Brevet FR2517489A1 — publié le 19830603

? CONVERTISSEUR STATIQUE A SOUPAPES ELECTRIQUES COMPRENANT UI MONTAGE DODECAPHASE A DEUX PONTS DE GRAETZ POUR LA SUPRES- SIOI DES HAR 1 OINIQUES 5 ET 7 DU COURANT RESEAU. L'invention est relative à un convertisseur statique alter natif/continu à soupapes électriques, notamment à thyris- tors ou à diodes, formé par deux ponts de Graetz triphasés couplés en série ou en parallèle et alimentés par des ten- sions alternatives triphasées décalées entre elles de 300 gr 2 ce à la présence dans le circuit alternatif d'un trans- formateur ou d'un autotransformateur triphasé dont l'enrou lement primaire est connecté électriquement aux conducteur du réseau triphasé R, S, T, l'ensemble étant agencé pour constituer un montage dodécaphasé série ou parallèle. Selon un dispositif connu du genre mentionné, le déphasage de 300 entre les tensions d'alimentation des deux ponts es obtenu grâce à un transformateur triphasé à deux enroule- ments secondaires à couplage étoile-triangle ou triangle- étoile L'enroulement primaire en triangle ou en étoile es alimenté par le réseau R,S,T triphasé, et le premier pont est connecté à l'un des enroulements secondaires tandis qu le deuxième pont est relié électriquement à l'autre enrou- lement secondaire L'encombrement d'un tel transformateur du dispositif dodécaphasé est important car il doit être dimensionné pour la puissance totale délivrée par le con- vertisseur. L'invention a pour but de pallier cet inconvénient et de permettre la réalisation d'un convertisseur perfectionné à rendement amélioré et à encombrement réduit du transforma- teur associé. Le convertisseur selon l'invention est caractérisé en ce que l'un des ponts du montage dodécaphasé est branché à l'enroulement secondaire du transformateur ou de l'auto- transformateur tandis que l'autre pont est relié aux phase correspondantes de l'enroulement primaire, le mode de con- nexion desdits enroulements ayant un indice horaire de couplage de valeur prédéterminée susceptible d'engendrer le déphasage de 300 entre les tensions d'alimentation des deux ponts a valeur de l'indice horaire de couplage est fixée à 5 entraînant un déphasage de 1500 entre les ten- sions primaire et secondaire de chaque phase du transforma- teur ou de l'autotransformateur. Selon un premier mode de réalisation-de l'invention, on utilise un transformateur triphasé à rapport de transfor- mation voisin ou égal à 1 et comportant au choix un cou- plage triangle-étoile ou étoile-triangle de symboles res- pectifs Dy 5 et Yd 5 Le transformateur est dimensionné pour la moitié de la puissance délivrée par les deux ponts du convertisseur. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, le déphasage de 300 entre les tensions d'alimentation des deux ponts est assuré par un autotransformateur triphasé à couplage étoile-zigzag et d'indice horaire 5 Il est dimensionné pour le tiers de la valeur de la puissance de sortie du convertisseur Le couplage en parallèle des deux ponts redresseurs s'effectue par l'intermédiaire de deux bobines d'absorption. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre de plusieurs montages selon l'invention, donnés à titre d'exemples non limita- tifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 montre une vue schématique d'un convertisseur statique selon l'invention, à montage dodécaphasé parallèle de deux ponts de Graetz associés à un transformateur tri- phasé; la figure 2 représente une variante de la fig 1, illus- trant un montage dodécaphasé série; les figures 3 et 4 montrent les diagrammes vectoriels des tensions primaire et secondaire de deux modes de couplage du transformateur utilisé dans les dispositifs des figures 1 ou 2; la figure 5 est une variante du dispositif de la fig 1 utilisant un autotransformateur; les figures 6 et 7 montrent respectivement le mode de con- nexion