Brevet FR2513039A1 — publié le 19830318

La présente invention concerne un procédé pour le réglage du nombre de tours d'une machine triphasée au moyen d'un convertisseur en circuit intermédiaire. De telles dispositions sont connues et sont décrites de façon détaillée dans la littérature. (Lienau : Untersuchung veines strom einpragenden Wechselrichters, der zur Speisung einer frequenzgesteuerten Asynchronmaschine in einem Bahnantrieb geeignet ist ; Dissertaion TH Aachen, 1979). Ces systèmes convertisseurs connus présentent un inconvénient important qui est leur forte consommation. Le concept de convertisseur selon l'invention fonctionne selon les mêmes points physiques que le système convertisseur connu, mais il consomme considérablement moins. Cela est obtenu par le fait que l'onduleur, selon l'invention, est réalisé en circuit étoilé. On choisit utilement un circuit d'onduleur triphasé de façon à pouvoir utiliser des machines à courant alternatif triphasé normalisées. En particulier, pour des entraânements ou commandes au premier quadrant, avec contre-moment diminuant de façon quadratique, avec la disposition selon l'invention, une économie importante d'éléments est possible. Tandis que, par exemple, le système convertisseur traditionnel dans la réalisation de circuit à extinction en séquence de phases présente 12 thyristors, 6 diodes et 6 condensateurs de commutation, avec la disposition selon l'invention, on peut ne prévoir que 5 thyristors, 5 diodes et 3 condensateurs de commutation. Cette comparaison des nombres est valable à condition que le circuit soit réalisé au moyen de thyristors, et que l'on utilise, c8té réseau, un pont diphasé asymétrique. La comparaison montre que l'économie en pièces du cnnvertisseur est importante. Les inconvénients principaux de la disposition du circuit selon l'invention par rapport à la réalisation connue sont les suivants 1. La charge de courant des semi-conducteurs et de la machine est plus élevée pour une puissance comparable. 2. Le couple est à trois impulsions au lieu de six impulsions. Pour 1 : la plus forte charge de courant des semiconducteurs ne produit pas d'effet au moins dans la gamme des puissances inférieures pour le circuit de l'onduleur, car, pour des raisons de tensions nécessaires de verrouillage, en règle générale, les semi-conducteurs sont surdimen sionnés du point de vue courant. Le supplément de consommation pour le surdimensionnement de la machine est négligeable par rapport à l'économie des éléments semi-conducteurs dans le convertisseur, et il faut faire attention à ce qu'en plus de l'économie sur les semi-conducteurs il y ait également une économie sur les amplificateurs d'allumage. Pour 2 : le couple à trois impulsions ne gêne pas dans le cas de machines avec contre-moment diminuant de façon quadratique. Dans la gamme inférieure du nombre de tours, le couple nécessaire est faible, donc la machine peut fonctionner en étant sous-excitée ; dans ce cas, les variations du couple sont faibles. Dans la gamme supérieure de nombre de tours avec des valeurs supérieures de couple, les variations du couple ne produisent pas d'effet du fait des fréquences supérieures. De plus, dans le cas d'exigences supérieures dans la gamme des fréquences inférieures avec un organe de réglage rapide pour le courant du circuit intermédiaire, comme cela est représenté par un pont en courant triphasé totalement commandé ou un régulateur de courant continu, l'ondulation du couple peut être diminuée par une modulation d'amplitude du courant du circuit intermédiaire. En principe, ce processus est connu et est décrit dans l'article ci-dessus indiqué. L'avantage particulier de la disposition selon l'invention provient cependant de ce que la gamme possible des fréquences pour l'utilisation de la modulation peut être augmentée, tandis que la fréquence de modulation nécessaire ne correspond plus qu'à trois fois la fréquence de l'onde de l'harmonique fondamental. