Brevet FR2412980A1 — publié le 19790720

La présente invention concerne un montage de convertisseur de courant pour le réglage continu de la vitesse de rotation d'une machine asynchrone à courant triphasé, commandée par l'intermédiaire d'un convertisseur de fréquence autonome, les tensions appliquées aux éléments redresse seurs commandés de l'onduleur du convertisseur de fréquence étant limitées à une valeur déterminée, et l'énergie en excedent résultant de la limitation étant réinjectée, par l'intermédiaire d'un convertisseur de courant supplémentaire comportant un condensateur en parallèle et un transformateur, dans une source d'alimentation branchée en amont. Un tel montage de convertisseur de courant trouve une utilisation particulière en tant-que système d'entraînement de machines à champ tournant. D'après la publication allemande 2.515.223, on connaît un dispositif d'alimentation d'un appareil d'utilisation inductif, et, en particulier d'une machine électrique. La machine est branchée sur le secteur par l'intermédiaire d'un redresseur de réseau, d'un circuit auxiliaire de courant continu et d'un onduleur autonome. Le redresseur de réseau est a vantageusément réalisé sous la forme d'un redresseur commandé piloté par le secteur. Son bloc de commande est synchronisé, d'une manière connue en soi, avec le secteur et reçoit une tension de commande qui détermine l'angle d'amorçage des impulsions d'amorçage de ses éléments redresseurs commandés. L'onduleur coté machine est autonome.A la sortie de l'onduleur, en plus de la machine, est branché un condensateur, par l'intermédiaire d'un redresseur. Ce condensateur est connecté aux entrées de tension continue d'un onduleur pilote par le secteur et qui, côté sortie, est connecté à celui-ci, par l'interméaiåire d'un transformateur. D'après la publication allemande 2.455.765, on connait aussi un procédé analogue. Toutefois, dans ce procédé, la limitation de tension ne s'effectue pas au moyen d'un condensateur supplémentaire. Pour alimenter une machine asynchrone à courant triphasé, un convertisseur de courant autonome est nécessaire. Un tel convertisseur de courant est connu d'après la revue d'électrotechnique allemande ETZ-A, vol. 96 (1975), tome 11, pages 521 et suivantes. Ce convertisseur est alimenté par un courant continu indépendant de la charge. Comme source de courant continu, on utilise un convertisseur de courant piloté par le secteur et une bobine de filtrage. Le convertisseur de courant autonome est réalisé sous la forme d'un circuit en pont triphasé . Chaque moitié du pont présente un dispositif de commutation comportant des condensateurs de commutation et des-diodes pour l'amortissement de la séquence de phases. Le dispositif de commutation de l'une des moitiés du pont est disposé entre les thyristors et les bornes de courant triphasé du convertisseur de courant. Deux condensateurs de commutation montés en série relient entre elles les trois branches d'un demi-pont. Avec ces deux condensateurs de commutation est monté en parallèle un troisième condensateur qui interconnecte les première et troisème branches du demi-pont. En amont des bornes de courant triphasé du convertisseur de courant, une diode est incorporée à chaque branche d'un demi-pont. tors de l'alimentation d'une machine asynchrone à courant triphasé, par l'intermédiaire d'un tel convertisseur de courant à courant indépendant de la charge, de très fortes applications de tension peuvent se produire pendant la commutdion du courant indépendant de la charge d'une phase de la machine à la suivante, aux bornes des éléments redresseurs commandés, en particulier des thyristors du convertisseur de courant autonome. Ces applications de tension sont une propriété inhérente particulière du convertisseur de courant à courant indépendant de la charge. Les crêtes de tension sont proportionnelles à la tension de court-circuit relative de la machine asynchrone à courant triphasé et sont en outre fonction de la grandeur des condensateurs de commutation.Compte tenu de la limite supérieure de la fréquence de travail, les condensateurs de commutation ne peuvent pas être choisis aussi grands qu'on le désire. Pour éviter l'application de tension aux bornes du thyristor, il était jusqu'à présent toujours nécessaire d'adapter les condensateurs de commutation à la machine asynchrone à courant triphasé. L'invention a pour objet de créer un montage de convertisseur de courant, au moyen duquel la tension aux bornes des