Brevet FR2561784A1 — publié le 19850927

PROCEDE ET DISPOSITIF DE MESURE DU COURANT DANS UN RESEAU TRIPHASE. La présente invention concerne un procédé de mesure d'un courant prélevé par une charge sur un réseau triphasé, plus particulièrement, mais non exclusivement, au moyen d'un pont redresseur commandé. Pour mesurer le courant prélevé sur un réseau triphasé au moyen d'un pont redresseur commandé, il est connu d'utiliser soit en aval du pont un shunt de lecture du courant, soit en amont du pont deux ou trois transformateurs d'intensité dont le primaire est associé à chaque fois à une phase du réseau. De telles mesures de courant sont notamment exploitées dans des boucles de régulation de courant de moteurs à courant continu ou alternatif, dans des systèmes de protection contre les surintensités ou dans des systèmes de signalisa- tion. Il s'avère que les procédés de mesure connus sont dépourvus d'isolement lorsqu'ils mettent en oeuvre des shunts de lecture du courant ou bien sont de mise en ouvre coûteuse lorsqu'ils font intervenir plusieurs transformateurs d'in- tensité. -2- L'invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients et vise à simplifier la mesure du courant transmis à une charge par un réseau triphasé en utilisant pour cette mesure un seul transformateur d'intensité. Pour parvenir à ce résultat, elle propose un procédé de mesure de courant prélevé par une charge sur un réseau alternatif triphasé, qui comprend les étapes suivantes: - la mesure du côté du réseau alternatif de la différence entre les courants circulant dans deux des phases d'ali- mentation, - la détermination de la valeur absolue de cette différen- ce, et - l'affectation à la valeur absolue du signal résultant, d'un coefficient de correction k pour obtenir un signal de sortie qui constitue une image continue du courant circulant dans la charge. De préférence, on attribue au coefficient de correction une valeur k1 dans les parties T/6 de chaque période T du cou- rant alternatif du réseau o le signal présente une valeur absolue doublée et une valeur k2 = 2 k1 dans les parties restantes de chaque période. On comprend que le traitement décrit du signal de différence entre deux courants de phase côté réseau fournit de manière extrêmement simple une mesure suffisamment précise du cou- rant. Dans le cas o la charge est alimentée par le réseau triphasé au moyen d'un pont redresseur commandé, la commuta- tion du coefficient de correction de la valeur k1 à la valeur k2 et vice versa est assurée de manière synchrone à la-commande des éléments interrupteurs du pont de puissance. L'invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre du procédé précédemment décrit, ce dispositif compre- -3- nant un circuit de mesure du courant muni d'un transforma- teur unique d'intensité, d'un redresseur et d'un circuit de traitement; le transformateur d'intensité est associé à deux conducteurs de phase du réseau alternatif, les deux conducteurs étant montés dans le transformateur d'intensité de façon que le courant du secondaire de celuici soit représentatif de la différence des courants dans les deux conducteurs; le redresseur permet le redressement pleine onde du courant du secondaire du transformateur d'intensité, les bornes de courant continu du redresseur étant reliées à un circuit de traitement autorisant la correction du signal redressé. Le circuit de traitement peut être un circuit analogique présentant deux entrées dont l'une est soumise à une ampli- fication de gain affecté d'un coefficient de correction par rapport à l'autre, et une sortie reliée à un -dispositif d'exploitation, un commutateur étant disposé entre le redresseur et le circuit de traitement pour valider l'une ou l'autre des deux entrées de celui-ci. Dans le cas o l'ali- mentation de la charge s'effectue à partir du réseau tripha- sé par l'intermédiaire d'un pont redresseur de puissance, la validation des entrées s'effectue de préférence en synchro- nisme avec les ordres donnés par un dispositif logique de commande des composants du pont redresseur triphasé. Le circuit de traitement peut également être un organe de calcul logique, par exemple un microprocesseur, délivrant des valeurs k1 et k2 du coefficient de correction. Dans un mode de réalisation préférentiel, le commutateur et, le cas échéant, les composants du pont redresseur de puis- sance sont commandés par une logique gérée par un même microprocesseur ou par un même circuit électronique remplis- sant les fonctions de