Brevet FR2483703A1 — publié le 19811204

CONVERTISSEUR A THYRISTORS D'ALIMEFITAIION D'UN ELECTROFILTRE DE DEPOUSSIERAGE ELECTROSTATIQUE. 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 lçintérieur de 1' électrofiltre et élabore une consigne de pilotage réglable, appelée taux de contre réaction, et applique 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 llélectroflltre nsest pas stable car il suit les variations de la tension en dents de scie.L'efficacité du dépoussiérage qui dépend de la ten sinon appliquée à llélectrofiltre et de la densité de cou rant entre les électrodes, est ainsi perturbée par l'insta- bilité 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. La demande de brevet français N 80 01707 du 24 Janvier 1980 de la demanderesse a déja proposé de régler le courant moyen injecté dans 1 ctrofiltre par l'intermédiaire d'un régulateur de fréquence coopérant avec un onduleur pour provoquer la variation de la fréquence F de récurrence des impulsions de courant. La présente invention vise à réguler le courant moyen in jecté par d'autres moyens appropriés au fonctionnement optimal de l'électrofiltre. Selon un premier mode de réalisation le convertisseur comprend : - un onduleur à thyristors et à circuit oscillant engendrant des impulsions de courant par commutation naturelle, - et un redresseur à thyristors connecté à l'entrée de l'onduleur et piloté par ledit circuit de régulation du courant pour provoquer la variation de la tension continue d'alimentation de l'onduleur, qui détermine l'intensité du courant crête 1Max des impulsions de courant appropriées au fonctionnement optimal de l'électrofiltre. Selon une caractéristique de l'invention, ledit circuit de régulation comporte un régulateur de courant à convertisseur délivrant des impulsions de commande réglables à un circuit d'amorçage des thyristors du redresseur. Selon une autre caractéristique de l'invention, un circuit de commande de l'onduleur comprend un oscillateur à fréquence fixe ajustable, connecté à un circuit d'aiguillage de commande des thyristors de l'onduleur tel que la fréquence de répétition des impulsions de cpurant injectées dans l'électrofiltre scit uniforme. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, ledit convertisseur est formé par un onduleur à commutation forcée comportant des thyristors principaux et des thyristors d'extinction coopérant respectivement avec un premier et un deuxième circuits d'allumage pilotés par un régulateur de fréquence, qui ajuste ledit courant moyen à une valeur prédéterminée par variation de la durée t et de la fréquence F de répétition des impulsions de courant injecté dans l'électrofiltre. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre de différents modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est un schéma électrique de l'alimentation de l'électrofiltre selon l'invention; les figures 2 et 3 montrent des schémas synoptiques respectivement de l'oscillateur de commande du circuit d'aiguillage de l'onduleur, et du régulateur de courant selon l'invention; la figure 4 représente une variante de réalisation du convertisseur selon l'invention. Sur la figure 1, le convertisseur statique 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. Les bornes de sortie 36, 38 du pont de l'onduleur 12 sont reliées électriquement par deux conducteurs de liaison 40, 42 à l'enroulement primaire 44 basse tension d'un transformateur élévateur 46. Un condensateur 48, dont la capacité a une valeur prédéterminée 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. L'onduleur 12 à circuit oscillant LC est alimenté par une tension continue E variable délivrée par un redresseur statique 100 à thyristors en pont triphasé, qui redresse la tension d'alimentation triphasée du réseau alternatif RST. Un filtre 28 continu, formé par une bobine d'inductance 30 et un condensateur 34,est intercalé entre le redresseur 100 et l'onduleur 12 pour le lissage de la tension redressée E appliquée après filtrage aux bornes d'entrée 22, 24 de l'on- duleur 12, respectivement portées aux potentiels positif et négatif. Le convertisseur statique d'alimentation de l'électrofiltre 10 est équipé d'un dispositif