Brevet FR2481022A1 — publié le 19811023

La présente invention se rapporte aux techniques de conversion des tensions électriques et a notamment pour objet un dispositif de commande d'un convertisseur impulsionnel de tension à thyristors. Le dispositif proposé pour la commande d'un convertisseur impulsionnel de tension à thyristors peut trouver des applications dans les commandes électriques industrielles et les commandes électriques de traction, en particulier dans les transports, afin d'assurer la régulation de la vitesse de mouvement des moyens de transport. On connaît un dispositif de commande du convertisseur impulsionnel de tension à thyristors utilisé dans les moteurs de traction comprenant un générateur d'impulsions de rythme branché sur un compteur de rythme, dont la sortie de comptage est reliée à entrée d'un amplificateur-conformateur de trains non déplaçables d'impulsions destinées à être appliquées aux thyristors principaux du convertisseur impulsionnel à thyristors. Ce dispositif comprend aussi une botte de commande dont les sorties sont branchées sur les entrées d'un compteur inversible. Les sorties logiques du compteur inversible sont reliées aux entrées logiques du compteur de rythme. La sortie d'un bloc de séparation du train déplaçable d'impulsions est branchée sur l'entrée de l'amplificateur conformateur de trains déplaçables 1impulsions destinées à être appliquées aux thyristors de commutation du convertisseur impulsionnel de tension à thyristors. Une telle conception du dispositif de commande du convertisseur impulsionnel de tension à thyristors assure la modification de la tension de sortie du convertisseur impulsionnel à thyristors à partir de la valeur nulle jusqu'à la tension de la source d'alimentation par changement du coefficient de densité t . Ici et dans la suite de la présente description on entend par "coefficient de densité t " le rapport entre la durée des impulsions de tension de sortie du convertisseur impulsionnel à thyristors et la période de commutation de ses thyristors, c'est à dire # = t T où t est la durée de l'impulsion de tension de sortie du conveFisseur impulsionnel à thyristors; T est la période de commutation des thyristors du convetisseur impuslionnel à thyristors. Le changement du coefficient de densité t s'effectue par variation de la durée de l'impulsion t, qui est obtenue par prolongation de la durée de lwétat ouvert du thyristor principal du convertisseur ( le thyristor principal du convertisseur réunit la source d'alimentation à la charge). Afin de modifier la durée de l'état branché du thyristor principal, le dispositif de commande du convertisseur impulsionnel à thyristors doit assurer l'amenée de deux trains d'impulsions de commande. L'un des trains d'impulsions de commande est non déplaçable dans le temps et est appliqué aux thyristors principaux du convertrsseur impulsionnel de tension à thyristors. Le second train d'impulsions de commande est déplaçable dans le temps par rapport au premier train d'impulsions de commande et est fourni aux thyristors de commutation du convetisseur impulsionnel de tension à thyristors. Les thyristors de commutation sont destinés à fermer les thyristors principaux. La fermeture des thyristors principaux s'effectue lors de l'ouverture des thyristors de commutation. Les trains d'impulsions non déplaçables sont appliqués aux thyristors principaux à partir de la sortie du compteur de rythme. Les impulsions déplaçables dans le temps sont formées dans le bloc de séparation du train déplaçable dtimpulsions.Le bloc de séparation du train déplaçable d'impulsions est un décodeur relié aux sorties logiques du compteur de rythme et aux sorties logiques du compteur inversible. Le décodeur réalise la commutation des états requis des circuits déclencheurs ou "triggersW des compteurs inversible et de rythme. En cas de colntcidence de ces états à la sortie du décodeur apparaissent des impulsions déplaçables dans le tempstse succédant à la fréquence de commutation des thyristors. Cependant, une telle construction du dispositif exige la formation d'une matrice doublée du décodeur pour tous les états des circuits n triggers" des compteurs de rythme déterminés par le nombre requis d'échelons de réglage dans les limites du changement du coefficient de densité t à partir de zéro jusqu'à l'unité, ce qui conduit à une augmentation considérable du nombre requis d'6léments du bloc de séparation du train déplaçable d'impulsions. Le nombre d'liements introduits dans le bloc de séparation du train déplaçable d'impulsions, par exemple, en présence de compteurs de dix ordres, atteint à peu près 5000 diodes dans le cas où les matrices des décodeurs sont