Brevet FR2481852A1 — publié le 19811106

L'invention a pour objet une instal- lation de charge de batterie comportant un alternateur, notamment un alternateur à aimant permanent, à la suite duquel est branché un redresseur en pont avec des valeurs commandées, et un disposi- tif de réglage de tension servant à commander les valves com- mandées suivant la tension de sortie de l'alternateur. On connaît des installations de charge de batterie comportant un régulateur de tension qui commande le courant passant dans l'enroulement d'excitation de l'alternateur en maintenant ainsi la tension de charge constante. Dans les alternateurs à aimant permanent, en raison de l'éxcitation constante, le réglage de la tension de sortie peut être effectuée par une régulation transversale ou par une régulation longitudi- nale. On connaît des installations dans lesquelles le redresseur branché à la suite de ltalternateur est commandé en demi-onde, une partie des valves étant aussi commandée. On a utilisé jusqu'à maintenant une commande onéreuse par découpage de phase ou, avec une commande par paquets d'oscillations, de commander toutes les valves simultanément, ce qui provoquait dans la plupart des cas, z> une charge dissymétrique des enroulements de l'alternateur. Il en résulte que les valves n'étaient pas soumises à une charge thermique uniforme. L'invention a pour but d'éviter les inconvénients mentionnés précédemment et concerne à cet effet une installation du type ci-dessus caractérisée en ce qu'il est prévu un régulateur de tension usuel et un montage de commande dont l'entrée est raccordée à la sortie de commande du régulateur de tension et dont les sorties sont raccordées aux jonctionsde commutation des valves. Par rapport aux réalisations connues, l'installation, conforme à l'invention, a pour avantage qu'avec la commande par paquets d'oscillation utilisée, les thyristors ne conduisent que des oscillations demi-onde complètes. On peut ainsi avoir un amorçage en phase correcte des valves et on empêche une charge dissymétrique de l'alternateur. Etant donné, d'une part, qu'on ne distingue pour les valves que les conditions "branchée" et "coupée" et, d'autre part, que la charge thermique est également répartie, il n'est pas nécessaire que ces valves soient déterminées pour un calibrage supérieur à celui des diodes normales du redresseur. 248 1 852 Des dispositions indiquées dans la suite permettent d'obtenir des modes de réalisation avantageux et des perfectionnements de l'installation de charge de batterie conforme à l'invention. Il est particulièrement avantageux que le dispositif de commande de tension soit construit avec un petit nombre d'éléments usuels du commerce et de façon compacte. Le montage n'exige pas d'entretien; il n'est pas sujet aux pannes et garantit un fonctionnement sûr, de l'installation de charge de batteries. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et du dessin annexé représen- tant un exemple de réalisation de l'invention. Dans ce dessin, la figure unique est un schéma électrique de l'installation de charge de batterie. Un alternateur à aimant permanent GEN comporte un rotor ERR à aimant permanent tournant et des enroule- ments de phases Wl, W2, W3. Un redresseur en pont GLR est branché à la suite des enroulements de phases. Dans ce redresseur, des valves normales Dl, D2, D3 sont prévues en tant que diodes posi- tives, et les redresseurs commandés, à savoir des thyristors TH1, TH2, TH3, sont prévus en tant que diodes négatives. Les cathodes des diodes positives Dl, D2, D3 sont reliées à la borne positive B+ du redresseur GLR et les anodes des thyristors TH1, TH2, TH3 sont reliées à-la borne négative B- de ce redresseur. La jonction de commande de chaque thyristor TH, disposée entre la connexion de grille Gi et la cathode, est shuntée par une résistance de dérivation Rl, R2, R3. Un régulateur de tension SPR d'un type de construction usuel est branché à la suite du redresseur GLR. L'entrée ESR du régulateur de tension SPR est raccordée à la sortie positive B+.du redresseur GLR. Le régulateur de tension SPR comporte un diviseur de tension d'entrée, constitué par une diode D4, un potentiomètre R4 et un amplificateur de différence Pi. L'entrée négative de l'amplificateur de différence Pi, filtrée par un condensateur C4, est raccordée au curseur du potentiomètre R4. L'entrée positive de cet amplificateur de différence Pi, filtrée par un condensateur C5, est raccordée à un diviseur de tension formé par une résistance R5 et une diode Zener D5. La sortie de l'amplificateur de différence Pi est reliée à un divi- seur de tension formé par les résistances R6 et R7. A la prise de ce diviseur de tension R6, R7 est raccordée la connexion de commande d'un