Brevet FR2466804A1 — publié le 19810410

Régulation électronique de puissance de récepteurs d'énergie electrique commandable en fonction de grandeurs d'état variables, et notamment entraînement de machines frigorifiques ou analogues soumis à régulation en fonction de la température. La présente invention concerne une régulation électronique de puissance de récepteurs d'énergie électrique commandable en fonction de grandeurs d'état variables, et notamment un entraînement de machines frigorifiques ou analogues soumis à régulation en fonction de la température, comportant, dans le circuit du récepteur, un élément de commutation électronique déclenchable, tel qu'un thyristor, un triac ou un autre élément analogue, dont le courant de déclenchement, s'écoulant de préférence à travers un condensateur monté en parallèle sur ledit récepteur, est commandable par un régulateur électronique alimenté en basse tension redressée. Les régulations électriques de puissance de ce genre sont très supérieures aux régulations mécaniques, non seulement par suite de leur encombrement bien moindre et de leur plus faible sensibilité aux perturbations, mais aussi par suite de leur plus grande précision de commutation. Cependant, leur coût, encore notablement plus élevé, s'oppose à la généralisation de leur emploi, cela en particulier dans le cas d'appareils fabriqués en grande série tels que des réfrigérateurs et des appareils analogues. Un important facteur de frais dans de telles régulations de puissance électroniques est la partie de réseau qui engendre la basse tension nécessaire au fonctionnement du régulateur électronique et permet de ce fait l'utilisation d'éléments de commutation électroniques peu coûteux. Les frais occasionnés par cette partie de réseau augmentent avec l'énergie consommée du côté basse tension par le régulateur. L'invention a par conséquent pour objet une régulation électronique de puissance du type annoncé qui, par des moyens simples, soit dotée d'un réseau peu compliqué et bon marché qui permette d'utiliser des éléments de commutation électroniques peu coûteux. Cette régulation électronique est caractérisée par le branchement en série avec le condensateur de moyens provoquant une chute de tension définie sur lesquels la tension d'alimentation du régulateur électronique est prélevée. Le prélèvement selon l'invention de l'alimentation sur les moyens provoquant une chute de tension définie permet de diminuer notablement dans des régulateurs électroniques connus la dépense nécessaire à la production de la basse tension requise, car, pour engendrer celle-ci, on utilise les moyens déjà nécessaires aux impulsions d'amorçage du triac en leur faisant ainsi remplir, de façon économique, une double fonction. Dans un mode de réalisation particulièrement simple et fiable de l'invention, les moyens utilisés pour provoquer une chute de tension définie sont deux diodes Zener de tensions de claquage au moins approximativement égales branchées en série, l'une dans le sens de conduction, l'autre dans le sens de claquage. On obtient de la sorte des impulsions rectangulaires de basse tension que l'on peut aisément redresser, à l'aide d'un redresseur en pont et d'un simple petit condensateur de lissage très peu coûteux, en une tension d'alimentation stable pour le régulateur électronique. Suivant d'autres particularités possibles de l'invention : entre les bornes de prélèvement de la tension d'alimentation est branché un redresseur en pont-du côté basse tension duquel est en circuit une diode Zener dont la tension de claquage est inférieure à celle des deux diodes Zener montées en série avec le condensateur; la diode Zener en circuit du côté basse tension est commandable par l'intermédiaire d'un amplificateur opérationnel placé dans la diagonale d'un montage en pont. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif, concernant un entraenement avec régulation électronique d'une machine frigorifique à compresseur, et illustré schématiquement par le dessin annexé, sur lequel la figure 1 représente un montage simple pour l'amorçage et le blocage d'un triac branché en série avec l'entraînement d'un compresseur à froid ainsi que pour l'obtention d'une tension continue pour un régulateur électronique remplacé ici par un simple commutateur; la figure 2 représente un montage correspondant à celui de la figure 1, mais comportant, au lieu du simple commutateur, un régulateur électronique opérant en fonction de la température; la figure 3 est un diagramme exprimant la relation entre la tension du réseau et le courant d'amorçage du triac. Le moteur d'entraînement V, figures i et 2, d'un compresseur non représenté d'un réfrigérateur ou autre appareil analogue est branché en série-avec les deux anodes A1 et A2 d'un triac TRC1. Un condensateur C1 précédé d'une résistance R1 est branché en parallèle sur le montage-série du moteur d'entraînement V et du triac TRC1 et lui-mêmé en série avec deux diodes Zener Z1, Z2 et une résistance R2. Les deux diodes Zener Z1 et Z2 ont au moins approximativement la même tension de claquage et sont branchées en série l'une par rapport à l'autre d'une façon telle que suivant la position de phase de la tension appliquée, l'une d'elles soit montée dans le sens de claquage, l'autre dans le sens de conduction et inversement. La gâchette G du triac TRC1 est raccordée entre la diode Zener Z2 et la résistance R2 montée en série avec cette dernière. Les deux diodes Zener Z1 et Z2 présentent, par suite de leur branchement en opposition, une chute de tension définie dans la branche du circuit montée en parallèle sur le moteur d'entraînement V et le triac TRC1. On prélève sur ces deux diodes une basse tension déterminée par elles pour un redresseur en pont de diodes D1 à D4 du côté tension continue duquel sont branchés en série une autre diode Zener Z3 et un commutateur Dans lé montage selon la figure 2, dont la plupart des détails concordent avec ceux du montage selon la figure 1, seul le commutateur S1 est remplacé par un régulateur électronique E qui est branché, du côté tension continue du redresseur en pont, derrière un condensateur de lissage C2.Le régulateur électronique E se compose essentiellement d'un montage en pont comportant, dans une branche, les résistances R3 et R4 en série et, dans l'autre, les résistance R5 et R6. Une thermistance NTCl est branchée en parallèle sur la résistance R5, tandis qu'un potentiomètre de réglage P3 est branché en série avec la résistance R6. Aux points de raccordement B1 et B2 de la diagonale de ce montage en pont est relié un amplificateur opérationnel double à deux amplificateurs OPV1 et OPV2 dont les entrées positives et négatives sont reliées entre-elles en croisement. L'amplificateur opérationnel OPV1 est branche par la diode Z3 sur la branche positive du redresseur en pont, tandis que l'amplificateur opérationnel OPV2 est couplé en rétroaction sur son entrée positive par un potentiomètre de réglage P1 et un deuxième potentiomètre réglable P2. Le triac TRC1 est amorcé par le roseau à travers le condensateur 1 et les deux diodes Zener Z1 et Z2 polarisées en opposition. Le condensateur C1 est calculé en sorte que le courant capacitif suffise tout juste pour le déclenchement assuré du triac TRC1 : il est donc petit et bon marché. De par son déphasage, le courant capacitif I qui traverse le condensateur C1 atteint, comme l'indique la figure 3, sa valeur de pointe au moment où il devient nécessaire pour l'amorçage du triac, c'est-à-dire au passage par zéro de la tension U du réseau. La tension sur le triac lors de l'amor çage se présente toujours avec la même polarité que la tension aux anodes A2 et Ai. Pendant cet amorçage, les diodes Zener Z1 et Z2 fonctionnent respectivement en conduction et en avalanche en cas d'alternance positive et inversement en cas d'alternance négative. Dans le montage selon la figure l, on peut ensuite interrompre le courant d'amorçage en fermant le commutateur S1. Le courant du condensateur se ferme alors à travers le redresseur en pont et la diode Zener Z3 si la tension de claquage de celle-ci est choisie inférieure à celle de Z1 et Z2 Le commutateur S1 peut être remplacé par le commutateur électronique E selon la figure 2. On utilise comme tension d'alimentation de la partie électronique la tension continue engendrée par le redresseur en pont et, dans le cas de la figure 2, lissé par le condensateur C2, tension présentant les valeurs maximales de Z1, Z2 et Z3. Il règne une tension continue présentant la valeur maximale de Z1 et Z2 tant que le commutateur S1 est ouvert; dans le cas contraire, la valeur maximale de la tension continue est déterminée par Z3. Si le commutateur électronique E représenté sur la figure 2 constitue un "régulateur à constante mise en circuit", dont la tension d'alimentation est