construites à base d'éléments à action discrète. Ce facteur conduit naturellement à un fonctionnement moins sur du dispositif de réglage du convertisseur impulsionnel de tension à thyristors. Le but de la présente invention est de créer un dispositif de commande d'un convertisseur impulsionnel de tension à thyristors qui serait caractérisé par une sureté élevée de fonctionnement, obtenue grade à la réduction du nombre d'éléments du bloc de séparation du train dépla çable d'impulsions. Le problème ainsi posé est résolu du fait que dans le dispositif de commande d'un convertisseur impulsionnel de tension à thyristors, comprenant un générateur d'impulsions de rythme branché sur un compteur de rythme dont la sortie est reliée à l'entrée d'un amplificateur conformateur de trains non déplaçables d'impulsions, un bloc de commande relié par sa sortie à l'entrée d'un compteur inversible, un bloc de séparation du train déplaçable d'impulsions dont 11 entrée est branchée sur les sorties des compteurs inversible et de rythme, et la sortie sur l'amplificateur-conformateur du train déplaçable d'impulsions, selon l'invention le bloc de séparation du train déplaçable d'impulsions comprend un circuit déclencheur ou "trigger", un élément logique "ET", deux circuits de différentiation et un compteur de rythme particulier dont les entrées logiques sont reliées aux sorties du compteur inversible, tandis que son entrée de comptage est branchée sur la sortie de l'élément logique "ET" dont l'une et l'autre entrées sont reliées respectivement aux sorties du générateur d'impulsions de rythme et à la sortie du circuit "trigger dont les entrées zéro et unitaire sont réunies avec le compteur de rythme et le compteur inversible par l'intermédiaire d'un circuit de différentiation correspondant, la sortie du compteur de rythme du bloc de séparation du train déplaçable d'impuslsions étant branchée sur l'entrée du circuit de mise à l'état zéro de ce même compteur de rythme et sur l'entrée de l'amplificateur conformateur du train déplaçable d'impulsions. La réalisation du bloc de séparation du train déplaçable d'impulsion selon l'invention permet d'élever considérablement la sûreté de fonctionnement de tout le dispositif de commande du convertisseur impulsionnel de tension à thyristors. D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description détaillés, qui va suivre, d'un exemple de réalisation non limitatif illustré par les dessins annexés qui représentent le schéma fonctionnel du dispositif de commande du convertisseur impulsionnel de tension à thyristors relié au convertisseur impulsionnel de tension à thyristors, selon l'invention. Le dispositif de commande duconvertisseur impulsionnel de tension à thyristors comprend un générateur I d'impulsions de rythme qui est un générateur d'oscillations de relaxation. Le générateur 1 est branché sur l'entrée d'un compteur de rythme 2 et sur une entrée de l'élément logique "ET" 3 d'un bloc 4 de séparation du train déplaçable d'impulsions. La sortie du compteur de rythme 2 est branchée sur l'entrée d'un circuit de diférentiation 5 du bloc 4 de séparation du train déplaçable d'impulsions et sur l'entrée d'un amplificateur -conformateur 6 du train non déplaçable d'impulsions. La sortie de l'amplificateur-conforsateur 6 est reliée aux thyristors principaux (non représentés sur la figure) d'un convertisseur impulsionnel à thyristors 7. A l'autre entrée du convertisseur impulsionnel à thyristors 7 est reliée la sortie d'un amplificateur-conformateur 8 du train déplaçable d'impulsions dont l'entrée est réunie avec la sortie d'un compteur de rythme 9 du bloc 4. Cette sortie de l'amplificateur-conformateur 8 sert à amener les impulsions déplaçables dans le temps aux thyristors de commutation (non représentés sur la figure) du convertisseur impulsionnel à thyristors 7. La sortie du compteur de rythme 9 est reliée à l'en- trée 10 du circuit de mise à l'état zéro de ce même compteur de rythme 9 et à l'entrée d'un circuit de différentiation Il du bloc 4. La sortie du circuit de différentiation Il est reliée à une entrée (zéro) d'un circuit déclencheur "trigger" 12 du bloc, dont l'autre entrée (unitaire) est branchée sur la sortie du circuit de différentiation 5. La sortie du circuit trigger 12 est réunie avec l'autre entrée de l'élément logique "ET" 3 dont la sortie est reliée à l'entrée de comptage du compteur de rythme 9. Les entrées logiques du compteur de rythme 9 sont reliées aux sorties d'un compteur inversible 13 dont l'entrée de totalisation 14 et l'entrée de soustraction 15 sont reliées aux sorties d'un bloc 16 de commande du compteur inversible 13. L'entrée du bloc 16 de commande est liée à un moteur