commande dudit microprocesseur. Les diverses particularités ainsi que les avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lumière de la -4 - description ci-après d'un exemple de réalisation non limita- tif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente un schéma d'un dispositif de mesure associé à un pont triphasé à thyristors pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention; Les figures 2a à 2f montrent les chronogrammes simpli- fiés des différents courants circulant dans le dispo- sitif de la figure 1; La figure 3 est un tableau logique montrant la corres- pondance entre la conduction des thyristors et l'état du commutateur. Le dispositif illustré par la figure 1 comprend un réseau alternatif triphasé 10 dont les trois conducteurs de phase R, S, T parcourus par des courants respectifs il, i2, i3 sont reliés à un pont redresseur triphasé 11. Dans le cas représenté, le pont redresseur triphasé 11 est un pontr à thyristors V1 à V6; les phases R, S, T sont respectivement reliées aux points intermédiaires entre les thyristors V1, V4; V3, V6; V5, V2. Il est évident que le pont peut égale- ment être constitué au moyen d'autres dispositifs commandés électroniques ou électromécaniques, par exemple par des thyristors GTO, des transistors ou des interrupteurs. Le pont triphasé 11 est destiné à alimenter une charge inductive 12, par exemple constituée par un moteur et repré- sentée par une résistance R1 et une inductance L1, par l'intermédiaire de deux conducteurs 13 et 14. Un transformateur unique d'intensité Ti est associé à deux conducteurs de phase, par exemple S et T; on notera que le conducteur S est bouclé pour que le signal disponible au secondaire du transformateur soit représentatif de la diffé- rence i - i2. 3 2 -5- -- 5 - - Le secondaire du transformateur Ti est relié aux bornes de courant alternatif 15, 16 d'un redresseur pleine onde unique 17 dont les bornes de courant continu 18, 19 sont reliées respectivement à un circuit de traitement 20 via un commuta- teur 30. Le circuit de traitement 20 est un amplificateur opération- nel à deux entrées 21, 22 affectées respectivement d'un gain k1 = 1/2 et k2 = 1 afin de délivrer à une sortie 23 un signal image du courant circulant dans la charge et disponi- ble pour un dispositif d'exploitation 24, par exemple pour une boucle de régulation de courant. Le commutateur 30 est relié à un port 31 d'un microproces- seur 32 qui délivre aux thyristors V1 - V6 les ordres de commutation et qui assure donc de manière synchrone l'ai- guillage du signal de sortie du redresseur 17 vers l'entrée 21 ou vers l'entrée 22 du circuit de traitement 20. La mise en oeuvre du procédé et le fonctionnement du disposi- tif décrits sont vus à présent. Les courants il, i2, i3 circulant dans les conducteurs de phase respectifs R, S, T ont en fonction du temps une forme schématisée par les créneaux représentés sur les figures 2a, 2b, 2c. Le transformateur d'intensité Ti produit à son secondaire l'onde crénelée illustrée par la figure 2d et le redresseur 17 délivre à sa borne 19 l'onde représentée figure 2e. Le commutateur 30 relie alternativement la borne 19 à la borne 21 correspondant au gain 1/2 et à la borne 22 correspondant au gain 1. La liaison 19-21 a lieu dans les intervalles C et F de chaque période T (figures 2a et 2e) du courant réseau, pour corriger le signal i3 - i2 dont la valeur est dans ces intervalles double de la valeur à mesurer. La liaison 19-22 a lieu dans les intervalles A, B, D, E de chaque période T. - 6 Le microprocesseur 32 délivre par le port 31 l'ordre appro- prié au commutateur 30 en même temps qu'il délivre les ordres d'ouverture et éventuellement de fermeture des thyristors, la correspondance entre la conduction des thyristors et l'état du commutateur 30 étant indiquée par le tableau logique de la figure 3 pour les différents interval- les A à F. Le circuit de traitement analogique 20 et/ou le commutateur 30 tels que décrits peuvent bien entendu être remplacés par un organe logique de traitement interne au microprocesseur et assurant les mêmes fonctions que ledit circuit et/ou ledit commutateur. D'autre part, on peut utiliser au lieu d'un microprocesseur tout circuit électronique assurant les fonctions appropriées de commutation du coefficient de correction et de traitement du signal. Bien entendu, il est possible d'apporter d'autres modifica- tions au mode de réalisation décrit sans sortir du cadre de l'invention. Les valeurs indiquées pour k1 