de régulation et de commande, désigné par le repère général 54, qui assure le contrôle de la tension appliquée et du courant injecté dans 1'éîectro- filtre 10. Le dispositif 54 comporte un oscillateur 102, piloté soit par le courant secondaire redressé circulant dans l'électrofiltre 10, soit par le courant primaire circulant dans l'enroulement 44 basse tension, et est connecté par un conducteur 62 à un circuit d'aiguillage 64, qui élabore les impulsions de commande des thyristors 14, 16, 18, 20 de l'onduleur 12 à circuit oscillant LC.L'oscillateur 102 détermine une fréquence fixe optimum des impulsions, et est composé à titre d'exemple d'un détecteur 104 de passage à zéro du courant I et d'un générateur auxiliaire d'impulsions 106 connectés aux entrées d'une porte logique 108 dont la sortie est reliée au circuit d'aiguillage 64 par le conducteur 62 (fig. 2). Le détecteur 104 de passage à zéro du courant asservit le générateur d'impulsions 106 de telle manière qu'une impulsion de commande ne peut succéder à une autre à la sortie de la porte logique 108 qu'après le passage à zéro du courant, qui a pris naissance avec cette impulsion. L'os-cillateur 102 fixe la fréquence des impulsions à une valeur optimum prédéterminée, et la régulation du courant injecté dans l'électrofiltre 10 s'effectue par variation de la tension continue E appliquée à l'onduleur 12, qui détermine l'intensité du courant crête 1Max des impulsions de courant. La variation de la tension E s'effectue par l'intermédiaire du redresseur 100 à thyristors dont les électrodes de com mande sont branchées à un circuit d'amorçage 110 piloté par un régulateur de courant 112. L'entrée de ce dernier est raccordée par un conducteur 114 soit à un shunt 58, inséré entre 1' électrofiltre 10 et l'enroulement secondaire 50, soit à un transformateur d'intensité 60 pour capter respectivement le courant secondaire redresse circulant dans l'électrofiltre 10, ou le courant primaire du transformateur élévateur 460 La sortie du régulateur de courant 112 est connectée par un conducteur 116 au circuit d'amorçage 110, qui délivre les impulsions de commande pour l'allumage des thyristors du redresseur 100 Selon la figure 3, le régulateur de courant 112 est formé par un comparateur 118, qui élabore une tension d'erreur à partir d'une contre réaction d'intensité du courant de mesure I comparée à un courant de eonsigne 1C La tension d'erreur est appliquée à un amplificateur 120 et transformée en impulsions réglables par un convertisseur 122 Ces impulsions synchronisées par le réseau d'alimentation RST sont transmises au: électrodes de commande des thyristors du pont redresseur 100 par le circuit d'amorçage 1109 et déterminent la valeur de la tension E d'alimentation de l'onduleur 12. Le dispositif 54 est équipé d'autre part d'un détecteur d'arc 72, raccordé au circuit d'aiguillage 64 pour assurer le blocage de l'onduleur 12 lors de l'apparition d'arcs dans l'électrofiltre 10. Cette détection steffectue d'une manière bien connue à partir de la tension secondaire prélevée par un diviseur potentiômétrique 74 et de l'intensité secondaire du transformateur 46.Le détecteur d'arc 72 coopère avec le comparateur 118 du régulateur de courant 112 pour provoquer en cas d'apparition d'arcs une diminution de la tension E d'entrée de l'onduleur 12 entraînant une baisse de l'intensité du courant crête 1Vax Le fonctionnement du dispositif de régulation et de com- mande 54 du convertisseur est le suivant L'oscillation naturelle du circuit LC de l'onduleur 12 engendre des impulsions de courant transmises par le groupe transformateur 46, redresseur 52 à l'électrofiltre 10. La durée t fixe de chaque impulsion de courant est déterminée par les caractéristiques du circuit oscillant LC, notamment selon les valeurs du condensateur 48 et de la self L du transformateur 46.La fréquence F fixe de répétition des impulsions de courant est ajustée par l'oscillateur 102. La régulation du courant moyen injecté approprié au fonctionnement optimal de 1'électrofiltre 10 s'effectue par l'intermédiaire du régulateur de courant 112, qui délivre des impulsions de commande réglables au circuit d'amorçage 110 du