électrique 17 relié électriquement à la sortie du convertisseur impulsionnel à thyristor 7. Le dispositif fonctionne de la manière suivante. Au cours de la mise en marche du moteur électrique 17 il est nécessaire d'augmenter la tension moyenne alimentant le moteur électrique 17 et ceci s'obtient grâce à la prolongation de la durée de l'état ouvert du thyristor principal du convertisseur impulsionnel de tension à thyristors 7, ce qui conduit à une prolongation de la durée de l'impulsion de tension de sortie du convertisseur impulsionnel à thyristors 7. La prolongation de la durée de l'impulsion de commande est obtenue grâce à un déplacement du moment d'arrivée des impulsions à l'entrée de l'amplificateur-conformateur 8 par rapport aux impulsions arrivant à l'entrée de l'amplificateur-conformateur 6, d'où il résulte qu'on obtient un déplacement correspondant du moment de ferneture du thyristor principal du convertisseur impulsionnel de tension à thyristors 7. L'état initial du compteur de rythme 2 est l'état zéro, tandis que l'état initial du compteur inversible 13 est celui maximum, c'est-à-dire égal à (2n - 1), où n représente lé nombre de circuits déclencheurs ou "triggers" du compteur inversible 13. A l'arrivée des impulsions provenant du générateur 1 d'impulsions de rythme à l'entrée du compteur de rythme 2 les circuits "triggers" de ce dernier changent leur états. Lors d'un changement de l'état du dernier circuit trigger du compteur de rythme 2, à la sortie de ce dernier apparat un train déplaçable d'impulsions dont la fréquence de répétition f est déterminée par le rapport f o f 2n où f est la fréquence du générateur 1 d'impulsions o de rythme. Les impulsions du train non déplaçable arrivent à l'entrée de l'amplificateur-conforsateur 6 et ensuite elles arrivent au thyristor principal du convertisseur d'impulsions à thyristors 7. En même temps, cette dernière impulsion arrive à partir de la sortie du compteur de rythme 3 à l'entrée du circuit de différentiation 5 et passe ensuite à l'entrée unitaire du circuit trigger 12 en le mettant à l'état unitaire aa sortie de ce dernier apparais alors un signal potentiel (unitaire). Ledit signal unitaire arrive à une entrée de l'élément logique "ET" 3. A l'arrivée de ce signal unitaire à l'entrée précitéebe l'élément "ET" 3, à la sortie de ce dernier apparaissent les impulsions provenant du générateur 1 d'impulsions de rythme qui passent ensuite à l'entrée de comptage du compteur de rythme 9. Pendant ce temps l'état initial du compteur de rythme 9 est maximum, c'est-à-dire égal à (2 - 1), ou n est le nombre de circuits 'triggers" du compteur de rythme 9, tant donné que son état est identique à celui du compteur inversible 13. A la sortie du compteur de rythme 9 l'impulsion apparaît simultanément avec l'arrivée de la deuxième impulsion à l'entrée du compteur de rythme 2 après l'apparition de l'impulsion à sa sortie, étant donné que le nombre d'ordres des compteurs de rythme 2 et 9 et du compteur inversible 9 est le même. Ces impulsions, en passant aux thyristors principal et de commutation du convertisseur d'impulsions à thyristors 7 par les amplificateurs-conformateurs 6 et 8, permettent d'établir une durée minimale de l'impulsion de tension eppliquée au moteur électrique 17. A partir de la sor-tie du compteur de rytme 9 les impulsions passent par le circuit de différentiation 11 à l'entrée zéro du circuit "trigger" 12 en le mettant à un autre état stable (zéro) tandis qu'à l'entrée de l'élément logique "ET" 3 reliée à la sortie du circuit "trigger" 12 le signal unitaire n'arrive pas. Par conséquent, l'amenée des impulsions à l'entrée de comptage du compteur de rythme 9 cesse. En même temps, l'impulsion à partir de la sortie du compteur de rythme 9 vient à son entrée 10 de mise à l'état zéro en remettant ce dernier à l'état zéro. Cependant, en prenant en considération le fait que le compteur inversible 13 reste en son état précédent (maximum) le code binaire, en arrivant à partir des sorties logiques du compteur inversible 13 aux entrées logiques du compteur de rythme 9 le met aussi en état maximum. L'opération visant à prolonger la durée de l'impulsion s'effectue de la manière suivante. A partir du bloc de commande 16 l'impulsion arrive à l'entrée de soustraction 15 du compteur inversible 13 et le compteur inversible 13 passe à un autre état qui correspond au nombre binaire (2fl - i ) - 1. Le compteur de rythme 9 passe, lui aussi, à l'état mentionné, et cela grace à l'action exercée sur ledit compteur9 par le compteur inversible 13. A partir de la sortie du générateur 1 d'impulsions de rythme les impulsions arrivent à l'entrée du compteur de rythme 2 et en passant par le