Brevet FR2398406A1 — publié le 19790216

La présente invention concerne un dispositif électri- que destiné à commander la m se sous tension continue d'un conv3r- tisseur de courant continu en courant alternatif suivant les besoins de l'utilisateur.- On sait depuis longtemps conserver l'énergie électrique sous sa forme continue dans des accumulateurs et autres batteries. Ainsi les habitants de maisons individuelles ou même de fermes isolées peuvent aujourd'hui avantageusement produire leur propre électricité avec de-petites installations comportant par exemple des piles solaires nubien des éoliennes.Or, du fait de la standardisation des appareils et des normes électriques, il est bien sur indispensable de pouvoir utiliser du courant alternatif de tension normalisée. Il existe pour ce faire des- appareils destinés à convertir du-courant continu basse ten- sion en courant alternatif "domestique", ces convertisseurs trouvent ainsi une application particulièrement utile et intéres santé Cependant, qu'ils soient groupes tournants ou onduleurs statiques, les convertisseurs consomment de énergie même s'ils ne délivrent pas de-courant alternatif et ils risquent d'épuiser prématurément les accumulateurs d'une petite installation de type individuel, La présente invention se propose de remédier à cet inconvénient grâce à un dispositif qui ne met le convertisseur en service que pendant le temps effectif de besoin en courant alternatif. Te fonctionnement du dispositif selon l'inyention se déroule en plusieurs étapes successives. Il détecte tout d'aord l'insertion dans le réseau d'utilisation d'un appareil electrique, ce gui a pour effet de déclencher le démarrage du converseur, ensuite, lorsque la tension alternative de sortie atteint un pourcentag suffisant de la tension nominale, le convertisseur se troue automatiquement commuté sur le réseau d' utili- station Tant que le courant alternatif est utilisé par l'appa- eil consommateur le convertisseur est maintenu sous tension, lorsque le courant alternatif cesse de circuler dans le réseau d'utilisation le convertisseur est mis hors service, n'étant alors plus soumis à le tension continue. Pour C2 faire le ctispcsitif selon l'invention, destiné à coopérer avec une source de courant continu et un con vertisseur qui comprend au moins un contact de mise en marche, deux bornes d'entrée en courant continu et deux bornes de sortie en courant alternatif afin d' limenter un circuit de charge, ce dispositif se caractérise en ce qu'il comprend des moyens de commutation bipolaires comportant un état de repos pendant lequel ils relient le circuit de charge à un premier circuit connecté à la source de courant continu, et un état activé en réponse au fonctionnement du convertisseur pendant lequel ils relient le circuit de charge à un deuxième circuit connecté aux bornes de sortie en courant alternatif du convertisseur. Le dispositif comporte en outre des premiers moyens de commande des moyens de commutation bipolaires en réponse au fonctionnement du convertisseur, ces premiers moyens de commande étant insérés dans le deuxième circuit et ayant pour objet de définir l'état de repos et l'état activé décrits ci-dessus. Le dispositif se caractérise également en ce qu'il comporte des premiers moyens de détection du cour-ant continu et des deuxièmes moyens de détection du courant alternatif, ces premiers et deuxièmes moyens de détection étant respectivement insérés dans le premier et le deuxième circuits, Enfin, le dispositif se caractérise en ce qu'il comporte des deuxièmes moyens de commande couplés aux premiers et aux deuxièmes moyens de détection, lesdits moyens de commande réagissant à la détection du courant continu en mettant le convertisseur sous la tension continue de la source et à la détection du courant alternatif en maintenant le convertisseur sous la tension continue de la source. Un perfectionnement avantageux du présent dispositif consiste à connecter les deuxièmes moyens de détection de courant alternatif aux premiers moyens de détection de courant continu afin de maintenir le convertisseur sous la tension continue de la source par l'intermédiaire des deuxièmes moyens de commande. Le perfectionnement consiste à réduire la détection du courant alternatif à une détection du courant continu ce qui permet de simplifier notablement le dispositif, ceci étant obtenu en redressant le courant alternatif détecté. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description du mode préférentiel de réalisation du dispositif selon ltirivention, description étayée par des dessins annexés sur lesquels - la Figure 1 représente une vue de circuit schématique du dispositif selon l'invention au moment de la détection de la charge, - la Figure 2 représente une vue semblable à la précédente au moment de la mise sous tension continue du convertisseur, - la Figure 3 représente une vue semblable à la précédente au moment de la mise sous tension alternative du circuit de charge, et - la Figure 4 représente une vue semblable à la précédente montrant la détection du courant alternatif circulant dans le circuit de charge. Le dispositif représenté sur les Figures I à 4 coopère avec un convertisseur 24 volts CC 220 volts CA référencé 1, il est muni de deux bornes d'entrée en courant continu 2 et 3, de deux bornes de sortie en courant alternatif 4 et 5 et de deux contacts de mise en marche 280 et 282. Le circuit de charge ou d'utilisation est indiqué par les deux poles 100 et 102. Le dispositif proprement dit comprendles éléments décrits ci-après. Des moyens de commutation bipolaires qui sont constitués par deux contacts 260 et 262 et comportent un état de repos (Figures 1, 2) où ils relient le circuit de chargeàunpremîer circuit situé sur la partie droite des Figures et connecté en passant par les points 103, 104 et 1Q6 aux bornes 36 et 38 de la source continue. Des premiers moyens de commande des contacts 260 et 262 constitués par un relais 26 monté entre les bornes 4 et 5 de sortie de courant alternatif du convertisseur 1, ce relais 26 fait partie d'un deuxième circuit connecté aux bornes 4 et 5 et pouvant etre relié (Figures 3 et 4) par les contacts 260-, 262 au circuit de charge. Ce deuxième circuit comporte en outre des deuxièmes moyens de détection de courant alternatif constitué par deux diodes 14 et i6 montées en parallèle et de sens inverse, celles-ci sont couplées avec un transformateur éleveur de tension 80 monté en parallèle aux bornes des deux diodes i4 et 16. Des premiers moyens de détection de courant continu appartenant au premier circuit et réalisés par deux diodes 10, 12 in sérées entre les points i04 et 106. Des deuxièmes moyens de commande qui sont en outre prévus sur la partie gauche des Figures entre les points 103 et 106, respectivement reliés aux bornes 36 et 38 de la source. Ces moyens réagissent à la détection du courant continu et à celle du courant alternatif en mettant puis en maintenant successivement les contacts 280 et 282 en position fermée, le convertisseur étant ainsi soumis à la tension continue de la source.Ces moyens comportent trois branches en parallèle entre les points 103 et 105 : Une première branche constituée d'un relais 22 protégée par une diode 18, d'un transistor 42 et d'une résistance 30, une deuxième branche qui comprend un contact double 220 commandé par le relais 22 et un relais 24, enfin une troisième branche munie de deux contacts 240 et 242 commandées par le relais 24 et un contacteur 28 qui commande les deux contacts 280 et 282 permettant ainsi de relier la source et le convertisseur. De plus, les moyens de détection de courant continu (10, 12) ont leur point amont 104 relié par une résistance 32 à la base du transistor 42. Entre la base et l'émetteur de ce dernier se trouve branché un condensateur 40. Un perfectionnement du dispositif consiste à réduire la détection de courant alternatif en une détection en courant continu en reliant le transformateur éleveur de tension 80 aux bornes des diodes 40 et 12 grâce à une liaison comportant une diode redresseuse 20, une résistance 34 et un contact 264 (Figures 3 et 4) commandé par le relais 26. Le fonctionnement du dispositif va maintenant être décrit grâce aux Figures 1, 2, 3 et 4 dans lesquelles chaque étape concernée se trouve materialisée par l'épaisseur du trait du circuit ce qui permet de bien voir le trajet du courant. En état normal non sollicité tous les contacts du dispositif se trouvent en position ouverte de repos (Figure 1). Les contacts 260 et 262 relient le premier circuit aux poles 100 et 102 du circuit de charge. Si entre les poles 100 et 102 on interpose un élément conducteur dont la présence prouve un besoin immédiaten courant alternatif alors le premier circuit se trouve fermé. Le courant continu délivré par la source se met à circuler entre les points 103 et 106 en passant par le contacteur 260, la charge, le contacteur 262, le contacteur 264 qui se trouve lui aussi en position fermée, le point 104 et les diodes 10, 12 de détection de courant continu. La chute de tension aux bornes des diodes 10, 12 se trouve répercutée entre l'émetteur et la base du transistor 42 par l'intermédiaire d'un conducteur comportant la résistance 32. Le transistor se met alors à conduire sous