et le diagramme vectoriel des tensions de l'auto- transformateur du dispositif de la fig 5. Sur la figure 1, un convertisseur statique alternatif/con- *tinu 10 est connecté à un réseau alternatif triphasé R,S,T par l'intermédiaire d'un transformateur 12 Le convertis- seur 10 est constitué par un couplage parallèle de deux ponts redresseurs 14, 16 triphasés à soupapes électriques, notamment à thyristors ou à diodes alimentés par des ten- sions alternatives triphasées décalées entre elles de 300. L'un 14 des ponts de Graetz est connecté côté alternatif aux bornes a, b, c de l'enroulement secondaire du transfor- mateur 12 triphasé de rapport de transformation sensiblement égal à 1 et dont l'enroulement primaire est alimenté par les conducteurs R, S, T du réseau L'autre pont de Graetz 16 est branché directement aux phases correspondantes du réseau et aux bornes A, B, C de l'enroulement primaire du transformateur 12 Le couplage étoile-triangle ou triangle- étoile des enroulements primaire et secondaire du transfor- mateur 12 triphasé possède un indice horaire de 5 pour assu- rer le déphasage de 300 des tensions d'alimentation des deux ponts 14, 16 La mise en parallèle des deux ponts ' 4, 16 s'effectue au moyen d'une bobine d'absorption L 1 à point milieu connectée au pale positif du convertisseur par l'in- termédiaire d'une bobine de filtrage 1 L'ensemble forme un montage dodécaphasé parallèle _ La figure 2 montre une variante de la figure 1, illustrant un dispositif dodécaphasé série obtenu par un couplage série de deux ponts 14, 16 de Graetz triphasés alimentés par des tensions décalées de 300 grâce au transformateur 12 ayant -un mode de couplage prédéterminé L'enroulement secon- daire unique de ce dernier est raccordé au pont 14, tandis que l'autre pont 16 est relié aux bornes A,B,C de l'enroule- ment primaire La valeur de la tension redressée est dans ce cas double de celle du dispositif de la fig 1 Il n'y a pas de bobine d'absorption dans le circuit continu mais unique- ment une bobine de filtrage 1. Les figures 3 et 4 illustrent les diagrammes vectoriels des tensions primaire et secondaire du transformateur 12 triphasé à deux modes de connexion, soit en triangle-étoile (fig 3), soit en étoile-triangle (fig 4) Dans les deux cas l'indice horaire de couplage du transformateur 12 est fixé à 5 et dé- termine le déphasage de 1500 entre les tensions des enroule- ments primaire et secondaire Les couplages respectifs sont représentés par les symboles Dy 5 et Yd-5. Les dispositifs dodécaphasés parallèle et série des fig 1 et 2, à deux ponts de Graetz 14,16 permettent l'élimination des harmoniques 5 et 7 du courant du réseau R,S,T Le transforma- teur 12 triphasé à couplage Dy 5 ou Yd 5 est dimensionné pour la moitié de la puissance P délivrée par les deux ponts 14, 16. La figure 5 représente un autre montage dodécaphasé paral- lèle à deux ponts de Graetz 14, 16 triphasés, dans lequel un autotransformateur 18 triphasé réalise le déphasage de 300 entre les tensions alternatives d'alimentation des deux ponts 14, 16 Le pont 14 est connecté aux bornes a,b,c de l'enroulement secondaire, et l'autre pont 16 est relié aux bornes A,B,C de l'enroulement primaire. Le schéma électrique de couplage de l'autotransformateur 18 est illustré à la figure 6 et est du type étoile-zigzag d'indice horaire 5 Le diagramme vectoriel des tensions est représenté à la figure 7, et le symbole du couplage est Yz 5 autorisant un déphasage de 1500 entre les tensions primaire et secondaire d'une même phase de l'autotransformateur 18. Le couplage en parallèle des deux ponts 14, 16 redresseurs s'effectue sur le circuit continu par l'intermédiaire de deux bobines d'absorption L 1, L 2 indispensables au bon fonctionnement du convertisseur 10 à cause de l'absence d'isolement galvanique entre les deux ponts 14, 16 L'une L 1 des bobines