Brevet FR2335089A1 — publié le 19770708

La présente invention concerne un convertisseur de cou ranb à fréquence variable pour l'alimentation drune machine à courant alternatif à partir d'une source de courant continu re glabre, afin de permettre le fonctionnement de cette machine à vitesse et couple réglable TJne telle alimentation à frequence et tension variables de machines å courant alternatif permet de conférer en effet à ces machines des caractéristiques voisines de celles d'une machine à courant continu, sans avoir l'inconvénient de l'emploi d'un collecteur Certains dispositifs connus de ce genre comportent des circuits d'aiguillage à- thyristors, des circuits de désamorçage de ces thyristors et des circuits de commutation Ceus-ci comportent des condensateurs pour emmagasiner. l t énergie mise en jeu lors des commutations Ces condensateurs fonctionnent à tension fixe. D'autres dispositifs connus permettent de faire fonctionner ces condensateurs avec une tension variable à leurs bornes Ils comprennent des circuits permettant de restituer dans le circuit d'alimentation du moteur L'énergie emmagasinée lors des commutations. Le dispositif objet de l'invention permet de faire l'é- conomie de ces circuits de restituion d'énergie, à condition d'utiliser pour le désamorçage et la commutation un condensateur plus gros et unique Cela Fermet d'utiliser des thyristors moins rapides, c'est-à-dire des thyristors normaux et donc moins chers. Le fonctionnement du dispositif est satisfaisant pour des puissances modérées et des vitesses pas trop élevées Pour des puissances plus importantes, le dispositif selon L'invention prévoit un circuit dsaccélératio de l'inver- sion de la charge du condensateur unique. Selon l'invention, le convertisseur de courant à fréquence variable pour l'alimentation d'une machine à courant al ternatif a' n phases à partir d'une source de courant continu de valeur réglable, est caractérisé en ce qu'il comporte, entre ladite source et ladite machine - une- inductance de lissage du courant continu, - un pont d'aiguillage dudit courant, constitué par 2n thyristors disposés en n branches en parallèle de deux thyristors en sé- rie, les points milieux de chaque branche étant connectés res pectivement aux n bornes de phase de la machine, lesdits thy ristors étant orientés dans le sens du passage du courant con tinu de la source, - un pont de commutation constitue par An diodes dispcs4es en n branches en parallèle de dieux diodes en série, les points mi lieux de chaque branche étant connectés respectivement aux n bornes de phase de la machine, - deux circuits de désamorçage desdits thyristors, comprenant chacun un condensateur de désamorçage intercalé entre deux thy ristors de désamorçage, le premier circuit de désamorçage étant branché entre le point commun des anodes des thyristors du pont d'aiguillage et Le point commun des anodes des diodes du pont de commutation, le second circuit de disamorçage étant branché entre le point commun des cathodes des thyristors du pont d'aiguillage et le point commun des cathodes des diodes du pont de co-nutation, ledit condensateur de désamorçage étant commun aux premier et second circuits de dsamorçage. - un circuit d'accélération de l'inversion de la charge dudit condensateur de désamorçage comprenant une inductance en série avec deux thyristors tete-beche, ledit circuit d'accéIération étant en parallèle sur ledit condensateur de désamorçage1 et caractérisé,en outre,en ce qu'il comporte - une logique de commande des thyristors précités pour aiguiller cycliquement, selon une fréquence de répétition réglable, le courant continu réglable fourni par la source, à travers les enroulements des n phases de la machine L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple de réalisation relatif à un convertisseur pour l'alimentation d'un moteur triphasé, et à l'aide du dessin unique annexé représentant l'alimentation dsun moteur triphasé par un convertisseur selon l'invention. Sur la figure, entre les bornes t et - d'une source de courant continu de valeur réglable, sont disposés successivement en série, en premier lieu une inductance de lissage t, et en deuxième lieu un pont à six thyristors 2,3,4,5,6,7, dit "pont d'aiguiLlage constitué par trois branches en parallèle de deux thyristors en série chacune, les points milieux de chaque branche étant relies respectivement aux bornes I,II,III d'un mateur triphasé 14.Un pont à six diodes 8,9,10,11,12,13, dit "pont de commutation, constitué par trois branches en parallèle de deux diodes en série chacun, a les points milieux de chacune de ses branches reliés respectivement aux bornes III,III du moteur 14 Une première branche auxiliaire de deux thyristors en série t5 et 16 relie les cathodes des diodes 8,9,10 aur anodes des diodes 11,12,13, les thyristors t5 et 16 étant en antiparallèle sur ces diodes. Une seconde branche auxiliaire de deux thyristors en série 17 et 18 relie les anodes des thyristors 2,3,4 aux cathodes des thyristors 5,6,7, les thyristors 17 et 18 étant montés dans le même sens que ceux du pont d'aiguillage, Un condensateur de désamorçage 19 relie les points milieux des première et seconde branches auxiliaires précitées. Un circuit d'accélération de l'inversion de la charge du condensateur 19 comprenant une inductance 20 en série avec deux thyristors