engendrée de la façon précitée, la mesure de la température est assurée par le montage en pont avec la thermistance NTC Si le pont entre en désaccord par suite d'un changement de température sur NTCl,l'un ou l'autre des deux amplificateurs opérationnels OPV1 et OPV2 se met en circuit; OPV1 remplace en même temps le commutateur S1 de la figure 1. Tant que la thermistance NTC1 est exposée à une température qui se situe au-dessous du point de commutation supérieur, ou point de mise en circuit, l'amplificateur opéra tionnel OPV es tionnel OPV2 est bloqué par la tension régnant alors dans le pont. L'amplificateur OPV1 est au contraire conducteur et 1-a diode Z3 est à sa tension de claquage. Le courant d'amorçage est, de ce fait, interrompu sur la gâchette G du triac TRC1 de la façon déjà exposée et le moteur d'entraînement V reste arrêté. Lorsque l'amplificateur OPV2 est bloqué, les résistances P1 et P2 sont découplées, car ledit amplificateur OPV2 est réalisé avec "collecteur ouvert". Le point de mise en circuit est réglable au moyen du potentiomètre P3. Mais dès que la température de la thermistance NTC dépasse le point de mise en circuit supérieur, le pont est désaccordé et l'amplificateur OPV1 se bloque, si bien que le triac TRC1 s'amorce et que le moteur d'entraînement V se met en marche. Dans ces conditions, la température de NTC1 s'abaisse de nouveau. Si NTC1 prend alors par la suite la température correspondant au point de commutation inférieur, l'amplificateur OPV2 devient conducteur.Si le potentiomètre P2 est réglé sur la valeur de résistance zéro, cela correspond à un état de "mise hors circuit à froid" dont la valeur peut êt-re compensée par ledit potentiomètre P2, lequel est muni à cet effet d'un bouton de réglage accessible de l'extérieur et permettant à l'utilisateur de l'appareil frigorifique muni de la régulation de puissance électronique ci-dessus décrite de choisir sa valeur de "mise hors circuit". Les caractéristiques de P2 déterminent la plage de réglage. De par le couplage croisé des entres positives et négatives des deux amplificateurs OPV1, OPV2 de l'amplificateur opérationnel double, ces derniers sont mis en circuit alternativement. OPV2 agit en même temps sur le pont en désaccord par rétroaction, si bien que la commutation des deux amplificateurs intervient tout d'un coup. Dans le montage ci-dessus décrit ou un montage modifié, on peut utiliser aussi, au lieu des diodes Zener, d'autres éléments tels, par exemple, que des varistances, à condition que ceux-ci ne présentent que la caractéristique, nécessaire à la production de la tension d'alimentation, d'une chute de tension définie. REVENDICATIONS l. Régulation électronique de puissance de récepteurs d'énergie électrique commandable en fonction de grandeurs d'état variables, et notamment entraînement de machines frigorifiques ou analogues soumis à régulation en fonction de la température, comportant, dans le circuit du récepteur, un élément de commutation électronique déclenchable tel qu'un thyristor, un triac ou un autre élément analogue dont le courant de déclenchement, s'écoulant de préférence à travers un condensateur monté en parallèle sur ledit récepteur, est commandable par un commutateur électronique alimenté en basse tension redressée, régulation caractérisée par le branchement en série avec le condensateur de moyens provoquant une chute de tension définie sur lesquels est prélevée la tension d'alimentation du régulateur électronique (E). 2. Régulation de puissance selon la revendication 1 caractérisée par le fait qu'elle comporte, comme moyens provoquant une chute de tension définie, deux diodes Zener (Z1, Z2) de tensions de claquage au moins-approximativement égales branchées, l'une dans le sens de conduction, l'autre dans le sens de claquage. 3. Régulation de puissance selon la revendication 2 caractérisée par le fait qu'elle comporte, entre les bornes de prélèvement de la tension d'alimentation, un redresseur en pont du côté tension continue duquel est en circuit une diode Zener (Z3) dont la tension de claquage est inférieure à celle des deux diodes Zener (Z1, Z2) en série avec le condensateur (C1). 4. Régulation de puissance selon la revendication 3 caractérisée par le fait que la diode Zener (Z3) en circuit du côté tension continue est commandable par l'intermédiaire d'un amplificateur opérationnel (OPV1) placé dans la diagonale (B1 B2) d'un montage en pont.