Brevet FR2840128A1 — publié le 20031128

resonnant serie (Lr, Cr). Dispositif de filtrage a falble courant de fuite pour conversion d'energie electrique. La presente invention releve du domaine de la conversion d'energie electrique a partir d'un reseau electrique alternatif mono- ou multiphase et plus particulierement du filtrage en entree d'un tel dispositif. En effet, il convient d'eviter que des parasites issus du dispositif de conversion d'energie electrique ne se propagent sur le reseau d'alimentation, en particulier, dans le cas d'une machine a rayons X comprenant un tube a rayons X alimente par une tension elevee continue. Le dispositif de conversion d'energie electrique comprend, disposes entre le reseau electrique et le tube a rayons X, un redresseur basse tension, un hacheur ou un onduleur, un transformateur et un redresseur haute tension. Les composants actifs de ces elements, par exemple les transistors de type MOS ou IGBT, fonctionnent a des frequences elevees superieures a 100 KHz et generent done des parasites egalement a des frequences elevees. Ces parasites son susceptibles de se transmettrent au reseau electrique, ce qui est nefaste pour le fournisseur d'energie electrique. L'invention a pour but de proposer un moyen de filtrage pour eviter la transmission de parasites de frequence elevee du dispositif de conversion d'energie vers le reseau electrique tout en evitant le plus possible les courants de fuite a travers le filtre. Le dispositif de conversion d'energie electrique a frequence de fonctionnement elevee, selon un aspect de ['invention, est alimente par un reseau electrique et comprend un condensateur monte entre une ligne et une masse du dispositif, la capacite audit condensateur etant telle que le bruit de haute frequence est filtre, et une inductance disposee parallelement au condensateur et presentant une frequence de resonance faible correspondent sensiblement a la frequence du reseau electrique d'alimentation. Un tel dispositif repond aux exigences de compatibilite electromagnetique generalement reconnues. Avantageusement, la frequence de resonance est comprise entre et 450 Hz, preferablement entre 50 et 60 Hz pour des reseaux electriques de frequence 50 ou 60 Hz, et de l'ordre de 400 Hz pour des reseaux electriques de cette frequence. Pour les reseaux electriques courants, a 50 et 60 Hz, on peut choisir la frequence de resonance de l'ordre de 55 Hz. Avantageusement, la valeur de ['inductance est comprise entre 1 et 150 Henrys, preferablement entre 10 et 100 Henrys, mieux encore, superieure a 50 Henrys, en fonction de la valeur de la capacite et de la frequence de resonance choisie. Dans un mode de realisation de ['invention, la capacite du condensateur est telle que le bruit de frequence elevee est filtre, concretement avec des frequences superieures!a 150 KHz. Une resistance peut etre montee parallelement au condensateur pour sa decharge pendant l'etat hors tension. Dans un mode de realisation de ['invention, le dispositif comprend un redresseur dispose en aval du condensateur et de ['inductance, et un hacheur monte en aval du redresseur. Le dispositif peut comprendre un transformateur monte en aval du hacheur, et un redresseur monte en aval du transformateur pour obtenir une haute tension continue. L' invention propose egalement un appareil a rayons X comprenant un tube a rayons X et un dispositif de conversion d'energie electrique pour l'alimentation du tube a rayons X. Ledit dispositif est prevu pour etre relic a un reseau electrique alternatif basse tension, et comprend un condensateur dispose entre une ligne et une masse du dispositif. La capacite audit condensateur est telle que le bruit de haute frequence est filtre. Ledit dispositif comprend une inductance disposee parallelement au condensateur et presentant une frequence de resonance faible correspondent sensiblement a la frequence du reseau electrique d'alimentation. L'inductance et le condensateur forment un filtre dispose en entree du dispositif, en amont du redresseur. Grace a ['invention, on dispose d'un moyen pour eviter la transmission de parasites vers le reseau d'alimentation electrique avec des courants de fuite maintenus tres faibles. La presente invention sera mieux comprise a ['etude de la description detaillee de quelques modes de realisation pris a titre d'exemples nullement limitatifs et illustres par les dessins annexes, sur lesquels: -la figure 1 est une vue schematique d'un appareil a rayons X, selon un aspect de ['invention; -la figure 2 est un schema electrique d'une partie du dispositif en monophase; -la figure 3 est un schema electrique plus complet correspondent a la figure 2; et -la figure 4 est un schema electrique semblable a la figure 3 en triphase. Comme on peut le voir sur la figure 1, un appareil a rayons X 1 est relic au reseau electrique basse tension 2, par exemple de type 220 volts monophase. L'appareil a rayons X 1 comprend un filtre 3 relic au reseau