Brevet FR2510323A1 — publié le 19830128

Dispositif de commande pour onduleur monophasé à modulation de largeur d'impulsion La présente invention a pour objet un dispositif de commande pour onduleur monophasé à modulation de largeur d'impulsion et plus particulièrement pour mutateur d'un tel onduleur. De tels onduleurs assurent classiquement l'alimentation alternative d'une utilisation à partir d'une batterie de secours lorsque l'alimentation alternative normale est défaillante. L'alimentation alternative de secours est obtenue en inversant périodiquement le branchement de la source continue sur un transformateur. Cette inversion est assurée par un mutateur composé d'interrupteurs alternativement commandés. Un choix approprié des durées de conduction des interrupteurs permet d'obtenir après filtrage, un signal de sortie de forme quasi-sinusoidale au niveau de l'utilisation pour une tension d'alimentation donnée. Le brevet français nO 2.406.336 déposé le 11 octobre 1977 par la demanderesse présente un exemple d'onduleur monophasé à modulation de largeur d'impulsion permettant d'obtenir une puissance plus élevée que celle qui est obtenue par les onduleurs de ce type. Toutefois un tel onduleur peut s'avérer trop onéreux pour certaines applications et la présente invention propose en conséquence un dispositif de commande simple permettant une autorégulation des variations de la tension de la source d'alimentation en courant continu d'un onduleur monophasé, ainsi qu'un réglage de la symétrie et de l'amplitude du signal de sortie de l'onduleur auquel ce dispositif de commande est adapté. Selon une caractéristique de l'invention, un tel dispositif de commande comporte un amplificateur différentiel piloté par un oscillateur et alimenté par un générateur de courant relié à la source ainsi qu'un circuit astable inséré entre l'amplificateur différentiel et des entrées du mutateur qu'il commande par deux signaux complémentaires de manière à compenser les effets des variations de la tension de la source sur la tension de sortie de l'onduleur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront décrits en relation avec la description suivante et avec les figures mentionnées ci-dessous. La figure 1 présente un schéma synoptique d'exemple de réalisation d'un onduleur. La figure 2 présente un schéma de principe d'un dispositif de commande d'onduleur selon l'invention. La figure 3 présente un schéma de réalisation du dispositif de commande de la figure 2. Le schéma synoptique présenté figure 1 comporte un onduleur 1 classiquement associé à une source de courant continu telle qu'une batterie 2 pour alimenter une utilisation 3 en cas de défaillance d'une source alternative 4 ; un ensemble contacteur 5 assure classiquement le passage de l'alimentation normale à l'alimentation de secours en l'absence de tension alternative aux bornes de la source 4. L'onduleur 1 comporte un dispositif de commande 11 et un mutateur 12 inséré lui-même entre les bornes du primaire d'un transformateur 13 dont le secondaire alimente la charge via un filtre 14. Le dispositif de commande 11 comporte un oscillateur 10 non représenté dans la figure 1 qui est alimenté par la source 2 ; le signal de sortie fourni par l'oscillateur 10 sert de base pour l'élaboration des signaux de commande du mutateur 12, ainsi qu'il est montré dans la suite de la description. Le dispositif de commande 11 est piloté par l'oscillateur 10 de manière à fournir deux signaux impulsionnels complémentaires Q et Q ; il est alimenté par la batterie 2,de même que l'oscillateur 10. Le mutateur 12 est symbolisé par une paire de transistors 12A et 12B montés symétriquement et commandés l'un par le signal Q et l'autre par son complémentaire Q de manière à passer alternativement d'un état de conduction à un état de non conduction l'un à la suite de l'autre à un rythme déterminé par le dispositif de commande 11. Les transistors 12A et 12B sont respectivement reliés chacun à une borne d'extrémité différente du primaire du transformateur 13 qui possède un point milieu relié au pôle positif de la source 2 alors que les transistors 12A et 12B ont un point commun relié à l'autre pôle de la