associée au pôle positif est connectée par ses extrémités opposées aux cathodes des trois thyristors supérieurs de chaque pont 14, 16, tandis que l'autre bobine L 2 est reliée aux anodes des trois thyristors infé rieurs de chaque pont 14, 16 La tension redressée du cir cuit continu est prise aux points milieux des bobines d'a sorption L 1, L 2 à travers une bobine 1 auxiliaire de filtrage. Le dispositif de la fig 5 permet également l'élimination des harmoniques 5 et 7 du courant réseau et l'autotransfo mateur 18 triphasé est dimensionné pour le tiers de la puissance délivrée par les deux ponts 14, 16. L'invention n'est bien entendu nullement limitée aux mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrits et repré- sentés aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au con traire à toute variante restant dans le cadre des équiva- lences électrotechniques. Revendications 1 Convertisseur statique ( 10) alternatif/continu à sou- papes électriques, notamment à thyristor ou à diodes, formé par deux ponts de Graetz ( 14, 16) triphasés couplés en sé- rie ou en parallèle et alimentés par des tensions alterna- tives triphasées décalées entre elles de 30 grâce à la presence dans le circuit alternatif d'un transformateur ( 12) ou d'un autotransformateur ( 18) triphasé dont l'enrou- lement primaire est connecté électriquement aux conducteurs du réseau triphasé R,S,T, l'ensemble étant agencé pour con- stituer un montage dodécaphasé série ou parallèle, caracté- risé en ce que l'un ( 14) des ponts du montage dodécaphasé est branché à l'enroulement secondaire du transformateur ( 12) ou de l'autotransformateur ( 18), tandis que l'autre pont ( 16) est relié aux phases correspondantes de l'enrou- lement primaire, le mode de connexion desdits enroulements ayant un indice horaire de couplage de valeur prédéterminée susceptible d'engendrer le déphasage de 30 entre les ten- sions d'alimentation des deux ponts ( 14, 16). 2 Convertisseur statique ( 10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de l'indice horaire de cou- plage est fixée à 5 entrainant un déphasage de 150 entre les tensions primaire et secondaire de chaque phase du transformateur ( 12) ou de l'autotransformateur ( 18). 3 Convertisseur statique ( 10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le transformateur ( 12) triphasé à rapport de transformation voisin ou égal à 1 comporte un couplage triangle-étoile ou étoile- triangle de symboles respectifs Dy 5 et Yd 5. 4 Convertisseur statique ( 10) selon la reyendication 2. caractérisé en ce que l'autotransformateur ( 18) triphasé possède un couplage étoile-zigzag de symbole Yz 5. Convertisseur statique ( 10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le couplage en parallèle des deux ponts ( 14, 16) redresseurs s'effectue sur le circuit con- tinu par l'intermédiaire de deux bobines d'absorption Li, L 2 associées respectivement aux p 8 les positif et négatif du convertisseur, l'une L 1 des bobines étant connectée par ses extrémités opposées aux cathodes de trois soupapes de chaque pont ( 14, 16) triphasé, l'autre bobine L 2 étant re- liée aux anodes des trois autres soupapes de chaque pont. 6 Convertisseur statique ( 10) selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le transformateur ( 12) tri- phasé est dimensionné pour la moitié de la valeur de la puissance délivrée par les deux ponts ( 14, 16) du conver- tisseur. 7 Convertisseur statique ( 10) selon la revendication 4 ou , caractérisé par le fait que l'autotransformateur ( 18) triphasé est dimensionné pour le tiers de la valeur de la puissance délivrée par le convertisseur. 8 Convertisseur statique ( 10) selon la revendication 3 pour un montage dodécaphasé parallèle, caractérisé par le fait qu'une bobine d'absorption L 1 est agencée entre les deux ponts( 14, 16)dans le circuit continu du convertisseur ( 10).