Brevet FR2693603A1 — publié le 19940114

GENERATEUR ELECTRIQUE POUR MACHINE DE CONTROLE NON DESTRUCTIF PAR MAGNETOSCOPIE OU SIMILAIRE. La présente invention concerne l'alimentation électrique des machines de contrôle non destructif par magnétoscopie pour lesquelles il est nécessaire de générer et contrôler des champs magnétiques créés par un courant électrique. Ce courant disponible au secondaire d'un transformateur adaptateur d'impédance peut être alternatif, de forme variable, redressé simple ou double alternance, ou continu Les générateurs électriques connus à ce jour comportent généralement un dispositif à découpage de phase sur le réseau industriel qui alimente le primaire d'un transformateur abaisseur dont le secondaire est raccordé à un pont de diodes. Ces générateurs électriques délivrent une onde de courant redressée une ou deux alternances dont la forme et la polarité ne peuvent être modifiées. Ils ne peuvent fournir de courant continu pur car le filtrage à très fort courant délivré est trop onéreux. Le découpage de phase sur le réseau d'alimentation peut être remplacé par un transformateur variable. La technique du découpage à fréquence élevée est également utilisée. Elle permet de réduire le poids et l'encombrement des générateurs électriques sans toutefois supprimer le circuit de filtrage qui, malgré une réduction de volume, reste onéreux. La présente invention vise à simplifier, alléger et améliorer les performances électriques des générateurs électriques capables de générer des courants intenses à forme d'onde, fréquence et amplitude variables. A cet effet, il est proposé conformément à la présente invention un générateur électrique composé de - un hacheur continu/continu - monocommutateur alimenté par un redresseur connecté au réseau industriel ou à une source de courant continu. - un découpeur symétrique à deux ou quatre commutateurs connectés au primaire d'un transformateur dont le secondaire comporte deux enroulements branchés en série à l'aide d'un sectionneur d'isolement. Les extrémités libres de chaque secondaire sont connectés à deux commutateurs à transistors MOS dont les diodes intrinsèques sont utilisées en redresseur et les transistors en commutateur électronique. La présente invention a donc pour objet un générateur électrique capable de générer un courant Is continu ou alternatif disponible au secondaire d'un transformateur dont le primaire est alimenté par un découpeur symétrique et un hacheur continu/continu monocommutateur réglant l'amplitude de la fréquence et la forme d'onde du courant Is caractérisé par le fait que ledit secondaire du transformateur comporte deux enroulements reliés en série grâce à un sectionneur d'isolement mécanique ou électrique, dont les extrémités sont connectées à deux transistors MOS, lesdits transistors assurant la fonction de commutateur redresseur rapide à haut rendement, lorsque leurs grilles respectives sont activées en synchronisme avec les commutateurs du découpeur symétrique grâce à un calculateur rapide dont le logiciel résidant est prévu à cet effet. Selon l'invention, le sectionneur d'isolement qui assure la mise en série des deux enroulements est actif lorsque le générateur électrique suivant l'invention délivre un courant de sortie Is redressé double alternance ou continu pur. Lorsque ledit générateur ne délivre que du courant Is alternatif ou redressé une alternance, ce sectionneur, le demi secondaire et son commutateur rapide associé ne sont pas implantés. Selon l'invention les commutateurs/redresseurs rapides à haut rendement sont commandés à courant nul. Ils sont réalisés par la mise en parallèle de transistors MOS élémentaires, la commande à courant nul étant effectuée grâce à un capteur de mesure de courant Is disposé dans la connexion de sortie du générateur sous le contrôle du calculateur rapide dont le logiciel résident est prévu à cet effet. Selon l'invention le générateur électrique comporte un interrupteur d'isolement permettant de connecter une charge directement aux bornes du hacheur continu/continu monocommutateur et d'obtenir dans cette charge un courant unipolaire de forme réglable nécessaire au circuit de magnétisation ou démagnétisation transversale de la machine de contrôle, les commutateurs du découpeur symétrique étant désactivés. Selon l'invention le générateur électrique comporte deux capteurs de mesure, du courants Is et de la tension de sortie Us, les signaux issus de ces deux capteurs sont connectés au calculateur rapide qui contrôle grâce au hacheur continu/continu monocommutateur activé à rapport cyclique ou fréquence variable soit la grandeur mesurée Us ou Is ou Us x Is = Ps par rapport à une consigne de courant ou tension ou puissance de sortie programmées, le logiciel résident étant prévu à cet effet. Le générateur suivant l'invention peut également permettre grâce à la présence des capteurs de mesure de Is et Us le contrôle- de l'état de la charge connectée à ses bornes S1 et S2. Le calculateur via le hacheur continu/continu monocommutateur génère une impulsion dont l'amplitude et durée sont fixées par le logiciel résident prévu à cet effet. Grâce aux mesures de courant et tension effectuées durant l'impulsion et en comparaison à un gabarit connu résident en mémoire du calculateur rapide, il est possible de connaitre la résistance électrique de la pièce constituant la charge connectée au générateur objet de l'invention et plus