circuit de différentiation 5 elles arrivent à l'entrée unitaire du circuit "trigger" 12 et mettent ce dernier à l'état unitaire. A la sortie du circuit "trigger" apparaît le signal unitaire, qui passe ensuite à l'une des entrées de l'élément logique "ET" 3, et grâce à ce fait, les impulsions à partir de la sortie du générateur 1 et à travers l'élément logique "ET" 3 arrivent à l'entrée de comp- tage du compteur de rythme 9 du bloc 4 de séparation du train déplaçable d'impulsions, A ce moment, le compteur de rythme 9 est rempli durant le temps t égal à une double valeur de discontinuité de la quantification de la période T de commutation des thyristors t= = 2 g = 2 T, 2n où 6 est la discontinuité de quantification de la période T de commutation des thyristors du convertisseur impulsionnel à thyristors. Ce facteur conduit à une augmentation du coefficient de densité &gamma; Jusqu'd une valeur où T1 représente le temps de l'état ouvert des thyristors de commutation, qui est égal généralement à la double valeur du temps de rétablissement des propriétés-de blocage des thyristors de commutation. Comme cela à été déjà mentionné ci-dessus, une augmentation du coefficient de densité r conduit à l'augmentation de la vitesse de rotation du moteur électrique. Au fur et à mesure de l'arrivée des signaux à partir du capteur (non représenté sur la figure) de courant du moteur électrique 17, à l'entrée du bloc de commande 16 se réalise l'amenée suivante des impulsions à travers l'entrée de soustraction 15 vers le compteur inversible 13. Pendant ce temps,une soustraction successive d'une unité du nombre enregistré dans le compteur inversible 13 à lieu. La durée maximale de l'impulsion correspond dans ce cas à l'arrivée à l'entrée de soustraction 15 du compteur inversible 13 de la RAme impulsion venant du bloc de commande 16 où N - (2n - 1). Afin de diminuer le coefficient de densité c'est à dire afin de réduire l'intervalle de temps entre les impulsions des trains déplaçable et non déplaçable venant des sorties des compteurs 9 et 2, les impulsions à partir du bloc de commande 16 arrivent à l'entrée de totalisation 14 du compteur inversible 13. Avec I'arrivée de chaque impulsion suivante à partir du bloc 16, la durée de l'impulsion de la tension de sortie du convertisseur impulsionnel à thyristor 7 diminue d'une valeur cl . Le dispositif proposé pour la commande du convertisseur impulsionnel de tension à thyristors comprend le bloc 4 de séparation du train déplaçable d'impulsions, qui ne comporte que deux circuits de différentiation 5 et 11, un élément logique "ET", 3, un circuit trigger 12 et un compteur de rythme 9. Le schéma du bloc 4 de séparation du train déplaçable d'impulsions est simple, ne comprend qu'un petit nombre d'éléments le constituant, ce qui permet de réduire la probabilité d'une panne et d'élever la sureté de fonctionnement de tout le dispositif de commande du convertisseur impulsionnel de tension à thyristors. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu?à tire d'exemple. en particulier, elle comprend tous les moyens consituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si cellesci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATION Dispositif de commande d'un convertisseur impulsionnel de tension à thyristors du type comprenant un générateur d'impulsions de rythme relié à un compteur de rythme dont la sortie est reliée à l'entrée d'un amplificateur-conformateur de trains non déplaçables d'impulsions, un bloc de commande relié par sa sortie à l'entrée d'un compteur inversible, un bloc de séparation du train déplaçable d'impulsions dont l'entrée est reliée aux sorties des compteurs inversible et de rythme, et la sortie, à un amplificateur-conforeateur de trains déplaçables d'impulsions, caractérisé en ce que le bloc de séparation du train déplaçable d'impulsions com- prend un circuit trigger un élément logique 7ST", deux circuits de différentiation et un compteur de rythme propre audit bloc et dont les entrées logiques sont reliées aux sorties du compteur inversible, tandis que son entrée de comptage est raccordée à la sortie de l'élément logique "ET" dont les entrées sont reliées respectivement à la sortie du générateur d'impulsions de rythme et à la sortie da circuit triggerp dont les entrées zéro et unitaire sont reliées respectivement à l'un et l'autre compteurs de rythme par l'intermédiaire d'un circuit due différentiation correspondant, la sortie du compteur de rythme du bloc de séparation du train déplaçable d'impulsions étant raccordée à l'entrée du circuit de mise à l'état zéro de ce même compteur de rythme et à l'entrée de l'amplificateur conformateur de trains déplaçables d'impulsions e