Brevet FR2600469A1 — publié le 19871224

La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de commande de la résistance de freinage d'un convertisseur de fréquence, ladite résistance de freinage placée dans le circuit de courant continu du convertis5 seur de fréquence étant commandée au moyen d'un commutateur raccordé en série avec la résistance de freinage. Dans ce procédé, la résistance de freinage est commandée de manière à être conductrice lorsqu'une tension de valeur effective, obtenue à partir d'une tension redressée au moyen d'un pont 10 redresseur et provenant du réseau d'alimentation triphasé, est supérieure à une tension de référence donnée, Dans de nombreuses applications, la charge réceptrice alimentée par un convertisseur de fréquence est un dispositif à quatre quadrants, par exemple un moteur d'ascenseur. Cela signifie que, dans les deux sens de rotation, il se produit des couples positifs et aussi des couples négatifs. Dans ce cas, la puissance circule également dans les deux sens. Il est de pratique fréquente d'utiliser, pour absorber la puissance en retour, une résistance de freinage placée dans le circuit de courant continu du convertisseur de fréquence et un commutateur de commande de cette résistance; ce commutateur peut par exemple être un transistor. Ce type de traitement de l'énergie en retour de la charge est valable, par exemple dans le cas d'un ascenseur comportant une transmission à engrenages. En particulier lorsqu'on utilise une transmission à engrenages du type à vis, qui a un faible rendement, la quantité d'énergie en retour est faible. Il est donc possible de transformer l'énergie de retour en chaleur, avec des résistances relativement petites. Le freinage par résistance procure encore un autre avantage dans le fonctionnement d'un ascenseur. Si l'ascenseur doit fonctionner à l'aide d'une installation d'alimentation de secours dans laquelle le traitement de l'éner35 gie en retour est difficile, le freinage par résistance constitue une autre solution avantageuse, On rencontre certaines difficultés dans la technologie du circuit associé au freinage par résistance. En particulier si le circuit de freinage mesure la valeur ab5 solue de tension continue dans le circuit de tension intermédiaire du convertisseur de fréquence, des difficultés apparaissent lorsque la tension du réseau d'alimentation varie, car la résistance de freinage est commutée à l'état conducteur lorsque la tension dépasse la limite prédéter-10 minée. En particulier dans des situations de surtension, le circuit de freinage s'efforce de compenser l'augmentation de tension du réseau. Dans de tels cas, la résistance de freinage reste-continuellement conductrice. D'autre part, il n'est pas avantageux de dimensionner la résistance de freinage de sorte qu'elle soit continuellement conductrice, car elle serait alors inutilement grosse. La présente invention a pour objet d'éviter les inconvénients ci-dessus. Le procédé suivant l'invention pour la commande de la résistance de freinage d'un convertisseur 20 de fréquence est caractérisé en ce que la tension de référence est établie à partir d'une tension redressée provenant du réseau triphasé, au moyen d'un autre pont redresseur. Lorsque la tension de référence est produite au moyen d'un pont redresseur séparé, on obtient une tension de ré25 férence qui est indépendante de la tension continue du convertisseur de fréquence et qui suit la tension alternative alimentant le convertisseur de fréquence. Un principe semblable est également sûr dans les situations présentant une surtension dans le réseau d'alimentation en courant alter30 natif. En outre, l'alimentation du circuit de tension de référence peut être prévue d'une manière simple à partir du réseau triphasé alimentant le convertisseur de fréquence. Un mode avantageux de mise en oeuvre du procédé de l'invention est caractérisé en ce que la tension de ré35 férence est obtenue par combinaison de tensions propor- tionnelles à la tension positive et à la tension négative de la tension redressée provenant du réseau triphasé au moyen d'un autre pont redresseur, et addition, à la tension ainsi obtenue, d'un appoint par lequel la tension de réfé5 rence est augmentée et le temps de conduction de la résistance de freinage est diminué. Un mode avantageux de mise en oeuvre du procédé de l'invention est également caractérisé en ce que la tension de valeur effective est obtenue par combinaison de 10 tensions proportionnelles à la tension positive et à la tension négative de la tension redressée au moyen d'un pont redresseur à partir du réseau d'alimentation triphasé. Un mode avantageux de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est également caractérisé en ce que le 15 deuxième pont redresseur est composé de diodes. Un autre mode avantageux de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est également caractérisé en ce qu'on utilise un transistor comme commutateur. