Brevet FR2369730A1 — publié le 19780526

La présente invention se rapporte à un régulateur de tension continue, notamment pour un transformateur statique. Les transformateurs statiques produisent, au moyen de soupapes semi-conductrice (thyristors) susceptibles à partir de réseaux triphasés à tension constante et fréquence constante, une tension de sortie variable à fréquence variable, cette tension de sortie étant généralement formée d'un système triphasé et servant plus particulièrement à l'alimentation de moteurs asynchrones triphasés. Le but d'un régulateur de tension dans un transformateur statique est en général de produire une tension continue variable. Les régulateurs de tension continue sont déjà connus, plus particulièrement dans le domaine d'utilisation précitée. Les redresseurs (thyristor ) pouvant être commandés, utilisés dans le régulateur de tension continue sont allumés et éteints à des moments prédéterminés.Toutefois, pour éteindre ces thyristors il faut disposer d'une unité complémentaire qui comprend un autre thyristor (thyristor d'extinction) est allumé et fait circuler un courant dans la direction de passage opposée à celle du thyristor à éteindre (thyristor principal). Le but de la présente invention est donc de configurer un régulateur de tension continue du type précité de telle manière que dans toutes les conditions de fonctionnement on soit assuré que 11 extinction du thyristor principal sera exécuté de manière irréprochable. Conformément à l'invention, dans un régulateur de tension continue du type précité notamment destiné à un transformateur statique pour le fonctionnement des moteurs asynchrones triphasés, ce but est obtenu par le fait qu'entre l'anode du thyristor principal et la cathode d'une seconde diode, on applique une première diode à l'anode du thyristor principal, en ce que la cathode de la première diode forme avec la cathode de la seconde diode et l'anode du thyristor d'extinction, un point commun et enfin en ce qu'entre l'anode du thyristor d'extinction et celle de la diode de système libre , on a prévu un premier condensateur. Pour ralentir dans le temps le processus de décharge, on ajoute en série au premier condensateur une résistance. Pour obtenir une adaptation de processus de décharge aux autres conditions du montage, la résistance précitée présente une valeur variable. Suivant une caractéristique de l'invention, on a branché parallèlement à ladite résistance une diode, de telle manière que le processus de décharge reste ralenti jaque le processus de charge ne l'est pas. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels ; - la figure 1 illustre un régulateur de tension continue déjà connu - la figure 2 montre un montage également connu mais amélioré d'un régulateur de tension continue - la figure 3 montre un régulateur de tension continue conforme à l'invention - la figure 4 montre le montage complèmentaire d'un condensateur prévu suivant la présente invention afin d'améliorer les caractéristiques de charge et de décharge. A la figure 1, on a représenté le schéma de principe d'un régulateur de tension continue. Le condensateur 3 subit par l'allumage du thyristor 2 un transfert de charge. Le courant de transfert de charge provoque dans le thyristor I la formation d'un courant proposé au sens de passage, si bien que le thyristor 7 s'éteint. Le processus d'extinction ne peut se produire que lorsque le condensateur 3, au moment de l'allumage du thyristor 2, est chargé à la polarité prévue, ce qui implique la présence d'un autre dispositif pour charger ce condensateur. La figure 2 montre un montage de régulateur de tension continue déjà connu. qui présente un dispositif de recharge formé par une bobine de réactance 7. Dans le montage de la figure 2, on a prévu, en détails paraIlèlement au thyristor principal 4, un montage en série d'un thyristor d'extinction 5 et d'une diode 6. Par ailleurs, à la cathode du thyristor d'extinction 5 est appliquée une diode de système libre 10 et parallèlement au thyristor d'extinction 5, un circuit oscillant en série formé d'un condensateur 8 et d'une bobine de réactance 7. Une diode 9 est montée antiparallèlement au thyristor principal 4. La diode 9 a pour but, avec la diode 6, de maintenir le courant du circuit oscillant 7, 8 tout d'abord exité, jusqu'à ce que le condensateur 8 soit rechargé.La diode 6 empêche que le condensateur ne soit déchargé, par l'intermédiaire du thyristor principal 4. Dans le montage de la figure 2, le courant de décharge est guidé par un circuit oscillant dont le condensateur est automatiquement rechargé à partir du courant oscillant de tour si bien que l'état de préparation à l'extinction est obtenu dès la fin de chaque processus d'extinction. Pour que le courant passant dans le thyristor principal 4 puisse être reçu par le montage d'extinction formé du thyristor d'extinction 5, de la bobine de réactance 7 et du condensateur 8, la charge du condensateur 8 doit être suffisamment élevé. Pour que le processus d'extinction