l'effet de la tension continue de la source. L'état conducteur du transistor impose ainsi la cir culation d'un courant dans la bobine-du relais 22 protégée par la diode 18. Il s'agit bien sûr d'une circulation de courant entre les points 103 et 106, uniquement dans la première branche des deuxièmes moyens de commande. Le démarrage du convertisseur se trouve représenté à la Figure 2. Le relais 22 qui exige peu d'énergie pour prendre la position travail provoque la fermeture des contacts 220 qui ont un faible pouvoir de coupure. La deuxième branche des deuxièmes moyens de commande se trouve ainsi sollicitée sous l'effet de la tension continue et le relais 24, plus puissant que le relais 22, commande alors la fermeture des contacts 240 et 242. Ceci a pour effet de faire circuler un courant dans la troisième branche des deuxièmes moyens de commande et de mettre le contacteur 28, de pouvoir de coupure élevé, en position de travail afin de fermer les deux contacts 280 et 282, le convertisseur se trouve ainsi directement soumis à la tension continue de la source. On notera que le convertisseur utilisé dans le cas des Figures est un convertisseur tournant et qu'avec un convertisseur du type onduleur statique il suffirait de fermer, par un procédé analogue, les contacts du circuit d'excitation de l'onduleur. Le convertisseur ainsi sollicité se met à monter en tension alternative. Lorsque celle-ci, aux bornes de sortie 4 et 5, atteint entre 70 et 80 yO de la tension nominale,le relais 26 placé en parallèle entre ces bornes ferme alors ses contacts 260 et 262 pour le deuxième circuit (Figure 3). Le circuit de charge se trouve alors alimenté en courant alternatif par l'intermédiaire du deuxième circuit. Afin de détecter l'arrêt de l'utilisation du courant alternatif il est bien entendu nécessaire d'utiliser les moyens de détection de couran-t alternatif insérés dans le deuxième circuitqui se trouve matérialisé en trait fort sur la Figure 3. Le courant alternatif passe alternativement dans les diodes 14 et à6 et dans le primaire du transformateur éleveur de tension 80. (Figure 4). Le courant issu du secondaire se trouve redressé en courant continu par la diode redresseuse 20 et circule à travers le contact 264 qui a été mis en position travail par le relais 26 en meme temps que les relais 260 et 262 au moment de la con flexion du circuit de charge et du deuxième circuit. Le courant continu ainsi détecté provoque, comme il a été décrit ci-dessus, l'excitation des deuxièmes moyens de commande qui maintiennent ainsi les contacts 280 et 282 en position fermée. Pendant le laps de temps séparant la détection du courant continu qui circule dans la charge et la détection du courant alternatif qui ne circule dans la charge qu'au moment où le convertisseur a atteint un pourcentage prédéterminé de la valeur nominale de sortie, on impose au transistor de conduire grâce au condensateur 40 placé entre la base et l'émetteur et qui a été mis sous tension par la détection du courant continu.En fait, ce condensateur, dont le roule est fort importa.lt, est utilisé pendant la période transitoire d'ouverture et de fermeture des contacts 260, 262, 264, Lorsque la charge dispa-ft entre les bornes 100 et 102 et que par conséquent le besoin en courant alternatif ne se fait plus sentir, la circulation du coursant alternatif dans le deuxième circuit cesse, par voie de conséquence les diodes 10 et 12 de détection de courant continu ne sont plus alimentées et la différence de potentiel entre l'émetteur et la base du transistor 42 disparais. Ceci entraîne successivement l'ouverture des contacts 220, 240 et 242 et enfin 280 et 282. Le convrtisseur n'étant plus alimenté en tension continue de la part de la source cesse de produire une tension alternative, ce qui a pour effet de mettre le relais 26 en position repos et l'on revient airssi pour les contacts 260, 262 et 264 à la position initiale de la Figure 1. Le dispositif automatique qui vient d'hêtre décrit se trouve donc prêt pour une utilisation ultérieure sans pour cela consommer d'énergie puisque le convertisseur n'est pas sous tension. La description du mode préférentiel de réalisation cidessus n'est en aucun cas limitative et l'invention s'étend bien entendu à toutes les variantes conformes à son esprit. REVENDICATIONS 1. - Dispositif destiné à coopérer avec une source de courant continu et un convertisseur de courant continu en courant alternatif qui comprend au moins un contact de mise en marche,deux bornes d'entrée en courant continu, deux bornes de sortie en courant alternatif afin d'alimenter un circuit de