Brevet FR2684511A1 — publié le 19930604

Lorsqu'un réseau d'énergie alimente des convertisseurs passifs montés en parallèle sur les lignes du réseau, répartis autour d'une source commune, il suffit de faire varier d'une manière contrôlée la tension de la source pour faire varier d'une manière connue la puissance des convertisseurs. Par contre, s'il s'agit de convertisseurs actifs, par exemple des régulateurs, la variation de la tension de la source n'est plus suffisante pour obtenir la réponse recherchée, une modification du point de consigne du régulateur étant aussi nécessaire. Dans ce cas, on voit que deux types de transmission sont nécessaires pour assurer le fonctionnement suivant un programme une transmission d'énergie et une transmission d'information. L'objet de la présente invention est de réaliser ces transmissions d'une manière simple. Pour permettre de préciser les conditions d'application de l'invention, nous décrirons à titre d'exemple un réseau d'éclairage représenté sur la figure 1, distribuant l'énergie sous la forme d'une tension continue vers des générateurs de moyenne fréquence alimentant des lampes à décharge à une intensité contrôlée. Dans cette figure 1 :1.1 est le réseau général d'énergie. 1.2 est un appareil fournissant une tension continue stabilisée réglable que nous appellerons Unité centrale dans la suite du texte. 1.3, 1.4, 1.5 sont des lignes du réseau d'éclairage. 1.6 à 1.10 sont des générateurs de moyenne fréquence alimentant les lampes 1.11 à 1.15 à intensité contrôlée. Le fonctionnement est le suivant Pour obtenir une utilisation rationnelle de l'énergie, l'éclairement varie en fonction du trafic. L'installation doit donc fonctionner dans une certaine gamme de puissance. Les différents composants de l'installation sont déterminés pour permettre de fonctionner dans les meilleures conditions de rendement dans la gamme de puissance utilisée. Deux paramètres sont ajustables : la tension UL des lignes 1.3 à 1.5 et la consigne du courant lampe I. L'unité centrale 1.2 génère localement ou reçoit par télétransmission la consigne de puissance qu'un circuit de type connu transforme en consigne de la tension UL appliquée aux lignes 1.3, 1.4, 1.5. Dans chaque générateur 1.6 à 1.10, des dispositifs électroniques suivant l'invention fournissent un signal consigne de courant fonction de la tension ligne, la relation entre la tension ligne et la consigne de courant étant déterminée pour obtenir le meilleur rendement dans toute la gamme de puissance utilisée. A titre d'exemple, un générateur équipé de dispositifs suivant l'invention est représenté d'une façon simplifiée sur la figure 2. Les bornes 2.1 et 2.2 sont respectivement les pôles positifs et négatifs d'arrivée d'une ligne. 2.3 et 2.4 sont des condensateurs jouant le rôle de diviseur de potentiel. 2.5 est le primaire d'un transformateur moyenne fréquence qui a pour secondaires 2.6 et 2.8 et 2.7 et 2.9. 2.10 est un condensateur de rampe. 2.11 est la self inductance de stabilisation de l'arc de la lampe 2.12. 2.13 et 2.14 sont des commutateurs statiques de type MOS. Les blocs 2.15 et 2.16 contiennent les dispositifs suivant l'invention générant la consigne de courant lampe. La figure 3 représente le schéma simplifié de l'un de ces blocs. Les repères de connection de ces blocs 2.21 à 2.29 pour le bloc 2.15 et 2.22 à 2.30 pour le bloc 2.16 indiqués sur la figure 2, sont reportés sur la figure 3. R1 est une résistance de faible valeur parcourue par le courant du commutateur. R2 est la résistance de polarisation de gate du commutateur. R3 et R4 sont deux résistances formant un pont diviseur. T est un transistor, Z est une diode zenner. Le fonctionnement général est le suivant: dans la figure 2, les deux commutateurs et la charge complexe située entre les points milieu formant un relaxateur push pull série de type connu, génèrent au point milieu des commutateurs un signal de tension trapézoïdal de moyenne fréquence dont l'amplitude entre crêtes est égale à la tension UL. La commande de blocage d'un commutateur est obtenue lorsque le courant dans le commutateur atteint un seuil provoquant le déblocage du transistor et déclenchant le renversement de la tension aux bornes de la charge en partie inductive, suivant une rampe déterminée par le condensateur 2.1 0. L'impédance d'entrée du transformateur étant grande devant l'impédance de la branche contenant la lampe lorsque celle-ci est en fonctionnement, il en résulte que les courants dans les commutateurs en fonctionnement, est pratiquement égal au courant lampe en valeur instantanée. Lors de la coupure d'un commutateur, la valeur du courant est liée à la valeur maximum du courant dans la lampe par une fonction de transfert