Brevet FR2597277A2 — publié le 19871016

FR 2597277 A2 19871016 FR 8605345 A 19860415 "Appareil d'alimentation électrique à sortie de tension alternative L'addition se rapporte à un appareil d'alimentation électrique à sortie alternative du type décrit dans le brevet principal et comportant notamment ou étant susceptible d'être associé à un accumulateur électrochimique dimensionné pour faire face à une coupure prolongée du réseau de distribution de courant alternatif; l'addition se rapporte plus particulièrement à un circuit de charge d'un tel accumulateur électrochimique. On a décrit dans le brevet principal un appareil d'alimentation électrique à sortie de tension alternative susceptible de constituer une source d'alimentation présentant un bon rendement et qui soit en outre stable et secourue pour faire face aux défaillances du réseau de 15 distribution de courant alternatif. L'appareil décrit possède à la fois un excellent rendement et un faible niveau de perturbations électrique, rayonnées ou conduites, tout en se prétant à une régulation efficace de la tension de sortie ainsi qu'à l'adjonction d'une source d'énergie 20 auxiliaire telle qu'un accumulateur électrochimique. Plus précisément, l'invention décrite dans le brevet principal concerne un appareil d'alimentation électrique à sortie de tension alternative du type comportant un redresseur connecté pour être alimenté par un réseau de 25 distribution et délivrer ainsi à sa sortie une tension redressée ondulée, cet appareil étant caractérisé en ce que ledit redresseur est connecté à des bornes d'alimentation d'un amplificateur-onduleur et en ce qu'une entrée de commande de cet amplificateur-onduleur est reliée à un 30 moyen générateur d'une tension ondulée synchrone et en phase avec la tension délivrée par ledit réseau de distribution. Le moyen générateur d'une tension ondulée synchrone est plus particulièrement constitué par un amplificateur auxiliaire connecté pour être alimenté par 35 des moyens de stockage d'énergie électrique et dont la sortie est reliée aux bornes d'alimentation de l'amplificateur-onduleur tandis que son entrée de commande est reliée au moyen générateur d'une tension ondulée synchrone et en phase avec la tension délivrée par ledit réseau de distribution. Selon l'addition, les moyens de stockage d'énergie électrique comprennent un accumulateur électrochimique dimensionné pour faire face, notamment, à des coupures prolongées dudit réseau de distribution. L'addition vise 10 plus particulièrement à simplifier le circuit de charge de cet accumulateur en supprimant notamment le chargeur autonome qui assurait cette fonction dans le mode de réalisation décrit dans le brevet principal. En effet, il apparait que l'amplificateur-onduleur délivre une tension 15 alternative stable tout à fait propre à assurer, après redressement, la recharge d'un tel accumulateur électrochimique. Comme mentionné au brevet principal, l'amplificateuronduleur est ici un type particulier d'onduleur comportant 20 d'une part un étage d'amplification fonctionnant de préférence en classe B, chargé essentiellement d'élaborer une tension de sortie ondulée en réponse à un signal appliqué à son entrée de commande et d'autre part un moyen susceptible de restituer une tension alternative à partir 25 de la forme d'onde délivrée par ledit étage d'amplification. Dans le cadre de l'addition, ledit moyen susceptible de restituer une tension alternative comportera de préférence un transformateur, pour des raisons qui apparaitront plus loin. L'addition concerne donc tout particulièrement un appareil d'alimentation électrique à sortie de tension alternative selon le brevet principal, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de redressement connecté à une sortie de tension alternative dudit amplificateur-onduleur 35 et formant partie de moyens de recharge d'un accumulateur électrochimique précité. L'objet de l'addition apparaîtra plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un appareil d'alimentation électrique conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence au dessin non limitatif annexé dans lequel: - la figure unique est un schéma-bloc de l'appareil conforme à l'addition. En se reportant au schéma, on a représenté un appareil d'alimentation électrique 11 à sortie de tension 10 alternative, secouru contre les microcoupures du réseau de distribution de courant alternatif connecté aux bornes d'accès VAC. Eventuellement et tout particulièrement pour ce qui concerne l'objet de l'addition, l'appareil est associé à une source de tension continue 12 susceptible 15 d'être connectée à ses bornes d'accès VCC, pour lui conférer une autonomie plus importante. Cette source de tension continue 12 est simplement constituée d'un accumulateur électrochimique 13 dont les pôles sont raccordables aux bornes VCC ainsi qu'à des bornes VRC 20 constituant la sortie d'un circuit de recharge intégré à l'appareil 11 et qui sera décrit plus loin. L'appareil d'alimentation 11 comporte quant à lui, un transformateur 16, abaisseur de tension, dont le primaire est relié aux bornes VAC et dont le