Brevet FR2678447A1 — publié le 19921231

Dispositif de filtrage des perturbations sur une ligne d'énergie. La présente invention porte sur les dispositifs de filtrage des perturbations sur une ligne d'énergie à courant alternatif, assurant une protection des installations alimentées par cette ligne. Ces dispositifs de filtrage sont déjà en tant que tels connus. Ils sont de manière générale associés, dans les dispositifs de protection d'une ligne d'énergie contre les surtensions élevées transistoires, d'origine foudre ou électromagnétique, à un étage amont comportant essentiellement un parafoudre destiné à écouler la majeure partie de l'énergie incidente d'une perturbation sur la ligne. Le dispositif de filtrage absorbe alors la seule énergie résiduelle due à cette perturbation. Le document FR-A-2583590 montre un tel dispositif de protection d'une ligne d'énergie à plusieurs étages de protection, avec l'étage de sortie constitué par un dispositif de filtrage à capacités. Ce dispositif de filtrage comporte essentiellement deux condensateurs et deux semi-conducteurs de puissance de sens de conduction inverse, chacun relié en série avec l'un des condensateurs à chaque conducteur de la ligne. Ces deux condensateurs sont chargés à la valeur de crête des alternances positives et négatives de la tension de ligne. Les semi-conducteurs sont conducteurs dès que la tension sur la ligne est supérieure à la charge des condensateurs, notamment lors d'une surtension due à une perturbation sur la ligne. Dans les dispositifs de filtrage de ce type, une résistance de décharge associée à chacun des condensateurs permet leur décharge partielle après le passage de la perturbation, mais provoque également une légère décharge de l'un ou l'autre des condensateurs pendant les alternances positives ou négatives de la tension de ligne, en régime normal sans perturbation sur la ligne. Il en résulte en conséquence un courant de fuite à travers l'un ou l'autre des semi-conducteurs à chaque alternance, pour la recharge à la valeur maximale de cette alternance du condensateur partiellement déchargé pendant l'alternance précédente. La présente invention a pour but, dans un dispositif de filtrage capacitif de ce type de réduire ce courant de fuite sans pour autant nuire à la protection contre les surtensions transitoires sur la ligne. Le dispositif de filtrage selon l'invention, est caractérisé en ce qu'il comporte en outre un transformateur élévateur de tension alimenté par ladite ligne et couplé à l'un et l'autre desdits condensateurs à travers deux diodes de redressement, de sens de conduction inverse l'une de l'autre, et une résistance de limitation de courant en série avec chacune desdites diodes de redressement. En outre, dans ce dispositif, l'enroulement primaire dudit transformateur élévateur de tension est relié aux conducteurs de la ligne en aval du filtrage réalisé par lesdits condensateurs à travers lesdits semi-conducteurs de puissance. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation illustré dans la figure unique du dessin ci-annexé. Dans cette figure unique, le dispositif de filtrage selon l'invention est décrit en liaison avec une ligne d'énergie monophasée à conducteur de phase 1 et de neutre 2. Il est tout aussi bien applicable à une ligne d'énergie biphasée ou triphasée dont il assure la protection de chacun des conducteurs de phase et de neutre. On a désigné en 3 un fil de masse associé à la ligne d'énergie. Le dispositif de filtrage comporte deux condensateurs 4 et 5 de capacité élevée. Deux premières diodes de puissance 6 et 7, de même sens de conduction, sont montées en pont de redressement avec le condensateur 4 et le relie à l'un et l'autre des conducteurs 1 et 2. Deux deuxièmes diodes de puissance 8 et 9, toutes deux de même sens de conduction mais inverse de celui des deux premières, sont montées en pont de redressement avec l'autre condensateur 5 et le relie également à l'un et l'autre des conducteurs 1 et 2. Ces deux condensateurs 4 et 5 sont par ailleurs reliés au plus court à la terre, avec le fil de masse 3. Ces deux condensateurs 4 et 5 sont chargés à une valeur légèrement supérieure à la valeur normale de crête des alternances positives et négatives de la tension de la ligne par un transformateur