Brevet FR2480046A1 — publié le 19811009

Régulateur du pouvoir de coupure d'un onduleur à thyristors La présente invention concerne un régulateur du pouvoir de coupure d'un onduleur à thyristors notamment un onduleur à condensateurs de commutation branchés en série (OCCS). Les onduleurs classiques OCCS sont constitués de deux thyristors principaux TP1, TP2, montés en série et de deux thyristors d'extinction TEl, TE2 montés respectivement dans des boucles eomportant chacune un condensateur de commutation, une inductance de commutation commune et les thyristors principaux TP1, TP2.Afin d'obtenir une tension alternative en sortie de l'onduleur alimenté par une tension continue il est nécessaire de décaler l'allumage des gâchettes des thyristors TEl et TP2 afin de provoquer l'extinction du thyristor principal correspondant TP1. Ce décalage est obtenu dans une commande électronique de l'allumage des gachettes au moyen de plusieurs monostables dont les fronts montants des créneaux de sortie sont déclenchés paP des impulsions de déclenchement et actionnent l'alluB2ge du thyristor TEl et dont les fronts descendants actionnent l'allumage du thyristor TP2. Dans les dispositifs antérieurs la durée de ce créneau est constante. Il s'ensuit que le courant de commutation passant soit par le thyristor d'extinction TEl soit par le thyristor dextinc- tion TE2 varie considérablement en amplitude puisqu'il dépend de plusieurs paramètres la la tension d'alimentation, la tension aux bornes du condensateur de commutation et le courant débité. Or, ce courant de commutation doit être supérieur à une certaine valeur de façon que l'onduleur soit capable de couper, par exemple, un courant moteur suffi3ant. Pour satisfaire ces impératifs on est obligé de surdimensionner l'électronique de puissance pour que l'onduleur soit apte à couper un courant donné.En effet, on doit tenir compte du minimum de courant de commutation variant entre des limites assez considérables pour calculer les dimensions de l'onduleur. Le régulateur selon la présente invention remédie à eet inconve- nient. Celui ci en effet permet de réduire les dimensions de onduleur tout en maintenant des performances égales puisqu'on diminue d'une façon importante les variations du courant de commutation. La présente invention a pour objet un régulateur du pouvoir de coupure d'un onduleur à thyristors transformant une tension continue en un courant alternatif, ledit régulateur commandant l'allumage des gâchettes desdits thyristors tels qu'un premier thyristor d'extinction et un second thyristor principal avec un certain décalage dans le temps produit par la durée d'une impulsion d'un monostable entre ses fronts montant et descendant, caractérisé par le fait que ladite durée d1 impulsion est obtenue en asservissant la tension d'alimentation dudit monostable à ladite tension continue et audit courant alternatif. Selon une particularité de l'invention ledit régulateur comporte premièrement un diviseur logarithmique divisant la valeur dudit courant alternatif par ladite tension continue suivi d'un amplificateur à gain constant suivi d'un additionneur ; deuxièmement un filtre actif passe-bande filtrant et dérivant ladite tension continue dont la tension sortante dérivée est divisée dans un diviseur logarithmique par ladite tension continue, la tension divisée étant appliquée audit additionneur ainsi qu'une tension de référence, les trois tensions additionnées dans ledit additionneur servant à alimenter ledit monostable. En se référant aux figures schématiques 1 et 2 ci-jointes on va décrire ci-après un exemple de mise en oeuvre de la présente invention, exemple donné à titre purement illustratif et nullement limitatif. Les mêmes éléments portent sur les deux figures les mêmes références. La figure 1 représente un schéma de principe d'un onduleur OCCS et de son électronique de commande comprenant le régulateur selon la présente invention. La figure 2 représente un schéma de principe détaillé du meme régulateur. Comme on le voit sur la figure 1 un onduleur 1 du type OCCS classique comporte en traits tiretés un régulateur 2 ainsi que des connexions d'asservissement selon l'invention. L'onduleur 1 est alimenté par une tension continue U1 entre les bornes +, -. Cette tension peut être de 1000 volts avec des variations possibles de + 10%. Cette tension continue alimente deux boucles, la première comportant une inductance L1 un thyristor principal TP1, une inductance L commune aux deux boucles, un thyristor d'extinction TE1 et un condensateur de commutation C1, la deuxième boucle comporte un thyristor principal d'extinction TE2 une inductance L2 et un condensateur de commutation C2.Un courant de commutation i traverse le thyristor d'extinction TE1 lorsque celui-ci est allumé au moyen d'une impulsion sur sa gâchette. le courant i est produit par le circuit oscillant C1L par échange entre l'énergie. capacitive emmagasinée dans le