Brevet FR2691857A1 — publié le 19931203

La présente invention se rapporte à un relais statique à interrupteurs statiques à semi-conducteurs commandables pour réseaux alimentés en énergie électrique alternative, ces interrupteurs statiques étant de type dit "asymétrique", c'est-à-dire ne pouvant pas supporter l'applica- tion d'une tension inverse. La figure 1 jointe donne le schéma électrique d'un disjoncteur statique 1 de type connu et du genre précité, ce relais statique de protection étant placé en série avec la charge 2, et l'ensemble étant alimenté par une source de tension alternative 3 ayant une inductance série propre 4. Ce disjoncteur statique 1 utilise deux interrupteurs statiques asymétriques commandables 5 et 6, tels que des thyristors G.T.O. qui sont commandés sur leur gâchette 7 et 8 par une unité électronique de commande 9, et qui sont branchés en série et en sens inverse. Une première diode 10, branchée en inverse, est prévue aux bornes du thyristor 5 qui est branché en direct, afin de court-circuiter ce dernier pendant les alternances négatives de la tension alternative d'alimentation, tandis qu'une deuxième diode 11, branchée en direct, est de même prévue aux bornes du thyristor 6 qui est branché en direct, afin de court-circuiter ce dernier pendant les alternances positives de la tension : les deux thyristors G.T.O. 5 et 6 sont donc finalement branchés en série et en sens inverse dans un demi-pont de diodes 10 et 11. Afin d'une part de protéger Les composants de ce disjoncteur statique contre les surtensions qui pourraient être accidentellement véhicuLées par le réseau d'alimentation 3, et d'autre part d'absorber le surcroît d'énergie induit par la self 4 au moment de L'ouverture d'un des interrupteurs 5 ou 6 ainsi que de limiter alors, par effet d'écrétage, la surtension engendrée aux bornes de cet interrupteur, il est normaLement prévu une varistance 12 qui est, comme représenté, branchée aux bornes 13, 14 du disjoncteur statique 1. Il s'agit généralement d'une varistance à l'Oxyde de Zinc Zno. Afin d'éviter que cette varistance 12 soit traversée par un courant de fuite dommageable en régime permanent, on choisit une varistance dont la tension de coude, ou "VBR", pour un courant de ImA, est supérieure à la tension maximale du réseau d'alimentation 3. Par exemple, pour un réseau 380 volts, donc 536 Volts de tension maxima le, on choisira une varistance, aisément disponible dans le commerce, dont la tension de coude VBR est de 560 VoLts. Dans une application de type disjoncteur statique, le courant principal qui est commuté dans la varistance 12 en cas d'ouverture d'un des interrupteurs statiques 5 ou 6 peut être très important. Comme ces varistances ont un assez mauvais facteur d'écrétage, la tension aux bornes de la varistance 12 croît alors fortement, ce qui oblige à surdimensionner la tenue en tension des autres composants du disjoncteur statique 1. Une première solution pour éviter cet inconvénient consisterait à utiliser le montage selon la figure 6 de la demande FR-A-2 663 478 de la société Demanderesse. Toutefois, ce montage a pour inconvénient de prévoir deux thyristors supplémentaires ainsi que de nécessiter en pratique un autre parasurtenseur, du genre diode Zener de puissance par exemple aux bornes de l'ensemble du disjoncteur statique afin de protéger ce dernier en régime permanent contre les surtensions qui seraient accidentellement véhiculées par le réseau alternatif d'alimentation. L'invention vise à remédier à ces inconvénients. Elle se rapporte à un relais statique pour courant alternatif, du type comportant deux interrupteurs statiques asymétriques branchés en série et en sens inverse dans un demi-pont de diodes, ce relais statique comportant entre ses bornes deux varistances branchées en série, le point commun de jonction de ces deux varistances étant relié au point commun de jonction de ces deux interrupteurs par un troisième interrupteur statique normalement ouvert, mais qui est commandé à la fermeture lorsque et tandis que l'un ou l'autre de ces deux premiers interrupteurs statiques est commandé à l'ouverture. L'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation, en référence à la figure 2 annexée qui est un schéma électrique d'un disjoncteur statique conforme à cette invention. Sur la figure 2, les éléments semblables ou identiques à ceux de la figure 1 précédemment décrite