dure plus longtemps que la durée de dégagement qui est nécessaire à l'extinction des thyristors 4 et- 5, il faut que le processus d'extinction dure suffisamment longtemps. La valeur de crête du courant oscillant de retour se calcule par la formule suivante La durée de protection du thyristor principal 4 et du thyristor d'extinction 5 se calcule par la formule suivante Dans ces formules, t5 signifie durée de protection du thyristor 4 et du thyristor 5 i valeur de crête du courant oscillant de retour, UC signifie tension du condensateur 8 C signifie capacité 8 L signifie inductance 7 IL signifie courant passant par le transistor principal 4 au début du processus d'extinction. Il en ressort que la valeur de crête du courant oscillant de retour est directement proportionnelle à la tension du condensateur. Le courant passant par le thyristor principal 4 au début du processus d'extinction est d'autant plus grand et la tension Uc d'autant plus petite que la durée de protection est faible. En établissant le montage, il faut donc veiller à ce que la tension appliquée au condensateur 8 ne soit pas inférieure à une limite de tension inférieure donnée et que le courant passant par le thyristor principal 4 ne dépasse pas une valeur maximale prédéterminée. Pour cela, on se base sur le fait qu au niveau du condensateur 8, on atteint la valeur de tension inférieure. Un montage tel que celui qui est montré à la figure 2 présente les inconvénients suivants l'extinction pour le thyristor principal 4 ne commence au plus t8t que lorsque le courant-dans le circuit oscillant 7, 8 commence à s'inverser. A condition que le courant du circuit oscillantdre une période complète, cela signifie que le processus d'extinction ne s'établit qu'au début de la seconde demi-période. La tension opposée au thyristor-principal 4 est très faible en raison de la diode 9 montée antiparallèlement. Si. la tension opposée était plus élevée, la durée nécessaire pour que les porteurs de charges soient totalement vides, c'est-à-dire la durée dite de dégagement, serait plus courte. Pour les courants d'utilisateurs plus élevés, la tension d'entrée Ue peut diminuer notamment lorsque l'entrée est modulee par des-mesures d'élimination des parasites. Llabaissement de la tension d'entrée entratne-que le condensateur 8 est également partiellement déchargé selon un processus analogue à ce qui a été décrit à l'aide de la figure 2. De cette façon,onn'etplus assuré qu'au début du processus d'extinction, on disposera de la tension nécessaire du condensateur et que, pour cette raison, le courant passant par le thyristor principal 4 ne sera pas arrêté. Les procédés de ce type sont par exemple connus par les publications avant examen des demandes de brevets Allemands 2 301 199 et 2 410 964. La présente invention prévoit donc, à ce sujet, un procédé qui empêche la décharge du condensateur du circuit d'extinction et qui supprime les inconvénients qui en résulte, sans pour autant entraîner une augmentation des coûts. Conformément à l'invention, ce but est obtenu par le fait que, comme le montre la figure 3, parallèlement au thyristor principal 12, on a prévu un montage en série formé d'une diode 13 et d'une diode 14, l'anode de la diode 13 étant reliée à l'anode du thyristor principal 12 dont la cathode s'applique au point commun de la cathode de la diode 15 etil'anode de la diode 14. La cathode de la diode 14est connectée à l'anode du thyristor d'extinction 16 et aux garnitures positives des condensateurs 17 et 20. Parallèlement à la diode 14, on a prévu un montage en série formé d'un thyristor d'extinction 16 et d'une diode 15.Entre l'anode et la cathode du thyristor d'extinction 16 est prévu un circuit oscillant en série formé d'un condensateur 17 et d'une inductance 18.Entre l'anode du thyristor d'extinction 16 et l'anode de la diode de système libre 19 est prévu un condensateur 20. La cathode de la diode de système libre 19 est connectée à l'anode de la diode 15 et à la cathode du thyristor d'extinction 16. La tension continue d'alimentation est appliquée par son pôle négatif à l'anode de la diode de système libre 19. La diode 13 supplémentaire assure que le courant de retour de charge du-condensateur du circuit oscillant 17, résulant de l'inductance 18, ne passera pas par une diode parallèle au thyristor principal 12 mais au contraire par le montage en série des diodes 15 et 14, prévu parallèlement au thyristor d'extinction 16. Le condensateur supplémentaire 20 assure que le condensateur 17 pendant le fonctionnement, sera toujours chargé à la valeur maximale de la tension continue d'alimentation non sollicitée. Au cours de l'amorçage du processus d'extinction par l'allumage du thyristor dtextinction 16, le potentiel de tension du condensateur 20 et du condensateur 17 est appliqué à la cathode du thyristor principal 12.A l'anode du thyristor principal 12 est appliquée la tension momentanée de la tension continue d'alimentation sollicitée qui, dans tous les cas, est inférieure à