circuits bistables 31a, 31b et 31c sont alors inhibés.On comprend que le seul conducteur associé aux thyristors 13a, 14a, 15a et 16a qui est alors à I'état binaire 1 est le conducteur 32a, et qu'aucun des thyristors ne reçoit de courant de déclenchement. Cet état de chose se poursuit pendant la période de retard D1, et à la fin de cette période de retard D1 le conducteur 37 passe à l'état binaire 1, de sorte que le thyristor 15a reçoit un courant de déclenchement. Après un autre retard qui au total à partir du point 00 est le retard D2, le conducteur 38 passe à l'état binaire 1 puis les deux thyristors 15a et 14a reçoivent un courant de déclenchement. A la fin de la période de temps D3 le conducteur 39 passe à l'état binaire 0 et les circuits bistables 31 sont à nouveau inhibés. Comme on l'a indiqué plus haut, la séquence des opérations est semblable que le changement de signal se produise à l'une quelconque des bornes A, B et C, et peut facilement être déduite de l'agencement représenté à la Fig. 4. La nature exacte du circuit retardateur 36 n'est pas importante, et il peut être simplement constitué de trois circuits monostables et d'un circuit logique associés fournissant les changements désirés sur les conducteurs 37, 38, 39 aux instants voulus. On remarquera qu'il est habituel dans les circuits convertisseurs d'incorporer des suppresseurs afin de commander la vitesse d'augnentation de la tension et/ou du courant en dif férents points du circuit. Malgré que les suppresseurs puissent être importants dans certaines applications, ils ne sont pas importants pour la compréhension de l'invention et ne seront par conséquent pas décrits. REVENDICATIONS 1. Convçrtisseur électrique caaactérisé en ce qu'il comprend en combinaison des conducteurs d'alimentation positif et négatif, un premier et un second thyristors ayant leurs anodes reliées au conducteur positif et leurs cathodes reliées respectivement aux anodes d'un troisieme et d'un quatrième thyristors dont les cathodes sont reliées au conducteur négatif, un condensateur de commutation branché entre les anodes du troisième et du quatrième thyristors, et un circuit de déclenchement fournissant des signaux de déclenchement aux premier, quatrième, troisième et second thyristors, dans cet ordre, les signaux de déclenchement du premier et du quatrième thyristors s' achevant à peu près au moment où commence le signal de déclenchement du troisième thyristor et les signaux de déclenchement du second et du troisième thyristors se terminant à peu près au moment où commence le signal de déclenchement du premier thyristor. 2. Convertisseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de déclenchement est agencé pour fournir un faible retard entre la fin et le commencement des signaux de déclenchement. 3. Convertisseur suivant la revendication 2, carac térisé en ce que le retard est de l'ordre de 40 microsecondes. 4. Convertisseur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les signaux de déclenchement appliqués aux éIéc- trodes de déclenchement des thyristors sont du type continu. 5. Convertisseur suivant la revendication 4, caractérisé encre que les signaux de déclenchement appliqués aux thyristors présentent une crête initiale élevée suivie d'une faible valeur. 6. Convertisseur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les signaux de déclenchement appliqués aux électrodes de déclenchement des thyristors sont constitués par un train d'impulsions. 7. Convertisseur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'impulsion initiale de chacun des trains d'impulsions présente une grandeur et/ou une durée accrues par comparaison avec les autres impulsions du train d'impulsions. 8. Convertisseur destiné à distribuer du courant à un. circuit triphasé comprenant trois circuits tels que définis sui vant l'une quelconque des revendications précédentes, les circuits de déclenchement étant combinés en un seul circuit pour commander le fonctionnement de tous les thyristors.