Brevet FR2595888A1 — publié le 19870918

La présente invention concerne un circuit de commutation par thyristor. A l'état conducteur, les thyristors restent dans cet état jusqu'à ce que le courant de l'anode chute au-dessous du 5 courant de maintien du thyristor, point auquel le thyristor passe à l'état non-conducteur ou état non-passant. Une technique de commutation de l'art antérieur fait appel à l'inversion normale d'un courant alternatif. D'autres techniques connues comprennent la décharge dans le thyristor d'un 10 condensateur commutant de manière à amener le courant à une valeur nulle et l'augmentation du courant de maintien du thyristor en provoquant un courant inverse de grille, comme dans le cas d'un thyristor à grille de commande (TGC). Un procédé pour inverser le courant de grille dans le thyristor 15 TGC est appelé "commutation de l'émetteu2" ou "commutation de la cathode" et emploie un dispositif de commutation tel qu'un commutateur mécanique ou un commutateur à transistor en série avec la cathode du thyristor TGC et une paire de diodes pour conduire le courant de grille autour du commutateur lorsque 20 le commutateur est à l'état non-passant. Le commutateur à l'état passant, doit conduire la totalité du courant TGC et, à l'état non-passant, doit supporter une tension relativement basse, typiquement de l'ordre de 20 volts. La chute de tension dans le commutateur à l'état passant doit être très - 2 faible, de l'ordre de 100 millivolts, afin de rendre minimale la perte d'énergie. L'objet de la présente invention est de décrire un circuit de commutation à thyristor ayant une perte d'énergie extrêmement faible qui puisse fonctionner au moyen d'un circuit de commutation isolé du circuit du thyristor. Selon la présente invention, un circuit de commutation est branché en série avec un thyristor qui est conducteur de manière à pouvoir passer rapidement à l'état non-conducteur. Un circuit amortisseur est monté entre les bornes du 10 thyristor de manière à absorber l'énergie du système et éviter l'endommagement du thyristor pendant l'opération de commutation. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement: figure 1, une illustration schématique d'un circuit de commutation à thyristor selon la présente invention dans le cas d'un thyristor TGC; et figure 2, une illustration schématique d'un circuit de commutation à thyristor selon la présente invention dans le 20 cas d'un redresseur au silicium commandé. En figure 1 on a décrit un circuit 10 à thyristor dans lequel un dispositif à thyristor à grille de commande TGC est monté en série dans un conducteur 11, avec une tension imposée à des bornes 12, 13 situées aux extrémités opposées 25 du conducteur. Un circuit de commutation 14 est branché en série avec le thyristor TGC et un circuit amortisseur 15 est monté aux bornes du thyristor TGC afin de l'aider lors de la commutation et de le protéger contre les avaries lorsque le thyristor TGC passe de l'état conducteur à l'état non30 conducteur. Le circuit de commutation est couplé au thyristor TGC au moyen d'un transformateur de courant 19, comme représenté. L'enroulement primaire 20 du transformateur de courant, qui ne comporte qu'une spire, couple le circuit de commutation au circuit du thyristor par l'intermédiaire du 35 noyau 21 du transformateur et de son enroulement secondaire - 3 -2595888 22. Un varistor 16 est monté aux bornes de l'enroulement secondaire et un transistor Q1 est, à son tour, branché entre les conducteur 17, 18 et le varistor. En fonctionnement, le transistor Q1 -est rendu conducteur en imposant la commande de 5 sa base par des bornes 23, 24, ce qui a pour effet de courtcircuiter effectivement l'enroulement secondaire 22 de sorte qu'aucune tension n'apparaît aux bornes du varistor. Pour rendre conducteur le thyristor TGC, une impulsion est appliquée par des bornes 25, 26 à sa grille qui est connectée 10 à la cathode par l'intermédiaire de diodes D2, D3. Lorsque le thyristor TGC est conducteur, et avec l'attaque de la base appliquée au transistor Q1' aucun courant ne traverse les diodes D2, D3. Lorsque l'attaque de la base est enlevée du transistor Q1' une tension est produite entre les bornes de 15 l'enroulement secondaire 22 sous l'effet de l'action du noyau 21 du transformateur. La tension croît simultanément aux bornes du varistor 16, atteignant la tension de fixation du varistor, instant auquel le varistor devient conducteur et une tension est réfléchie aux bornes de l'enroulement 20 primaire 20. La tension aux bornes de l'enroulement primaire représente une impédance en série avec le thyristor TGC, provoquant le transfert du courant de la cathode TGC à la grille et la commutation rapide par les diodes D2, D3 du TGC pour le faire passer à l'état non-conducteur. Il y a 25 transfert du courant du circuit par l'intermédiaire de la diode D1, et de la résistance R1, à l'intérieur du circuit amortisseur 15, ce qui provoque l'amorçage de la charge d'un condensateur C1, d'o la limitation du taux de variation de la tension présente aux bornes du thyristor