la tension appliquée à la cathode du thyristor d'extinction 16 et donc inférieure à la tension appliquée à la cathode du thyristor principal 12. te courant est alors commuté immédiatement du thyristor principal 12 au thyristor d'extinction 16. Dans le circuit oscillant, s'établit un courant sinusoidal qui assure l'inversion de charges du condensateur 17 en raison de la présence de l'inductance 18. Lorsque l'inversion de charges du condensateur est réalisée,un courant sinusoidal s'établit par le condensateur à circuit de retour 17, l'inductance 18, la diode 15 et la diode 14. Le courant de charge passe du thyristor d'extinction 16 aux éléments du circuit oscillant, ctest-à-dire au condensateur 17 et à l'inductance 18. La diode 13 rajoutée suivant la présente invention empêche d'une part que le condensateur 20 soit déchargé ou partiellement déchargé par les effondrements de tension d'alimentation, si bien que l'on conserve au circuit oscillant d'extinction 17 et 18 toujours l'énergie d'extinction complète nécessaire, et que d'autre part l'extinction pour le thyristor principal commence immédiatement au début de la période complète. Bien que la durée de ménagement du thyristor d'extinction 16 ne soit pas augmentée par rapport à ce qui ce qui est prévu dans le montage de la figure 2, l'introduction prévue suivant la présente invention des composants 13 et 20 est économiquement justifiée étant donné que le thyristor d'extinction 16 peut être prévu, par rapport au thyristor principal 12, pour des courants effectifs plus faibles puisqu'il présente en général une durée de dégagement moins importante. La durée de ménagement pour le thyristor principal 12 est au moins augmenté du double par cette mesure puisque dès le début du processus d'extinction, le courant de charges est commuté sur le thyristor d'extinction. Le condensateur supplémentaire 20 délivre, en raison de son potentiel de tension, de l'énergie aux utilisateurs 23 pendant la phase d'extinction. La talle du condensateur 20 détermine l'énergie de recharge donnée pour le condensateur 17 du circuit oscillant et est déterminante pour la durée de pontage des arrivées de tension du réseau. Si l'on attache une grande importance au fait que le dispositif d'extinction doit entre toujours prêt à assurer sa fonction même après de long effondrements de la tension d'alimentation, on peut prévoir une résistance montée en série avec le condensateur 20 qui réduit à un minimum la décharge du condensateur 20 pendant la phase d'extinction par l'intermédiaire de l'utilisateur 23 et qui assure toutefois la recharge efficace du condensateur 17 du circuit oscillant.Le cas échéant, on peut brancher en parallèle à cette résistance une diode de telle mainère que l'on obtienne une décharge plus lente mais une charge plus rapide. Cette disposition est illustrée à la figure 4. La disposition prévue suivant la présente invention est utilisée dans un régulateur de tension continue qui, par des commutations constantes de mise en marche et d'arrêt est en mesure d'assurer l'intensité effective de la tension pour les composants utilisateurs montés en aval. Bien entendu, l'invention ntest nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Régulateur de tension continue, notamment pour un transformateur statique pour le fonctionnement des moteurs asynchrones triphases, se composant d'un thyristor principal et d'un thyristor d'extinction, dans lequel parallèlement au thyristor principal on a prévu en série une première diode et une seconde diode et parallèlement à ladite seconde diode, une troisième diode en série avec un thyristor d'extinction, par l'intermédiaire duquel un circuit oscillant en série formé d'une inductance et dlun premier condensateur est branché, l'anode du thyristor d'extinction étant connectée au second condensateur et la cathode du thyristor dlextinction a une diode de système libre, caractérisé en ce qutentre l'anode du thyristor principal et la cathode de la seconde diode est appliquée une première diode à l'anode du thyristor principal, en ce que la cathode de ladite première diode forme avec la cathode de la seconde diode et l'anode de thyristor d'extinction un point commun et enfin en ce qu'entre l'anode du thyristor d'extinction précitée et l'anode de la diode de système libre est prévu un autre premier condensateur. 2. Régulateur de tension continue selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour ralentir dans le temps le processus de décharge, on rajoute en série le condensateur précité, une résistance. 3. Régulateur de tension continue selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour adapter le processus de décharge aux autres conditions du montage, la résistance précitée présente une valeur variable. 4. Régulateur de tension continue selon la revendication 3, caractérisé en ce que parallèlement à ladite résistance, on prévoit une diode branchée de telle manière que le processus de décharge reste ralenti tandis que le processus de charge ne l'est pas.