Brevet FR2358049A1 — publié le 19780203

La présente invention est relative a un redresseur en pont symétrique du type à commande partielle ou "semi-commandé", destiné à commander l'angle de flux de courant ou d'allumage de tensions périodiques, notamment alternatives, appliquées aux entrées de tension périodique du pont, comportant deux thyristors et deux diodes redresseuses qui sont montées sur des dissipateurs de cha- leur et comportant au moins une diode non commandée ou "diode de roue libre" montée dans une branche du pont parallèlement au couplage en série de l'un des thyristors avec l'une des diodes redresseuses. Les tensions alternatives appliquées à un redresseur sont converties en tensions continues. Pour commander la hauteur ou valeur de la tension continue dans ces réseaux de tension continue on utilise des redresseurs commandables et, pour commander une faible puissance, on utilise principalement des ponts monophasés semicommandés, par exemple afin de réguler l'alimentation de moteurs électriques. Cette régulation peut s'effectuer soit au moyen de redresseurs en pont dissymétriques, soit au moyen de redresseurs en pont symétriques qui sont semi-commandés. Ces redresseurs en pont sont essentiellement constitués par quatre redresseurs qui sont disposés chacun dans l'une des quatre branches du pont et dont deux sont commandables.Comme redresseurs, on utilise de préférence des diodes a semi-conducteur et, comme redresseurs commandables, on utilise des thyristors qui, outre l'anode et la cathode telles qu'il en existe aussi dans les diodes à semi-conducteur, comportent une électrode de commande supplémentaire dite également électrode de porte ou de grille ou gâchette. Par l'intermédiaire de l'électrode de commande, lorsqu'une tension positive est appliquée entre l'anode et la cathode du thyristor, ce dernier est déclenché, c'est-a-dire ouvert au moyen d'une impulsion, et il reste conducteur jusqu'a ce que le courant qui le traverse soit devenu nul et qu'un temps de récupération, spécifique au composant, se soit écoulé.Chaque composant du redresseur en pont, c'est-à-dire les deux thyristors et les deux diodes a semi-conducteur, doit, en raison de la chaleur qu'il dégage lors du passage du courant, etre monté sur un dissipateur de chaleur afin de mieux assurer cette dissipation de chaleur dans l'air. Si par exemple on applique aux entrées de tension alternative de ce redresseur en pont une tension alternative sinusordale et que les thyristors se déclenchent alternativement au début de chaque demi-période positive et négative (dans ce cas la valeur de l'angle de flux de courant est de 1800) le dispositif laisse passer la totalité des demi-périodes positives et négatives de la tension périodique sinusoidale. Par contre, si les thyristors sont allumés dans la période de temps comprise entre le début et la fin de chaque demi-période, seule pourra passer la fraction allant de l'instant de l'allumage jusqu'à la fin de chaque demi-période de la tension alternative, l'angle de flux de courant ou angle d'allumage pouvant, dans ce cas, avoir une valeur comprise entre 0 et 1800. Le blocage du thyristor qui est ouvert s'effectue automatiquement lors du passage par zéro de la tension alternative appliquée car, entre une demi-période positive et une demi-période négative, la tension appliquée au thyristor ouvert s'inverse et, par conséquent, le courant passant par ce thyristor passe automatiquement par zéro. Lorsque les redresseurs en pont sont chargés par des charges inductives, il peut arriver, avec des ponts symétriques et avec un angle de flux de courant voisin de 00, que le thyristor ouvert ne se bloque plus automatiquement. Or ce recouvrement ou "basculement" du dispositif est indésirable; c'est pourquoi, dans la pratique, on utilise pour le circuit de charge des diodes noefl- commandées-, dites "diodes de roue libre". Dans les redresseurs en pont semi-commandés dissymétriques, les deux diodes sont disposées l'une derrière l'autre dans le circuit de charge et jouent en meme temps le rôle de diodes non commandées, de sorte que ce montage en pont est très stable et est dans une large mesure à l'abri du risque de basculement. Mais l'inconvénient d'un tel dispositif est que les thyristors disposés