Brevet FR2472871A1 — publié le 19810703

La présente invention concerne les onduleurs, qui, connectés entre les bornes d'une source de courant conti- nu, permettent d'engendrer un courant alternatif à fréquen- ce variable et sont destinés notamment à la commande de la vitesse de rotation d'une machine électrique tournan- te du type asynchrone et, plus précisément, un dispositif de récupération d'énergie pour un tel onduleur. Divers onduleurs à récupération d'énergie ont été décrits par exemple dans le brevets français 1 552 477 et 2 315 193, mais ils présentent l'inconvénient d'être de réalisation complexe et coûteuse par rapport à l'économie apportée. La présente invention a pour objet un dispositif de récupération d'énergie dont le prix est faible par rapport à l'économie réalisée. De façon connue, l'onduleur inclut un condensateur connecté entre les lignes à courant continu, et recevant l'énergie emmagasinée par les inductances de fuite de la machine commandée par l'onduleur, à chaque commutation d'un transistor. Lorsqu'aucun dispositif de récupération de cette énergie n'est prévu, une branche comprenant une résistance de dissipation de cette énergie en série avec un thyristor dont l'amorçage est commandé par la logique commandant déjà la commutation des autres composants commutables, est disposée en parallèle avec le conden- sateur. Selon la présente invention, le dispositif de récupération d'énergie est essentiellement constitué par un transformateur dont l'enroulement primaire, en série au moins avec/un transistor de commutation commandé par la logique, est connecté entre les bornes du condensateur et dont l'enroulement secondaire est disposé en série entre l'une des bornes de la source de tension continue et l'entrée correspondante de l'onduleur. Ce dispositif peut être complété de plusieursautres branches permettant d'en améliorer le fonctionnement et d'éviter la création de toute surtension entre les bornes du transistor utilisé. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit à laquelle deux planches de dessins sont annexées. La figure 1 représente le schéma électrique d'un en- semble constitué par l'onduleur et le dispositif de récu- pération d'énergie conformément à un premier mode de réa- lisation de la présente invention. La figure 2 représente le schéma électrique du même ensemble conformément à un deuxième mode de réalisation de l'invention, et La figure 3 représente le schéma de la figure 1 au- quel certaines branches ont été ajoutées au dispositif de récupération pour en améliorer le fonctionnement. En référence maintenant à la figure 1 qui représente à titre indicatif un premier mode de réalisation de l'in- vention, l'onduleur comporte six transistors 1 entre les- quels la machine 3 est connectée de manière connue. L'on- duleur est relié aux bornes de sortie d'un générateur 4 de courant continu qui est généralement constitué par un redresseur commandé disposé en série avec une inductance, aux bornes d'une source de tension alternative. Une lo- gique 5 commande la commutation des transistors 1 de l'on- duleur. Une branche comprenant une résistance 6 en série avec un thyristor 7 est prévue pour éviter toute surtension en- tre les lignes 8 et 9 à courant continu. En outre deux diodes 10 et 11 sont disposées en série dans les lignes 8 et 9 de manière connue entre le pont de transistors 1 et le pont de diodes 2 destiné à diriger l'énergie emma- gasinée par les inductances de fuite de la machine 3 lors des commutations des transistors 1 vers le condensateur-2 -- qui est connecté entre les lignes 8 et 9. Selon l'invention, le dispositif de récupération de cette énergie inclut essentiellement un transformateur dont l'enroulement primaire 13 est disposé en série avec au moins un transistor de commutation 14 et dont l'enrou- lement secondaire 15 est disposé entre l'une des bornes de la source de courant continu et l'entrée correspondante de l'onduleur. L'énergie emmagasinée dans le condensateur 12 dès l'apparition d'une tension à ses bornes est ainsi trans- eférée à un générateur de courant placé en série avec la source de courant 4. Deux diodes 16 et 17 isolent l'en- roulement 15 de la source de courant 4, lorsque le tran- sistor 14 est bloqué et qu'il n'y a pas récupération d'énergie. Le schéma représenté figure 2 met en oeuvre deux transistors de commutation 14 et 24. L'enroulement primai- re 13 du transformateur est disposé entre les points com- muns, d'une part, du transistor 14 et de la diode 23 re- liés en série dans une branche connectée entre les bornes du condensateur 12 et, d'autre part, du transistor 24 et de la diode 25 reliée en serie dans une'deuxième branche identi- quement connectée. Dans ce cas, l'énergie est récupérée lorsque les deux transistors 14 et 24 sont conducteurs et, à l'inverse, le transformateur est désaturé au moyen des deux diodes 23 et 25 