thyristors de l'onduleur peut être ajustée indépendamment des éléments du circuit de commutation. A cet effet, suivant l'invention, les bornes de courant triphasé de l'onduleur sont connectées, par l'intermédiaire d'un transformateur à enroulements galvaniquement séparés, et par l'intermédiaire d'un redresseur jouant le rôle de convertisseur de courant supplémentaire, aux bornes de la source d'alimentation en tension continue elle-meme, tandis que le condensateur monté en parallèle sert de limiteur de tension. Grume au montage de convertisseur de courant suivant l'invention, les fortes applications de tension sont tenues à l'écart des thyristors de l'onduleur autonome à l'aide d'un petit nombre seulement de composants électroniques. En outre, une réduction dimensionnelle des condensateurs de commutation est possible, moyennant quoi l'on obtient un élargissement de la gamme de fréquence. Avantageusement, l'enroulement primaire du transformateur est connec té aulx bornes de courant triphasé de l'onduleur, tandis que son enroulement secondaire est relié eux bornes de courant triphasé du redresseur. Le redresseur monté à la suite du transformateur peut être réalisé, soit sous la forme d'un circuit en pont de diodes, soit sous la forme d'un circuit en pont comportant des thyristors commandés. Un condensateur est monté en parallèle avec le redresseur, côté courant continu. L'une des électrodes de-ce condensateur est directement reliée au réseau de tension continue, tandis que sa seconde électrode est connectée à ce réseau par l'intermédiaire d'une inductance. Les bornes de courant continu de l'onduleur sont reliées au réseau de tension continue, d'une part, par l'intermédiaire d'une inductance et, d'autre part, par l'intermédiaire d'un régulateur de courant continu et d'une inductance. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen du dessin joint, qui en représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation. Sur ce dessin La figure unique représente le montage de convertisseur de courant suivant l'invention. Ce montage est essentièllement constitué par un onduleur 1, un transformateur 2 et un redresseur 3. L'onduleur 1 est réalisé sous la forme d'un circuit en pont de convertisseur de courant triphasé. Chaque branche du pont présente deux thyristors montés en série, respectivement 4 et 5, 6 et 7, 8 et 9. L'onduleur 1 présente, comme onduleur connu d'après la revue ETZ-A déjà mentionnée (volume 96 (1975), tome 11), dans les deux moitiés du pont1 des dispositifs de commutation respectifs montés de la même manière lova, lOb. Chacun de ces deux dispositifs de commutation comporte trois condensateurs de commutation, respectivement 11, 12, 13 et 15, 16, 17. En outre, chacun des deux dispositifs de commutation 10a et lOb comprend, comme le dispositif de commutation déjà décrit, trois diodes, respectivement 18, 19, 20 et 22, 23, 24. L'onduleur 1 est relié d'un côté, par l'intermédiaire d'un régulateur de tension continue 25 et d'une inductance 26, à l'un des poles G1 de la source de tension continue qui l'alimente. Sur son autre côté, il n'est relié au second pôle G2 de la source de tension continue 27 que par l'intermédiaire d'une inductance 28. Aux bornes de courant triphasé Ri, S1, T1 de l'onduleur 1 est connecté, d'une part, le moteur asynchrone à courant triphasé 29. D'autre part, ces bornes de courant triphasé R1, S1, T1, sont reliées à l'enroulement primaire d'un transformateur 2 jouant le rôle de transformateur de séparation ou de découplage. Ses enroulements 30 et 31 sont séparés galvaniquement l'un de l'autre. L'enroulement secondaire 31 du transformateur est connecté aux bornes de courant triphasé R2, S2 et T2 du redresseur 3 qui fait fonction de convertisseur de courant supplémentaire. Le redresseur 3 est également réalisé sous la forme d'un circuit en pont triphasé, chacune des phases comprenant deux thyristors montés en série, respectivement 32 et 33, 34 et 35, 36 et 37.Au lieu des thyristors commandés, on peut également incorporer des diodes. Sur le coté courant continu, un condensateur 38 est monté en parallèle avec le redresseur 3. Une première électrode du condensateur 38 est directement connectée au pôle Gl du réseau de tension continue ou source d'alimentation en tension continue 27, tandis que la seconde électrode dudit condensateur est reliée, par l'intermédiaire d'une inductance 39, au pale G2 du réseau de tension continue ou source d'alimentation en tension continue 27. Si le