particulièrement la résistance électrique série de contact de la dite pièce, sa résistance propre étant connue et constante. Selon l'invention le générateur électrique comporte un logiciel résident permettant la commande à fréquence variable des commutateurs du découpeur symétrique et des commutateurs redresseurs rapides et grâce au hacheur continu/continu de régler la forme d'onde du courant Is généré. Cette disposition permet de générer un courant Is de façon séquentielle à pente de montée et descente réglables en temps et amplitude et aussi de permettre des cycles de magnétisation et de démagnétisation à fréquence variable, la décroissance du courant Is pouvant être contrôlée en fin de séquence en particulier au retour à valeur nulle dudit courant Is. Le générateur selon l'invention comporte une diode connectée aux bornes de l'un des deux enroulements constitutif du secondaire au travers d'un sectionneur activé lorsque le générateur délivre un courant pulsé redressé une alternance, la dite diode fonctionnant alors en diode de décharge et de roue libre. Selon l'invention, le générateur électrique peut être utilisé pour alimenter en lieu et place du transformateur adaptateur d'impédance, toute autre charge en particulier les solénoïdes de magnétisation et démagnétisation de la machine de contrôle le courant généré à la sortie pouvant être réglé en amplitude et fréquence. Pour mieux illustrer l'objet de l'invention on va décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un schéma de réalisation représenté sur les dessins annexés - sur la Fig.1 est représenté dans son ensemble, le schéma électrique du générateur électrique suivant l'invention. - sur la Fig.2 sont représentées en exemple l'image des différents courants Is obtenus en fonction du courant Ip et du positionnement des commutateurs/redresseurs rapides et du sectionneur d'isolement. - sur la Fig.3 est représenté en exemple l'image du courant continu Is obtenu en fonction du courant Ip et du positionnement des commutateurs redresseurs rapides. Le générateur électrique suivant l'invention référence faite à la Fig.l comporte - un pont de redressement constitué de diodes 37 a à 37 f connecté au réseau alternatif triphasé 3 , ce pont est connecté à un hacheur continu/continu monocommutateur constitué du commutateur 35 sa diode intrinsèque 34 la diode de roue libre 33 et le filtre constitué de la self 32 et le condensateur 31, le commutateur 35 est commandé par modulation de largeur d'impulsion ou à fréquence variable via la liaison 40 par le calculateur rapide 17 dans lequel est implanté un logiciel de mesure et de contrôle pour obtenir aux bornes du condensateur 31 une onde unipolaire dont l'amplitude la fréquence et la forme est réglée grâce à la comparaison effectuée entre la consigne de courant de sortie 18 et le courant Is réel mesuré par le capteur de mesure de courant 7 dont le signal est exploité par ledit logiciel de contrôle via la connexion 5 pour activer la commande du commutateur 35. Le hacheur continu/continu monocommutateur alimente le découpeur constitué des commutateurs 27, 28, 29, 30 commandés par le calculateur 17 via les liaisons 41, 42, 43, 44 deux à deux en diagonale de façon à obtenir au courant Ip circulant dans le primaire 21 du transformateur 20 qui est connecté audit découpeur de forme alternative symétrique afin de ne pas créer de composante continue dans le courant Ip. Le courant primaire Ip ainsi généré et contrôlé peut alimenter un solénoïde 26 nécessaire à la magnétisation ou la démagnétisation de pièces disposées dans ce solénoïde. Il est connecté via les liaisons 22 et 23 et le sectionneur 24 à la sortie du découpeur et reçoit un courant de forme alternative symétrique. Ce même solénoïde peut être connecté à la sortie du hacheur continu/continu aux connexions 45 et 46 par l'intermédiaire du sectionneur 25, le courant reçu par le solénoïde étant unipolaire variable en amplitude fréquence et forme. Le transformateur 20 adaptateur d'impédance comporte deux enroulements 10 et 13 connectés en série au travers d'un sectionneur 12, lequel est activé que lorsque le courant Is traversant la charge 1 est redressé deux alternances ou continu un commutateur redresseur rapide 8 constitué d'un transistor MOS et diode intrinsèque dont la grille est activée en synchronisme avec les commutateurs 27, 28, 29, 30 du découpeur symétrique grâce au calculateur rapide 17 via la connexion 16 permet de transmettre le courant généré aux bornes du secondaire 10 à la charge 1. Suivant que le commutateur redresseur rapide 8 est actif sur une période complète ou sur une demi période de l'onde générée par le secondaire 10. Le courant Is traversant la charge 1 est alternatif ou redressé -une alternance.Le secondaire 13 et son commutateur redresseur rapide 14 à transistor MOS et diode intrinsèque est activé de façon identique par le calculateur 17 via la liaison 11. Il est ainsi possible grâce à une commande synchrone des moyens logiciel étant implantés dans le calculateur 17, d'obtenir les formes d'ondes présentées sur le Fig.2 et 3 à titre d'exemple. Un capteur de mesure de tension 2 est disposé aux bornes S1 et S2 du générateur électrique qui permet d'effectuer une mesure de la résistance électrique propre de la charge et des résistances de contact insérées en série avec la charge 1 grâce au signal véhiculé par la connexion 6 au calculateur rapide 17, des moyens logiciel permettant