Brevet FR2746980A1 — publié le 19971003

Pour obtenir une tension alternative ayant une tension différente de celle du réseau, on peut utiliser un transformateur; mais la tension de sortie d'un transformateur n'est pas réglable. On connatt également des variateurs statiques dans lesquels on peut régler à volonté la tension de sortie. Mais les variateurs statiques jusqu'd présent réalisés fournissent une tension dont la forme sinusoIdale diffère de celle de la tension d'entrée, du fait de la présence d'harmoniques et perturbent le réseau d'alimentation,ces harmoniques y étant réinjectés. La présente invention a pour objet un variateur statique d'une tension alternative, qui remédie à ce défaut. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend une cellule de filtrage, une cellule de redressement à double alternance, un régulateur à découpage qui fournit une tension se présentant comme une succession de portions de sinusoïde à la fréquence de découpage l'amplitude maximale de ces portions de sinusolde dépendant de la valeur d'une tension de commande, un module de synchronisation qui fournit un signal à chaque passage à zéro de la tension d'entrée, et un pont en H qui reçoit le signal du régulateur à découpage et est piloté par le module de synchronisation en reconstituant le signal sinusoldal d'entrée. Le dispositif selon l'invention fournit une tension de sortie dont le facteur de forme est strictement identique à celui de la tension d'entrée et qui ne génère aucune réinjection sur la tension d'entrée. Le régulateur à découpage comporte de préférence un transistor dont on peut faire varier le taux d'ouverture, l'amplitude des portions de sinusoïde de la tension de sortie du régulateur étant fonction de ce taux d'ouverture. On a décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation du variateur selon l'invention avec référence aux dessins annexés dans lesquels La Figure 1 est un schéma de l'ensemble du dispositif; La Figure 2 est un schéma du module de synchronisation; Les Figures 3a à 3d montrent la forme de la tension en différents endroits du dispositif. Tel qu'il est représenté à la Figure 1, le dispositif selon l'invention comprend une cellule de filtrage 1 qui est connectée en 2 au réseau et reçoit ainsi un courant par exemple à 220v, à 50Hz. La cellule 1 alimente un pont de redressement à double alternance 3 ainsi qu'un circuit de synchronisation 4 piloté par le passage à zéro de la sinusoïde du secteur. Le pont 3 alimente un régulateur à découpage 5 qui alimente à son tour un pont en H 6 piloté par le circuit de synchronisation 4. Ce régulateur fournit en 7 une tension sinusordale de valeur réglable. La cellule de filtrage 1 permet de supprimer les réjections du régulateur de découpage 5 et de réduire aux valeurs normalisées le taux de réjection de l'ensemble du dispositif sur le secteur. Elle comprend de la manière usuelle des condensateurs tels que 8 et des selfs telles que 9. Le redresseur 3 est formé de la manière usuelle par des diodes montées en pont. Le circuit de synchronisation 4 comprend deux amplificateurs opérationnels 10a et 10b dont l'une des entrées, positive pour l'un et négative pour l'autre, est connectée à la sortie de la cellule de filtrage 1, l'autre entrée étant à la masse; leur sortie est connectée à un phototransistor lla et llb qui fournit en 12a et 12b un signal lors du passage à zéro de la sinusoïde du secteur (Figure 2) suivant que le front est montant ou descendant. Le régulateur à découpage 5 est constitué par un transistor CMOS 13 dont la fréquence de travail est supérieure à 20Kz et qui est monté en série avec une self 14 et une diode 15. La grille du transistor 13 est connectée en 16 à une source de courant continu de polarisation permettant la commande d'ouverture du transistor 13. Le régulateur peut recevoir en 17 un signal de commande éventuel de programmation. Le pont en H6 comprend deux paires de transistors VMOS 18, les signaux de synchronisation étant fournis au centre du circuit en 19 alors que la tension de sortie est recueillie en 20. Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante. Le courant sinsoidal du réseau, filtré et redressé, alimente le régulateur à découpage 5; il a la forme représentée à la Figure 3a. Le transistor 13 du régulateur fonctionne comme un interrupteur; la fréquence de travail du transistor 13 étant supérieure à la fréquence du réseau, le transistor découpe la sinusoide ou en créneaux dont la largeur (située dans le temps) est définie par la fréquence de travail du transistor 13. Le régulateur délivre ainsi un signal carré (Figure 3b) à la self 14 qui restitue à la sortie du montage, à travers la diode 15, une tension Vs égale à KVe, Ve étant la tension d'entrée et K un coefficient qui représente le taux d'aouverture du transistor 13 et qu'on peut faire varier de O à 1 en modifiant la tension de la source de courant continu connectée en 16. Cette tension est représentée par des tranches de sinusoïde à la fréquence du réseau (Figure 3c). Le signal admis en 17 permet d'assurer, si besoin est, des fonctions de programmation, la stabilisation et la protection en puissance ou en courant sont assurées par le régulateur à découpage 5. Les couples de transistors 18 du circuit en H 6 sont alternativement commandés, à la fréquence du réseau, par le circuit de synchronisation 4. A chaque passage à zéro de la sinusoïde du courant du secteur, le pont change d'état de sorte que le signe du courant de sortie du régulateur à découpage s'inverse alternativement et que la sinusoïde d'entrée est reconstituée (Figure 3d). On obtient en définitive, à la sortie du dispositif, un courant dont la sinusoïde est l'image de la sinusoïde d'entrée, qui a la même forme et dont la tension peut être réglée de 0 à Ve en agissant sur la tension à laquelle est portée la grille du transistor 13. La valeur de cette tension de sortie peut être programmée par le signal arrivant en 17. La tension de sortie ne subit aucune perturbation harmonique par rapport à la tension d'entrée et le dispositif ne génère aucune réjection de la tension d'entrée. Le dispositif peut être associé avec un transformateur de sortie de sorte qu'il est possible d'obtenir une tension alternative de sortie variable entre zéro et la tension de sortie nominale du transformateur. I1 va de soi que la présente invention ne doit pas être considérée comme limitée au mode de réalisation décrit et représenté mais en couvre au contraire toute les variantes. Revendications 1. Variateur statique d'une tension alternative, caractérisé en ce qu'il comprend une cellule de filtrage (1), une cellule de redressement à double alternance (3), un régulateur à découpage (5) qui fournit une tension se présentant comme une succession de portions de sinusoïde à la fréquence de découpage, l'amplitude maximale de ces portions de sinusoïdes dépendant de la valeur d'une tension de commande, un module de synchronisation (4) qui fournit un signal à chaque passage à zéro de la tension d'entrée, et un pont en H (6) qui reçoit le signal du régulateur à découpage (5) et est piloté par le module de synchronisation (4) en reconstituant le signal sinusotdal d'entrée à une valeur ajustable entre zéro et la tension d'entrée. 2. Variateur statique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le régulateur à découpage comporte un transistor (13) dont on peut faire varier le taux d'ouverture, l'amplitude, des portions de sinusoïde de la tension de sortie du régulateur étant fonction de ce taux d'ouverture. 3. Variateur statique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence de travail du transistor (13) est supérieure à 20 Kz.