charge, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte - des moyées de commutation bipolaires comprenant un état de repos où ils relient le circuit de charge à un premier circuit connecté à la source de courant continu, et un état activé en réponse au fonctionnement du convertisseur où ils relient le circuit de charge à un deuxième circuit connecté aux bornes de sortie en courant alternatif du convertisseur. - des premiers moyens de commande des moyens de commutation bipolaires en réponse au fonctionnement du convertisseur, lesdits premiers moyens de commande étant insérés dans le deuxième circuit et définissant l'état de repos et l'-état activé des moyens de commutation bipolaires, - des premiers moyens de détection de courant continu insérés dans le premier circuit, - des deuxièmes moyens de détection de courant alternatif insérés dans le deuxième circuit, - et des deuxièmes moyens de commande couplés aux premiers et deuxièmes moyens de détection et réagissant à la détection du courant continu en soumettant le convertisseur à la tension continue de la source et à la détection du courant alternatif en maintenant le convertisseur sous la tension continue de la source. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de détection de courant alternatif sont connectés aux premiers moyens de détection de courant continu afin due maintenir le convertisseur sous la tension continue de la source par l'intermédiaire des deuxièmes moyens de commande insérés dans le premier circuit. 3. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les moyens de commutation bipolaires sont réalisés par deux contacts soumis aux premiers moyens de commande 4. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les premiers moyens de commande sont consti tués par un relais monté en parallèle aux bornes de sortie en courant alternatif du convertisseur, ledit relais actionnant là mise en état activé des moyens de commutation bipolaires lorsque la tension alternative aux bornes du convertisseur atteint au seuil prédéterminé. 5. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le seuil varie entre 70 et 80 , de la tension nominale de sortie. 6. - Dispositif selon l'une des revendicatiors 1 à 5, caractérisé en ce que les premiers moyens de détection de courant continu sont constitués par au moins une diode, avantageusement deux diodes, insérées en série dans le premier circuit afin d'y provoquer une chute de tension lorsque le courant continu y circule. 7. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de détection de courant alternatif sont constitués par deux diodes placées en parallèle sur le primaire d'un transformateur éleveur de tension, les diodes étant elles-memes raccordées en parallèle mais de sens inverse pour assurer une libre circulation du courant alternatif tout en créant une chute de tension aux bornes du transformateur. 8. - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le secondaire du transformateur éleveur de tension des moyens de déjection de courant alternatif est relié aux bornes des diodes de détection de courant continu, la lialson comportant une diode servant à redresser le courant alternatif et un contact soumis aux premiers moyens de commande de façon que la détection du courant alternatif se réduise à une détection du courant continu qui maintient ainsi le convertisseur sous la tension de lasource continue. 9. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de commande sont montés en parallèle avec le premier circuit aux bornes de la source continue et comportent un transistor dont la base et l'émetteur sont reliés aux bornes des diodes de détection de courant continu du premier circuit, de façon que le transistor conduise sous l'effet de la chute de tension continue provoquée par les diodes de détection de courant continu et alimente ainsi un premier relais à faible niveau d'énergie entrarnant la mise sous tension continue d'un second relais plus puissant susceptible, selon le type de convertisseur utilisé, soit de fermer le circuit d'excitation dans le cas d'un onduleur statique, soit d'alimenter un contacteur de pouvoir de coupure élevé dans le cas dtun convertisseur tournant en vue de commander la mise sous tension continue, par la source, du convertisseur. 10. - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'un condensateur placé entre la base et l'émetteur permet au transistor de conduire pendant le laps de temps séparant la détection du courant continu ei celle du courant alternatif, ceci étant indispensable pour éviter l'arret de la mise sous tension continue du convertisseur par desénergétisation des premiers moyens de commande0