redresseur 100, entraînant une variation de la tension E d'alimentation de l'onduleur 12. Selon une variante de réalisation (non représentée), l'oscillateur 102 à fréquence fixe est remplacé par un régulateur de fréquence tel que décrit dans la demande de brevet NO 80 01707 précitée. Le régulateur de courant 112 est formé par un régulateur du taux d'étincelage. Le réglage du courant moyen injecté dans l'électrofiltre 10 résulte alors de la variation de la fréquence F de répétition des impulsions de courant, ajoutée à une régulation du taux d'étincelage par variation de l'intensité du courant crête IMaX déterminée par la tension E à la sortie du redresseur 100. La figure 4 montre une autre variante de réalisation, dans laquelle les memes repères désignent des éléments ou des circuits similaires à ceux des figures 1 à 3. Le convertisseur d'alimentation de 1'électrofiltre 10 comporte un onduleur 140 à commutation forcée associé à un pont redresseur 26 triphasé à diodes. L'onduleur 140 comprend des thyristors principaux 142, 144; 146, 148 branchés en spi deux à deux respectivement dans deux bras 150, 152 en pì- rallèle de l'onduleur, chaque bras étant alimenté par la tension continue E délivrée par le pont redresseur 26. Les thyristors principaux 142 à 148 sont alternativement allumés par des impulsions de commande délivrés par un premier circuit d'allumage 154, de manière à appliquer la tension +E, puis -E au primaire 44 du groupe transformateur 46, redresseur 52.La tension alternative à la sortie de I'cndu- leur 140 provient ainsi de la commutation, soit du pole positif, soit du pole négatif de la tension continue E avec la sortie. Chaque bras 150, 152 de l'onduleur 140 comporte deux thyristors d'extinction 156, 158; 160, 162 associés à un circuit d'extinction 164, 166 comprenant une self 168 en série avec un condensateur 170. Les thyristors d'extinction 156 à 162 sont alternativement allumés par des impulsions de commande engendrées par un deuxième circuit d'allumage 172 pour provoquer l'extinction des thyristors respectifs 142 à 148 et l'arrêt du courant dans le primaire 44 du transformateur 46.L'extinction s'opère d'une manière bien connue des spécialistes par la décharge du condensateur 170 du circuit d'extinction 164, 166 correspondant dans la direction contraire au thyristor principal à désamorcer. L'onde rectangulaire de tension appliquée au primaire 44 du transformateur 46 engendre des impulsions de courant redressées par le redresseur 52 haute tension avant leur injection dans l'électrofiître 10. Un régulateur de fréquence 174, piloté soit par le courant secondaire redressé circulant dans l'électrofiltre 10, soit par le courant primaire de l'enroulement 44 du transformateur 46, est raccordé par deux conducteurs 177, 178 de liaison respectivement aux premier et deuxième circuits d'allumage 154, 172. La durée Z et la fréquence F de répétition des impulsions de courant injectées dans l'électrofiltre 10 sont commandées par le régulateur de fréquence 174, qui ajuste le courant moyen injecté à une valeur prédéterminée. Un détecteur d'arc 176 provoque en cas d'amorçage l'interruption du courant injecté dans l'électrofiltre par l'allumage des thyristors d'extinction 156 à 162 entraînant le blocage des thyristors principaux 142 à 148 correspondants. Le fonctionnement de 1'onduleur 140 a-commutation forcée commandé par les régulateurs 174, 176 découle de la description précédente. Les impulsions de courant injectées dans l'éîectrofiître 10 ont une durée Z variable et une fréquence de répétition variable permettant d'obtenir les avantages suivants - diminution du risque d'amorçage à l'intérieur de l'élec- trofiltre; - diminution de l'ondulation de la tension aux bornes de ltéleetrofiltre; - diminution de l'ionisation des gaz de ltélectrofiltre en cas d'amorçage par extinction forcée du courant d'arc. Selon une variante de réalisation (non représentée), le pont redresseur 26 à diodes d'alimentation de l'onduleur 140 à commutation forcée est remplacé par un pont redresseur à thyristors. L'invention n'est bien entendu nullement limitée aux modes de mise en oeuvre plus particulièrement décrite et