Brevet FR2485826A1 — publié le 19811231

L'invention a pour objet une alimentation de secours destinée à sup pléer un réseau en courant alternatif lorsqu'une coupure accidentelle survient sur ce dernier. De telles alimentations sont connues, elles comportent, lorsque la source d'énergie potentielle est une batterie d'accumulateurs, un onduleur transformant le courant continu en courant de même tension et fréquence que celles du réseau et un chargeur qui assure la charge de la batterie lorsque le reseau redevient opérationnel. Dans les dispositifs connus les circuits de 1 'onduleur et du chargeur sont différentiés, ils comportent chacun un transformateur et des circuits électroniques distincts ce qui les rend encombrants et coûteux. L'invention propose une alimentation de secours perfectionnée qui comporte un seul transformateur et un nombre réduit de composants électroniques, il en résulte un matériel de faibles dimensions et peu coûteux. L'invention utilise un transformateur à fer saturé, autoregulateur et reversible ; en fonction onduleur le courant électrique fourni par la batterie d'accumulateurs est commuté par un dispositif électronique sur le transformateur utilisé alors en élévateur de tension, la fréquence de commutation est imposée par un oscillateur stable en fréquence. Ce dispositif schématise sur la figure 1 comprend les semi-conducteurs T1 et T2 commandés par l'oscillateur P.Dans l'invention, le courant continu est commute alternativement dans les demi-enroulements 1 et i2 du transformateur T et l'énergie magnétique induite lors de l'a limentation des enroulements est recuperee ; un moyen compris dans l'invention consiste à utiliser 2 diodes D1 et D2 montees en inverse sur les semi conducteurs T1 et T2 pour renvoyer à la batterie,pendant les périodes de non conductionXl'e- nergie électrique correspondante à l'énergie magnétique accumulée. Pour éviter que la batterie se décharge en dessous d'une tension préjudiciable à sa duree de vie l'invention prevoit un dispositif S qui mesure la tension de la batterie et interrompt la décharge de cette dernière en arrêtant le fonctionnement de l'oscillateur par exemple. Dans l'invention la présence des forts courants transitoires qui interviennent lors de la brusque mise sous tension des enroulements primaires est évitée par l'augmentation progressive de la durée de conduction des semi-conducteurs T1 et T2, un moyen compris dans l'invention consiste, pour réaliser cette caractéristique, à utiliser un oscillateur qui envoie dès sa mise en fonction, des signaux de commande de largeur croissante jusqu'à ce qu'en régime établi les durées de conduction soient sensiblement egales à celles de demis alternances. Afin d'obtenir les avantages propres aux transformateurs ferrorésonnants et qui sont : stabilisation de la tension secondaire, filtrage pour la mise en forme sinus, limitation des courants en cas de courts circuits au secondaire et d'utiliser un seul transformateur pour les fonctions onduleur et chargeur, l'invention prevoit un perfectionnement qui permet la réversibilité de ce type de transformateur. La figure 2 montre le schéma d'un transformateur ferrorésonnant de type connu, il comprend un enroulement primaire (1), un enroulement secondaire (2) découplé magnétiquement par un shunt (3) destiné à deriver une partie du flux. L'enroulement secondaire comporte en outre un enroulement supplémentaire (4) relié à un condensateur (5) qui fournit un courant magnétisant pour saturer le noyau de cet enroulement.Il en résulte que le flux secondaire est peu variable devant les fluctuations de la tension d'alimentation et que la tension secondaire est stabilisée à une valeur pratiquement constante. Un tel transformateur n'est pas réversible car l'enroulement (2) utilisé alors comme enroulement primaire aurait un noyau fortement saturé et l'enroulement (1), découplé magnétiquement, serait traversé par un flux magnetique insuffisant pour débiter un courant. Le perfectionnement compris dans l'invention est schematisé sur la figure 3, il consiste à adjoindre un enroulement (6) sur l'enroulement (1) destiné à être relie au condensateur (5) à la place de l'enroulement (4). Dans l'invention la commutation du condensateur (5) sur les enroulements (4) ou (6) est réalisée par un inverseur double R1, R2, les positions A et B de l'inverseur