Brevet FR2474783A1 — publié le 19810731

Onduleur statique pour l'alimentation d'un électrofiltre de dépoussiérage électrostatique. L'invention concerne une alimentation statique d'un électrofiltre de dépoussiérage électrostatique comprenant - un convertisseur à thyristors raccordé à un groupe transformateur redresseur qui génère une haute tension continue, - et un circuit d'allumage des thyristors du convertisseur piloté par un dispositif de régulation du courant injecté dans l'électrofiltre. Selon un dispositif connu du genre mentionné, le convertisseur comporte un gradateur à thyristors alimentant sous une tension variable de zéro à la valeur nominale le primaire du transformateur élévateur par variation de l'angle d'ouverture des thyristors commandée par un régulateur analogique. Ce dernier détecte l'apparition de chaque étincelle à l'intérieur de l'électrofiltre et élabore une consigne de pilotage réglable, appelée taux de contre réaction, et appliquée à un amplificateur de régulation. La haute tension continue suit les variations de la tension disruptive en présentant une allure en dents de scie. En cas d'étincelage la tension est réduite par le régulateur d'un faible pourcentage, puis croit de nouveau vers la tension disruptive. Le courant injecté dans l'électrofiltre n'est pas stable car il suit les variations de la tension en dents de scie. L'efficacité du dépoussiérage qui dépend de la tension appliquée à l'électrofiltre et de la densité de courant entre les électrodes, est ainsi perturbée par l'instabilité du courant injecté. L'invention a pour but d'éviter les inconvénients précités et de réaliser un convertisseur d'alimentation efficace, approprié à un fonctionnement optimal de l'électrofiltre. Le convertisseur selon l'invention comprend un onduleur à circuit oscillant engendrant des impulsions de courant conformées pour assurer un fonctionnement optimal de l'élec trofiltre grâce à la durée r de chaque impulsion ajustée par les caractéristiques du circuit oscillant à une valeur prédéterminée évitant tout amorçage à l'intérieur de l'électrofiltre, et au courant moyen injecté, contrôlé par un régulateur de fréquence incorporé dans ledit dispositif de régulation pour provoquer la variation de la fréquence F de récurrence des impulsions de courant. Par rapport à un convertisseur classique de l'art antérieur, le dispositif de régulation assure la diminution de la largeur des impulsions de courant injecté, et l'augmentation de la fréquence de récurrence F pour conserver le courant moyen injecté dans l'électrofiltre. Les avantages d'un tel dispositif sont les suivants - diminution des risques d'ionisation et de claquage entre électrodes; - diminution du temps de décharge de l'électrofiltre entre deux impulsions de courant successives; - diminution de l'ondulation de la tension appliquée à 1' électrofiltre; - aucune perturbation du réseau d'alimentation par le facteur de forme de courant en amont du groupe transformateur redresseur. Selon une caractéristique de l'invention, ledit circuit oscillant est disposé dans le circuit de charge de l'onduleur, et comporte un circuit LC formé par l'inductance de l'enroulement primaire du transformateur et par un condensateur, tel que chaque impulsion de courant présente deux paramètres adaptés audit fonctionnement optimal, à savoir une durée Z inférieure à une milliseconde et une intensité crête IMaX inférieure au seuil d'amorçage de l'électro- filtre. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit régulateur de fréquence comporte un convertisseur analogique digital qui délivre des impulsions de pilotage au circuit d'allumage, à une fréquence correspondant à la fréquence variable de récurrence F des impulsions de courant. Un circuit comparateur fournit un signal d'erreur au convertisseur analogique digital à partir d'un courant de consigne 1c et d'une contre réaction d'intensité du courant de mesure I. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est un schéma électrique de l'alimentation statique de l'électrofiltre selon l'invention; les figures 2a et 2b représentent les courbes représentatives de la tension U appliquée à l'électrofiltre, et du courant I injecté en fonction du temps; la figure 3 montre un schéma synoptique du régulateur de fréquence selon l'invention. Sur la figure 1, le dispositif d'alimentation d'un électrofiltre 10 à haute tension de dépoussiérage électrostatique comporte un onduleur 12 monophasé à commutation naturelle, formé par quatre thyristors 14, 16, 18, 20 branchés en pont. La tension continue E, appliquée aux bornes d'entrée 22, 24 de l'onduleur 12, est obtenue par redressement de la tension d'alimentation triphasée du réseau alternatif RST dans un redresseur statique 26, suivi d'un filtrage dans un filtre 28 continu à circuit L1C La bobine d'inductance 30 du filtre 28 est branchée en série dans un conducteur d'alimentation 32 reliant le redresseur 26 à la borne 22 de l'onduleur. Le condensateur 34 du circuit de lissage est connecté en parallèle aux bornes d'entrée 22, 24 de l'onduleur 12, respectivement portées aux potentiels positif et négatif de la source E. Les bornes de sortie 36, 38 du pont de l'onduleur 12 sont reliées par deux conducteurs de liaison 40, 42 à l'enroulement primaire 44 basse tension d'un transformateur élévateur 46.Un condensateur 48 de valeur prédétermi née C est inséré en série dans le conducteur 40 et forme un circuit oscillant LC avec l'inductance propre L du transformateur 46. L'enroulement secondaire 50 à haute tension du transformateur 46 est associé à un redresseur 52 haute tension branché à l'électrofiltre 10 de dépoussiérage. Le dispositif d'alimentation est équipé d'un système de ré-- gulation et de commande, désigné par le repère général 54, qui assure le contrôle de la tension appliquée et du courant injecté dans l'électrofiltre 10. Le système de régulation 54 comporte un régulateur de fréquence 56 piloté soit par le courant secondaire redressé circulant dans l'électrofiltre 10, soit par le courant primaire circulant dans l'enroulement 44 basse tension. Le courant secondaire est détecté au moyen d'un shunt 58 inséré entre l'électrofiltre 10 et l'enroulement secondaire 50. Un transformateur d'intensité 60 (représenté en pointillé) assure la captation du courant primaire du transformateur 46.La sortie du régulateur de fréquence 56 est connectée par un conducteur 62 à un circuit d'aiguillage 64, qui élabore les impulsions de commande pour l'allumage des thyristors 14, 16, 18, 20 de l'onduleur 12 à circuit oscillant LC. Selon la figure 3, le régulateur de fréquence 56 est formé par un comparateur 66 associé à un amplificateur 68, qui pilote un convertisseur analogique digital 70 du type à tension/fréquence. Le comparateur 66 délivre un signal d'erreur à partir d'une contre réaction d'intensité du courant de mesure I comparée à un courant de consigne Ic. c Le système de régulation et de commande 54 est équipé d'autre part d'un détecteur d'arc 72 raccordé au circuit d'aiguillage 64 pour assurer le blocage des impulsions de commande et l'extinction des thyristors de l'onduleur 12 lors de l'apparition éventuelle d'un arc à l'intérieur de l'élec- trofiltre 10. Cette détection s'effectue d'une manière bien connue à partir de la tension secondaire prélevée par un diviseur potentiométrique 74 et de l'intensité secondaire I du transformateur 46. Le fonctionnement du système de régulation 54 de l'onduleur 12 à circuit oscillant LC est basé sur le principe du con trôle du courant redressé, injecté dans l'électrofiltre 10 Les thyristors 14, 20; 16, 18 de l'onduleur 12 monophasé sont alternativement allumés par les impulsions de commande du circuit d'aiguillage 64 pour appliquer la tension continue +E, puis -E au circuit oscillant LC série formé par le condensateur 48 et la self-induction de l'enroulement primaire 44. L'oscillation naturelle du circuit LC engendre des impulsions de courant transmises par le transformateur élévateur 46 et redressées par le redresseur 52 haute tension avant leur injection dans l'électrofiltre 10. La fréquence F de répétition des impulsions de courant injectées est commandée par le régulateur de fréquence 56 pour obtenir un courant moyen de valeur prédéterminée. Les figures 2a et 2b montrent respectivement le diagramme de la tension continue U aux bornes de l'électrofiltre 10, et du courant I injecté. La durée et l'intensité crête 1Max de chaque impulsion de courant représentent deux paramètres ajustés par le circuit oscillant LC, notamment pour le choix des valeurs du condensateur 48 et de la self L du transformateur 46. Les caractéristiques favorables au fonctionnement optimal de l'électrofiltre 10 sont les suivantes 1) Un courant moyen I injecté de valeur élevée obtenu par un train d'impulsions de courant à fréquence F variable (fig. 2b), commandée par le régulateur 56. La fréquence de répétition F est susceptible de monter jusqu'à plusieurs KHz. 2) La tension continue U aux bornes de l'électrofiltre 10 présente une faible ondulation V (fig. 2a) aux fréquences industrielles. Le temps de décharge de l'électrofiltre 10 entre deux impulsions de courant successives diminue lorsque la fréquence de récurrence F des impulsions augmente. La tension crête reste inférieure à la tension disruptive de 1 électrofiltre. 