Brevet FR2403681A1 — publié le 19790413

La présente invention concerne un circuit de commutation et de réglage de tension continue comprenant un semi-conducteur commandé prévu comme semi-conducteur principal entre une charge et une source de tension continue, tandis qu'un circuit d'extinction comprenant un condensateur d'extin > tion est prévu pour le semi-conducteur principal commandé et qu'un semi-conducteur de roue libre commandé est associé au récepteur. Les domaines d'utilisation du circuit de l'invention concernent aussi bien les petits dispositifs de traction et les récepteurs alimentés par batterie que les dispositifs de traction ferroviaire. On connaît par le brevet allemand n023 46 180 un circuit régleur de courant continu de ce type pour la commande par induction de la tension d'un récepteur à induction, dans lequel, entre le récepteur et une source de tension continue, est disposé un semi-conducteur principal commandé, et qui comprend un circuit d'extinction monté en parallèle sur le semi-conducteur principal, constitué par au moins un semi-conducteur d'extinction commandé en dehors du montage en série d'un condensateur d'extinction. En outre, un semi-conducteur commandé de roue libre est associé au récepteur et peut être amorcé quand la tension au condensateur d'extinction dépasse une valeur limite prédéterminée située au-dessus de la valeur de la tension continue de la source de tension continue et au-dessous de la tension de claquage du semi-conducteur principal. Ce circuit connu présente l'inconvénient de se limiter à des récepteurs inductifs et de ne pas être approprié à des récepteuxsà contretension. Le but de l'invention est un circuit régleur de courant continu de type simple, dont la commutation dépend de la charge et qui soit susceptible d'être utilisé pour des récepteurs à contre-tension. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'un semi-conducteur auxiliaire commandé est monté en série avec le semi-conducteur principal commandé et dans le meme sens que lui, et qu'un semi-conducteur auxiliaire de roue libre est monté en série avec le semi-conducteur de roue libre commandé et dans le même sens que lui, et en ce que le condensateur d'extinction est monté entre d'une part le point de liaison du semiconducteur auxiliaire commandé et du semi-conducteur principal commandé, et d'autre part le point de liaison entre le semi-conducteur de roue libre commandé et le semi-conducteur auxiliaire de roue libre, le semi-conducteur de roue libre commandé pouvant être éteint grâce au condensateur d'extinction, au moyen du circuit d'extinction associé au semi-conducteur principal commandé. Dans un autre mode de réolisation de l'invention, le semi conducteur auxiliaire de roue libre est commandé. Du fait de la subordination du semi-conducteur principal commandé et du semi-conducteur de roue libre commandé au circuit d'extinction commun à condensateur d'extinction, il est possible respectivement et en alternance de mettre l'un de ces semi-conducteurs à l'état conducteur et l'autre à l'état bloqué. Pour les semi-conducteurs commandés, on peut utiliser de préférence, des thyristors, et des diodes pour les semi-conducteurs non commandés. Les avantages que l'on peut obtenir grace à l'invention consistent en particulier d'une part dans le fait qu'on a seulement besoin d'un circuit d'extinction particulièrement simple consistant dans le condensateur d'extinction, le semi-conducteur auxiliaire de roue libre et le semiconducteur auxiliaire commandé, et non d'une inductance comme c'est le cas dans tous les circuits régleurs de courant continu connus. D'un autre côté, il est possible de choisir la séquence d'allumage et d'extinction du semi-conducteur principal commandé du fait du semi-conducteur de roue libre commandé et susceptible d'être éteint, de manière à obtenir une commutation dépendant de la charge, ce qui est très avantageux lorsqu'on considère les sollicitations du circuit pour des charges différentes.Finalement, le circuit de l'invention présente également un gros avantage pour des récepteurs à contre-tension. Un exemple de réalisation de l'invention sera maintenant décrit avec référence au dessin annexé dans lequel La figure 1 représente un circuit selon l'invention pour commuter et régler une tension continue ; Les figures 2a à 2c représentent les variations en fonction du temps des courants Jd' Jc; J?1'2iJT3' JD1 représentés sur la figure 1, et Les figures 3a à 3c représentent les variations en fonction du temps des tensions Ua, Uc; UT1, UT2 ; UT3, UDI indiquées sur la figure 1. La figure I représente le circuit de l'invention permettant de commuter et de régler la tension continue. Une source de tension continue 1 est située entre les bornes d'entrée 2 et 3 du circuit. Les bornes de sortie 4 et 5 sont reliées à une charge 6. La borne d'entrée 2 