TGC. Lorsqu'on 30 souhaite ramener le transistor TGC à son état conducteur, l'attaque de la base est appliquée au transistor Q1 de manière à le rendre conducteur et une impulsion de courant est appliquée entre la cathode et la grille du thyristor TGC via les bornes 25, 26, de manière à rendre conducteur le 35 thyristor. - 4 - 2595888 Un redresseur au silicium commandé est représenté dans le circuit 10 du thyristor de la figure 2, comme monté en série dans le conducteur 11, une tension étant appliquée aux bornes 12, 13. Le circuit de commutation 14 est monté en 5 série avec l'anode du redresseur et le circuit amortisseur 15 est branché aux bornes du redresseur d'une manière similaire à celle du circuit de la figure 1. L'attaque de la base du transistor Q1 s'effectue par l'intermédiaire des bornes 23, 24 de manière à éviter qu'il y ait établissement de la 10 tension aux bornes de l'enroulement secondaire 22 du transformateur de courant 19 ainsi qu'entre les bornes du varistor 16. Le circuit de commutation 14 peut également être monté en série avec la cathode du redresseur, par exemple avec le thyristor TGC représenté dans le circuit de la figure 1, le 15 cas échéant. Le redresseur est rendu conducteur par une impulsion de courant appliquée aux bornes 25, 26 montées entre la grille et la cathode du redresseur au silicium commandé. Pour rendre le redresseur non-conducteur, on cesse l'attaque de la base du transistor Q1, d'ou l'apparition d'un 20 impédance en série avec le redresseur au silicium commandé, et l'application du courant du circuit par l'intermédiaire du circuit amortisseur 15, via la diode D1 et la résistance R1, au condensateur C1, comme on l'a décrit précédemment. On vient donc de montrer que le passage à l'état non25 conducteur de dispositifs à thyristor peut s'obtenir au moyen d'un circuit de commutation et d'un circuit amortisseur. La présence ou l'absence de l'attaque de la base du transistor monté dans le circuit de commutation permettent de commander effectivement l'état de commutation du thyristor. 30 - 5 REVENDICATIONS 1. Circuit de commutation à thyristor, caractérisé en ce qu'il comprend: un thyristor (TGC) ayant une anode, une cathode et une grille montés en série dans un circuit électrique, - un circuit de commutation (14) monté en série avec la cathode afin d'augmenter l'impédance du thyristor et provoquer le transfert du courant du thyristor à la grille et le passage du thyristor à l'état non-conducteur; et - un circuit amortisseur (15) branché en parallèle avec l'anode et la cathode du thyristor afin de recevoir le courant du circuit en provenance du thyristor lorsque ce dernier est à l'état non-conducteur. 2. Circuit de commutation selon la revendication 1, 15 dans lequel le circuit de commutation (15) comprend un transformateur de courant (19), un varistor (16) et un transistor (Q1), l'enroulement primaire (20) du transformateur étant en série avec le thyristor (TGC). 3. Circuit de commutation selon la revendication 2, 20 dans lequel l'enroulement secondaire (22) du transformateur de courant (19) est monté en parallèle avec le varistor (16) et le transistor (Q1). 4. Circuit de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une paire de diodes (D2, D3) 25 montées entre la grille et la cathode de manière à dévier le courant du circuit entre l'anode et la grille afin d'aider au passage du thyristor à l'état non-conducteur. 5. Circuit de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen monté entre la 30 grille et la cathode de manière à mettre le thyristor à l'état conducteur. 6. Circuit de commutation selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen monté entre la base et l'émetteur du transistor (Q1) pour faire passer le 35 transistor sur ordre à l'état conducteur et à l'état non- conducteur. 7. Circuit de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit amortisseur (15) comprend une diode (D1) et une résistance (R1) en parallèle, branchées 5 en parallèle aux bornes du thyristor (TGC) par l'intermédiaire d'un condensateur (C1). 8. Circuit de commutation selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'enroulement primaire (20) comporte une spire et l'enroulement secondaire (22) un multitude de 10 spires. 9. Circuit de commutation à thyristor, caractérisé en ce qu'il comprend: un thyristor (TGC) comportant une anode, une cathode et une grille montées en série à l'intérieur d'un circuit 15 électrique; un circuit de commutation (14) branché en série avec l'anode afin d'augmenter l'impédance vis-à-vis du thyristor et provoquer le transfert du courant du thyristor à la grille et entraîner le passage du thyristor à l'état non-conducteur 20;et un circuit amortisseur (15) branché en parallèle avec l'anode et la cathode du thyristor afin de recevoir le courant du circuit en provenance du thyristor lorsque celuici est mis à l'état nonconducteur. 10. Circuit de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le thyristor (TGC) est choisi dans le groupe constitué d'un dispositif à grille de commande et d'un redresseur au silicium commandé.