l'un derrière l'autre dans la branche de pont montée parallèlement aux diodes ne peuvent pas être connectés par leurs portes à un potentiel commun. Par suite, il est difficile et compliqué d'effectuer la commande en utilisant des transformateurs d'impulsion et en produisant les impulsions correspondantes pour les thyristors dans les redresseurs en pont non symétriques et semi-commandés. C'est la raison pour laquelle, au lieu du couplage en pont dissymétrique, on utilise des redresseurs en pont symétriques, du type à commande partielle, dont les thyristors sont connectés par la même électrode à l'une des sorties de tension continue et présentent donc un potentiel commun auquel ils peuvent être raccordés par leurs électrodes de porte.Mais, avec ce montage en pont, les diodes redresseuses ne sont pas montées en série l'une par rapport à l'autre et parallèlement à la charge, comme c'est le cas dans le pont dissymétrique à semi-commande de sorte qu'il faut prévoir une diode non commandée particulière montée en parallèle sur le circuit d'utilisation. la consommation pour la commande des thyristors est donc moindre avec le redresseur en pont symétrique, mais par contre, il faut prévoir une diode particulière de protection pour empêcher un basculement intempestif du dispositif. L'inconvénient du redresseur en pont semi-commandé avec branche à diode de roue libre est qu'il provoque une répartition inégale du courant entre le pont et ladite branche lorsque l'angle de flux de courant est voisin de zéro. Dans ce cas, il faut que la branche à diode reçoive le courant pendant les deux demi-périodes. Pour cette raison, il faut que la diode non commandée soit prévue pour la dissipation de chaleur maximale, tandis que les diodes redresseuses et les thyristors doivent etre prévus seulement pour la moitié de la valeur maximale de dissipation, la chaleur en question devant entre dissipée dans l'air ambiant par l'intermédiaire des dissipateurs, dimensionnés en conséquence. Outre le fait que, dans le redresseur en pont symétrique, il est nécessaire de prévoir au total cinq dissipateurs, à savoir deux pour les thyristors, deux pour les diodes redresseuses et un pour la diode non commandée, il faut que les dissipateurs des diodes redresseuses et ceux des thyristors soient prévus pour la moitié de la valeur maximale de dissipation. Or la dissipation est fonction de la valeur de l'angle d'allumage adopté.Si, pour des raisons d'unification des composants du dispositif, on utilise des dissipateurs de meme grandeur, il faut choisir cette grandeur en fonction du composant qui présente la plus grande dissipation, pour se placer dans le cas le plus défavorable, c'est-à-dire en fonction de la diode non commandée. Un but de l'invention est de perfectionner un redresseur en pont du type décrit ci-dessus de façon que les dissipateurs subissent des charges thermiques sensiblement identiques. Selon l'invention une'dipode non commandée est montée en parallèle sur chacune des deux branches du pont et chacune des diodes non commandées est disposée avec l'une des deux diodes redresseuses sur un dissipateur commun. L'avantage de cette disposition est qu'en supposant constant le courant de charge, la dissipation de chaleur dans chacun des deux dissipateurs est indépendante de l'équilibrage du montage en pont, c'est-à-dire de l'angle de flux de courant. De plus, le nombre de dissipateurs nécessaires est inférieur à celui qu'exigent les redresseurs connus du genre en pont symétriques, et à commande partielle.Certes, par rapport à ces redresseurs, il faut une diode non commandée supplémentaire, mais les deux diodes non commandées ne reçoivent chacune qu'une moitié du courant à vide de sorte que, dans chacune de ces diodes, la dissipation de chaleur est sensiblement la meme que dans chaque diode redresseuse, et, pour l'ensemble du redresseur en pont, on n'a besoin d'utiliser qu'un seul type de diode. La dépense en matériau semi-conducteur est donc dans l'ensemble plus faible que pour la diode non commandée de type connu qui est dimensionnée pour une valeur de dissipation deux fois plus grande. A cela vient s'ajouter le fait que, non seulement on peut utiliser un seul type de diode, mais également un seul type de dissipateur, ce qui