3) Le temps d'injection de courant I est inférieur au temps de formation d'une étincelle (de 0,5 milliseconde à 1 milliseconde) grâce aux paramètres t et 1Max de chaque impulsion ajustés par le circuit oscillant LC de l'onduleur 12 et par la valeur de sa tension d'entrée E. La faible durée t (inférieure à 0,5 milliseconde) des impulsions diminue ainsi les risques d'amorçage entre des électrodes de l'electrofiltre 10. Selon un développement de l'invention, l'alimentation par onduleur statique 12 est susceptible d'améliorer le rende-. ment des installations existantes. Elle est alors branchée en parallèle aux bornes de l'électrofiltre à alimentation traditionnelle comprenant par exemple un gradateur à thyristors. L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représenté aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences électrotechniques ou électroniques, notamment celle dans laquelle le régulateur de fréquence 56 serait agencé différemment. Revendications 1. Alimentation statique d'un électrofiltre de dépoussiérage électrostatique comprenant - un convertisseur à thyristors raccordé à un groupe transformateur redresseur qui génère une haute tension continue, - et un circuit d'allumage des thyristors du convertisseur piloté par un dispositif de régulation du courant injecté dans I'électrofiltre, caractérisée par le fait que ledit convertisseur comprend un onduleur (12) à circuit oscillant (48, 44) engendrant des impulsions de courant conformées pour assurer un fonctionnement optimal de l'électrofiltre (10) grâce à la durée t de chaque impulsion ajustée par les caractéristiques du circuit oscillant à une valeur prédéterminée évitant tout amorçage à l'intérieur de l'électrofiltre, et au courant moyen injecté, contrôlé par un régulateur de fréquence (56) incorporé dans ledit dispositif de régulation (54) pour provoquer la variation de la fréquence F de récurrence des impulsions de courant. 2. Alimentation statique d'un électrofiltre selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit circuit oscillant est disposé dans le circuit de charge de l'onduleur (12), et comporte un circuit LC formé par l'inductance de l'enroulement primaire (44) du transformateur (46) et par un condensateur (48) tel que chaque impulsion de courant présente deux paramètres adaptés audit fonctionnement optimal, à savoir une duréet inférieure à une milliseconde et une intensité crête 1Max inférieure au seuil d'amorçage de ltélectrofiltre. 3. Alimentation statique d'un électrofiltre selon la revendication 2, caractérisée par le fait que ledit régulateur de fréquence (56) comporte un convertisseur analogique digital (70) qui délivre des impulsions de pilotage au circuit d'allumage (64i à une fréquence correspondant à la fréquence variable de récurrence F des impulsions de courant. 4. Alimentation statique d'un électrofiltre selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'un circuit comparateur (66) fournit un signal d'erreur au convertisseur ana logique digital (70) à partir d'un courant de consigne I c et d'une contre réaction d'intensité du courant de mesure I. 5. Alimentation statique d'un électrofiltre selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisée par le fait qu'un détecteur d'arc (72) coopère avec le circuit d'allumage (64) et le régulateur de fréquence (56) pour provoquer le blocage des impulsions de commande et l'extinction des thyristors de l'onduleur (12) lors de l'apparition accidentelle d'un arc à l'intérieur de l'électrofiltre. 6. Alimentation statique d'un électrofiltre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la fréquence de récurrence F du train d'impulsions de courant engendrées par l'onduleur (12) atteint plusieurs kilohertzs pour assurer une haute tension à faible ondulation et la régulation du courant moyen injecté dans 1' électrofiltre.