Brevet FR2434510A1 — publié le 19800321

La presente invention concerne un dispositif pour déterminer le point d'amorçage d'un onduleur pourvu de valves électriques commutables, de préférence des thyristors et qui fait partie d'un convertisseur de fréquence, 1' onduleur comportant un circuit d'amorçage associé à ses valves. Dans des convertisseurs, utilisés notamment avec des fours à induction, on sait qu'il existe un rapport de fréquence de valeur élevée et qu'il se produit également en marche, de brusques variations de fréquence sous l'effet de modifications de la charge. Il est par conséquent nécessaire d'adapter le point d'amorçage à une fréquence qui varie souvent bursquement. En outre la tension dans le circuit oscillant de charge est souinise également à des variations. Une limitation du point d'amorçage correspond à un temps de libération des thyristors. D'après iè brevet autrichien AT-PS nO 284 962, on sait également que l'amplitude de chaque oscillation du circuit oscillant est mémorisée et qu'elle est établie dans le signal de commande amorçage en cas de réduction à une valeur de réglage. On rencontre alors un inconvénient du fait que la comparaison effectuée dans la partie décroissante de la courbe sinusoSdale au voisinage du maximum donne lieu à des erreurs, ce qui limite fortement la reproductibilité de l'amorçage. L'invention a en conséquence pour but de fournir un dispositif qui soit d'une part indépendant de l'amplitude du circuit oscillant et qui permette d'autre part d'associer à chaque angle d'amorçage un point amorçage exactement reproductible. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que le circuit d'amorçage comporte un discriminateur qui produit à partir de la tension alternative une tension rectangulaire de phase identique, en ce que ce discriminateur est branché en série avec un intégrateur pouvant convertir cette tension rectangulaire en une tension triangulaire qui peut être comparée avec une tension continue pouvant être prédéterminée, dans un comparateur branché en série avec l'intégrateur en vue d'établir le point d'amorçage. Gracie à l'invention, il est possible en premier lieu de déterminer avec précision le point d'amorçage pour tous les angles de commande. I1 est ainsi également possible de décaler le point d'amorçage en avant dn maximum de la tension. Cela est important notamment lorsqu'on fait intervenir des faibles valeurs ohmiques dans le circuit. A l'aide du premier discriminateur, le point de passage au zéro de la tension de commande est utilisé comme point de départ pour la détermination de l'instant d'amorçage, ce qui élimine des perturbations susceptibles d'être créées par des harmoniques et des courants parasites. Conformément à une autre caractéristique de l'invention le circuit d'amorçage est constitué par deux circuits branchés en parallèle et déphasés de 1800. Il est ainsi possible de produire le signal d'amorçage décalé de 1800 pour le second groupe de thyristors. Dn fait que le signal inversé est déjà perturbé par des écarts temporels de l'ordre de la microseconde, les deux discriminateurs sont nécessaires. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les sorties des comparateurs sont reliées aux entrées d'une bascule qui peut être commutée dans la condition initiale par les flancs de la tension rectangulaire. A l'aide de la bascule, on produit un signal statique d'amorçage en fonction des points de commutation du comparateur. Ce signal statique d'amorçage est nécessaire pour obtenir une marche correcte car, dans le cas de petits courants de charge, notamment lors d'un fonctionnement intermittent du convertisseur, les thyristors doivent être commandés à chaque fois pendant une demi-onde. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'intégrateur servant à produire la tension triangulaire est ramené à zéro à la fin de chaque demi-onde. On évite ainsi une dérive de l'intégrateur et, même lors de variations brusques de fréquence à la fin de chaque demi-onde, la condition de sortie de l'intégrateur est à nouveau définie correctement. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la tension d'entrée du convertisseur peut être limitée par des diodes Zener branchées en série avec le discriminateur. Il est avantageux de ponvoir ainsi faire fonctionner le dispositif dans une large plage de tensions d'entrée. Les entrées du discriminateur sont protégées contre une surtension et, même dans le cas de faibles tensions d'entrée, on est assuré d'obtenir une pente suffisante pour la tension lors du passage au zéro. