Brevet FR2441947A1 — publié le 19800613

La présente invention concerne un montage pour un bloc de commande verticale de convertisseurs statiques polyphasés et pilotés par le réseau, dans lequel la tension de sortie d'un générateur de dents de scie, qu'un étage de synchronisation branche a chaque passage par zéro de la tension alternative de commande synchrone avec le réseau, est comparée pour chaque phase à une tension de commande par un comparateur qui commute un signal sur un conformateur d'impulsions d'allumage lors de l'égalité des valeurs absolues des deux tensions. Un tel montage est décrit dans les AEG-Mitteilungen 55 (1965), nO 7, pages 613 à 620. Des blocs de commande verticale sont désormais pratiquement les seuls utilisés. Dans l'hypothèse d'une symétrie à 1200 suffisante du déclenchement synchrone avec le réseau des générateurs de dents de scie nécessaires pour chaque phase, le problème posé par ce procédé réside essentiellement dans l'équilibrage précis des flancs des dents de scie. Ces opérations d'équilibrage, imputables aux tolérances des composants, s'effectuent par soudage de résistances fixes préalablement mesurées ou à l'aide de potentiomètres appropriés. Cet équilibrage se limitant pour l'essentiel à la vitesse de croissance de la tension de la dent de scie, le fonctionnement sur des réseaux à 60 Hz au lieu de 50 Hz impose l'utilisation d'un élément préalablement équilibré, après la déconnexion ou la commutation des composants déterminant la vitesse de croissance de la tension (ponts de commutation par exemple). L'invention vise à éviter, au moyen de montages appropriés, les opérations d'équilibrage imposées par les tolérances des composants et des variations de fréquence. Par hypothèse, il n'y a pas de variation soudaine de fréquence, les composants ne varient que lentement et les variations de température ne sont également pas soudaines. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les intégrateurs des générateurs de dents de scie constituent chacun un système réglé, inséré dans une boucle de régulation de façon qu'une grandeur pilote commune étant prédéterminée, les intégra teurs se chargent à une même valeur de crête pendant le temps fixé par deux passages successifs par zéro de la tension alternative de commande synchrone avec le réseau. Un appareillage réduit assure ainsi une adaptation du bloc de commande à d'autres fréquences du réseau (entre 25 et 100 Hz au minimum), sans opérations d'équilibrage supplémentaires. Un équilibrage de symétrisation des impulsions est en outre avantageusement supprimé dans le cas des blocs de commande a trois ou six pulsations, avec utilisation d'une seule tension de référence. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente le schéma synoptique d'un bloc de commande connu en réalisation monophasée; la figure 2 représente la variation temporelle des tensions de signal de divers éléments du bloc de commande connu selon figure 1; la figure 3 représente le schéma synoptique d'un bloc je commande selon l'invention; la figure 4 représente la variation temporelle des tensions de signal de divers éléments du bloc de commande selon figure 3; la figure 5 représente le schéma synoptique d'un bloc de commande à six pulsations selon l'invention; et la figure 6 représente une variante du schéma synoptique de la figure 3. La figure 1 représente le schéma synoptique d'un bloc de commande connu monophasé, constitué par un etage de synchronisation 1, un générateur de dents de scie 2, un comparateur tensions 3 et un étage conformateur et amplificateur d'impulsions 4. La détection du passage par zéro (impulsions U1) de la tension alternative de commande U synchrone avec le réseau par l'étage de synchronisation syn 1 branche l'intégrateur du générateur de dents de scie 2, dont la tension de sortie U2 est comparée à la tension de commande Ust Lors de l'égalité des valeurs absolues des deux tensions, le comparateur 3 commute un signal U3 sur l'étage conformateur et amplificateur d'impulsions 4, qui délivre ainsi une impulsion de sortie U4.La polarité de la tension de synchronisation détermine la sortie de l'étage 4 (sortie 0 ou sortie 1800) délivrant l'impulsion. La description du procédé montre nettement que la position de l'impulsion ha = f(U présente des angles de commande différents pour une meme excursion de la tension de commande, quand la fréquence du réseau passe par exemple de 50 à 60 Hz, comme le montrent aussi les diverses courbes de tension de la figure 2. Outre les blocs fonctionnels 1 à 4, le montage selon l'invention représenté à la figure 3 comporte pour chaque générateur de dents de scie 2 une boucle de régulation constituée par une source de tension de référence 5, un régulateur 6, un intégrateur 7 et un amplificateur 8 à gain V = -1. Un interrupteur à transistor à effet de champ est branché en parallèle avec l'intégrateur du générateur de dents de scie 2. Le régulateur 6 est constitué par un amplificateur opérationnel PI, qui amplifie puis applique au système réglé la différence entre la tension de référence et la grandeur réglée, délivrée par