moteur asynchrone à courant triphasé 29 est alimenté par l'onduleur d'un convertisseur de fréquence constitué par un redresseur et par un onduleur, alors les électrodes du condensateur 38 doivent être connectées, d'une manière analogue, aux pôles G1 et G2 du circuit intermédiaire de tenson continue du convertisseur de fréquence. Le montage de convertisseur de courant suivant l'invention fonctionne comme suit Pour limiter la tension des thyristors dans l'onduleur 1, l'enroulement primaire 30 du transformateur 2 est connecté, commé décrit précédemment, aux bornes de courant triphasé R1, S1, T1 dudit onduleur. L'enroulement secondaire de ce transformateur 2 est, par contre, relié aux bornes de courant triphasé R2, 52 et T2 du redresseur 3, avec lequel le condensateur 38 est monté en parallèle. Cela signifie qu'avec la capacité de commutation du convertisseur de courant 1 est, en outre, montée en parallèle une capacité qui assure la limitation de tension, en particulier pendant le processus de commuttion. A la machine asynchrone à courant triphasé est appliquée une tension fondamentale, par exemple de 380V. Pendant. le processus de commutation, des cretes de tension supplémentaires sont ajoutées à cette tension sinusotdale. Cela signifie que la tension aux bornes de courant triphasé Ri, S1, T1 de l'onduleur 1 croit également. Si la tension aux bornes de courant triphasé R1, S1, T1 s'élève au-dessus d'une valeur limitée par le redresseur 3, alors un courant passe à partir des bornes de courant triphasé R1, Si, T1, par l'intermédiaire du transformateur 2, jusqu'au redresseur 3 et charge le condensateur 38. L'apparition de tensions extremement élevées aux bornes des thyristors 4, 5, 6, 7, 8 et 9 est ainsi empêchée. Pendant le processus de commutation, le condensateur est chargé à une tension plus élevée que celle du réseau de tension continue ou du circuit auxiliaire intermédiaire de tension continue. La tension résiduelle ou tension différence doit etre absorbée par la bobine 39 ou doit chuter par l'intermédiaire de la bobine 39, tandis que le reste de la tension du condensateur est directement réinjecté dans la source d'alimentation en tension continue 27. REVENDICATIONS 1. - Montage de convertisseur de courant pour le réglage continu de la vitesse de rotation d'une machine asynchrone à courant triphasé commandée par l'intermédiaire d'un convertisseur de fréquence autonome, les tensions appliquées aux éléments redresseurs commandés de. l'onduleur du convertisseur de fréquence étant limitées à une valeur déterminée et l'énergie en excédent résultant de la limitation étant réinjectée, par l'intermédiaire d'un convertisseur de courant supplémentaire comportant un condensateur en parallèle et un transformateur, dans une source d'alimentation branchée en amont, ledit montage étant caractérisé en ce que les bornes de courant triphasé de l'onduleur sont connectées, par l'intermédiaire d'un transformateur à enroulements galvaniquement séparés, et par l'intermédiaire d'un redresseur jouant le rôle de convertisseur de courant supplémentaire, aux bornes de la source d'alimentation en tension continue elle-même, tandis que le condensateur monté en parallèle sert de limiteur de tension. 2. - Montage convertisseur de courant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le redresseur est constitué par des diodes ou par des thyristors commandés. 3. - Montage convertisseur de courant suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'enroulement primaire du transformateur est connecté aux bornes du courant triphasé de l'onduleur, et en ce que son enroulement secondaire est relié aux bornes de courant triphasé du redresseur. 4. - Montage convertisseur de courant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'une des électrodes du condensateur est directement reliée à l'un des pôles du réseau de tension continue et en ce que la seconde électrode du condensateur est connectée, par l'intermédiaire d'une inductance, au second pôle du réseau de tension continue. 5. - Montage convertisseur de courant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une première borne de courant continu du convertisseur de courant est reliée, par l'intermédiaire d'un régulateur de courant continu et d'une inductance, à l'un des pôles du réseau de courant continu et en ce qu'une seconde borne de courant continu du convertisseur de courant est connectée, par l'intermédiaire d'une inductance, à l'outre pôle du réseau de courant continu.