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels - la figure 1 montre un schéma de principe de la disposition du convertisseur selon l'invention avec redresseur du courant du réseau diphasé (figure la) ou triphasé (figure lb) et onduleur comme modèle - la figure 2 montre un exemple d'un mode de réalisation de l'onduleur en circuit à extinction en séquence de phases avec des thyristors. Comme exemple d'un mode de réalisation, sur la figure 1, on emploie pour les redresseurs du courant du réseau un circuit en pont biphasé asymétrique 1 ou un circuit en pont triphasé asymétrique 2. Le courant continu Id de circuit intermédiaire de ce pont est réglé sur la tension continue de sortie Ud. L t inductance intermédiaire 3 imprime le courant Id. Les commutateurs 4, 5, 6 du convertisseur appliquent le courant Id aux enroulements 7, 8, 9 de la machine à courant triphasé 10 de façon que chacun des enroulements conduise le courant pendant des durées de 1/3 période. Le courant Id est ramené par le point 11. Le mode de réalisation de la figure 2 montre la disposition des semiconducteurs dans le cas d'un circuit à extinction en séquence de phases avec les thyristors 12, 13, 14 du convertisseur, les condensateurs de commutation 15, 16, 17 et les diodes de découplage 18, 19, 20. On peut voir qu'avec le circuit selon l'invention seule la moitié des éléments est nécessaire dans le circuit, par rapport à la disposition du convertisseur connu. Le déroulement de la commutation est, avec ce circuit, exactement comme dans le cas de la disposition connue à six impulsions, il ne sera donc pas plus amplement décrit. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 1.Procédé pour le réglage du nombre de tours de machines à courant triphasé au moyen d'un convertisseur intermédiaire caractérisé en ce que l'on utilise, comme élément de réglage de la fréquence, un onduleur à n phases en circuit étoilé et comme charge, une machine en courant triphasé à n phases en circuit étoilé avec conducteur central, ainsi chaque phase de la machine en courant triphasé est liée à une phase de l'onduleur et le courant continu dans le circuit intermédiaire est commuté, par l'onduleur, à chaque entrée de la machine et ressort par le conducteur central de la machine. 2. Procédé selon la revendication 1, pour la production d'un champ tournant dans une machine à courant triphasé à n phases caractérisé en ce que chaque phase de l'onduleur connue pendant l'intervalle Ti/n, le courant continu du circuit intermédiaire, T(1) représentant la durée de l'onde de l'harmonique fondamental, et en ce que le courant continu du circuit intermédiaire passe ensuite par l'onduleur de façon que, dans la machine, il se produise un champ tournant vers la droite ou vers la gauche. 3. Dispositif pour la réalisation de l'ondulateur selon la revendication n ou 2 caractérisé en ce que ledit ondulateur est réalisé au moyen de thyristors en circuit dtextinction en séquence de phases. 4. Dispositif pour la réalisation de l'ondulateur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit onduleur est réalisé au moyen de commutateurs à transistor ou de commutateurs à thyristors -GTO. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4 pour le retour du courant continu du circuit intermédiaire, caractérisé en ce que le conducteur central de la machine à courant triphasé correspondante est réalisé de façon qu'il puisse conduire tout le courant du circuit intermédiaire. 6. Procédé selon l1une quelconque des revendications 1 ou 2 pour le choix du nombre de phases n, caractérisé en ce que, pour un onduleur triphasé, on utilise des machines normalisées en courant triphasé. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 pour établir l'ondulation du couple de la machine à courant triphasé caractérisé en ce que, avec un onduleur triphasé et une machine asynchrone triphasée, le couple est à trois impulsions. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, pour la réduction de l'ondulation du couple dans une disposition triphasée caractérisée en ce que, par une modulation d'amplitude du courant continu du circuit intermédiaire, l'ondulation du couple dans la gamme des fréquences inférieures peut être diminuée, en ce que l'ampti- tude du courant continu du circuit intermédiaire est réglee selon le temps, c'est-à-dire est modulée de façon que la charge électrique et ainsi la charge mécanique soient également momentanément constantes, et de façon que l'ondulation du couple soit compensée par une ondulation inverse du courant. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications) à 5 pour la réalisation du redresseur du courant du réseau, caractérisé en ce que pour des entraSnements simples du convertisseur, on peut utiliser, comme redresseur du courant du réseau, des circuits en pont asymétrique à 2 ou 3 phases..