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente un schéma synoptique du dispositif selon l'invention La figure 2 représente un diagramme d'impulsions correspondant à l'exemple de réalisation représenté. Conformément à la figure 1, le signal d'entrée est appliqué aux deux discriminateurs. Le signal rectangulaire apparaissant à la sortie des discriminateurs est appliqué d'une part, aux dispositifs de remise à zéro associés et'autre part, aux deux intégrateurs 5, 6. Le signal de sortie de forme triangulaire des intégrateurs 5, 6 est comparé dans les deux comparateurs 7, 8 avec la tension à régler. Les signaux de sortie des comparateurs 7, 8 font passer la bascule 9 dans la condition correspondante. La bascule 9 est commutée correctement par les impulsions de remise à zéro-également en cas de panne. Les deux signaux de sortie de la bascule 9 commandent les thyristors. La figure 2 représente le diagramme d'impulsions produites. La courbe a représente le signal d'entrée qui est converti par les comparateurs 1, 2 en deux signaux rectangulaires opposés b, c. Le flanc positif du signal rectangulaire b, c produit à la sortie des dispositifs de remise à zéro 3,4 de courtes impulsions de remise à zéro d, e. Le signal rectangulaire b, c est converti dans les intégrateurs 9, 6 en signaux triangulaires f, g. Les deux comparateurs 7, 8 produisent, par comparaison dn signal triangulaire f, g avec la tension à régler, les signaux rectangulaires de sortie h, i. Les flancs décroissants des signaux sortant des comparateurs 7, 8 font apparattre aux deux sorties de la bascule 9 les signaux inverses correspondants;l,k qui servent à la commande des thyristors. Les différents groupes de composants seront décrits ci-après: Le signal d'entrée a est limité en amont des discriminateurs 1, 2 par l'intermédiaire de diodes Zener branchées en série avec des résistances non représentées. Ainsi le mode de fonctionnement du circuit est indépendant de l'amplitude de la tension. On assure ainsi la protection d'une parti de l'entrée du discrimina- teur contre des surtensions dangereuses ,et, d'autre parts la pente de la tension au passage de zéro est également suffisante mame dans le cas d'un petit signal d'entrée a. Le signal de sortie du discriminateur 1, 2 est modifié à chaque passage au zéro. Le second discriminateur 2 de meme type est utilisé de façon à produire la tension rectangulaire inversée. Le flanc positif du signal rectangulaire b, c déclenche, dans le cas des dispositifs de remise à zéro 3, 4 agencés sous la forme d'wkmultivibrateur monostable, de courtes impulsions d, e. Ces signaux de remise à zéro assurent, à la fin de chaque oscillation triangulaire f, g, aussi bien la remise à zéro de l'intégrateur 5, 6 que la remise à zéro de la bascule 9 en cas de panne. Ce n'est que lors de variations brusques de fréquence se produisant à l'intérieur d'une période que les intégrateurs 5, 6 et également la bascule 9 sont remis à zéro par les dispositifs 3, 4. Dans le cas d'une fréquence constante, il n'est pratiquement pas nécessaire que l'intégrateur soit remis à zéro et également la bascule 9 se trouve dans une condition correcte et- ne nécessite aucune impuision de remise à zéro d, e.L'intégrateur 5, 6 reçoit également le signal rectangulaire b, c provenant des deux discriminateurs 1, 2 et le convertit en un signal triangulaire f, g. Pour obtenir une position définie de sortie à chaque oscillation triangulaire , g, l'intégrateur 3, 6 est remis à zéro après chaque période. Les deux comparateurs 3, 6 comparent l'amplitude des oscillations triangulaires f, s avec la tension de référence réglable et, aussitôt que l'oscillation triangulaire , g, devient inf4- rieure à la tension de référence, le comparateur 3, 6 produit une pulsation négative dans sa tension de sortie en vue de faire commuter la bascule 9. La bascule 9 fournit alors un signal statique d'amorçage, bien qu'elle soit commandée dynamiquement par les comparateurs 7, 8. La bascule 9 reçoit également en provenance des~dispositifs de remise à zéro 3, 4 des impulsions qui assurent la remise à zéro de la bascule 9, cependant seulement en cas de panne, après la dernière demi-onde. On est ainsi garanti d'un fonctionnement sans incident. RE v ND I C AT IONS 1.- Dispositif polar déterminer le point d'amorçage d'un onduleur pourvu de valves électriques commutables, de préférence des thyristors et qui fait partie d'un convertisseur de fréquence, 1' onduleur comportant un circuit dtamorçage associé à ses valves, caractérisé en ce que le circuit d'amorçage comporte nn discriminateur qui produit à partir de la tension alternative une tension rectangulaire de phase identique, en ce que ce discriminateur est branché en série avec un intégrateur pouvant convertir cette tension rectangulaire en une tension triangulaire qui peut être comparée avec une tension continue prédéterminable dans un comparateur branche en série avec l'intégrateur en vue d'établir le point d'amorçage. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'amorçage se compose de deux circuits branchés en parallèle et présentant un déphasage de 1800. 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les sorties des comparateurs sont reliées aux entrées d'une bascule qui peut être remise à zéro par les flancs de la tension rectangulaire. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'intégrateur peut être remis à zéro à la fin de chaque demi-onde en vue de produire la tension triangulaire. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tension d'entrée du convertisseur peut être limitée par des diodes Zener branchées en amont du discriminateur.