secondaire est connecté 25 à un redresseur 17. La sortie de ce dernier est directement connectée aux bornes d'alimentation 19 d'un amplificateuronduleur 20. Une sortie principale de ce dernier est connectée à des bornes de sortie VS délivrant une tension d'utilisation alternative, sinusoïdale. Il est 30 à noter, & ce stade de la description, que contrairement au dispositif connu qui comporte des condensateurs (ou un accumulateur électrochimique) connectés en parallèle à la sortie du redresseur 17 pour obtenir une tension continue d'alimentation de l'onduleur, aussi rigoureusement filtrée 35 que possible, l'amplificateur-onduleur 20 est directement alimenté par des "arches de sinusoïde". Cette particularité importante et spécifique de l'objet du brevet principal est d l'une des raisons du bon rendement de l'appareil malgré l'utilisation d'un étage d'amplification linéaire, fonctionnant en classe B, dans l'amplificateur-onduleur 20. Ce dernier, qui répond à la définition donnée plus haut comporte par exemple un étage de puissance du type "Push-Pull" à deux transistors Q1, Q2. Les collecteurs de ces transistors sont chargés par l'enroulement primaire L1 d'un transformateur de sortie 21. Cet enroulement primaire L1 comporte un point milieu connecté à l'une des bornes 10 d'alimentation 19. Un enroulement secondaire principal L2 du transformateur 21 est connecté aux bornes de sortie Vs. Un condensateur est monté en parallèle sur cet enroulement. Un circuit de pilotage 18, dont la conception est à la portée de l'homme du métier, comporte une entrée de commande 23 qui constitue aussi l'entrée de commande de l'amplificateur-onduleur et est connectée pour piloter les bases des deux transistors Q1 et Q2 selon un régime de fonctionnement du type classe B. Ainsi, l'étage de puissance, polarisé en classe B, peut être directement piloté par une tension ondulée alternative, appliquée à son entrée de commande 23. Cette tension ondulée est élaborée à partir d'un moyen générateur 24 synchronisé à la tension du réseau de distribution. Pour ce faire, il comporte un oscillateur pilote 25 fonctionnant à la même fréquence que 25 le réseau de distribution et un circuit de synchronisation 26 relié au redresseur ou au réseau de distribution par une liaison 27. La conception de ce moyen générateur synchrone est à la portée de l'homme du métier. Ainsi, tant que le réseau de distribution fonctionne normalement, la tension 30 disponible à la sortie 28 du moyen générateur 24 est synchrone et en phase avec celle du réseau de distribution. Si la tension du réseau vient à disparaître, l'oscillateur continue à fonctionner à la même fréquence et, dès réapparition de la tension de réseau, le circuit de synchronisation 26 agit pour annuler un éventuel écart de phase entre le signal disponible à la sortie 28 et la tension du réseau. Par ailleurs, l'amplificateur-onduleur comporte ou est associé à des moyens de contre-réaction, symbolisés ici par une boucle de contreréaction 30 établie entre la sortie principale de l'amplificateuronduleur et une entrée d'ur cDmparateur différentiel 31. L'autre entrée de ce. comparateur est reliée à la sortie 28 tandis que sa propre sortie est connectée à l'entrée de commande 23 de l'amplificateur-onduleur 20. Ces moyens de contre-réaction, classiques, assurent une régulation de la tension alternative disponible aux bornes de sortie VS mais aussi aux bornes d'un enroulement secondaire auxiliaire L3, du transformateur 21. Les tensions disponibles aux bornes des enroulements L2 et L3 sont donc, notamment, indépendantes des variations de la tension du réseau de distribution, qui 15 se traduisent par des variations d'amplitude des 'arches de sinusoide" VR délivrées par le redresseur 17. En outre, pour pallier une éventuelle défaillance du réseau de distribution, un amplificateur auxiliaire 32(symbolisé ici par un transistor fonctionnant en régime linéaire) est connecté pour être alimenté par des moyens de stockage d'énergie électrique constitués par un condensateur C1 et, de préférence conformément à l'addition, l'accumulateur 13. La sortie 33 de cet amplificateur auxiliaire est reliée aux bornes d'alimentation 19 de l'amplificateur-onduleur 20 par l'intermédiaire d'une diode 34. Le condensateur C1 a une capacité suffisante pour alimenter l'amplificateur auxiliaire et par conséquent l'amplificateur-onduleur 20 en charge pendant une microcoupure du réseau de distribution. 