condensateur avec l'énergie inductive emmagasinée dans l'induc- tance. Le courant i sert à éteindre le thyristor principal TP1. De même le courant inverse passant par le thyristor d'extinction TE2 sert à éteindre le thyristor principal TP2. Le courant i dans les dispositifs classiques a une amplitude crête variant entre 800 et 2000 ampères. Selon la présente invention le courant i crête varie entre 1200 ampères et 1300 ampères avec des composants d'onduleur identiques mais avec l'asservissement et la régulation en plus qui seront décrits plus loin. En parallèle sur les thyristors principaux TP1 et TP2 sont disposées des diodes d'extinction Dl et D2 montées tête-bêche. Un courant alternatif Il provenant des points eommuns à TP1, TP2 et D1, D2 est délivré à une sortie S de l'onduleur pour l'utilisation. La production du courant alternatif I exige une électronique de commande 3 délivrant des impulsions d'allumage aux gâchettes du thyristors TP1, TP2, TE1, TE2 selon une certaine cadence telle qu'il y a un décalage de temps T entre l'allumage de TE1 et TP2 afin d'obtenir l'extinction de TPl et un décalage de temps T identique entre l'allumage de TE2 et TP1 afin d'obtenir l'extinction de TP2. Les durées de temps T sont généralement obtenues au moyen de deux monostables dont les fronts de montée servent à générer des premières impulsions d'allumage et les fronts descendants les deuxièmes impulsions d'allumage. Dans les dispositifs classiques la durée du créneau des monostables est constante. Selon la présente invention elle est variable et asservie. La figure 2 montre un régulateur 2 recevant une partie de la tension U1 référencée U et une tension proportionnelle à I1 référencée I dans la figure 2. Les tensions U et I? images de la tension U1 et du courant I1 sont de l'ordre de 10 volts. La tension I est appliquée à un diviseur logarithmique 10 en même temps que la tension U et dont le rôle est de fournir une valeur de tension analogique I/U. Un amplificateur 11 de gain amplifie la tension I/U et fournit une tension I/U laquelle est appliquée à l'une des bornes d'entrée d'un additionneur 12. Une autre borne d'entrée de l'additionneur 12 reçoit une tension de référence TO d'un bloc 13 constituée par exemple de résistances et d'une diode ZENER alimentées par une tension fixe. La tension U est appliquée également à un filtre actif 14 de caractéristique passe-bande amplifiant et dérivant la tension U de façon à délivrer une tension i a U à un diviseur logarithmique 15 recevant également la tension U. Le diviseur logarithmique 15 fournit une tension i ss U/U à une tension borne d'entrée de l'additionneur 12. Sur la sortie de l'additionneur 12 est délivrée une tension somme TO + La tension somme est appliquée à un monostable 16 au lieu et place d'une tension d'alimentation constante à l'entrée d'une résistance-capacité constituant la constante de temps du monos table. Le monostable 16 délivre des impulsions déclenchées par des impulsions de déclenchement 17 et délivrant chaque fois un créneau 18 de durée T proportionnelle à TO + s I/U +* a U/U. La durée T sert à décaler les allumages du thyristor d'extinction TE1 et du thyristor principal TP2. Eventuellement un autre monostable non représenté disposé en parallèle sur le premier et alimenté par la même tension d'asservissement sert à décaler les allumages du thyristor d'extinction TE2 et du thyristor principal TP1. L'asservissement aux paramètres des tensions d'entrée et de sortie de l'onduleur permet d'augmenter les performances de l'onduleur en remontant la tension crête minimale du courant de commutation. Les applications peuvent être du domaine de l'alimentation des moteurs de traction en électrotechnique ferroviaires. REVENDICATIONS 1/ Régulateur du pouvoir de coupure d'un onduleur à thyristors transformant une tension continue en un courant alternatif, ledit régulateur commandant l'allumage des gâchettes desdits thyristors tels qu'un premier thyristor d'extinction et un second thyristor principal avec un certain décalage dans le temps produit par la durée d'une impulsion d'un monostable entre ses fronts montant et descendant, caractérisé par le fait que ladite durée d'impulsion est obtenue en asservissant la tension d'alimentation dudit monostable à ladite tension continue et audit courant laternatif. 2/ Régulateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte premièrement un diviseur logarithmique divisant la valeur dudit courant alternatif par ladite tension continue suivi d'un amplificateur à gain constant suivi d'un additionneur ; deuxièmement un filtre actif passe-bande filtrant et dérivant ladite tension continue dont la tension sortante dérivée est divisée dans un diviseur logarithmique par ladite tension continue, la tension divisée étant appliquée audit additionneur ainsi qu'une tension de référence, les trois tensions additionnées dans ledit additionneur servant à alimenter ledit monostable.