Brevet FR2693051A1 — publié le 19931231

Appareil d'alimentation électrique à sortie de tension Alternative ou continue L'invention se rapporte à un appareil d'alimentation électrique à sortie alternative ou continue, principalement destiné à l'alimentation d'équipements informatiques et/ou de systèmes d'acquisition et de traitement des signaux de faible niveau, nécessitant une source d'alimentation ne générant pas de perturbations rayonnées ou conduites. L'invention a pour objet de constituer une source d'alimentation avec un bon rendement stable devant faire face aux micro coupures et longues coupures du réseau de distribution. n est souvent nécessaire d'intercaler un appareil d'alimentation à sortie de tension alternative ou continue entre le réseau de distribution et certains systèmes tels que des équipements informatiques et/ou des chaines d'acquisition et de traitement de signaux de mesure faibles niveaux, pour éviter que le fonctionnement de tels sytèmes soit perturbé par des imperfections du réseau, notamment les variations de tension des coupures brèves ou longues durées. Les qualités que l'on doit exiger d'un tel appareil d'alimentation sont les suivantes: - il ne doit pas être à l'origine de perturbations (bruit de commutateurs) rayonnées ou conduites, susceptibles d'induire dans les capteurs et leurs liaisons, des potentiels venant perturber les signaux faibles à mesurer ou à traiter. - il doit pouvoir faire face à des coupures de réseau, brèves O'usqu'à 50 ms) relativement fréquentes et les coupures prolongées pouvant atteindre 2heures. - il doit avoir le meilleur rendement possible, notre appareil possède un rendement de + de 90% les systèmes connus jusqu'à présent réunissent rarement toutes ces qualités. Il existe jusqu'à présent des appareils faisant appel à des transformateurs du type "ferrorésonnant". Ils assurent une stabilisation médiocre de la tension. La réserve d'énergie susceptible de faire face aux perturbations du réseau est fournie par un circuit résonnant formé d'une inductance couplée au circuit magnétique et d'un condensateur. Les systèmes présentent des défauts importants comme par exemple une mauvaise réponse dynamique sur un impact de charge et une variation importante de la tension de sortie en fonction de la variation de fréquence du réseau. Pour cette raison, ils ne sont généralement pas utilisables sur des réseaux de fréquences différentes. Ces appareils sont lourds et encombrants, des perturbations radio-électriques sont à redouter, provoquées par le courant de saturation de l'élément magnétique, enfiil ils ne peuvent pas faire face à des coupures de réseau prolongées. Actuellement des appareils pouvant résoudre les mêmes problèmes nécessiteraient l'utilisation d'un accumulateur électrochimique très important (le poids serait multiplié par 10). Lorsqu'une autonomie importante est nécessaire, on fait appel à un onduleur alimenté par un redresseur et à un accumulateur électrochimique de capacité convenable, intercallé en parallèle entre le redresseur et les bomes d'alimentation de l'onduleur. L'onduleur, chargé de restituer une tension sinusoïdale à partir d'une tension continue est souvent du type à modulation de largeur d'impulsion, à transistors ou thyristors, fonctionnant à des fréquences élevées, ce qui rend leur exploitation délicate aux températures extrêmes. Les commutations des semiconducteurs qu'ils comportent créent souvent des perturbations électriques qui rendent leur emploi difficile au voisinage d'appareils de mesure sensibles. L'invention possède les avantages des appareils pré cités sans leurs inconvénients. Le but premier de l'invention est de proposer un appareil d'alimentation électrique à sortie de tension alternative ou continue, possèdant à la fois un excellent rendement et un très faible niveau de perturbations électriques, tout en fournissant à la sortie une tension moyenne du secteur redressée en cas de défaillance de celui-ci. Dans cet esprit, l'invention concerne en premier lieu un appareil d'alimentation électrique, du type comportant un redresseur connecté pour être alimenté par le réseau de distribution, et délivrer à sa sortie une tension redressée ondulée. Avec les caractéristiques importantes de l'invention, le rendement est supérieur à 90% car les pertes dans les circuits sont négligeables. Notre appareil pourra être facilement couplé à une source d'énergie électrique de secours, telle qu'un condensateur ou un générateur électrochimique. L'invention sera mieux comprise et les avantages apparaitront avec la description qui va suivre ayant le dessin comme support explicatif. La figure 1 représente le schéma bloc du système inventé. L'appareil comporte une prise d'entrée secteur 220V avec terre,. 