Brevet FR2334232A1 — publié le 19770701

La présente invention concerne un onduleur autonome comportant des valves principales commandées qui sont montées en pont et raccordées à une tension continue variable, une valve de retour étant reliée en branchement antiparallèle à chacune des valves principales, cet onduleur comportant, en outre, raccordé à chaque phase, un circuit oscillant série de commutation qui, par l'intermédlaire de valves de commutation commandées, est relié tour à tour à chaque potentiel de la tension continue variable et dont le condensateur, après l'un des processus de commutation, est chargé, via un circuit de recharge commandé, à une tension donnée à l'avance. De tels onduleurs sont particulièrement avantageux pour l'alimentation de systèmes d'entraînement dans l'industrie des fibres. Avec les onduleurs statiques à circuit intermédiaire à tension continue variable et désamorçage des valves phase par phase avec un circuit oscillant série, la tension aux bornes du condensateur du circuit oscillant (condensateur de commutation) dépend fortement de la tension variable du circuit intermédiaire, de sorte que si cette dernière est relativement faible, l'aptitude à la commutation n'existe pas dans chaque cas. C'est pour cela que dans certaines solutions connues (voir par exemple la demande de brevet RFA 2Q12893, le condensateur de commutation est, après achèvement du processus de commutation, chargé à une tension donnée à l'avance, par l'intermédiaire d'un circuit de recharge commandé. S'il est prévu un circuit travaillant avec désamorçage phase par phase, c'est-à-dire un circuit oscillant par phase, le circuit de recharge doit normalement exister séparément pour chaque phase. Par ailleurs, du fait de l'inversion de charge du condensateur, une tension de blocage relativement élevée se présente aux bornes de la valve commandée qui, dans le circuit de recharge, se trouve à tension continue constante. -La présente invention a pour objet de réali- ser, dans un onduleur du type précité, un circuit de recharge simple pour les condensateurs de commutation, et notamment un seul circuit de recharge pour toutes les phases. Selon l'invention, ce résultat est obtenu par le fait que les valves de commutation associées à une moitié de pont sont raccordées, par l'intermédiaire d'une valve commune polarisée dans le même sens, à un potentiel de la tension continue variable, et par le fait qu'à chaque fois le point de raccordement commun des valves de commutation est appliqué, par l'intermédiaire d'une valve de recharge commandée, à un potentiel de la tension continue servant à la recharge du condensateur. De cette façon, le circuit de recharge est découplé de la tension continue variable et n'a besoin d'entre présent qu'une seule fois pour toutes les phases. Dans les cas où il est prévu un onduleur autonome, dont la tension continue variable est produite à partir d'une tension continue constante par un hacheur électronique , la valve de recharge commandée est avantageusement raccordée à un pole de la tension continue constante. De cette façon, on peut renoncer à une source de tension continue séparée. En outre, en rapport avec l'agence- ment de circuit choisi ci-avant, il y a encore l'avantage que la tension de blocage aux bornes de la valve de recharge commandée ne va pas au-delà de la tension dans le circuit intermédiaire à tension continue constante. Afin que le condensateur indiqué du circuit oscillant ne soit pas surchargé, par exemple en cas de chaque inductive, les condensateurs sont avantageusement raccordés, chacun par l'intermédiaire de valves limiteuses, à la tension continue constante lissée par condensateurs. Le branchement des valves limiteuses peut alors être fait de façon que les valves limiteuses associées à un åeu de valves de commutation soient à chaque fois reliées, par l'intermédiaire d'une résistance commune de décharge, à un potentiel de la tension continue constante. L'invention est expliquée plus en détail dans l'exemple suivant décrit en se référant au dessin annexé sur lequel la figure 1 représente un onduleur autonome raccordé à une tension continue variable ; et la figure .2 représente un diagramme d'impulsions des valves représentées sur la figure 1, dans la mesure où elles sont importantes pour l'invention. A partir d'une tension continue U1 de, par exemple, -500 V (source de tension constante avec les potentiels N1 = -500 V et P 3 0 V-), lissée (filtrée) à l'aide d'un condensateur 04, un hacheur électronique constitué d'une valve commandée c50, d'une inductance 14 et d'une valve de retour n51, engendre une tension continue U2 variable entre par exemple 0 et -450V, tension qui est lissée par le condensateur C5. Un onduleur autonome est raccordé à la tension continue variable U2 comprise entre les points de potentiel P = O V et N2 = O à 450 V.Les valves principales nl à n6 de l'onduleur sont branchées en constituant un pont à la sortie duquel, c'est-à-dire aux phases Uw , est raccordée la charge constituée par exemple par des moteurs synchrones, asynchrones ou à réluctance , utilisés comme entraSnement pour des fibres chimiques. A chacune des valves principales de chaque phase (c'est-à-dire (nl, n4) (n2, n5) et (n3, n6), est relié un circuit oscillant série de commutation constitué d'un condensateur et d'une inductance (Cl, Il), (C2, L2) et (C3, L3). En outre, une valve de retour n21 àn26 est reliée en branchement antiparallèle à chaque valve principale nl à n6. Chacun des circuits oscillants est relié tour à tour au potentiel P puis au potentiel N2 par l'intermédiaire d'une paire de valves de commutation commandées (nll, nl4), (nl2, n15), (nl3, ni6). Les valves de commutation associées à une moitié de pont (par