Brevet FR2446556A1 — publié le 19800808

La présente invention concerne un perfectionnement aux onduleurs statiques alimentés par une source continue et dont la charge en sortie peut être très diverse: faible ou grande, inductive ou non, réceptrice ou ntême génératrice,... Les onduleurs transforment un courant ou une tension continue en un courant ou une tension alternative. Un schéma classique d'onduleur-est représenté en figure 1, et connu sous le nom d'onduleur parallèle. Un tel onduleur est très limité dans ses performances, surtout lorsque la charge 1 devient faible (emballement en tension) ou lorsque la charge 1 est inductive. Cet onduleur ne permet pas de renvoyer l'énergie vers la source continue. Pour pallier ces difficultés, on branche en antiparallèle sur les thyristors des diodes de retour 2 suivant la figure 2. Le schéma de la figure 2 ou ses dérivés permet 11 échange d'énergie avec la source continue 3 si celle-ci a une faible impédance (condensateur ou batterie) et convient donc bien pour charge inductive ou lorsque la charge devient génératrice. Toutefois, ce schéma présente encore des inconvénients: le temps de repos laissé aux thyristors 4 est allongé et dépend de la charge; on observe des sauts de tension aux bornes de la charge 1; le problème des charges faibles n'est pas résolu, l'on- duleur a tendance à s'emballer en tension. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients. De plus, la tension de sortie de l'onduleur est plus stable et limitée en amplitude. Selon l'invention, on rend l'inductance de lissage 5 dissymétrique, de façon à ce qu'elle s'oppose à toute variation brusque de courant dans le sens croissant, mais de façon à ce qu'elle permette au courant de s'inverser rapidement lors du renvoi d'énergie vers la source. A cet effet, comme montré en figure 3, une manière de réaliser cette inductance dissymétrique est de placer à ses bornes une diode 6. Ce procédé est donné à titre explicatif mais non limitatif. Sur la figure 3, on a représenté un onduleur à thyristors 4 et diodes de retour 2 alimenté par une source continue 3 et alimentant en alternatif une charge 1. L'inductance de lissage 5 est shuntée par une diode 6. Lors d'un à-coup de charge ou lors de la commutation, l'inductance de lissage 5 joue son rôle de blocage. Lors d'un délestage brutal de charge ou en fin de commutation, la diode 6 devient roue libre. Enfin, lors du retour d'énergie vers la source continue (fonctionnement de l'onduleur sur charge inductive), la diode 6 permet ce retour sans allongement des temps de repos des thyristors 4 ni saut de tension sur la charge 1 et de plus, l'induo- tance de lissage garde son énergie. Il y a lieu de remarquer que cette diode 6 empêche le circuit d'utilisation de s'emballer en tension et protège donc les thyristors 4. Dans un cirouit parfait, sans inductance de fuite, la tension maximum sur les thyristors 4 ne pourra pas dépasser dans le dans de la figure 3, deux fois la tension d' & limentation3 augment64 de la chute de diode 6. L'invention permet donc en outre, un fonctio ement plus aisé sur faible charge. Lorss de la c mmutation des thyristors 4, la tension du point milieu du ransformateur devient nulle (ou inférieure à la tension continue dans d'autres types de montage), ce qui entraîne une augmentation d'énergie dans l'inductance 5 de lissage. Ce surcroft d'énergie sera rendu en partie pendant le reste de la demi-période à la charge et en autre partie dissipée dans l'inductance 5 elle-même et la diode 6. En considérant que toute l'énergie emmagasinée dans l'in inductance 5 pendant la commutation n'est dissipée que dans la diode 6 dont la chute de tension est AU, on voit que la demipériode T/2 de fonctionnement de l'onduleur doit être telle que où E est la valeur de la tension 4ontinue et t le temps de la coimu- tation. A titre d'exemple, pour un onduleur 50 Hz alimenté à partir de batterie 24 Vcc, avec une diode 6 suivant l'invention, de chute directe de 0,6 V, il faudrait un temps de commutation # = 0,6 x 10 10-3 /24 Dans d'autres cas de tension ou de fréquence de fonctionnement, on sera amené à insérer une chute de tension plus grande dans le circuit diode 6 selon l'invention. On pourra réaliser cette chute de tension en insérant en série avec la diode une foroe contre-électromotrice soit dissipative telle que résis tance, diodes, capacité avec résistance en parallèle, etc..., soit une force contre-électromotrice de récupération telle que batterie, moteur, transformateur-redresseur, etc... L'invention porte sur une inductance asymétrique s'appliquant à tout type d'onduleur, l'onduleur parallèle à transformateur à point milieu ne constituant qu'un exemple non limitatif d'application. I1 va de soi qu'elle peut s'appliquer également aux onduleurs en demi-pont ou pont complet, monophasé ou n-phasé, réversible ou non. les effets de l'invention sur les performances de ltondu- leur sont multiples et revêtent des caractères différents suivant le type d'onduleur ou de charge ou de source continue. Une partie de ses effets a été énoncée, mais bien d'autres en découlent, telles que par exemple, atténuation d'oscillations. Des applications particulièrement intéressantes peuvent être trouvées dans l'utilisation de l'onduleur à partir de batterie ou autre source continue pour alimenter des charges en alternatif et par sa réversibilité naturelle dans l'utilisation des éléments de retour de l'onduleur comme chargeur de batterie ou alimentation d'un réseau continu. REVEND ICÂTIONS le Perfectionnement aux onduleurs, améliorant leur comportement et leur adaptation à des charges très variées caractérisé par le fait que l'inductance d'entrée de l'onduleur présente une caractéristique dissymétrique. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la dissymétrie de l'inductance est réalisée par une diode montée aux bornes de l'inductance. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la dissymétrie de l'inductance est réalisée par un ou des éléments semiconducteurs contrôlés ou non montés aux bornes de l'inductance. 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la dissymétrie de l'inductance est réalisée par des bobinages dont certains comportent des éléments semiconducteurs contralés ou non. 5. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait que des impédances ou des forces électromotrices sont montées en série ou en parallèle avec les semiconducteurs. 6. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait que des impédances ou des forces électromotrices sont montées en série ou en parallble avec les semiconducteurs.