montage en cascade de transistors de commutation T4, T5. La sortie de la jonction de commutation des transistors de commutation T4, T5 est reliée à la sortie de commande ASR du régulateur de tension SPR. Une diode Zener D6 est raccordée à l'entrée du régulateur de tension SPR, c'est-à-dire entre ESR et B. Un dispositif de la commande de dis- tribution STS est associé à chaune des valves TH. Si l'instal- lation de charge de batterie comporte un alternateur triphasé GEN avec un redresseur en pont triphasé GLR, il y a donc trois montages de commande de distribution STS1, STS2, STS3 pour les trois thyristors TH1, TH2, TH3. Les trois montages de commande de distribution STS1, STS2, STS3 constituent conjointement un dispositif de commande. Les entrées EST1, EST2, EST3 des trois montages de commande STS1, STS2, STS3 sont conjointement reliées chacune par l'intermédiaire d'un organe de découplage D7 - R 91, D8 - R92, D9-R93, à l'entrée de commande ASR du régulateur de tension SPR. Le dispositif de commutation STS1 (on n'a représenté sur la figure que la disposition de la commande de distribution triphasée STS) comporte un transformateu: d'amorçage ZTR avec un transistor d'amorçage T 11 branché de façon connue. Les extrémités de l'enroulement de sortie Z3 sont reliées aux sorties A1ST1, A2ST1 du montage de commutation STS1 et sont raccordées à la voie de commutation par la connexion de grille G1 et à la cathode du thyristor TH1. Le transformateur d'amorçage ZTR comporte encore de façon connue les deux enrou- lements Z1 et Z2. Le transistor d'amorçage T 11 est branché comme d'habitude avec des résistances Rll, R12, R13, des diodes D12, D13 et un condensateur C10. L'enroulement Z1 du transformateur d'amorçage, la résistance R13 et le condensateur C1 sont respec- tivement reliés par une borne à l'extrémité froide de l'ensemble du montage. Le dispositif de commutation STS1 de la commande de distribution comporte en outre un transistor de commutation T13 judicieusement agencé sous forme de transistor Darlington. L'émetteur du transistor de commutation T13 est relié à la borne négative B- de l'installation de charge de batterie. La base de ce transistor est reliée à lientrée EST1 du dispositif de commande STS1. L'extrémité froide du montage d'amorçage décrit-ci-dessus est raccordé au collecteur du transistor de commutation T13. Le dispositif de commutation STS1 comporte en outre un déclencheur de Schmitt P2 dont l'entrée négative est raccordée à la prise d'un diviseur de tension formé par les résistances R15 et R18 et dont l'entrée positive est raccordée à la prise d'un diviseur de tension formé par les résistances R14 et R17. Les deux diviseurs de tension R15, R18 et R14, R17 sont reliés à la sortie positive B+ et à l'entrée négative B- du redresseur GLR. L'entrée positive du déclencheur de Schmitt P2 est branchée à l'aide d'une diode D14, rel-iée d'un côté à la borne négative B-, de manière à capter la demi- onde négative de la phase correspondante. La diode de commuta- tion D14 est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance série R16, au potentiel de la cathode de la valve TH1 et donc direc- tement à l'enroulement de phase correspondant Wl. La sortie du déclencheur de Schmitt P2 commande également la base du transis- tor de commutation T13 par l'intermédiaire d'un diviseur de tension formé par les résistances R19 et R10 et par l'intermé- diaire d'un transistor de commande T12. Les trois thyristors TH1, TH2 et TH3 constituent un organe de réglage longitudinal de la tension de charge de la batterie BAT. Les diodes de puissance négatives, usuelles dans-les alternateurs, sont remplacées par les thyristors TH1, TH2, TH3. Les thyristors TH servent en même temps à redresser la tension en tant que valves de commande pour la régulation. Le régulateur de tension SPR est un régulateur à deux points avec cmparaison de valeur de consigne et de valeur réelle. Ce régulateur présente un comportement d'hystérésis. L'état de commutation du transistor de commutation T5 est modifié en fonction de la tension de sortie de l'alter- nateur GEN et de la'valeur réglée au potentiomètre R4. Pour les valeurs de tension de sortie inférieures à une valeur prédéter- minée, le potentiel de sortie de l'amplificateur de différence Pl est sensiblement égal au potentiel de sortie du redresseur GLR. Il en résulte que le transistor de commande T4 est bloqué et que le transistor de commutation T5 est conducteur.. Si au cours du fonctionnement de 248 185 2 l'alternateur GEN, après un passage par zéro, la tension entre l'anode et la cathode de l'une des valves TH1, TH2, TH3 est supérieure à zéro, le potentiel de sortie du déclencheur de Schmitt P2 du montage de commutation STS1 passe de la valeur du