et k2 peuvent bien entendu varier tout en restant dans la relation k2 = 2 K1. Le procédé et le dispositif décrits sont applica- bles non seulement à des régulations de moteurs, mais égale- ment à des systèmes de protection contre les surintensités et à des systèmes de signalisation. - 7 - Revendications de brevet 1. Procédé de mesure du courant prélevé par une charge sur un réseau alternatif triphasé, caractérisé en ce qu'il comprend: - la mesure du c8té du réseau alternatif de la différence entre les courants circulant dans deux des phases d'ali- mentation, - la détermination de la valeur absolue de cette différen- ce, et - l'affectation à la valeur absolue du signal obtenu d'un coefficient de correction k pour obtenir un signal de sortie qui constitue une image du courant circulant dans la charge. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on attribue au coefficient de correc- tion une valeur k1 dans les parties T/6 de chaque période T du courant réseau o la valeur absolue du signal est double et une valeur k2 = 2 K1 dans les parties restantes de chaque période. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la charge est alimentée à partir du réseau triphasé au moyen d'un pont redresseur à éléments commandés, caractérisé en ce que la commutation du coefficient de correction de la valeur k1 à la valeur k2 et vice versa est assurée de manière synchrone à la commande des éléments interrupteurs du pont. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant un circuit de mesure du courant, - 8 - caractérisé par un transformateur unique d'intensité Ti, un redresseur (17) et un circuit de traitement (20), le trans- formateur d'intensité Ti étant associé à deux conducteurs de phase S, T du réseau alternatif, les deux conducteurs étant montés dans le transformateur d'intensité Ti de façon que le courant du secondaire de celui-ci soit représentatif de la différence du courant dans les deux conducteurs S, T, le redresseur (17) servant au redressement pleine onde du courant du secondaire du transformateur d'intensité Ti, les bornes de courant continu du redresseur (17) étant reliées à un circuit de traitement (20) affecté à la correction du signal redressé. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel on attribue au coefficient de correction une valeur k1 dans les parties T/6 de chaque période T du courant réseau o la valeur absolue du signal est double et une valeur k2 = 2 k1 dans les parties restantes de chaque période, caractérisé en ce qu'un commutateur (30) est disposé entre le redresseur (17) et le circuit de traitement (20) pour valider alternativement l'une ou l'autre des deux valeurs k1 et k2 du coefficient de correction du signal redressé. 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le circuit de traitement (20) présente deux entrées (21, 22) dont l'une est soumise à une amplifi- cation de gain affectée d'un coefficient de correction k2 double par rapport à l'autre k1, et une sortie (23) reliée à un dispositif d'exploitation (24). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'alimentation de la charge s'effectue à partir du réseau triphasé (10) par l'intermédiaire d'un pont redresseur (11) de puissance et en ce que la validation des entrées (21, 22) du circuit de traitement (20) s'effec- tue en synchronisme avec les ordres donnés par une logique de commande des éléments interrupteurs du pont redresseur triphasé (11). 2-561784 - 9 - 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'alimentation de la charge s'effectue à partir du réseau triphasé (10) par l'intermédiaire d'un pont redresseur de puissance (11), le commutateur (30) et les éléments interrupteurs (V1 - V6) du pont redresseur de puissance étant commandés de manière synchrone par une logi- que gérée par un microprocesseur (32). 9. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'alimentation de la charge s'effectue à partir du réseau triphasé (10) par l'intermédiaire d'un pont redresseur de puissance (11), le commutateur (30) et les éléments interrupteurs (V1 - V6) du pont redresseur de puissance étant commandés par un même circuit électronique de commande et de synchronisation. 10. Dispositif selon la revendication 4 ou 5 pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un organe logique détermine par calcul numérique les deux valeurs kl, k2 du coefficient de correc- tion. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que -l'organe de calcul logique est consti- tué par un microprocesseur (32).