source. La commande alternative des bases des transistors 12A et 12B assure l'établissement en succession de courants de sens inverses dans les deux moitiés du primaire du transformateur 13 et la création d'un signal rectangulaire de rapport cyclique variable au secondaire de ce transformateur. Le filtre 14 sélectionne le fondamental sinusoïdal du signal transmis. Le circuit de commande 11 selon l'invention, tel que présenté figure 2, est alimenté par la source 2. il reçoit les signaux de l'oscillateur piloté 10 et fournit des impulsions de commande au mutateur 12, non figuré ici, par deux bornes complémentaires Q et Q. Ce circuit de commande 11 comprend essentiellement un circuit astable 15 qui alimente les bornes Q et Q en impulsions et qui commande le mutateur, un amplificateur différentiel 16 actionné par les signaux de deux sorties symétriques q etpe l'oscillateur 10, afin de commander le circuit astable 15, et un générateur de courant 18 inséré entre la batterie 2 et l'amplificateur différentiel 16. Le circuit astable 15 met classiquement en oeuvre deux condensateurs ClA et C113 dont la charge est assurée par deux transistors, T3A pour ClA et T3B pour C1B, et dont la décharge est assurée par deux transistors, T2A pour ClA et T2B pour C1B. L'amplificateur différentiel 16 est composé de deux transistors T1A et T1B de type PNP montés symétriquement et respectivement commandés l'un par les signaux de la sortie q de l'oscillateur et l'autre par la sortie q de manière à conduire à une commande déphasée de 180 des transistors T1A et T1B, la forme des signaux déphasés fournis par l'oscillateur 10 déterminant la forme du signal de sortie de l'onduleur, ce signal de sortie étant sinusoidal si les signaux des sorties q et q sont eux mêmes sinusoidaux. Un agencement de réglage 19 permet de modifier les caractéristiques des signaux des sorties Q et Q. il comporte une résistance réglable P2 associée à un condensateur CO pour régler la variation maximale du rapport cyclique des signaux des sorties Q etQ et donc l'amplitude du signal de sortie de l'onduleur. La résistance réglable P2 est en série avec le condensateur CO ; ils sont insérés entre les émetteurs des transistors T1A et T1B et en aval du générateur de courant 18. L'agencement de réglage 19 comporte de plus un potentiomètre P1 dont les bornes extrêmes sont reliées aux émetteurs des transistors T1A et T1B en parallèle sur le circuit RC série et dont le curseur est alimenté par le collecteur du transistor TO qui lui transmet un courant d'intensité 21. Les émetteurs des transistors T1A et T1B reçoivent des courants d'intensité respectivement I +Ai et I - ni. Le potentiomètre P1 permet de régler la symétrie des signaux de commande ainsi que d'éviter la distorsion du signal de sortie et la saturation du transformateur. Le générateur de courant 18 est symbolisé ici par un montage comportant un transistor TO de type PNP inséré entre le pôle positif de la source et le curseur du potentiomètre P1. Ce transistor TO comporte une résistance RO de fixation de courant entre le pôle positif de source et son émetteur ; un diviseur de tension composé des résistances R1 et R2 permet de contrôler sa base. Dans l'exemple de réalisation présenté figure 3 le générateur de courant 18 comporte un transistor T5 relié par son collecteur à la base du transistor TO de manière à fixer le potentiel de base de ce transistor. Dans ce but le transistor T5, qui est de type PNP, a sa base connectée au point milieu d'un circuit RC composé d'une résistance réglable R2 et d'un condensateur CO insérés entre la masse et le potentiel positif de batterie 2. Le circuit astable 17 de constitution analogue au circuit 15 présenté figure 2 comporte un générateur de tension pour la recharge rapide de chacun des condensateurs C1. Les deux générateurs de tension sont identiquement composés d'un transistor T4 de type PNP inséré entre le potentiel positif de batterie et la borne du condensateur C1 qui est reliée au mutateur 12 par les entrées Q et Q, ainsi que d'un transistor T3 de commande du transistor T4, tel T3A associé à T4A pour charger C1A. De manière usuelle la base du transistor T3 de type NPN est reliée d'une