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé 20 de l'invention, comprenant un commutateur en série avec la résistance de freinage pour commander la résistance de freinage placée dans le circuit de courant continu du convertisseur de fréquence, un comparateur pour comparer une tension de valeur effective formée d'une tension redressée 25 au moyen d'un pont redresseur à partir du réseau triphasé et la tension de référence, et un circuit d'élaboration de tension de valeur effective pour établir la tension de valeur effective, est caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième pont redresseur, pour redresser la tension tripha30 sée, et un circuit d'élaboration de tension de référence pour établir la tension de référence, Un mode avantageux de réalisation du dispositif pour la-mise en oeuvre du procédé de l'invention est caractérisé en ce que le circuit d'élaboration de tension de référence comprend un élément de sommation pour combiner des tensions proportionnelles à la tension positive et à la tension négative dans le circuit de courant continu, un amplificateur pour accorder la tension positive à l'élément de sommation, et un élément de correction pour appliquer l'appoint de la tension de référence à l'élément de sommation et pour le régler. Un autre mode avantageux de réalisation du dispositif de mise en oeuvre du procédé de l'invention est également caractérisé en ce que le circuit d'élaboration de tension de valeur effective comprend un élément de som-mation, pour combiner des tensions-proportionnelles à la tension positive et à la tension négative dans le circuit de courant continu, et un amplificateur pour accorder la tension positive à l'élément de sommation. Un mode avantageux de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention est également caractérisé en ce que le deuxième pont redresseur contient des diodes. Un autre mode avantageux de réalisation du dis20 positif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention est également caractérisé en ce que le commutateur est un transistor. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront de 25 la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description ciaprès, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels: la figure I représente un moteur à courant alter30 natif alimenté au moyen d'un convertisseur de fréquence; la figure 2a illustre les tensions de phase du réseau d'alimentation triphasé; et la figure 2b illustre les tensions positives et négatives, obtenues à partir des tensions de phase du ré35 seau triphasé, dans le circuit de courant continu du conver- tisseur de fréquence et la tension dans le circuit de courant continu du convertisseur de fréquence, qui est constituée par leur différence. Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. On considère maintenant la commande, conforme à 10 l'invention, de la résistance de freinage du convertisseur de fréquence, avec référence à la figure 1 sur laquelle le convertisseur de fréquence alimente un moteur à courant alternatif 3. Le convertisseur de fréquence comprend un pont redresseur 1 composé de diodes D1-D6, un condensateur Cl pla15 cé dansle circuit de courant continu du convertisseur de fréquence et servant à filtrer la tension continue, un convertisseur en courant alternatif 2 pour produire la tension triphasée à envoyer au moteur 3, et une résistance de freinage Rl placée dans le circuit de courant continu du con20 vertisseur de fréquence et commandée par un transistor Q1 fonctionnant en commutateur. Dans le convertisseur de fréquence 2, on peut utiliser par exemple des transistors comme commutateurs à semi-conducteurs. La tension du réseau triphasé, dont les tensions 25 de phase UR, US et UT sont illustrées sur la figure 2a, est redressée par le pont redresseur 1 pour devenir la tension continue dU1 illustrée sur la figure 2b, La tension continue dU1 est obtenue par la différence de la tension positive pU1 et de la tension négative nUl illustrées sur la 30 figure 2b. La tension continue dU1 contient une composante alternative qui oscille à une fréquence qui est six fois plus grande que la fréquence du réseau d'alimentation. La fonction de la résistance de freinage Rl est de convertir en chaleur, lorsque le moteur 3 est en frei35 nage, l'énergie que le circuit de courant continu fournit par l'intermédiaire du convertisseur en courant alternatif 2. La résistance de freinage R1 est commandée par le transistor Q1 d'une manière telle que la résistance de freinage R1 est conductrice lorsque la tension de valeur effective U1,obtenue à partir de la tension redressée au moyen du pont redresseur 1 venant du réseau triphasé, est supérieure à la tension de référence U2. Lorsque le moteur 3 est en freinage, la tension dans le circuit de courant continu du convertisseur de fréquence augmente, puisque la puissance cir10 cule du moteur 3 vers le circuit de courant continu. Dans cette situation, le convertisseur en courant alternatif 2 fonctionne en redresseur. La tension de valeur effective U1 est établie dans le circuit 5 d'élaboration de tension de valeur effective. Conformément à l'invention, la tension 15 de référence U2 est établie dans le circuit 6 d'élaboration de tension de référence à partir de la tension redressée au moyen d'un deuxième pont redresseur 4, composé de diodes D7-D12, venant du réseau triphasé et qui est constituée par la différence de la tension positive pU2 et de la tension négative nU2. La fonction du circuit de filtrage 7, représenté sur la fiqure 1 et composé d'un condensateur C2 et d'une résistance R2, est de filtrer la tension ainsi formée. On comprend donc que la tension composée de la différence de la tension positive pU2 et de la tension négative nU2 n'est 25 pas aussi ondulée que la tension dUl. Le circuit 6 d'élaboration de la tension de référence comprend un amplificateur 12, par lequel la tension positive pU2 est convertie en une tension négative et la valeur de la tension pU2 est réduite pour s'adapter aux am30 plificateurs opérationnels employés dans les amplificateurs, les éléments de sommation et les comparateurs. Dans l'élément de sommation 13, des tensions proportionnelles à la tension positive pU2 et à la tension négative nU2 produites par le deuxième pont redresseur 4 sont combinées. La valeur 35 de la tension négative nU2 peut être réduite au moyen de la résistance d'entrée de l'élément de sommation 13. Le circuit 5 