Brevet FR2325229A1 — publié le 19770415

La présente invention se rapporte à un convertisseur statique comportant un onduleur à thyristors dont les entrées de courant continu sont reliées via un circuit intermédiaire à courant continu comportant une inductance, et un redresseur à thyristors, à une source de tension alternative, ce convertisseur comportant un bloc de commande pour la formation des impulsions d'amorçage pour les thyristors du redresseur, ainsi qu'un bloc de commande pour la formation approfimati- vement périodique des impulsions d'amorçage pour les thyristors de l'onduleur. On connut de tels convertisseurs par exemple d'après le guide des thyristors ("Tliyristor-Randbuch") de Siemens iXG, 1965, page 263. En général dans de tels convertisseurs, la puissance est pilotée pu les thyristors du redresseur synchro- nisé par le réseau, et la fréquence de la tension de sortie est pilotée par les thyristors de l'onduleur autocommandé ou commandé en fonction de la charge. Le pilotage du redresseur engendre un courant présentant des lacunes dans le circuit intermédiaire à courant continu , et c'est pourquoi l'inductance doit outre prévue pour assurer le filtrage dans le circuit intermédiaire à courant continu. Dans ces conditions, on obtient des inductances très encombrantes et onéreuses.Pour de très faibles charges, pour lesquelles il ne faut qu'un faible ccu- rant, il n'est souvent pas possible d'éviter, même avec de très grandes inductances, des lacunes du courant dents le circuit intermédiaire à courant continu, ce qui entraîne des défectuosités dans le fonctionnement en onduleur. n outre, il faut assurer avec les convertisseurs connus que lors de l'a morçage des thyristors du redresseur, les thyristors de l'on- duleur qui doivent justement être passants ou onducteurs, soient également amorcés, car autrement on ne pourrait faire passer aucun courant par les thyristors du redresseur.C'est pourquoi on en est arrivé à amorcer les thyristors de l'onduleur avec ce que l'on appelle des impulsions "complétées" ou des impulsions série ou enchaînées, comme par exemple décrit aux pages 132 et 133 du susdit document. i;'utilisation de telles impulsions complétées nécessite un bloc de commande complexe qui est également onéreux La présente invention a par conséquent pour objet un convertisseur du type précité pouvant fonctionner avec un courant continu présentant des lacunes. Un convertisseur conforme à la présente invention est caractérisé par le fait que les blocs de commande sont réalisés de façon que les flancs montants de chaque impulsion d'amorçage pour les thyristors du redresseur déclenchent une impulsion d'amorçage supplémentaire pour les thyristors passants de l'onduleur. Dans un convertisseur conforme à la présente invention, les thyristors de l'onduleur- sot amorces non seulement périodiquement, mais on s'assure que les thyristors de onduleur déjà passants reçoivent une impulsion Z'amorçage supplémentaire lorsque les thyristors du redresseur sont a mornés. Ainsi, lors de l'amorçage des thyristors du redresseur, les thyristors de l'onduleur sont passants indépendam- ment du fait qu'ils soient passants ou non lors de l'amorçaffle périodique. Ainsi, le convertisseur peut fonctionner avec un courant à lacunes et l'on n'a plus besoin de recourir à-des impulsions complétées ni aux blocs de commande et transformateurs onéreux nécessaires à leur production.Bien plus, les blocs de commande peuvent être réalises de façon beaucoup plus simple, et donc beaucoup meilleur marché. En outre, il n'est plus besoin de calculer l'inductance du circuit intermédiaire à courant continu pour le filtrage du courant passant pour de faibles charges. Bien plus, l'inductance peut être calculée nettement plus petite, indépendamment du courant, et est donc relativement plus légère et moins onéreuse. De façon avantageuse, l'inductance du circuit intermédiaire à courant continu n'est calculée que pour la protection des thyristors de l'onduleur et du redresseur et des sécurités. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation du convertisseur conforme à la présente invention et illustré par le dessin annexé, sur lequel des éléments identiques sont affectés des mêmes références, dessin sur lequel s la figure 1 est le schéma d'un convertisseur conforme à l'invention la figure 2 est un diagramme en fonction du temps d'impulsions se présentant dans le circuit de la figure 1 ; et la figure 3 est le schéma d'un mode de réalisation d'un circuit du convertisseur de la figure 1. La figure 1 est le schéma d'un mode de réalisation d'un convertisseur commandé en fonction de la charge, On doit cependant noter que les avantages de la présente invention peuvent Titre obtenus avec n'importe quel convertisseur à circuit intermédiaire à courant continu. Le circuit de la figure I comporte un onduleur 1 à thyristors en montage en pont moncphasé, chaque branche du pont, 2 à 5, comportant un thyristor 2a à 5a respectivement, out bornes à courant alternatif 6 de l'onduleur 1, on branche un circuit oscillant parallèle 7 en tant que charge, ce circuit résultant de la mise en parallèle d'une inductance 7a et d'un condensateur 7b.Les bornes d'entrée de courant continu 8 de l'onduleur 1 sont reliées via un circuit intermédiaire à courant contint 9 comportant une inductance de filtrage 10 et un redresseur 11 , à un circuit alternatif triphasé branché aux bornes d'entrée 12, Le redresseur 11 se compose du montage en pont triphasé des thyristors lia à 11f Pour assurer le pilotage des thyristors lla à 11f du redresseur 11 , on prévoit un bloc de commande 13, comme par exemple celui décrit dans le livre de G. Moltgen "Netzgefübrte Stromrichter mit Thyristoren" , édité par Siemens AG en 1967, pages 275 et 280. Les sorties de ce bloc de commande 13 sont reliées via des conducteurs de commande 13a à 13f aux élec- trodes d'amorçage des thyristors 11a à 11f respectivement. De convertisseur de la figure I comporte également un bloc de commande 14 pour les thyristors 2a à 5a de l'onduleur ; U11 tel bloc de commande pour un onduleur est par exemple décrit dans le livre de D. Erast et D. strôle "Industrieelektronik" aux éditions Springer, 1973 > pages 54 et 55. Les sorties 14a et 14b du bloc de commande 14 sont reliées via les conducteurs de commande 16 et 17 aux électrodes d'amorçage des thyristors de la branche diagonale du montage en pont de l'ondu- leur 1. Une autre sortie 14c du bloc 14 est reliée via un conducteur à une entrée d'un circuit de sélection 15 dont les sorties 15a et -15b sont reliées respectivement aux conducteurs de commande 16 et 17 . Une entrée 15c du bloc 15 est reliée a un conducteur 18 à une sortie 13a du bloc de commande 13 pour le redresseur 11. I1 faut noter que, selon une v-riante de l'exemple de réalisation, le conducteur 18 peut éga ement outre relié à une entrée de déclenchement ou de synchronisation du bloc de commande 14. En outre, on prévoit pour l'onduleur 1 un circuit de démarrage 19, qui est nécessaire pour la mise en oscillation de l'onduleur 1 piloté en fonction de la charge. Un tel cir cuit de démarrage 19 est par exemple décrit dans le brevet U.S.A. n0 3 599 078. Les sorties 15a et 15b du circuit de sé lection 15 et les sorties 14a et 14b du bloc de commande 14 sont reliées via des conducteurs 20 et 21 aux électrodes de commande des thyristors du circuit de démarrage ln. De plus, il est encore nécessaire de brancher dars le convertisseur de la figure 1 des régulateurs et des genéra teurs de valeur vraie, mais ces derniers circuits n'ont pas été représentés sur la figure 1 dans un but de clarification. Des cOnvertisseurs reliés à un circuit -oscillant en tant que charge sont commadés en fonction de la charge à l'état oscillant, et la fréquence de travail de l'onduleur est dé terminée par la fréquence de résonance du circuit oscillant. Dans ce cas, le courant passe, en commutation directe, des branches diagonales du pont de l'onduleur vers les branches diagonales conductrices suivantes, la puissance réactive de commutation du condensateur dU circuit oscillant parallèle étant disponible. I-es thyristors des branches diagonales du pont sont alors amorcéa @ériodiquement avant chaque passage par zéro de la tension du circuit oscillant en fonction du temps de commutation de l'onduleur et du temps de récupération des thyristors.Pour la détexmin2tion de l'instant d'amorçage avant chaque passage par zéro de la tension du circuit oscil- lant, on peut utiliser un circuit de mesure du temps de com mutation et de récupération, comme par exemple celui décrit dans la demande de brevet allemand 2 008 239. Pour cette rai son, ce circuit n'est pas représenté sur la figure 1. On va maintenant expliquer le mode de fonctionnement du convertisseur conforme à l'invention à l'aide du diagramme de la figure 2, sur lequel on a représenté, en fonction du temps t, les impulsions Zo produites à partir des impulsions d'amorgage pour les thyristors 11a à 11f du redresseur 11, et les impulsions d'amorpage ZW pourles thyristors 2a à 5 a de l'onduleur loommandé enfbnction de la hargne, ces impulsions étant produites à par tir des impulsions d'amorçage pour les thyristors lîa à 11f du redresseur 11 synchronisé par le réseau. Sur ce diagramme de la figure 2, la largeur des impulsions ZG est adaptée à la largeur des impulsions X .On suppose alors que grâce aux impulsions d'amorçage ZG, on amorce à l'instant t1 les thyristors lla et îld, à l'instant t les thyristors 11f et lla , à l'instant t3 les thyristors llc et 11f, à l'ins tant t4 les thyristors lîb et llcX à l'instant t5 les thy ristors 11e et llbt à l'instant t6 les thyristors lld et 11e, et enfin à l'instant t7. à nouv-au lec thyristors ila et lld. 