teta-beche 21 et 22 est mis en parallèle sur Le condensateur 19. Une logique de commande 23 reliée aux gâchettes des différents thyristors cités, détermine les cycles d'amorçage et de désamorçage de ces thyristors en vue du fonctionnement défini ci-après. On veut en effet aigtwiller cycliquement un courant continu de valeur déterminée à travers les enroulements de phase du moteur 14 de manière que, à tout moment, ce courant entre par l'une des bornes I,II,III du moteur et ne sorte que par l'une des deux autres bornes de phase (sauf bsen entendu pendant les très courtes périodes de commutation d'une borne à une autre où le courant peut alors passer transitoirement par deux bornes à la fois), les trois bornes étant permutées circulairement dans chaque cycle de façon que les périodes de fonctionnement des divers enroulements de phase soient de durée égale. Pour chaque enrouliement de phase du moteur on a une courbe de courant alternatif en créneaux, alors que dans l'inductance 1, Le courant reste sensiblement constant, le rôle de cette inductance étant justement de s'opposer à la variation du courant lorsqu t on a préalablement réglé celui-ci à une valeur déterminée. Avant de mettre en service le convertisseur de courant selon la figure 1, on change le condensateur de désamorçage 19 de manière- que son électrode de droite ait la polarité positive. Supposons que le courant entre par la borne I(2 étant à l'état passant)-et sortp par la borne III- (7 étant à l'état passant). A un instant donné, le courant doit être aiguillé de la borne I par 2 à la borne II par 3. On amorce 3 et en "eme temps on désamorce 2 par L'amor çage de 17 et 16: le condensateur trayant sa polarité positive à droite,porte à travers 11, la cathode de 2 à un potentiel supérieur à celui de son anode, ainsi 2 se désamorce. Le courant circule alors par 17, 19,16, 11 et non plus par 2. Au bout d'un certain temps correspondant au temps de désamorçage du thyristor 2, on amorce le thyristor 22 afin d'accélérer la décharge et la recharge en sens inverse du condensateur de désamorçage 19 à l'aide du circuit oscillant 19-20. Les thyristors 16 et 17 se désamorcent naturellement des que le courant de recharge du condensateur de désamorçage s'annulez Lors de la commutation suivante, le processus de caxu- tation est le morne, en commutant de la borne III par 7 à la borne I par 5, en amorçant 5 et les thyristors auxiliaires 15 et 18. Le condensateur 19 qui s'était recharge en sens inverse lors de la commutation du thyristor 2 au thyristor 3, est ainsi placé automatiquement dans la condition de charge nécessaire à la commutation du thyristor 7 au thyristor 5. Cette fois, le condensateur t9 ayant sa polarité positive à gauche, porte à travers la diode 10 l'anode de 7 à un potentiel inférieur à celui de sa cathode, ainsi 7 se désamorce.Le courant circule. par 10,15,19 et 18 et non plus par 7. Après un certain temps, correspondant au temps de désamorçage du thyristor 7, on amorce le thyristor 2t pour accélérer la décharge et la recharge en sens inverse du condensateur de désamorçage 19. Les thyristors 15 et t8 se désamorcent naturelle- ment dès que le courant de recharge du condensateur de désamorça ge stannule. Le condensateur 19 retrouve sa polarité positive à droite pour la commutation suivante. L'invention est applicable en partichlier aux moteurs de traction. REVENDICATION Convertisseur de courant à fréquence variable pour l'alimentation d'une machine à courant alternatif à n phases a partir d'une source de courant continu de valeur réglable, carac térisé en ce qu'il comporte, entre ladite source et ladite machi ne - une inductance de lissage du courant continu, - un pont d'aiguillage dudit courant, constitué par 2n thyristors disposés en n branches en parallèle de deux thyristors en sé rie, les points milieux de chaque branche étant connectés res pectivement aux n bornes de phase de la machine, lesdits thy ristors étant orientés dans le sens du passage du courant con tinu de la source - un pont de commutation constitué par 2n diodes disposées en n branches en parallèle de deux diodes en série, les points m4- lieux de chaque branche étant connectés respectivement aux n bornes de phase de la machine, - deux circuits de désamorçage desdits thyristors, comprenant chacun un condensatejr de désamorçage intercalé entre deux thyristors de désamorçage, le premier circuit de désamorçage étant branché entre le point commun des anodes des thyristors du pont d' aiguillage et le point commun des anodes des diodes du pont de commutation, le second circuit de désamorçage étant branché entre le point commun des cathodes des thyristors du pont d'aiguillage et le point commun des cathodes des diodes du pont de commutation, Ledit condensateur de désamorçage étant commun aux premier et second circuits de désamorçage, - un circuit d'accélération de llinrersion de la charge dudit condensateur de désamorçage comprenant une inductance en série avec deux thyristors tête-besche, ledit circuit d'accélération étant en parallèle sur ledit condensateur de désamorçage, et caractérisé, en outre, en ce qu'il comporte - une logique de commande des thyristors précités pour aiguiller cycliquement, selon une fréquence de répétition réglable, le courant continu réglable fourni par la source, à travers les enroulements des n phases de la machine