1 équipée d'un fusible 2 et d'un filtre anti parasites 3 suivi d'un pont redresseur 4 ce pont redresseur doit supporter une intensité supérieure à l'intensité moyenne d'utilisation d'une part et d'un conducteur inverseur de source 5 d'autre part. A la mise en route, commandée par l'interrupteur 6 , le courant alternatif est dirigé par le contacteur inverseur de source électromagnétique ou statique 5 vers la prise de sortie d'utilisation 7 pour le temps nécessaire au démarrage du système, ce qui permet la démagnétisation d'un tube couleur par exemple.- Ce temps écoulé, l'inverseur 5 passe en position sources de courant continu 13 .Ce courant continu est fourni par le pont redresseur 4 en présence du secteur, ou par la batteric-~d'accumulateurs 8 couplée en parallèle par les diodes 9 en cas de coupures secteur. Cela sans microcoupure et à des tensions de sorties équivalentes. La recharge des accumulateurs est continuellement assurée par le secteur via le pont redresseur 4 et les limiteurs 10 Une partie électronique 11 commande l'inverseur de sources qui gère les temps de commutation d'interverrouillage entre les sources, mesure les diverses valeurs et assure le dialogue avec l'utilisation via le connecteur 12 L'alimention de la prise 7 est assurée par les diverses sources avec un minimum de composants non fragile assurant le couplage 13 Notre invention de par sa simplicité donne une excellente fiabilité, ce qui est très important, dans son utilisation : la platine 11 émet un signal par la prise 12 vers le système. La prise 12 permet d'avertir par le système de la coupure du réseau d'alimentation et de l'état de décharge des accumulateurs 8 . Un système d'alarme peut être connecté sur la prise 12 Revendication 1 - Appareil d'alimentation électrique délivrant une source de tension continue ou alternative comprenant: - un redresseur 4 connecté aux bornes d'un réseau de tension alternative par l'intermédiaire d'un fusible monté en série avec un quadripole filtre antiparasite. - un inverseur de source alternatif/continue qui est relié sur la position alternative au réseau de tension alternative et sur la position continue aux bornes redressées dudit redreseur, ainsi qu'aux bornes du moyen de stockage d'énergie électrique : les bornes de sortie de l'inverseur étant reliées à la prise de sortie d'utilisation 7 - un interrupteur de mise en route 6 - une commande de l'inverseur de source 11 - un connecteur 12 en relation avec le système caractérisé en ce qu'à la mise en route de l'interrupteur 6 le courant alternatif est dirigé par l'inverseur à la prise de sortie, la commande de l'inverseur gère les temps de commutation d'interverrouillage pour une commutation en source continue à la sortie, mesure certains paramètres et assure le dialogue avec le système via le connecteur 12 2) Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de stockage d'énergie électrique comporte une batterie d'accumulateurs électrochimiques fournissant, en cas de rupture du réseau, une tension moyenne redressée similaire à celle du réseau. 3) Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la batterie est reliée aux deux bornes de l'inverseur en commutation continue via deux limiteurs d'intensité pour la recharge. 4) Appareil selon la revendication 2 caractérisé en ce que la batterie est reliée aux deux bornes de l'inverseur en position commutation continue via des éléments à conduction unidirectionnelle telle qu'une diode sans microcoupure. 5) Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que la commande de l'inverseur avertit le système de la coupure d'alimentation et de l'état de décharge des accumulateurs. 6) Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que la commande de l'inverseur peut assurer le dialogue avec un système d'alarme via le connecteur 12