30 Ce condensateur est normalement maintenu chargé par un circuit de charge relié au réseau et symbolisé ici par une diode D connectée entre la sortie du redresseur 17 et le condensateur C1. Un contacteur K est interconnecté entre l'amplificateur 32, d'une part, et le condensateur C1 et 35 l'accumulateur 13, d'autre part. Pour une position du contacteur K telle qu'illustrée, l'amplificateur 32 est alimenté par l'accumulateur 13 et le condensateur C1 est hors service. Néanmoins, la tension sinusoïdale disponible à la sortie VS est débarrassée de toutes les microcoupures du réseau de distribution et l'installation possède en outre une autonomie fonction de la capacité de l'accumulateur 13. L'entrée de commande 35 de l'amplificateur auxiliaire 32 (lequel fonctionne aussi en classe B) reçoit les signaux disponibles à la sortie 28 par l'intermédiaire d'un redresseur 36. Dans ces conditions, l'amplificateur auxiliaire (qui n'est pas ici du type 10 "Push-Pull") reçoit à son entrée des arches de sinusoide semblables à celles qui sont délivrées par le redresseur 17, synchrones et en phase avec celles-ci. De telles "arches" amplifiées sont donc disponibles à la sortie 33. Cependant, le gain de l'amplificateur auxiliaire 32 est réglé pour que les "arches" qu'il délivre aient une tension légèrement inférieure à la tension des "arches" délivrées par le redresseur 17 lorsque le réseau délivre une tension sinusoidale minimum (par exemple, la tension nominale -10%). Dans ces conditions, la diode 34 est normalement 20 bloquée tant que le réseau de distribution fonctionne normalement et l'amplificateur auxiliaire 32 fonctionne à vide en consommant relativement peu d'énergie. Par ailleurs, du fait que l'amplificateur-onduleur est directement alimenté par des "arches de sinusoïde" synchrones et en phase avec sa tension de pilotage, les pertes dans ce dernier sont très faibles. Par ailleurs, selon l'addition, l'appareil 11 comporte un circuit de redressement 40 connecté à une sortie de tension alternative de l'amplificateur-onduleur 30 20, plus particulièrement ici constituée par les bornes de l'enroulement L3. Ce circuit de redressement forme l'essentiel de moyens de recharge de l'accumulateur électrochimique 13. Sa sortie de tension redressée est filtrée par un condensateur 41 et connectée aux bornes VRC. 35 La régulation du courant de recharge est parfaitement maîtrisée du fait que la tension délivrée par l'enroulement L3 est très stable puisqu'elle "bénéficie" de tous les circuits de régulation prévus pour stabiliser la tension VS. Un moyen formant interrupteur commandé comporte un circuit de commande 42 connecté pour être sensible à la présence d'une tension délivrée par le réseau de distribution ou d'une tension dépendante de celle-ci. Ledit moyen formant interrupteur commandé est interconnecté en un point situé entre l'amplificateur-onduleur et les bornes de raccordement VRc pour interrompre la charge de l'accumulateur lorsque la tension du réseau de distribution 10 tombe en dessous d'un seuil prédéterminé. Dans l'exemple non limitatif décrit, le moyen formant interrupteur commandé est un relais électromagnétique ou analogue dont un contact 43 est interconnecté en série dans la liaison entre l'enroulement L3 et le redresseur 40. Le circuit de 15 commande 42 précité est donc simplement l'enroulement de commande de ce relais, piloté par le réseau. Cet agencement permet d'interrompre la charge de l'accumulateur 13 lorsque celui-ci est appelé à alimenter l'amplificateur-onduleur 20, via l'amplificateur 32, lors d'une défaillance du 20 réseau. Il apparaît donc que l'appareil 11 qui vient d'être décrit se comporte comme un "conditionneur" de réseau, chargé de stabiliser la tension de ce réseau et muni d'au moins une partie des moyens nécessaires pour assurer la 25 recharge de l'accumulateur 13. Il suffit pour cela de prévoir au minimum un enroulement auxiliaire tel que L3, les autres éléments du réseau de recharge pouvant être placés à l'intérieur de l'appareil 11 ou au contraire à l'intérieur du boîtier de la source de tension continue 12. REVENDICATIONS 1. Appareil d'alimentation électrique à sortie de tension alternative selon la revendication 7 du brevet principal, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de redressement (40) connecté à une sortie de tension alternative (L3) de l'amplificateur-onduleur (20) et formant au moins une partie de moyens de recharge d'un accumulateur électrochimique (13). 2. Appareil d'alimentation électrique selon la o10 revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen formant interrupteur commandé dont un circuit de commande (42) est connecté pour être sensible à la présence d'une tension délivrée par ou dépendante du réseau de distribution et en ce que ce moyen formant interrupteur est 15 interconnecté entre un point situé entre ledit amplificateur-onduleur (20) et les poles dudit accumulateur électrochimique pour interrompre la charge de ce dernier lorsque ladite tension tombe en dessous d'un seuil prédéterminé. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen formant interrupteur commandé est un relais électromagnétique ou analogue dont un enroulement de commande (42) est relié pour être alimenté par la tension du réseau alternatif de distribution ou par une tension 25 représentative de celle-ci et dont un contacteur (43) est interconnecté en série dans la liaison entre ladite sortie de tension alternative (L3) et lesdits pôles. 4. Appareil d'alimentation électrique selon l'une des revendications 1 à 3 et la revendication 9 du brevet 30 principal, caractérisé en ce que la sortie de tension alternative précitée de l'amplificateur-onduleur (20) est constituée par les bornes d'un enroulement particulier (L3) d'un transformateur de l'amplificateur-onduleur.