part au collecteur d'un transistor T2 correspondant et d'autre part à la borne positive de la batterie via une résistance R5, alors que son collecteur est relié à cette même borne par une résistance R4 qui polarise la base du transistor T4 associe. La base de chaque transistor T2 est connectée au collecteur du transistor correspondant T1 de l'amplificateur différentiel 16 par le point O (par exemple T2A à T1A par OA). De manière usuelle le blocage d'un transistor T2 et par exemple de T2A supprime la mise à la masse du transistor T3A qui devient conducteur et déclenche la conduction de T4A, ce qui provoque la charge du condensateur C1A. Pour éviter aux transistors T2 de supporter la tension de batterie en inverse sur leur liaison émetteur-base, on insère préférablement une diode D2 permettant le passage du courant de commande du transistor et supportant la tension de batterie lorsque le transistor T2 qu'elle dessert est bloqué, telle D2A pour T2A. Une diode D1 est insérée entre le collecteur de chaque transistor T2 et la borne du condensateur C1 associé qui est reliée au mutateur 12, telle D1A entre T2A et C1A, de manière à permettre la charge de ce condensateur. En dernier lieu, deux résistances R3, sont associées aux condensateurs C1, telle R3A à C1A, de manière à relier la borne positive de la batterie à la borne de chacun de ces condensateurs qui est reliée au circuit de commande 16 de manière à maintenir un faible courant de charge du condensateur quelle que soit la modulation appliquée à ce circuit et notamment lorsque celle ci est grande ceci permet d'éviter un blocage du circuit astable sur une modulation trop importante provenant de l'amplificateur différentiel. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de commande, pour onduleur monophasé à modulation de largeur d'impulsion alimenté par une source de courant continu et comprenant un mutateur (12), ledit dispositif de commande étant caractérisé en ce qu'il comporte un amplificateur différentiel (16) piloté par un oscillateur (10) et alimenté par un générateur de courant (18) relié à la source (2), ainsi qu'un circuit astable (15) inséré entre l'amplificateur différentiel (16) et des entrées (Q, Q) du mutateur (12) qu'il commande par deux signaux complémentaires, de manière à compenser les effets des variations de la tension de la source (2) sur la tension de sortie de lsonduleur. 2/ Dispositif de commande pour onduleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplificateur différentiel (16) comporte deux transistors (T1A, T1B) montés en parallèle entre le circuit astable et le générateur de courant (18) auquel ils sont reliés par un agencement de réglage (19) de tension de sortie d'onduleur et en ce que les transistors (T1A, T1B) de cet amplificateur différentiel sont reliés à des sorties d'oscillateur dont les signaux sont en opposition de phase. 3/ Dispositif de commande pour onduleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'agencement de réglage comporte un premier potentiomètre (P1) dont les bornes d'extrémité sont reliés aux émetteurs des transistors (TlA, T1B) de l'amplificateur différentiel et dont le curseur est relié au générateur de courant (18) qui l'alimente, ainsi qu'un circuit résistance réglable-capacité (P2, CO) en parallèle sur le premier potentiomètre pour ajuster respectivement la symétrie et l'amplitude de la tension de sortie de l'onduleur. 4/ Dispositif de commande pour onduleur selon la revendication 1, dont le circuit astable (15) comporte classiquement un montage symétrique de deux condensateurs (C1A, C1B) ayant chacun une borne (OB, OA) reliée au collecteur de l'un des transistors (T1B, T1A) de l'amplificateur différentiel (16) et ayant chacun une autre borne est reliée à une des deux entrées de commande (Q, Q) du mutateur, caractérisé en ce que ledit circuit astable (15) comporte une résistance de maintien de courant (R3A, R3B) entre la borne (OB, OA) du condensateur (C1A, C1B) qui est reliée audit collecteur et la borne positive de la source (2). de maintien de courant (R3A, R3B) entre la borne (OB, OA) du condensateur (C1A, C1B) qui est reliée audit collecteur et la borne positive de la source (2).