est reliée à la borne de sortie 4 par l'intermédiaire des deux semi-conducteurs en série, le semi-conducteur principal commandé ou thyristor Tl et le semiconducteur auxiliaire commandé ou thyristor T3. La borne d'entrée 3 est reliée directement à la borne de sortie 5. Entre les deux bornes de sortie 4 et 5, le circuit série d'un semi-conducteur de rove libre commandé ou thyristor T2 est relié à un semi-conducteur auxiliaire de roue libre non commandé ou diode Dl.Entre les points de raccordement communs des semi conducteurs T1 et T3, ou Dl et T2 montés respectivement en série est situé le condensateur d'extinction C. La tension provenant de la source de tension continue 1 est désignée par Ue, les tensions appliquees aux thyristors Ti, T2 et T3 sont représentées par les références UTI, UT2, et UT3 et les tensions appliquées à la diode D1, au condensateur C et entre les bornes de sortie 4 et 5 sont désignées par les références UDI, Uc et Ua Le courant passant dans le thyristor T3 qui représente simultanément le courant d'entrée du circuit est désigné par la référence JT3 tandis que les courants passant par T1, T2, D1 et C sont représentés par JT1, JT2, JDl et c alors que le courant vers la sortie est indiqué par Jd. Sur les figures 2a, 2b, 2c et 3a, 3b, 3c sont représentées en fonction du temps les allures des courants Jd et Jc' JT1 et JT2, JT3 et JD1 ainsi que les tensions Ua et Uc, UT1 et UT2, UT3 et UDl représentant le fonctionnement du circuit. A l'instant tl, le thyristor T2 est amorcé et reste à l'état conducteur pendant la durée t1t Pendant la phase de roue libre t2 La commutation du courant Jd de la charge du circuit de roue libre "6-D1-T2" au circuit avec la source de courant continu 1 s'effectue en deux étapes. D'abord le thyristor TI s'amorce à l'instant t3. Le courant commute immédiatement dans le circuit constitué par la charge "6-Dl-C-Tl". La modification de la tension Uc du condensateur est déterminée par le courant continu Jd vers la sortie. Dès que la polarité de la tension U du c condensateur s'est changée en celle de l'état de sortie et atteint de ce fait la valeur de tension UC1 # Ue qui apparaît, le thyristor T3 est amorcé pour assurer une commutation sure du courant continu de sortie Jd de la branche contenant le thyristor T1 vers la branche contenant le thyristor T3. Le courant Jd commute alors immédiatement de la charge de circuit "6-Dl-C-Tl" à la charge de circuit "6-source de tension continue 1-T3-T1". A l'aide d'un dispositif de commande approprié, la tension Ucî au condensateur C peut être réglée en fonction du courant continu Jd vers la sortie, de sorte que la durée tl (t(t, au cours de laquelle une tension d'arrêt négative UT1 se manifeste au thyristor T1 est toujours égale à la durée de blocage tS du thyristor T1. On réalise avantageusement le réglage, en fonction de la charge, de la tension Uc du condensateur d'extinction C. Pendant la durée t1 La limite inférieure de réglage du circuit qui dépend du courant continu Jd de sortie le plus faible et de l'élévation de tension du condensateur #UC = Uco + Ucl, peut être déterminée au mieux par le temps d'arrêt constant is. Par son principe, le circuit de l'invention n'est pas limité à des récepteurs inductifs. Son domaine d'utilisation principal concerne is récepteurs ohmiques et les récepteurs à contre-tension. Dans le cas où on désire un courant de sortie filtré, on peut disposer une bobine de filtrage entre le récepteur et le circuit régleur de courant continu. REVENDICATIONS 1. - Circuit de commutation et de réglage de tension continue comprenant ui semi-conducteur commandé, prévu comme semi-conducteur principal entre une charge et une source de tension continue, tandis qu'un circuit d'extinction comprenant un condensateur d'extinction est prévu pour le semi-conducteur principal commandé et qu'un semi-conducteur de roue libre commandé est associé au récepteur, caractérisé en ce qu'un semi-conducteur auxiliaire commandé (T3) est monté en série avec le semi-conducteuii pXinci- pal commandé (T1) et dans le meme sens que lui, et qu'un semi-conducteur/ de roue libre (D1) est monté en série avec le semi-conducteur de roue libre commandé (T2) et dans le même sens que lui, et en ce que le condensateur d'extinction (C) est monté entre , d'une part le point de liaison du semiconducteur auxiliaire commandé (T3) et du semi-conducteur principal commandé (T1) et d'autre part le point de liaison entre le semi-conducteur de roue libre commandé (T2) et le semi-conducteur auxiliaire de roue libre (D1), le semi-conducteur de roue libre commandé (T2) pouvant être éteint grace au condensoteur d'extinction (C), au moyen du circuit d'extinction associé au semi-conducteur principal (T1) commandé. 2. - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le semi-conducteur auxiliaire de roue libre (Dl) est commandé.