Brevet FR2358776A1 — publié le 19780210

L'invention concerne les convertisseurs de courant alternatif en courant continu. I1 est usuel, lorsqu'on dispose d'une source de courant alternatif et qu on a besoin de courant continu, de faire appel à un redresseur comportant des composants à semi-conducteurs tels que des diodes et/ou des thyristors. Généralement la source de courant alternatif dont on dispose est un réseau de distribution de 220 ou 380 V par exemple. I1 est pratiquement indispensable, pour satisfaire à des impératifs de sécurité, de supprimer tout contact direct entre le réseau et la sortie du redresseur. Cette condition est de façon classique satisfaite par un transformateur dont l'enroulement primaire est relié au réseau et l'enroulement secondaire à l'entrée du redresseur. Ce transformateur fonctionne donc à la fréquence du réseau, qui est faible - 50 Hz par exemple. Il s'ensuit qu'il présente un poids et un volume importants ce qui est un inconvénient notable dans les applications ou ces paramètres ont de l'importance, en particulier dans les équipements de véhicules. Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient. L'invention a pour objet un convertisseur de courant alternatif en courant continu, caractérisé par le fait qu'il comprend un étage de conversion de fréquence élevant la fréquence du courant alternatif fourni par une source, un transformateur branché à la sortie dudit étage de conversion de fréquence et un étage de redressement redressant le courant fourni par le transformateur. Le transformateur fonctionne ainsi à une fréquence plus élevée que celle de la source, ce qui réduit son encombrement et son poids. L'étage de conversion de fréquence comprend avantageusement un premier redresseur fournissant une première tension continue à partir de la source, et un circuit onduleur transformant ladite première tension continue en une tension alternative de fréquence plus élevée que celle de la source. Selon des caractéristiques préférées de l'invention, le circuit onduleur comprend des transistors, le premier redresseur comprend des thyristors commandés par un circuit d'amorçage, et la première tension continue est sensiblement inférieure à l'amplitude de la tension alternative de la source. Dans ces conditions les rôles sont répartis entre les thyristors et les transistors d'une façon qui correspond bien à leurs caractéristiques respectives. Les thyristors, qui supportent les tensions élevées mais sont limités en fréquence, découpent le courant de la source, à la fréquence basse de celle-ci, de façon à abaisser la tension. Les transistors, qui peuvent fonctionner à haute fréquence mais sont limités en tension, découpent la tension abaissée à une fréquence élevée. Si on désire maintenir constante une grandeur de sortie du convertisseur, courant ou tension par exemple, la fonction de régulation peut être assurée par le circuit d'amorçage en réglant de façon appropriée l'instant d'amorçage des thyristors. L'invention sera mieux comprise grâce à la description d'un exemple de réalisation donné ci-après à titre illustratif et non limitatif, et illustrée par la figure unique du dessin annexé. Le convertisseur représenté comprend un premier redresseur relié par trois bornes d'entrée, 1, 2 et 3 à une source de courant alternatif triphasé, qui peut être un réseau de distribution de 220 ou 380 V, 50 Hz. Ce premier redresseur comprend un pont mixte formé de trois thyristors Thl, Th2, Th3 et de trois diodes Dl, D2, D3, suivi d'une inductance Il et d'un condensateur Cl assurant le lissage de la tension redressé. Les électrodes de commande des trois thyristors sont reliées à un circuit d'amorçage 4. Le premier redresseur fournit entre ses bornes de sortie 5 et 6 une première tension continue de quelques dizaines de volts, donc sensiblement inférieure à l'amplitude de la tension de la source. Le convertisseur comprend également un circuit onduleur constitué de deux transistors NPN Tl et T2 et d'un circuit de commande 7. Les collecteurs des deux transistors sont reliés à la borne 5 et leurs émetteurs sont reliés respectivement aux extrémités de l'enroulement primaire 8 d'un transformateur, tandis que le milieu de l'enroulement 8 est relié à la borne 6 par l'intermédiaire d'un shunt Shl. Les bases des deux transistors sont reliées au circuit de commande 7 qui met chacun des transistors alternativement en état de conduction et de nonconduction, de telle sorte que le courant redressé fouRni par le premier redresseur parcourt l'enroulement 8 alternativement dans un sens ou dans l'autre. La fréquence de commutation des transistors est de tordre de 20 kHz.Le premier redresseur et le circuit onduleur constituent un étage de conversion de fréquence. Le courant alternatif parcourant l'enroulement 8 induit dans l'enroulement secondaire 9 du transformateur une tension alternative que reçoit un second redresseur constitué d'un pont de quatre diodes D4 à D7, et d'une inductance I2 et d'un condensateur C2 de lissage. Ce second redresseur fournit la tension continue de sortie du convertisseur et constitue un étage de redressement. Le courant de sortie du convertisseur traverse un second shunt Sh2 qui, comme le shunt Shl, est relié au circuit d'amorçage 4. Ceci permet au circuit 4 de régler l'instant d'amorçage des thyristors de façon à maintenir constant le courant de sortie. On a donc une alimentation régulée en courant. L'information donnée par le shunt Shl sert à limiter le courant de sortie du premier redresseur en cas d'anomalie de fonctionnement, de façon à protéger les composants. Le shunt Sh2 peut être remplacé par une détection de tension si on veut une régulation en tension. On peut également annuler la détection de tension et la détection de courant pour obtenir une tension-constante avec limitation du courant, par exemple pour un chargeur de batterie à tension constante. De même une détection de tension peut betre utilisée pour limiter la tension de sortie du premier redresseur. Si on ne désire pas de régulation on peut supprimer le shunt Sh2. De mime si on ne désire pas de protection on peut supprimer le shunt Shl. Le circuit 4 ne servira alors qu'à abaisser la tension en retardant I'amorçage des thyristors. lais Si on dispose d'une source alternative de faible tension, non susceptible de détériorer les transistors, on peut supprimer le circuit 4 et remplacer les thyristors par des diodes, la valeur de la tension de sortie étant uniquement déterminée par le-rapport de transformation du transformateur. Une régulation pourrait également être assurée par le circuit 7 en agissant sur la durée ou sur le degré de conduction des transistors. REVENDICATIONS 1/ Convertisseur de courant alternatif en courant continu, caractérisé par le fait qu'il comprend un étage de conversion de fréquence élevant la fréquence du courant alternatif fourni par une source, un transformateur branché à la sortie dudit étage de conversion de fréquence et un étage de redressement redressant le courant fourni par le transformateur. 2/ Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit étage de conversion de fréquence comprend un premier redresseur fournissant une premiere tension continue à partir de la source et un circuit onduleur transformant ladite première tension continue en une tension alternative de fréquence plus élevée que celle de la source. 3/ Convertisseur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit circuit onduleur comprend des transistors. 4/ Convertisseur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit premier redresseur comprend des thyristors commandés par un circuit d'amorçage. 5/ Convertisseur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite première tension continue est sensiblement inférieure à l'amplitude de la tension alternative de la source. 6/ Convertisseur selon l'une des revendications 3 à- 5, caract-érisé par le fait que ledit circuit d'amorçage règle l'instant d'amorçage des thyristors de façon à maintenir constante une grandeur de sortie du convertisseur,