lorsque ces deux mêmes transistors sont bloqués. Ce schéma présente l'avantage par rapport au dispo- sitif représenté figure 1 de mettre en oeuvre des transis- tors dont les performances sont réduites, donc des tran- sistors moins co teux. En effet, ils supportent une tension égale à la valeur de la tension de crête du condensateur 12 au lieu d'une tension double de cette dernière. En considération maintenant de la figure 3 sur la- - quelle les composants communs au schéma de la figure 1 portent les mêmes références, on constate que deux bran- ches ont été ajoutées au dispositif de récupération d'énergie. La première de ces branches comprend un second enrou- lement secondaire 18 du même transformateur, en série avec une diode 19, la branche étant connectée en parallèle avec le condensateur 12. Cette branche a pour fonction de dé- saturer le transformateur lorsque le transistor 14 est bloqué. Elle permet ainsi d'évacuer automatiquement et rapidement le courant magnétisant. -La seconde de ces branches comprend une résistance en série avec un thyristor 22 commandé par la logique 5. Cette seconde branche est connectée en parallèle avec l'en- roulement primaire 13 du transformateur. Elle a pour but, essentiellement, de faire décroître très rapidement la tension aux bornes du transistor 14 lorsque ce dernier est bloqué, de manière-à obtenirun facteur de durée ex- cellent et à dissiper l'énergie emmagasinée dans l'enrou- lement primaire 13 dans la résistance 20. Selon une forme de réalisation, la tension continue était environ de 700 V et la fréquence de fonctionnement du dispositif s'élevait à 2 kHz pour une machine de 30 kW. Le dispositif a apporté dans ces conditions une économie de 10 % environ de l'énergie consommée. Bien que seul un mode de réalisation de l'invention ait été décrit, il est évident que toute modification ap- portée par l'Homme de l'Art dans l'esprit de l'invention ne sortirait pas du cadre de la présente invention-. Par exemple l'enroulement secondaire 15 peut etre disposé en série entre l'autre borne de la source de courant continu 4 et l'entrée correspondante de l'onduleur. De même le dis- positif de récupération qui vient d"être décrit peut être mis en oeuvre également avec un onduleur à thyristors et non à transistors. Enfin le moteur connecté aux bornes de l'onduleur peut être aussi bien du type asynchrone que du type synchrone sous-excité. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de récupération d'énergie pour un onduleur connecté entre les bornes d'une.source de courant continu de manière, à engendrer un courant alternatif à fréquence variable destiné notamment à la commande de la vitesse de rotation d'une machine électrique tournante, le dit onduleur incluant une logique commandant la commutation des divers composants commutables et un condensateur connecté entre les lignes à courant continu du dit onduleur et re- cevant l'énergie emmagasinée par les inductances de fuite de la dite machine à chaque commutation par l'intermédiaire d'un pont de diodes. Caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur dont l'enroulement primaire (13), en série avec au moins un transistor de commutation (14) commandé par la dite lo- gique (5), est connecté entre les bornes du dit condensa- teur (12), et dont l'enroulement secondaire (15) est dispo- sé en série avec l'une des bornes de la dite source (4) et l'entrée correspondante du dit onduleur. 2.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'une première diode (17) est disposée en série avec le dit enroulement secondaire (15), une seconde diode (16) étant disposée en parallèle avec la branche incluant le dit enroulement secondaire (15) et la dite première diode (17) de manière à interdire toute circulation du courant contraire à la polarité de la dite source (4). 3.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il inclut en outre une branche comprenant un second en- roulement secondaire (18) du dit transformateur en série avec une troisième diode (19), la dite branche étant con- nectée entre les bornes du dit condensateur (12) de maniè- re à désaturer le dit transformateur lorsque le dit tran- sistor (14) est bloqué. 4.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il inclut en outre une branche comprenant une résistan- ce (20) en série avec un thyristor (22) commandé par la dite logique (5), la dite branche étant connectée entre les extrémités du dit enroulement primaire (13). 5.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dit enroulement primaire (13) est disposé entre les points communs d'une part d'un premier transistor de commutation (14) et d'une diode (23) reliés en série dans une branche connectée aux bornes du dit condensateur (12) et, d'autre part, d'un deuxième transistor de commutation (24) et d'une diode (25) reliés en série dans une autre branche identiquement connectée.