de valeur très proche de l'unité. Le fonctionnement du dispositif suivant la figure 3 est le suivant : le courant passant dans les commutateurs provoque une tension aux bornes de la résistance R1. Pendant la phase de croissance du courant, la tension de la borne 225 ou 226 du secondaire 28 ou 29 est négative, de valeur fixe, déterminée par le rapport de transformation et la valeur actuelle de la tension ligne UL. La valeur de la tension de la diode zenner Z, de la tension de base du transistor T et du pont diviseur R3 R4, détermine la valeur du seuil provoquant le blocage, donc la valeur maximum du courant lampe. On voit que cette valeur est une fonction approximativement linéaire de UL, dont les coefficients sont fixés par les valeurs R1, R2, R3, tension Uz de Z. Par exemple, pour R1 = 2 ohm, R2 = 10 ohm, R3 = 200 ohm, Uz = 9 V, tension de base = 0,6 V, rapport de transformation = 8. Les équations du circuit établissent, en négligeant les facteurs d'influence de second ordre, la relation I = UL - 1,8 64 Une variante économique du dispositif suivant l'invention est représentée d'une manière simplifiée sur la figure 4. R1 a le même rôle que dans la figure 3. D est une diode rapide compensant la tension de base du transistor T. R3 et R4 constituent le pont diviseur. R5 est une résistance de polarisation du transistor T. Ce montage ne demande qu'un seul enroulement secondaire par bloc. Le fonctionnement est le suivant le seuil de blocage du commutateur est atteint lorsque la tension aux bornes de R1 est égale à la tension d'émetteur fixée par le pont diviseur. La relation entre I et UL est proportionnelle en négligeant les facteurs de deuxième ordre. La figure 5 représente une variante du dispositif suivant l'invention, utilisée lorsque la lampe alimentée nécessite un amorceur. Les éléments R1, R2, R3, R4, R5, T, D ont le même rôle que dans la figure 4. Un filtre passe-haut de type connu est utilisé comme un élément du circuit de transformation en série dans le pont diviseur. Par exemple ce filtre peut être constitué par un condensateur C monté en série dans la résistance R.4. La valeur de la constante de temps C.R4 est proche de celle de la période lorsque la lampe est en fonctionnement. Le fonctionnement est le suivant : lorsque la lampe n'est pas amorcée, I'impédance de charge est donnée par le primaire 2.5 du transformateur. A courant I égal, la période de relaxation est plus élevée que lorsque la lampe fonctionne. Dans la branche C-R4-R3, le condensateur atteint en fin de demi-période un niveau de charge limitant le courant dans la branche et réduisant la tension de seuil. En conséquence, le courant maximum dans le commutateur est fortement diminué lorsque la lampe n'est pas amorcée, ce qui permet de réduire les dimensions du circuit magnétique de transformation. REVENDICATIONS 1. Procédé de transmission entre une unité centrale 1.2 et des générateurs 1.6 à 1.10 caractérisé par le fait que les lignes 1.3 à 1.5 reliant les éléments sont alimentées à partir de l'unité centrale, une tension continue régulée délivrant l'énergie nécessaire au fonctionnement des générateurs dans une gamme de puissances déterminée et que cette même tension continue détermine par l'intermédiaire d'un circuit de transformation situé dans chaque générateur une consigne de fonctionnement du générateur, de manière que le couple de grandeurs tension consigne permette de modifier la puissance des générateurs en conservant un fonctionnement optimum. 2. Système suivant la revendication 1 utilisé pour l'éclairage, caractérisé par le fait qu'une unité centrale alimentée par le réseau d'énergie alimente en tension continu un groupe de générateurs alimentant chacun une lampe à décharge. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il établit une relation entre la tension continue d'alimentation du générateur et la valeur de consigne de courant dans la lampe, et qu'il comprend au moins les éléments suivants : une résistance R1 de mesure de courant, un point diviseur R3 R4 relié d'une part à la base d'un transistor T, d'autre part au pôle 225/226 de l'enroulement 28/29 par l'intermédiaire d'une diode zenner Z. 4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il établit une relation entre la tension continue d'alimentation du générateur et la valeur de consigne de courant dans la lampe, et qu'il comprend au moins les éléments suivants : une résistance RI de mesure de courant, un pont diviseur R3 R4 relié d'une part à l'émetteur d'un transistor T, d'autre part au pôle 223/224 de l'enroulement 26/27. 5. Dispositif suivant les revendications 1 et 4, caractérisé par le fait qu'un filtre passe-haut d'un type connu est utilisé comme élément du circuit de transformation.