Brevet FR2787945A1 — publié le 20000630

CONVERTISSEUR DE TENSION ELECTRIQUE ALTERNATIF/CONTINU La présente invention concerne un convertisseur de tension électrique alternatif/continu, et plus particulièrement un tel convertisseur comprenant un montage redresseur en pont associé à un condensateur et suivi d'un convertisseur continu/continu. De tels dispositifs sont bien connus et très largement utilisés. Ils 1 o comprennent un pont de diodes alimenté en tension alternative sur une de ses diagonales, et un condensateur monté sur l'autre diagonale, redressée, en parallèle sur l'entrée du convertisseur continu/continu. Le condensateur se trouve donc en aval du pont redresseur. La charge est elle-même disposée en aval du convertisseur continu/continu. 1 5 Les convertisseurs de ce type donnent très largement satisfaction mais présentent toutefois un certain nombre d'inconvénients. En premier lieu, ils peuvent être la cause de distorsions relativement importantes. En effet, des ruptures de pente se produisent aux passages d'une alternance à la suivante dans les courbes d'évolution dans le temps de la tension redressée. Il en résulte des appels de courant provoquant des pics de distorsion de courant. L'utilisation de ponts redresseurs à diodes avec des convertisseurs continu/continu bidirectionnels présente par ailleurs des risques d'emballement en cas de renvoi d'énergie du secondaire vers le primaire, le pont redresseur empêchant la bidirectionalité du courant. La présente invention vise à pallier ces inconvénients. Plus particulièrement, I'invention vise à fournir un convertisseur qui fournisse un courant présentant un minimum de distorsion et qui puisse comporter tout type de convertisseur continu/continu disposé en aval. A cet effet, l'invention a pour objet un convertisseur de tension électrique alternatif/continu comprenant un montage redresseur en pont associé à un condensateur et suivi d'un convertisseur continu/continu, caractérisé par le fait que ledit pont est formé d'interrupteurs commandés, notamment de transistors MOS, et que ledit condensateur est disposé en amont du pont, en parallèle sur l'alimentation alternative. Le condensateur placé en amont du pont redresseur ne voit plus les discontinuités de la dérivée de la tension dues à ce pont redresseur, et consomme donc un courant alternatif, réduisant ainsi la distorsion de courant sur le réseau alternatif. Toutefois, cette disposition du condensateur serait toujours irréversible, car il serait toujours incapable d'absorber les courants injectés par les charges. En remplaçant les diodes par des interrupteurs commandés, on restitue la réversibilité en autorisant un renvoi d'énergie sur le réseau. On peut ainsi utiliser en sortie un convertisseur continu/continu i o bidirectionnel. Dans un mode de réalisation particulier, le convertisseur selon l'invention comprend des moyens pour mesurer la tension d'entrée, et des moyens pour commander les interrupteurs en fonction de cette tension. L'invention a également pour objet un procédé pour redresser une i 5 tension alternative fournie par des moyens générateurs de tension, caractérisé par le fait que l'on place, en parallèle sur les moyens générateurs, un condensateur et un pont d'interrupteurs commandés, que l'on commande lesdits interrupteurs en fonction de ladite tension alternative, et que l'on régule la tension en sortie du pont d'interrupteurs commandés à I'aide d'un convertisseur continu/continu bidirectionnel. Dans un mode de mise en oeuvre particulier, on utilise un pont de transistor MOS. Plus particulièrement, on peut commuter lesdits transistors MOS lors du passage à zéro de ladite tension alternative. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier de l'invention, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma électrique d'un convertisseur de tension selon l'invention; - la figure 2 en est un schéma équivalent; et - les figures 3a et 3b illustrent son fonctionnement en fonction de la tension d'entrée. On voit à la figure 1 un convertisseur alternatif/continu selon l'invention composé pour l'essentiel d'un condensateur 1, d'un pont redresseur 2, d'un convertisseur continu/continu 3 et d'une électronique de commande 4. La tension alternative à redresser est appliquée au condensateur I par l'intermédiaire d'une bobine d'induction 5 en série. Le condensateur 1 est disposé à l'entrée du pont redresseur 2, en parallèle sur une de ses diagonales. Le convertisseur continu/continu 3 est disposé à la sortie du pont redresseur 2, en parallèle sur son autre diagonale, c'est-à-dire la diagonale redressée. La tension de sortie est la tension Vs en sortie du convertisseur continu/continu 3, o la charge peut connectée. Le pont redresseur 2 est composé de transistors MOS 6 dont les o grilles 7 sont reliées aux sorties de l'électronique de commande 4. Cette électronique reçoit en entrée la tension Ve à l'entrée du pont redresseur 2, et mesure cette tension. On a représenté à la figure 2 un schéma équivalent du convertisseur de la figure 1, dans lequel chaque transistor MOS a été remplacé par un interrupteur 8 commandé par l'électronique 4, en parallèle sur une diode 9. L'électronique 4 commande les interrupteurs 8, en fait les transistors MOS 6, de manière à les ouvrir ou à les fermer lorsque la tension alternative Ve à l'entrée du pont redresseur s'annule. On obtient alors les deux schémas équivalents des figures 3a et 3b selon que l'alternance est positive ou négative. Les interrupteurs opposés sont alternativement ouverts et fermés, simultanément deux par deux, lorsque la tension change de sens à l'entrée du pont redresseur 2. On peut ainsi constater que la tension en sortie du pont est toujours de même signe. Cette tension est ensuite est régulée à la valeur souhaitée dans le convertisseur continu/continu 3. On comprend dans le schéma de la figure 2 que les interrupteurs ne font qu'assurer la conduction lorsque les diodes sont bloquées. Une charge non purement résistive peut entraîner au point 10 du schéma une montée de tension ayant tendance à réinjecter du courant dans le primaire. Des diodes seules se bloqueraient, alors que les interrupteurs selon l'invention permettent ce passage de courant vers le primaire. L'invention permet d'utiliser des convertisseurs DC/DC bidirectionnels tels que décrits dans les demandes de brevet FR-A-2 729 516 et FR 97 16348 lorsque l'on rend le courant absorbé par ceux-ci proportionnel à leur tension d'entrée (ce qui rend le courant sinusoïdal) et que l'on met une grosse capacité connectée sur leur sortie. La bidirectionalité du redresseur permet alors d'absorber à la fois les courants négatifs haute fréquence (période de découpage des convertisseurs) générés par ces convertisseurs ainsi qu'une énergie basse fréquence (celle du réseau) en cas de transfert du secondaire vers le primaire. L'invention fournit donc un convertisseur alternatif/continu corrigé en facteur de puissance, dans lequel par conséquent le courant primaire est 0 o sinusoïdal et en phase avec la tension. D'autres type d'interrupteurs commandés que des transistors MOS pourraient être envisagés. Toutefois, ces derniers présentent l'avantage d'être faciles à commander, et surtout d'accepter du courant dans les deux sens. REVENDICATIONS 1- Convertisseur de tension, électrique alternatif/continu comprenant un montage redresseur en pont (2) associé à un condensateur (1) et suivi d'un convertisseur continu/continu (3), caractérisé par le fait que ledit pont est formé d'interrupteurs commandés (6), et que ledit condensateur est disposé en amont du pont, en parallèle sur l'alimentation alternative. 2Convertisseur de tension selon la revendication 1, comprenant des moyens (4) pour mesurer la tension d'entrée, et des moyens (4) pour commander les interrupteurs (6) en fonction de cette tension. 3- Convertisseur de tension selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel lesdits interrupteurs commandés (6) sont des transistors MOS. 4- Procédé pour redresser une tension alternative fournie par des moyens générateurs de tension, caractérisé par le fait que l'on place, en parallèle sur les moyens générateurs, un condensateur (1) et un pont (2) d'interrupteurs commandés, que l'on commande lesdits interrupteurs en fonction de ladite tension alternative, et que l'on régule la tension en sortie du pont d'interrupteurs commandés à l'aide d'un convertisseur continu/continu (3). - Procédé selon la revendication 4, dans lequel on commute lesdits transistors MOS lors du passage à zéro de ladite tension alternative.