exemple ni4, n15 et nl6 associées aux valves principales n4, n5 et n6) sont reliées à un point commun VP qui est lui-même relié au potentiel n2 par l'intermédiaire d'une autre valve n4l polarisée dans le même sens. Le potentiel nl = -500 V peut, en outre, être appliqué au point commun VP par l'intermédiaire d'une valve commandée de recharge n40. Pour la captation de surtensions par chargement (dépendant du courant) des condensateurs C1 à C3 des circuits oscillants - spécialement en cas de charge inductif à la sortie - une paire de valves (n31, n34), (n32, 35), (n33, 36) est associée à chaque condensateur. L'énergie libérée par surcharge de tension par rapport au potentiel N1 est amenée à la source de tension constante N1 - P par l'intermédiaire des valves n34, 35, 36 et d'une faible résistance R2 limiteuse de courant, et cette énergie est ainsi récupérée. l'énergie libérée du fait de la surcharge dynamique de tension par rapport au potentiel P est collectée dans la résistance R1 et le condensateur C6 par l'intermédiaire des valves n31, 32, 33. L'allure de la décharge peut être déterminée par le choix approprié de ces éléments. La description ci-après du fonctionnement du dispositif peut être suivie très facilement en se reportant au diagramme d'impulsions de la figure 2. Dans ce diagramme, les instants d'amorçage des différentes valves essentielles au fonctionnement de l'onduleur sont portés au-dessus de l'axe des temps t. On va supposer que pour produire la tension alternative aux sorties des phases UTW, la valve principale n4 est juste conductrice. Pour rendre cette valve n4 non-conductrice, la valve de commutation nl4 qui lui est associée est amorcée. Cela a pour effet que le condensateur C1 est le siège d'une oscillation dont le courant s'écoule via la valve de commutation nl4, la valve n4l et la valve de retour n24 et que la valve principale n4 est bloquée. La tension du condensateur C1 prend alors, après la fin de l'alternance, une polarité inverse, c'est-à-dire qu'un potentiel négatif est présent à l'anode de la valve de commutation ni4. Ensuite, la valve principale nl associée à la mEme phase est amorcée ainsi que, -simultanément, la valve de commutation nl4 et la valve de recharge n4O. De ce fait, le condensateur C1 est rechargé à la tension continue constante U1. La durée de conduction (demi-période ou al- ternance sinusoldale1de la valve de recherge n40 est ici déterminée par les constantes du circuit oscillant, c'est-à-dire par L1 et Cl. Pendant le processus de recharge, la valve n41 est bloquée, de sorte que le condensateur C5 dans le circuit intermédiaire ne peut pas être chargé. Si la tension du condensateur, par chargement en fonction de la charge1 excède la valeur de la tension U1, la valve n34 devient conductrice et empêche, par un afflux de courant via la résistance R2 dans la source de tension constante N1-P , tout autre accroissement de la tension aux bornes du condensateur de commutation C1 . Lors de l'amorçage, qui suit alors, de la valve principale n4, c'est-à-dire lors du désanorçage de la valve principale nl par la valve de commutation nll , il n'y a pas de recharge puisque le dispositif de recharge n'est présent que d'un c8té. La chute de la tension du condensateur par suite des pertes d'énergie au cours du processus d'oscillation est, dans le cas présent, non critique et devrait atteindre à peine 10 %. Dans certains cas particuliers, il peut être opportun de recharger le condensateur du circuit oscillant après chaque processus de commutation. Dans dé teins cas, l'in- vestissement pour le système de recharge devrait être doublé. Les processus décrits en se référant à une phase U sont également valables pour les autres phases V et W. Pour simplifier, les dispositifs d'amorçage des valves commandées ne sont pas représentés dans l'ensemble du système, car ces dispositifs d'amorçage relèvent de la technique connue. REVENDICATIONS 1. Onduleur autonome comportant des valves principales commandées qui sont montées en pont et raccordées à une tension continue variable, une valve de retour étant reliée en branchement antiparallèle à chacune des valves principales, cet onduleur comportant, en outre, raccordé à chaque phase, un circuit oscillant série de commutation qui, par l'intermédiaire de valves de commutation commandées, est relié tour à tour à chaque potentiel de la tension continue variable et dont le condensateur , après l'un des processus de commutation est chargé - via un circuit de recharge commandé - à une tension donnée à l'avance, caractérisé par le fait que les valves de commutation associées à une moitié de pont sont raccordées, par l'intermédiaire d'une valve commune polarisée dans le même sens, à un potentiel de la tension continue variable, et par le fait que le point de raccordement commun des valves de commutation peut Outre appliqué, par l'intermédiaire d'une valve de recharge commandée, à un potentiel de la tension continue constante servant à la recharge du condensateur. 2 Onduleur selon la revendication 1, dont la tension continue variable est produite par un hacheur électronique, à partir d'une source de tension constante, caractéri- sé par- le fait que la valve de recharge commandée est raccordée au potentiel de la tension constante. 3. Onduleur selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que chacun des condensateurs des circuits oscillants est raccordé, par l'intermédiaire de valves limiteuses)à la tension continue constante lissée par condensateurs. 4. Onduleur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chacune des valves limiteuses associées à une moitié de pont est raccordée à un pôle de potentiel de la tension continue constante par l'intermédiaire d'une résistance commune.