d'effectuer les opération de calcul nécessaires, le signal du capteur de courant Is 7 étant également exploité lors d'une impulsion de bas niveau. Le sectionneur 47 permet de connecter la diode 48 au secondaire 10 du transformateur 20 qui assure le rôle de diode de récupération et de diode roue libre, le primaire 21 étant alimenté à courant nul lorsque la diode 48 est conductrice. Il est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit n'est nullement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables sans sortir pour autant du cadre de la présente invention qui peut s'appliquer à tout domaine ou il est nécessaire de générer des courants intenses. REVENDICATIONS 1 - Générateur électrique pour machine de contrôle non destructif par magnétoscopie capable de générer un courant Is continu ou alternatif disponible au secondaire d'un transformateur (20) dont le primaire (21) est alimenté par un découpeur symétrique et un hacheur continu/continu monocommutateur (35) réglant l'amplitude, la fréquence et forme d'onde du courant Is caractérisé par le fait que ledit secondaire du transformateur (20) comporte deux enroulements (10) et (13) et un sectionneur d'isolement (12) mécanique ou électrique, dont les extrémités sont reliées au deux transistors MOS(14) et (8) assurant la fonction de commutateur/redresseur rapide à haut rendement lorsque leurs grilles respectives sont activées en synchronisme avec les commutateurs (27), (28), (29), (30) sous le contrôle du calculateur rapide (17) dont le logiciel résident est prévu à cet effet. 2 - Générateur électrique selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le sectionneur d'isolement (12) assurant la mise en série des deux enroulements (10) et (13) constitutifs du secondaire du transformateur (20) est actif lorsque le générateur électrique délivre un courant de sortie Is redressé double alternance ou continu pur, lorsque ledit générateur ne délivre qu'un courant Is alternatif ou redressé une alternance, le sectionneur (12), le demi secondaire (13) et son commutateur redresseur rapide (14) associé ne sont pas implantés. 3 - Générateur électrique selon la revendication 2 caractérisé par le fait que les commutateurs redresseurs rapides (14) et (8) sont réalisés par la mise en parallèle de transistors MOS élémentaires et commandés à courant nul grâce à un capteur de mesure de courant Is (7) disposé dans une des connexions de sortie (4) sous le contrôle du calculateur rapide (17) dont le logiciel résident est prévu à cet effet. 4 - Générateur électrique selon la revendication du courant Is 1 caractérisé par le fait qu'un sectionneur d'isolement (25) permet de connecter aux points (45) et (46) de sortie du hacheur continu/continu monocommutateur un solénoïde (26) traversé par un courant unipolaire nécessaire à la magnétisation ou la démagnétisation des pièces introduites dans ledit solénoïde (26), les commutateurs (27), (28), (29), (30) du découpeur symétrique étant désactivés. 5 - Générateur électrique selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il comporte deux capteurs de mesure de courant Is (7) et de la tension de sortie Us (2) dont les signaux sont connectés via les liaisons (5) et (6) au calculateur rapide (17) qui contrôle, un logiciel résident étant prévu à cet effet, le hacheur continu/continu monocommutateur via la liaison (40) activé à rapport cyclique ou à fréquence variable, soit la grandeur mesurée Is ou Us ou Us x Is = Ps par rapport à une consigne de courant (18), de tension (19). 6 - Générateur électrique selon la revendication 5 caractérisé par le fait que le contrôle de l'état électrique de la charge (1) connectée aux bornes S1 et S2 est effectué sous le contrôle du calculateur (17) via le hacheur continu/continu monocommutateur (35) qui génère une impulsion de courant dont l'amplitude et la durée sont fixées par le logiciel résident qui compare également le résultat des mesures du courant Is et tension Us à un gabarit connu et détermine la résistance électrique de la charge (1) et les résistances de contact éventuelles parasites en série avec la dite charge. 7 - Générateur électrique selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le hacheur continu/continu permet de générer un courant Is réglable en amplitude et en fréquence de façon séquentielle avec des pentes d'établissement et de décroissance également réglables sous le contrôle d'un logiciel résident au calculateur (20) et plus particulièrement de contrôler des cycles de magnétisation et démagnétisation au retour à valeur nulle du courant Is. 8 - Générateur électrique selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'un diode (48) est connectée au secondaire (10) au travers de l'interrupteur (47) activée comme diode de roue libre et diode de récupération, le primaire 21 étant alimenté à courant nul durant la conduction de la diode (48). 9 - Générateur électrique selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'en lieu et place du transformateur (20) adaptateur d'impédance peut être connectée toute autre charge en particulier un solénoïde (26) de magnétisation ou de démagnétisation de la machine de contrôle non destructif, le courant traversant ce solénoïde (20) pouvant être réglé en amplitude, fréquence, forme par le hacheur continu/continu activé par le commutateur (35) via la liaison (40) sous le contrôle du calculateur rapide (17) un logiciel résident étant prévu à cet effet.