l'intégrateur 7 à partir de la tension en dents de scie. Selon la figure 4, la vitesse de croissance de la vitesse de sortie de l'intégrateur du générateur de dents de scie 2, linéaire dans le temps à partir de la tension de référence U5, est interrompue par une impulsion de synchronisation, toujours produite lors du passage par zéro de la tension alternative, puis annulée par suite de la décharge rapide du condensateur. La tension en dents de scie U2 résultante est appliquée à l'intégrateur 7, dont la tension de sortie est amplifiée avec un gain de 2. La comparaison de la tension de référence Us, de polarité adaptée, et de la tension de sortie U7 de l'intégrateur 7 donne la tension de sortie U6, qui est amplifiée par le régulateur 6 et, appliquée à l'entrée d'intégrateur du générateur de dents de scie 2, assure que la valeur de crête de la tension en dents de scie U2 prend toujours la valeur absolue de la tension de référence U5. La symétrie des impulsions de sortie dépend ainsi simplement de la précision des composants (résistances de pondération, amplificateurs opérationnels). La tolérance du condensateur d'intégration du genérateur de dents de scie 2 peut toutefois être comprise entre 20 et 30 % et permet ainsi la sélection du condensateur dans les catalogues usuels. Le bloc de commande traite par auto-adaptation les variations de fréquence résultant du raccordement à un réseau d'une fréquence autre que 50 Hz. Comme le montre la comparaison entre 50 et 60 Hz, l'angle de commande a1 La plage de fréquence est limitée par la durée des impulsions de synchronisation et l'excursion de la tension de sortie du régulateur 6. Rne auto-adaptation est toutefois possible sur la plage de 25 à 100 Hz. La figure 5 représente le montage selon l'invention d'un bloc de commande à six pulsations, comportant un bloc de commande par phase du réseau (prime, seconde ou tierce), mais une seule source de référence commune 5 et un seul amplificateur inverseur commun 8. La figure 6 représente une autre possibilité de réalisation du montage. L'amplificateur inverseur 8 du montage selon figure 3 est remplacé dans ce cas par une seconde source de tension de référence 9, qui délivre une tension Ug égale à la tension de référence U5, mais de polarité opposée. Il est en outre possible de réaliser aussi le montage en disposant le point de comparaison en amont de l'intégrateur 7. La source de tension de référence 9 supplémentaire est également supprimée dans ce cas, car la tension de référence U5 peut être appliquée directement au point de comparaison. Bien entendu, diverses modifications peuvent etre apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Montage d'un bloc de commande verticale de convertisseurs statiques polyphasés et pilotés par le réseau, dans lequel la tension de sortie d'un générateur de dents de scie, qu'un étage de synchronisation branche à chaque passage par zéro de la tension alternative de commande synchrone avec le réseau, est comparée pour chaque phase à une tension de commande par un comparateur qui commute un signal sur un conformateur d'impulsions d'allumage lors de l'égalité des valeurs absolues des deux tensions, ledit montage étant caractérisé en ce que les intégrateurs des générateurs de dents de scie constituent chacun un système réglé, inséré dans une boucle de régulation de façon qu'une grandeur pilote commune étant prédéterminée, les intégrateurs se chargent à une même valeur de crête pendant le temps fixé par deux passages successifs par zéro de la tension alternative de commande synchrone avec le réseau. 2. Montage selon revendication 1, caractérisé par une boucle de régulation, constituée par une source de tension de référence délivrant la grandeur pilote commune, un amplificateur inverseur, un intégrateur et un régulateur. 3. Montage selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un intégrateur, remis à zéro lors du passage par zéro de la tension alternative de commande synchrone avec le réseau, est prévu pour la production des dents de scie. 4. Montage selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le branchement d'un interrupteur à transistor à effet de champ en parallèle avec l'intégrateur. 5. Montage selon une-quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par l'emploi comme régulateur d'un amplificateur opérationnel PI, qui amplifie, puis applique au système réglé la différence entre la tension de référence et la grandeur de réglage délivrée par l'in tégrateur à partir de la tension en dents de scie. 6. Montage selon une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'amplificateur inverseur de la boucle de régulation est remplacé par une seconde source de tension de référence, qui délivre une tension égale à la première tension de référence, mais de polarité opposée. 7. Montage selon une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par la suppression de l'amplificateur inverseur de la boucle de régulation et le déplacement du point de comparaison en amont de l'intégrateur, la tension de référence étant appliquée directement à l'emplacement du point de comparaison antérieur.