'Les impulsions d'amorçage ZW pour les thyristors de l'ondu- leur 1 sont appliquées périodiquement avant chaque passage par zéro de la tension du circuit oscillant aux branches dia gonales du pont de l'onduleur 1. Dans ce qui suit , on sup pose qu'à l'instant t01 les thyristors na et 5a des bran che s diegonales 2 et 5 sont amorcés et qu'à l'instant tO2 ce sont chaque fois les thyristors 3a et 4a des branches dia gonales 3 et 4 du pont qui sont amorcés. Sur la figure 2 , on a hachuré les impulsions ZW pour l'amorçage des thyris tors va et 5a des branches de pont 2 et 5. Selon l'invention on va alors produire avec chaque flanc montant des impulsions d'amorçage ZG , pour les thy ristors de l'onduleur 1, une impulsion d'mcrçae ZlJ pour les thyristors déjà amorcés de l'onduleur 1 . Par conséquent, aux instants tl et t2 , les thyristors passants 2a et 5a des branches de pont 2 et 5 reçoivent une impulsion d'amor çage , et aux instants t3 à t7, on envoie une impulsion d'a amorçage supplémentaire aux thyristors va et 4a des branches diagonales de pont 3 et 4. ainsi, on s'assure que les thy ristors de l'onduleur 1 sont toujours conducteurs temps que les thyristors du redresseur 11, I1 est ainsi possi ble d'assurer le fonctionnement du conv rtisseur en présence de lacunes de courant, et on peut en particulier dimensionner l'inductance 10 du circuit intermédiaire 9 uniquement pour la limitation de l'augmentation de courant en fonction du/i dt des thyristors de l'onduleur ou du redresseur ou des sécurités, Ainsi, il est également possible de duterminer les circuite ries des thyristors de l'onduleur et du redresseur pour l'énergie disponible dans l'inductance 9 lors de la rupture du courant de maintien. Sur la figure 3, on a reprisenté un exemple de réalisation d'un circuit de sélection 15. il fut toutefois noter que l'on peut produire les impulsions suppl6mentaires à partir des flancs montants des impulsions d'omorçage pour les thyristors du redresseur d'une autre faon, par exemple avec une entrée de déclenchement du bloc de commande 14. Dans ce qui suit, on suppose qu'à la sortie les du bloc de commande 14 on obtient des impulsions rectangulaires qui sont envoyées à l'entrée du circuit de sélection 15 qui est suivie d'une bascule bistable 22. es sorties 22a et vb de la bascule bistable 22 sont chacune reliées à une entrée d'un élément logique 23 et 24 respectivement, qui sont, dans l'exemple de réalisation, des portes NAID. La sortie de l'élément logique 25 est reliée àla sortie l1;a, et la sortie de l'élé- ment de logique 24 est reliée à la sortie 15b. A la deuxième entrée de chacun des éléments logiques 23 et 24 on relie l'entrée 15c sur laquelle apparatt, via le conducteur 18, chaque impulsion d'amorçage du bloc de commande 13 pour le redresseur. Grâce à la bascule bistable, l'une des corties 15a ou 15b est ouverte pour les impulsions d'amorçage aux instants t01 ou t02. Une impulsion d'amorçage ZG, qui est alors introduite par l'entrée 15c, est alors envoyée, grâce à l'interconnexion logique dans les éléments logiques 23 ou 24, aux thyristors déjà passants des branches diagonales du pont, ce qui permet d'obtenir les avantages précités de l'invention. R E V E N D I C A T I O N 1. Convertisseur comportant un onduleur à thyristors dont les entrées de courant continu sont relies à une source de tension alternative via un circuit intermédiaire a courant continu à inductance de filtrage et un redresseur à thyristors, et comportant un bloc de commande pour la formation des impulsions d'amorçage pour les thyristors du redresseur, et un bloc de commande pour la formation approximativemont périodique des impulsions d'amorçage pour les thyristors de l'onduleurs caractérisé par le fait que les blocs de commande sont réalisés de façon que le flanc montant de chaque impulsion d'amorçage pour les thyristors du redresseur détermine à chaque fois l'émission d'une impulsion d'amorçage pour les thyristors passants de 1' onduleur. Convertisseur selon la revendication 1- l-cmrac- térisé par le fait que l'inductance de filtrage dans le circuit intermédiaire à courant continu n'estcalculée que pour la protection des thyristors et des sécurités.