Brevet FR2481536A1 — publié le 19811030

ADAPTATEUR POUR CIRCUIT INTERMEDIAIRE D'UN ENSEMBLE DE CONVERTIS SEURS STATIQUiES La présente invention concerne la transformation d'une puissance d'entrée en courant alternatif ou continu en une puissance de sortie en courant alternatif avec trans- formation intermédiaire en courant continu au moyen de convertisseurs statiques, et, plus particulièrement, un adaptateur disposé dans le circuit intermédiaire de ma- nière à éviter la formation d9harmoniques à fréquences va- riables du courant dans le réseau d'alimentation en puis- sance d'entrée lors de commutation des thyristors des con- vertisseurs statiques0 On sait que du fait des commutations successives des thy- ristors, des harmoniques à fréquences variables notamment aux basses vitesses du moteur électrique utilisant la puis- sance de sortie en courant alternatif, viennent s'ajouter aux harmoniques à fréquence fixe engendrées par les commun tatione normales des thyristors du convertisseur d'entrée connecté à la ligne d'alimentation. Ces harmoniques à fré- quences variables sont difficiles à éliminer par filtrage et peuvent affecter gravement le fonctionnement des circuits de voie ou de signalisation lorsque lé moteur est utilisé pour la traction ferroviaire. La présente invention a pour but de modifier la forme des ondes de courant engendrées sur la ligne d2alimentation, de manière à réduire les perturbations dans cette ligne tout en permettant une réduction notable du taux d'harmo- niques à fréquence fixe. Pour atteindre ce but, selon la présente invention, l'adap- tateur, disposé dans le circuit intermédiaire à courant con- tinup est constitué par une branche connectée entre les bor- nes de sortie du convertisseur d'entrée et comprenant, en série, un thyristor de roue libre et une inductance dont la valeur est égale à l'inductance totale de fuite du mo- teur électrique connecté au convertisseur de sortie. La présente invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit de divers modes de réalisation,donnés à titre non limitatif pour illustrer l'invention, description à laquelle deux planches de des- sins sont annexées. La figure 1 représente le schéma électrique d'un circuit d'alimentation en courant alternatif d'un moteur électri- que à deux enroulements d'induit, conformément à la présen- te invention, et La figure 2 représente une variante du schéma électrique de la figure 1 appliquée à l'alimentation en courant alternatif d'un moteur électrique à enroulement d'induit unique à neutre sorti. En référence maintenant à la figure 1, le moteur 1 qui com- porte deux enroulements d'induit, est alimenté comme décrit dans la demande de brevet français 79 07241 déposée le 22 Mars 1979 au nom de la demanderesse. Les deux enroulements d'induit du moteur 1 sont respectivement connectés aux bor- nes de sortie de deux onduleurs réversibles 2 et 3, dont les bornes d'entrée sont reliées au circuit intermédiaire 4 à courant continu, connecté aux bornes d'un redresseur à thy- ristors 5. Le circuit intermédiaire 4 inclut deux inductances 19,29 à fort facteur de couplage par inductance mutuelle, dont le rôle principal est d'assurer le lissage du courant appliqué aux moteurs tout en permettant le transfert instantané du courant d'un enroulement d'induit du moteur 1 à l'autre lors des commutations des thyristors des ondûleurs au démar- rage ou à faible vitesse du moteur. Une branche comprenant des thyristors 6 et 7 disposés en série, est connectée entre les bornes d'entrée du circuit intermédiaire 4, ces dernières étant.reliées aux bornes de sortie du redresseur 5. Le point commun 8 des deux thyristors 248 1536 6,7 est connecté aux bornes d'une entrée de polarité in- verse des onduleurs réversibles 2 et 3, bornes qui sont reliées ensemble, tandis que deux inductances 19, 29 de même valeur et à fort facteur de couplage par inductance mutuelle-sont disposées respectivement entre chacune des bornes d'entrée du circuit intermédiaire 4 et les deux autres bornes de polarité inverse des deux onduleurs réversibles 2 et 3. Connectée entre les bornes de sortie du convertisseur d'entrée 5, la branche du circuit d'adaptation conforme à l'invention est constituéepar le thyristor 18 et l'in- ductance 16 disposés en série. En fonctionnement, lorsque l'on veut réaliser une commu- tation des thyristors de l'onduleur 2, on amorce le thy- ristor 7 au moment o la tension instantanée est négative. Un circuit de roue libre s'établit alors par l'intermé- diaire du thyristor 7, de l'onduleur 3 et de l'inductance 29. Toute la tension négative se trouve appliquée au circuit constitué par le thyristor 6, l'inductance 19 et l'ondu- leur 2. Du fait du fort coefficient de mutuelle induc- tance entre les enroulements 19 et 29, le courant dispa- rait dans l'enroulement 19 et dans l'onduleur 2 pour se