potentiel à la borne positive B+ à zéro, c'est-à-dire à la valeur du potentiel à la borne négative B-. Il en résulte que la jonction de commutation du transistor de commande T12 passe en outre de l'état conducteur à l'état de blocage. La base du transistor de commutation T13 peut ainsi être commandée unique- ment par le potentiel régnant à la borne d'entrée EST1 du montage de commutation STS1. Etant donné que le transistor de commutation T5 du régulateur de tension SPR1 est encore conduc- teur, le transistor de commutation T13 du dispositif de commuta- tion STS1 est également conducteur. Sa jonction de commutation relié l'extrémité froide du montage d'amorçage avec le transfor- mateur d'amorçage ZTR et le transistor d'amorçage Tii à la borne négative B-. Le montage d'amorçage comportant le transformateur d'amorçage ZTR et le transistor d'amorçage Tii est un montage convertisseur de blocage connu pour produire des impulsions d'amorçage destinées à la valve TH1. Le transformateur d'amorçage ZTR est nécessaire à cause de la grande raideur requise pour les impulsions d'amorçage. L'utilisation du transformateur d'amorçage ZTR permet en même temps le découplage galvanique de la tension de cathode de la valve TH1 qui, en fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur, peut prendre des valeurs très élevées. Dès que la jrnction de commutation du transistor de commutation est à l'état conducteur et que le branchement d'amorçage est ainsi relié à B-, celui-ci agit et la valve TH1 est amorcée. Toutes les valves du redresseur GLR sont commandées dans l'état conducteur suivant la succession des phases. La tension de sortie de l'alternateur GEN s'élève jusqu'à ce que la valeur de consigne prédéterminée soit atteinte. Lorsque cette valeur est atteinte, l'amplificateur de différence Pi commande le transistor de commutation T5 du régulateur de tension SPR dans l'état non conducteur. Il en résulte que le transistor de commutation T13 du montage de commutation STS1 est à nouveau commandé uniquement par le transistor de commande T12. Le montage d'amorçage comportant le transformateur d'amor- çage ZTR n'intervient plus. Après le passage par zéro de la 248 1 852 tension de phase de Wl, la valve commandée TH1 n'est plus amorcée. Ensuite, les valves TH2 et TH3 s'éteignent également. L'utilisation d'un transformateur d'amorçage procure un avantage en ce que les impulsions d'amor- çage présentent des flancs de grande raideur, la charge des thyristors due à la puissance des pertes étant ainsi encore plus faible. On peut donc utiliser des thyristors de plus faibles dimensions. Dans l'ensemble, la commande des thyristors et le réglage de la tension ont lieu de façon précise même aux vitesses de rotation les plus élevées possibles du rotor de l'alternateur. Les lampes raccordées ne scintillent pas. 2,481852 REVENDICATIONS 1.- Installation de charge de batteriE comportant un alternateur, notamment un alternateur à aimant permanent, à la suite duquel est branché un redresseur en pont avec des valves commandées, et un dispositif de réglage de tension servant à commander les valves commandées suivant la tension de sortie de l'alternateur, caractérisée en ce qu'il est prévu un régulateur de tension usuel (SPR) et un montage de commande (STS1 + STS2 + STS3) dont l'entrée (STS1, STS2, STS3) est raccordée à la sortie de commande (ASR) du régulateur de tension (SPR) et dont les sorties (A1ST, A2ST) sont raccordées aux jonctions de commutation (G) des valves (TH). 2.- Installation de charge de batterie selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de commande (STS1 + STS2 + STS3) comporte un dispositif de com- mutation de même type pour chacune des valves (TH). 3.- Installation de charge de batterie selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif de commutation (STS) comporte un transformateur d'amorçage (ZTR) en liaison de fonctionnement avec la valve correspondante par l'intermédiaire d'un enroulement de sortie (Z3) ainsi qu'un transistor d'amorçage (T11) et un transistor de commutation (T13 dont la jonction de commutation est branchée entre la jonction de commutation du transistor d'amorçage (T11) et la borne de sortie négative (B-) du redresseur (GLR), et en ce que l'entrée de commande du transistor de commutation (13) est reliée à la sortie de commande (ASR) du régulateur de tension (SPR). 4.- Installation de charge de batteri selon la revendication 3, caractérisée en ce que le montage de commutation (STS) comporte en outre un déclencheur de Schmitt (P dont la sortie de commande est également raccordée à l'entrée de commande du transistor de commutation (T13) et dont l'entrée de commande est reliée à un enroulement de phase correspondant (W1) de l'alternateur (GEN).