élévateur de tension 10 alimenté directement par la ligne. La charge du condensateur 4 est ainsi fixée à une valeur au-dessus de la valeur maximale de crête de la tension de ligne et celle du condensateur 5 à une valeur au-dessous de la valeur minimale de crête de la tension de la ligne. Ce transformateur 10 est lui-même avantageusement protégé contre les éventuelles surtensions. Le transformateur 10 a son enroulement primaire 11 relié entre les conducteurs 1 et 2 de la ligne, en aval du filtrage réalisé par les condensateurs 4 et 5, pour sa protection. Son enroulement secondaire 12 est relié, à travers deux diodes de redressement 14 et 15, de sens de conduction inverse l'une de l'autre, et une résistance 16 ou 17 de limitation de courant en série avec chacune des diodes, à l'un et l'autre des deux condensateurs 4 et 5, pour leur charge. Il est par ailleurs relié au fil de masse 3. Une résistance de décharge 18 est montée entre les deux condensateurs 4 et 5 qu'elle couple l'un à l'autre. En pratique, le transformateur élévateur de tension 10 de rapport de transformation supérieur à 1 est choisi avec un rapport de transformation restant limité et peu supérieur à 1, pour des raisons technologiques liés aux composants. La charge des condensateurs 4 et 5 étant ainsi maintenue au-dessus de la valeur de crête de la tension de la ligne, à travers le transformateur 10, les diodes 14 et 15 et les résistances 16 et 17, les diodes de puissance 6 à 9 restent bloquées en permanence, sauf pendant le passage d'une perturbation. On élimine ainsi le courant de fuite existant dans les dispositifs de filtrage antérieurs à travers les diodes de puissance pour le maintien de la charge des condensateurs, à chaque alternance de tension sur la ligne en l'absence de perturbation, et on supprime donc toute influence du dispositif de filtrage sur la ligne. Ainsi lors de fluctuations du réseau, dont la fréquence est en tant que telle faible, les diodes de puissance restent bloquées. Les condensateurs prennent simplement, le cas échéant selon l'amplitude de ces fluctuations, une légère surcharge correspondante à travers le transformateur 10, les diodes 14 et 15 et les résistances 16 et 17. Ce courant de surcharge ne donne cependant lieu à aucun courant de fuite à travers les diodes de puissance bloquées. Une perturbation, dont la fréquence est élevée, rend par contre les diodes de puissance conductrices, pour être directement emmagasinée dans l'un ou l'autre des condensateurs selon sa polarité, avec un courant de fuite correspondant pendant le filtrage réalisé. Après de telles fluctuations ou après le passage d'une perturbation, la surcharge des condensateurs s'élimine par décharge des condensateurs l'un dans l'autre à travers la résistance de décharge 18, avec le blocage des diodes de redressement 14 et 15 jusqu'au retour de leur charge à la valeur définie par le transformateur élévateur de tension 10. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de filtrage des perturbations sur une ligne d'énergie, comportant deux condensateurs reliés chacun en série avec deux semi-conducteurs de puissance, de sens de conduction inverse l'un de l'autre, à chacun des conducteurs de la ligne, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un transformateur élévateur de tension (10) alimenté par ladite ligne (1, 2) et couplé à l'un et l'autre desdits condensateurs (4, 5) à travers deux diodes de redressement (14, 15), de sens de conduction inverse l'une de l'autre, et une résistance de limitation de courant (16, 17) en série avec chacune desdites diodes de redressement. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit transformateur (10) est à enroulement primaire (11) relié à ladite ligne d'énergie en aval du filtrage réalisé par lesdits condensateurs (4, 5) à travers lesdits semi-conducteurs de puissance (7-9). 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que lesdits condensateurs sont d'une part reliés l'un et l'autre à un fil de mise à la terre et d'autre part reliés l'un à l'autre par une résistance de décharge (18). 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit transformateur (10) de rapport de transformation supérieur à 1 est choisi de rapport de transformation restant limité et peu supérieur à 1.