d'élaboration de la tension de valeur effective comprend un amplificateur 10, par lequel la valeur de la tension positive pUl est réduite et cette 5 tension est transformée de manière à être négative. Dans l'élément de sommation 11, des tensions proportionnelles à la tension positive pUi et à la tension négative nUl produites par le pont redresseur l sont combinées, La valeur de la tension négative nU1 peut être réduite au moyen de 10 la résistance d'entrée de l'élément de'sommation 11. La comparaison de la tension de valeur effective U1 et de la valeur de la tension de référence U2 est effectuée dans le comparateur 8. A la sortie du comparateur 8, on obtient le signal de commande pour les moyens de commande 15 9 du transistor Q1. Le transistor Q1 est commandé par les moyens de commande 9 d'une manière telle que la résistance de freinage R1 placée dans la même branche du circuit de courant continu que le transistor Q1 est conductrice lorsque la tension de valeur effective U1 est supérieure à la 20 tension de référence U2. On applique également à l'élément de sommation 13, par l'intermédiaire du dispositif de correction TR1, une tension V- par laquelle un appoint réglable est ajouté à la tension de référence U2. Cet appoint sert à augmenter la tension de référence U2 afin de pouvoir. 25 raccourcir le temps de conduction de la résistance de freinage R1. Par diminution du temps de conduction de la résistance de freinage R1, on peut choisir une résistance R1 plus petite. Les moyens de commande 9 peuvent être réalisés par exemple avec un circuit suiveur émetteur double et l'entrée 30 des moyens de commande 9 peut comporter un opto-isolateur pour assurer une isolation galvanique, Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre et d'application qui viennent d'être décrits de 35 façon plus explicite; elle en embrasse au contraire toutes les variantes envisageables sans s'écarter du cadre de l'invention, REVENDICATIONS 1. Procédé pour la commande de la résistance de freinage d'un convertisseur de fréquence, ladite résistance de freinage (R1) placée dans le circuit de courant continu du convertisseur de fréquence étant commandée par un com5 mutateur (Q1) raccordé en série avec la résistance de freinage (R1), et la résistance de freinage (Ri) étant commandée dans ledit procédé de manière à être conductrice lorsque la tension de valeur effective (U1) composée d'une tension redressée par un pont redresseur (1) à partir du réseau d'a10 limentation triphasé est supérieure à une tension de référence (U2), caractérisé en ce que la tension de référence (U2) est formée d'une tension redressée par un deuxième pont redresseur (4) à partir du réseau d'alimentation triphasé. 2. Procédé suivant la revendication 1,caractérisé en ce que la tension de référence (U2) est obtenue par combinaison de tensions proportionnelles à la tension positive (pU2) et à la tension négative (nU2) de la tension redressée à partir du réseau triphasé par le deuxième pont redres20 seur (4), et par addition, à la tension ainsi obtenue, d'un appoint par lequel la tension de référence (U2) est augmentée et le temps de conduction de la résistance de freinage (R1) est diminué. 3. Procédé suivant la revendication 9 ou 2, ca25 ractérisé en ce que la tension de valeur effective (Ut) est obtenue par combinaison de tensions proportionnelles à la tension positive (pU1) et à la tension négative (nU1) de la tension redressée à partir du réseau triphasé par le pont redresseur (1). 4. Procédé suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le deuxième pont redresseur (4) est composé de diodes (D7-D12). 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise un 35 transistor comme commutateur (QI). 6, Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, ce dispositif comprenant un commutateur (Q1) en série avec la résistance de freinage (R1) pour commander la résistance de' freinage (R1) placée dans le circuit de courant continu du convertisseur de fréquence, un comparateur (8) pour comparer la tension de valeur effective (U1) formée d'une tension redressée à partir du réseau triphasé et la tension de référence (U2), et un circuit (5) d'élaboration de tension de valeur effective 10 pour établir la tension de valeur effective (Ul), caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième pont redresseur (4) pour redresser la tension triphasée, et un circuit (6) d'élaboration de tension de référence pour établir la tension de référence (U2). 7, Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit (6) d'élaboration de la tension de référence comprend un élément de sommation (13) pour combiner des tensions proportionnelles à la tension positive (pU2) et à la tension négative (nU2) du circuit de courant 20 continu, un amplificateur (12) pour accorder la tension positive (pU2) à l'élément de sommation (13), et un élément de correction (TR1) pour appliquer l'appoint de la tension de référence (U2) à l'élément de sommation (13) et pour le régler. 8. Dispositif suivant la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le-circuit (5) d'élaboration de la tension de valeur effective comprend un élément de sommation (11), pour combiner des tensions proportionnelles à la tension positive (pU1) et à la tension négative (nUl1) du 30 circuit de courant continu, et un amplificateur (10) pour accorder la tension positive (pUt) à l'élément de sommation (11). 9, Dispositif suivant la revendication 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que le deuxième pont redresseur (4) contient des diodes (D7-D12), 10. Dispositif suivant la revendication 6, 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que le commutateur (Q1) est un transistor,