permet d'unifier au maximum les composants pour le redresseur en pont selon l'invention. Pour améliorer la répartition inégale du courant à vide entre les deux diodes non commandées qui résulte de différences minimes dans la tension directe des diodes non commandées, il est prévu, suivant un développement avantageux de l'invention, qu'une résistance en série est connectée à chacune des branches de pont constituée par le montage en parallèle de l'une des diodes non commandées avec le montage en série de l'un des thyristors et de l'une des diodes redresseuses, les résistances en série présentant avantageusement une borne commune étant sensiblement de meme valeur. la borne commune forme l'une des deux sorties de tension continue du redresseur en pont. la chute de tension provoquée par chaque résistance sert en même temps de mesure pour le courant de charge et peut etre traitée dans le dispositif de commande pour le redresseur en pont. Un avantage-supplémentaire de cette disposition est qu'elle permet de disposer de deux valeurs de mesure sur la répartition du courant dans le pont. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence à la figure unique du dessin annexé représentant le schéma de montage du redresseur en pont symétrique à semi-commande selon l'invention. Le redresseur en pont selon l1nvention comporte deux entrées 1 pour la -tension alternative sur lesquelles on applique, par exemple, une tension alternative sinusofdale. Les entrées 1 sont raccordées par des conducteurs 2 et 3 au milieu de chacune des branches 4, 5, du redresseur en pont. Dans chaque branche de pont 4, 5, se trouve un thyristor 6, 7, et une diode redresseuse 8, 9, qui sont montés en série. Les cathodes 10, 11, des diodes 8, 9, sont connectées aux anodes 12, 13, des thyristors 6, 7, et aux entrées I de tension alternative. En parallèle, sur chacune des branches de pont 4, 5, formées par le montage en série des thyristors 6, 7, et des diodes 8, 9, sont montées des-diodes non commandées 14, 15.Les anodes 16, 17, de ces diodes sont reliées aux anodes 18, 19 des diodes 8, 9 et forment la sortie 20 de tension continue négative. Les cathodes 21, 22 des diodes 16, 17, sont raccordées aux cathodes 23, 24 des thyristors 6, 7 et aux premières bornes de résistances 25, 26, qui ont des valeurs sensiblement identiques. Les autres bornes de ces résistances sont connectées à la sortie 27 de tension continue positive. La diode 14 et la diode 10 sont montées sur un dissipateur commun, de meme que les diodes 15 et 11, de sorte que la dissipation de chaleur fournie par des dissipateurs à l'air ambiant est indépendante de l'angle de flux de courant. Les électrodes de porte 28, 29, des thyristors 6, 7 sont déclenchées par un dispositif de commande non représenté. La tension de déclenchement peut être appliquée aux deux thyristors 6, 7, par rapport au potentiel commun de la sortie 27 de tension continue positive. REVENDICATIONS 1. - Redresseur en pont symétrique, du type partiellement commandé, permettant de faire varier l'angle d'allumage ou de déclenchement des tensions périodiques appliquées aux entrées de tension périodique du pont, comportant deux thyristors et deux diodes redresseuses qui sont montées sur des dissipateurs de chaleur, et au moins une diode non commandée montée dans une branche de pont en parallèle sur l'ensemble en série de l'un des thyristors et de l'une des diodes redresseuses, caractérisé en ce qu'une diode non commandée (14,15) est montée en parallèle sur chacune des branches de pont et en ce que chacune de ces diodes non commandées (14,15) est montée avec l'une des diodes redresseuses (8,9) sur un dissipateur commun. 2.- Redresseur en pont selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une résistance (25,26) est montée en série avec chacune des deux branches de pont (4,5) formée par le montage en parallèle de l'une des diodes non commandées (14,15) avec le couplage en série de l'un des thyristors (6,7) et de l'une des diodes redresseuses (8,9). 3.- Redresseur en pont selon la revendication 2, caractérisé en ce que les résistances (25,26) présentent une borne commune (27). 4.- Redresseur en pont selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les résistances (25,26) ont la meme valeur.