correspondant respectivement au fonctionnement en onduleur ou en chargeur. Pour que le dispositif passe automatiquement de la position chargeur à celle d'onduleur lorsque la tension du réseau appliquee sur (7) et (8) disparait, l'invention remplace l'inverseur par un relaisréalisant l'inversion double R1, R2 et l'interruption en R3 de la conne Xion avec le réseau R1, R2 et R3 sont placés en position B par l'action attractive de la bobine du relais(9) alimentée par le réseau et en position A par le jeu d'un ressort de rappel lorsque l'attraction cesse par suite de la disparition de la tension du réseau. Dans l'invention, lorsque la fonction chargeur intervient, le redressement du courant de charge de la batterie est réalisé par les diodes D1, D2 precédemment utilises pour récupérer l'énergie de 1, l'invention limite ainsi le nombre de composants en utilisant le même transformateur et une partie des circuits électriques. L'invention prévoit en outre, en cas d'élévation anormale de la température causée par une anomalie de fonctionnement l'arrêt de l'appareil pour des raisons de sécurité. Elle utilise, pour realiser cette sécurite, un dispositif thermostatique à réenclenchement manuel, non accessible de l'extérieur du boitier de l'appareil et qui interromp les liaisons avec le réseau électrique. Le réenclenchement de ce dispositif n'est pas mis à la portée de l'utilisateur pour que l'intervention d'un dépanneur soit imposée après une anomalie de cette nature. Le schéma général fig. 4 montre un onduleur chargeur conçu selon l'invention, il est bien entendu que l'invention n'est pas limite aux moyens donnés en exemple pour expliciter le fonctionnement. Selon l'invention, l'alimentation comporte un seul transformateur T ferroresonnant et qui comprend une deuxième bobine de saturation (6). Sur le schéma la bobine du relai (9) est alimentée par le réseau appliquée en (7) et (8) et le dispositif fonctionne en chargeur de batterie ce qui correspond à la position B des inverseurs et de l'interrupteur. La tension de fin de charge de la batterie est définie par le transformateur dont le débit alternatif est redressé par les diodes D1 et D2, Lorsque la tension reseau disparaît le relachement du relai conduit aux positions A des inverseurs et de l'interrupteur, l'ensemble fonctionne en onduleur, la décharge de la batterie est limitée par l'action du détecteur à seuil (10) qui arrête le fonctionnement de l'oscillateur P lorsque la tension-de référence fixée par (11) est atteinte. Les appareils alimentes par l'onduleur sont raccordes en (12) et (13). REVENDICATIONS 1 - Alimentation de secours réalisant les fonctions d'onduleur et de chargeur caractérisé par le fait qu'elle utilise un seul transformateur ferroresonnant réversible. 2 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que la réversibilité du transformateur ferrorésonnant est obtenue par l'adjonction d'un enroulement permettant de creer la saturation magnétique du noyau traversant l'enroulement utilisé comme secondaire. 3 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que l'enroulement adjoint est commute sur le condensateur utilisé pour l'enroulement réalisant la saturation dans la fonction inverse. 4 - Dispositif selon revendication 3 caractérise par le fait que la commutation des enroulements réalisant la saturation est réalisée par un relais commandé par le réseau d'alimentation. 5 ~ Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait qu'en fonction onduleur l'énergie accumulée dans le primaire du transformateur est récupérée par 2 diodes montées en inverse sur les semi-conducteurs réalisant la commutation. 6 - Dispositif selon revendication 5 caracténsé par le fait que les diodes montées en inverse sur les semi conducteurs sont utilisées pour redresser le courant de charge de la batterie. 7 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que les durées de commutation des courants débités sur le primaire du transformateur augmentent à partir de la mise en fonction de l'onduleur. 8 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que la charge de la batterie est arrêtée par un détecteur de seuil de tension qui arrête l'oscillateur réalisant la commutation. 9 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif thermostatique à reenclenchement non accessible de l'ex- térieur du boitier de l'appareil.