retrouver, doublé, dans le circuit constitué par le thyristor 7 et l'onduleur 3. Toutefois, ce transfert a lieu avec un délai déterminé par la valeur de la tension et la valeur des inductances de fuite du moteur et de l'inductance mutuelle. Le courant du moteur passe par la roue libre et disparaît de ce fait de la source d'alimentation. On commande alors la commutation des thyristors du redresseur 5; la tension instantanée sur le circuit à courant continu redevient positive et le courant réapparaît. Tant que la roue libre fonctionne, la tension positive est appliquée sur l'on- duleur-2. Le courant réapparaît dans cet onduleur et, par suite, dans la ligne, avec un délai toujours déterminé par la valeur instantanée de la tension appliquée par le redresseur 5 et les inductances de fuite du moteur et de la mutuelle inductance. Lorsqu'il n'y a pas de commutation à effectuer parmi les thyristors des onduleurs 2 et 3 lors des commutations pé- riodiques des thyristors du redresseur 5, le changement de signe du courant dans la ligne serait beaucoup plus rapide que ci-dessus si l'on n'avait pas ajouté la bran- che comprenant l'inductance 16 et le thyristor 18 dispo- sés en série, le courant dans la ligne affecterait alors la forme de créneaux rectangulaires, alors que lorsque lion réalise une commutation, le courant de la ligne af- fecte une forme de trapèze. L'alternance de trapèzes et de créneaux rectangulaires à la fréquence de commutation du courant dans le moteur en- gendre dans la ligne des harmoniques à fréquence variable. En connectant entre les bornes de sortie du redresseur 5 la branche conforme à l'invention, l'onde de courant dans la ligne est toujours formée de trapèzes identiques, qu'il y ait ou non commutation des thyristors des onduleurs. En effet, si au moment de la commutation périodique des thy- ristors du redresseur 5 il n'y a pas de commutation à opérer dans les onduleurs 2 et 3, on amorce, au moment o la tension instantanée à la sortie du redresseur 5 est négative, le thyristor 18 au lieu du thyristors 6 et 7. Labranche constituée par l'inductance 16 et le thyristor 18 va jouer un rôle de roue libre, mais son intervention sera retardée du fait de l'inductance 16. Ce retard sera détermi- né par la valeur de la tension instantanée et la valeur de l'inductance. L'inductance 16 est choisie de manière que sa valeur soit égale à la somme de l'inductance de fuite du moteur et de l'inductance mutuelle 19- 29. Dans ces conditions, 248 1 536 le retard sera le même que lorsqu'il y a une commutation à réaliser dans les onduleurs 2 ou 3. La roue libre s'établit donc identiquement et le courant disparaît dans la source d'alimentation avec le même retard. Lorsque le courant est complètement établi dans la roue li- bre et donc a disparu dans la ligne, on peut amorcer les thyristors du redresseur 5.L La tension redevient alors po- sitive, le courant disparaît de la roue libre constituée par l'inductance 16 et le thyristor 18 avec un retard éga- lement déterminé par la tension instantanée et la valeur de l'inductance 16. Il réapparaît alors dans la ligne avec ce même retard. Au total, les retards pour la disparition du courant dans la ligne et sa réapparition sont égaux, qu'il y ait ou non commutation concomitantedes thyristors des onduleurs 2 ou 3. On peut également utiliser un tel schéma pour la commande d'un moteur électrique à enroulement unique et à neutre sorti comme représenté figure 2. Dans ce cas, le point de jonction 8 des deux thyristors 6 et 7 est relié directement au neutre du moteur 21 tandis que l'enroulement d'induit est relié à un unique onduleur réversible 20, le fonctionne- ment du circuit étant, par ailleurs identiques Bien que seuls certains modes de réalisation de l'invention aient été décrits, il est évident que toute modification apportée par l'Homme de l'Art dans le même esprit ne sorti- rait pas du cadre de la présente invention. En particulier, le convertisseur d'entrée.5 peut être constitué par un hâ- cheur connecté entre les bornes d'une source d'alimentation à courant continu de façon connue. En outre, il est bien évident qu'une unité centrale non représentée sur les figures commande l'amorçage des différents thyristors. REVENDICATION UNIQUE - Adaptateur disposé dans le circuit intermédiaire à courant continu d'un ensemble de transformation d'une puis- sance d'entrée en une puissance de sortie en courant alter- natif au moyen de convertisseurs statiques à thyristors, des moteurs électriques étant connectés aux convertisseurs de sortie, caractérisé en ce qu'il inclut une branche compre- nant en série un thyristor (18) de roue libre et une induc- tance (16) dont la valeur est égale à l'inductance totale de fuite des dits moteurs électriques (1), la dite branche étant connectée entre les bornes de sortie du convertisseur d'entrée (5).