représentésaux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences électrotechniques et électroniques. Revendications 1. Alimentation statique d'un électrofiltre de dépoussiérage électrostatique comprenant g - un convertisseur à thyristors raccordé à un groupe transformateur redresseur qui génère une haute tension continue, - et un dispositif d'allumage des thyristors du convertis- seur piloté par un circuit de régulation du courant injecté dans 1' électrofiltre, caractérisée par le fait que ledit convertisseur comprend - un onduleur (12) à thyristors et à circuit oscillant (48, 44) engendrant des impulsions de courant par commutation naturelle, - et un redresseur (100) à thyristors connecté à 1 t entrée de l'onduleur (l2) et piloté par ledit circuit (54) de régulation du courant pour provoquer la variation de la tension continue d'alimentation de l'onduleur, qui détermine ltintenslté du courant crete IMqX des impulsions de courant appropriées au fonctionnement optimal de l'électrofiltre (10). 2 Alimentation statique d'un électrofiltre selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit circuit (54) comporte un régulateur de courant (112) à convertisseur (122) délivrant des impulsions de commande reglablesà un circuit d'amorçage (110) des thyristors du redresseur (100). 3. Alimentation statique d'un électrofiltre selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'un circuit comparateur (118) fournit un signal d'erreur au convertisseur (122) du régulateur (112) à partir d'un courant de consigne 1C et d'une contre-réaction d'intensité du courant de mesure I. 4. Alimentation statique d'un électrofiltre selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée par le fait que ledit cir cuit (543 comprend un oseillateur (102) à fréquence fixe ajustable connecte un circuit d'aiguillage (64) de com- mande des thyristo:~ Je l'onduleur (12) tel que la fréquence de répétition des impulsions de courant injectées dans l'électrofiltre soit uniforme. 5. Alimentation statique d'un électrofiltre selon la revendication 4, caractérisée par le fait que ledit oscillateur (102) est composé d'un détecteur (104) de passage à zéro du courant de mesure I et d'un générateur auxiliaire d'impulsions (106) connectés à une porte logique (108) de commande dudit circuit d'aiguillage (64). 6. Alimentation statique d'un électrofiltre selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée par le fait que ledit circuit (54) comporte un régulateur de fréquence et un régulateur du taux d'étincelage pilotés par le courant de mesure I et raccordés respectivement au circuit d'aiguillage (64) des thyristors de l'onduleur (12) et au circuit d'amorçage (110) des thyristors du redresseur (100) tel que le réglage du courant moyen injecté dans l'électrofiltre (10) résulte à la fois de la variation de la fréquence de répétition des impulsions de courant et de la variation de l'intensité du courant crête IMax. 7. 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 dispositif de commande des thyristors du convertisseur pour le réglage optimum du courant injecté dans l'électrofiltre, caractérisée par le fait que ledit convertisseur est formé par un onduleur (140) à commutation forcée comportant des thyristors principaux (142 à 148) et des thyristors d'extinction (156 à 162) coopérant respectivement avec un premier et un deuxième circuits d'allumage (154, 172) pilotés par un régulateur de fréquence (174), qui ajuste ledit courant moyen à une valeur prédéterminée par variation de la durée t et de la fréquence F de répétition des impulsions de courant in jecté dans l'électrofiltre. 8. Alimentation statique d'un électrofiltre selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'un détecteur d'arc (176) coopère avec le régulateur de fréquence (174) pour commander l'allumage des thyristors d'extinction en cas d'amorçage interne, entraînant le blocage des thyristors principaux correspondants et l'interruption Immédiate du courant injecté dans l'électrofiltre. 9. Alimentation statique d'un électrofiltre selon la revendication 8, caractérisée par le fait que ledit onduleur (140) à commutation forcée est alimenté par un redresseur (26) à diodes ou à thyristors.