sont désignés par les mêmes chiffres de référence pour la clarté de l'exposé. Ce disjoncteur statique 1' se différencie de celui de La figure 1 en ce que 1) La varistance 12 précédente est remplacée par deux varistances préférentiellement identiques 12A et 12B, qui sont branchées en série entre les bornes 13 et 14 du disjoncteur. il suffit alors que la somme des deux tensions de coude VBR de ces deux varistances soit supérieure à la tension maximale du réseau : chacune de ces varistances 12A et 12B est donc choisie avec une tension nominale nettement plus faible (de l'ordre de deux fois plus faible par exemple) que celle de la varistance 12 du montage classique selon figure 1. 2) Un troisième thyristor 15, ou autre interrupteur statique, est branché en direct entre le point de jonction 16 des deux varistances 12A et 12B et le point de jonction 17 des deux thyristors 5 et 6. Ce troisième thyristor 15, qui peut être un thyristor ordinaire, reçoit sur sa gâchette 18 des impulsions de commande émanant du bloc électronique 9 et élaborées de manière à rendre ce thyristor 15 conducteur lors de la commande d'extinction du thyristor 5 ou du thyristor 6. Si le thyristor 15 est un thyristor ordinaire à temps de réaction à la fermeture relativement long, L'unité 9 envoie sur la gâchette 8 l'impulsion de commande de fermeture de l'interrupteur 15 légèrement avant son envoi sur la gâchette 7 ou sur la gâchette 8 de son impulsion de commande d'ouverture du thyristor 5 ou du thyristor 6. Si par exemple c'est, l'alternance étant positive, le thyristor 5 qui est commandé à L'ouverture, seule la varistance 12A se trouve être alors branchée à ses bornes via le thyristor 15, l'autre varistance 12B étant court-circuitée par le thyristor 15 et la diode 11. L'écrétage de la surtension est alors excellent, puisque cette varistance 12A a une tension de coude VBR relativement faible (de l'ordre de 300 volts par exemple). Lorsque le pic d'énergie délivré par la self 4 est totalement absorbé par la varistance 12A, le courant dans le thyristor 15 devient nul, et ce dernier s'éteint donc de lui-même. S'il s'agit d'un transistor bipolaire ou autre interrupteur statique à tout instant commandable, cette extinction peut aussi être commandée par L'unité 9. Dans le cas contraire où c'est L'interrupteur 6 qui est commandé à l'ouverture lors d'une alternance négative, c'est alors de même façon seule la varistance 12B qui est branchée via le thyristor auxiliaire 15, aux bornes de cet interrupteur. Dans tous les cas, les deux varistances 12A et 12B sont branchées à vide, en série entre les bornes 13 et 14 du disjoncteur statique 1', protégeant ses composants contre les surtensions accidentelles aussi efficacement que c'est le cas pour la varistance 12 selon figure 1. Comme il va de soi, L'invention n'est pas Limitée à L'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. C'est ainsi que les interrupteurs commandables utilisés 5, 6 et 15 pourraient être d'autres composants de la famille des interrupteurs statiques commandables à l'ouverture par une éLectrode de gâchette : transistors bipolaires, transistors M.O.S., transistors bipolaires commandés en tension ou "I.G.B.T.", thyristors GTO commandés en tension ou "M.C.T.", etc... REVENDICATIONS 1. Relais statique (1') pour réseau alternatif, du type comportant deux interrupteurs statiques asymétriques (5, 6) branchés en série et en sens inverse dans un demi-pont de diodes (10, 11), caractérisé en ce qu'il comporte entre ses bornes (13, 14) deux varistances (12A, 12B) branchées en série, le point commun de jonction (16) de ces deux varistances étant relié au point commun de jonction (17) de ces deux interrupteurs statiques (5, 6) par un troisième interrupteur statique (15), qui est normalement ouvert mais qui est commandé (9) à La fermeture lorsque et tandis que l'un ou l'autre de ces deux premiers interrupteurs statiques (5, 6) est commandé (9) à l'ouverture. 2. Relais statique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux varistances (12A, 12B) ont une tension de coude (VBR) inférieure à la tension maximale du réseau d'alimentation alternative (3), la somme des tensions de coude (VBR) de ces deux varistances étant toutefois supérieure à cette tension maximale du réseau (3). 3. Relais statique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux varistances (12A, 12B) sont pratiquement identiques.