electrique 2 et permettant d'eviter la remontee de parasites vers le reseau electrique 2. Un redresseur 4 est monte en aval du filtre 3. Le redresseur comprend en general une pluralite de diodes et/ou de transistors de puissance montes en poet. Un hacheur ou un onduleur 5 est monte en aval du redresseur 4 pour fournir en sortie une tension alternative a la frequence souhaitee pour alimenter un transformateur 6 elevateur de tension monte en aval. Le secondaire du transformateur 6 est relic a un redresseur 7, qui peut etre du meme type que le redresseur 4, dont la sortie fournit une tension continue elevee, de ltordre de plusieurs dizaines ou centaines de Kvolts, apte a alimenter le tube a rayons X 8 de l'appareil a rayons X 1. La structure du filtre 3 est illustree plus particulierement sur la figure 2. Le filtre 3 comprend deux lignes d' entree 9 et 10 et deux lignes de sortie 11 et 12. Les lignes 9 et 11, 10 et 12 vent reliees directement l'une a l'autre, respectivement. Un condensateur 13 est monte entre la ligne 9 et une masse du dispositif. Une resistance 14 est montee en parallele au condensateur 13. En outre, une inductance 1S est montee entre la ligne 11 et une masse du dispositif. Un composant anti-foudre 16 se mettant en circuit ferme a tension elevee et en circuit ouvert a tension faible est monte en parallele de ['inductance 15. Il en est de meme pour les lignes 10 et 12. On parvient ainsi, grace a une inductance de valeur tres elevee, a obtenir un filtre LC dont la frequence de resonance est de ltordre de 55 Hz, convenant ainsi aussi bien a une alimentation sous 50 Hz quta une alimentation sous 60 Hz. A titre d'exemple, si on estime que la totalite des capacites d'une phase est de 125,5 nF, alors on prendra une inductance 15 de 66,7 Henrys, en raison de la relation F=1/(22 LC) = 55 Hz. La resistance 14 sert a decharger les capacites quand l'appareil est mis hors tension. Sur la figure 3, est illustree une version plus complete du filtre 3 dans laquelle on prend en compte des inductances 17 et 18 des lignes d'entree 9 et 10, et des inductances 19 et 20, 21 et 22 internee au filtre 3 et disposees en serie avec respectivement les inductances 17 et 18. En outre, il est prevu deux condensateurs sur chaque ligne. A ['entree du filtre 3, le condensateur 23 est dispose entre la premiere ligne et la masse, en parallele avec la resistance 27. I1 en est de meme pour la deuxieme ligne du condensateur 24 et de la resistance 28. Le condensateur 23 est relic a la ligne principale entre les inductances 17 et 19. Le condensateur 25 et la resistance 29 presentent la meme structure et vent relies a la ligne principale entre les inductances 19 et 21. I1 en est de meme pour la deuxieme ligne du condensateur 26 et de la resistance 30. L'inductance 15 et le composant anti-foudre 16 vent relies a la premiere ligne en aval de ['inductance 21. I1 en est de meme pour la deuxieme ligne. Ce type de structure a deux condensateurs 23 et 25 avec les inductances des lignes 19 et 21, respectivement 20 et 22, a pour fonction de former un filtre d'ordre superieur a une structure condensateur-inductance simple Dans le mode de realisation triphase illustre par la figure 4, seule une des trots phases sera decrite, les deux autres etant identiques. Le circuit d'une phase est proche de celui illustre sur la figure 3 a ceci pres qu'il est prevu deux resistances 23a et 23b, 29a et 29b a la place de la resistance 23 et deux condensateurs 27a et 27b, 25a et 25b a la place du condensateur 27. Les condensateurs 27a, 27b, 25a et 25b vent montes parallelement aux resistances 23a, 23b, 29a et 29b respectivement. Les resistances 23a et 23b vent en eerie; les resistances a et 25b le vent egalement. On obtient ainsi un filtre adapte a un convertisseur a haute frequence et satisfaisant aux normes de compatibilite electromagnetiques. Le courant de fuite a la frequence du secteur est extremement faible, car la frequence de resonance du filtre en est tres proche, tandis qutau contraire le filtre 3 realise un excellent filtrage aux frequences elevees, evitant ainsi que du bruit haute frequence ne passe dans les lignes d'alimentation 9 et 10 du reseau electrique. REVENDICATIONS 1-Dispositif de conversion d'energie electrique a frequence de fonctionnement elevee, alimente par un reseau electrique, comprenant un condensateur (13) dispose entre une ligne et une masse du dispositif, la capacite audit condensateur etant telle que le bruit de haute frequence est filtre, caracterise par le fait qu'il comprend une inductance (15) disposee parallelement au condensateur et presentant une frequence de resonance faible correspondent sensiblement a la frequence du reseau electrique d'alimentation. 2-Dispositif selon la revendication 1, caracterise par le fait que la valeur de ['inductance est comprise entre 1 et 150 Henrys, preferablement entre 10 et 100 Henrys. 3-Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caracterise par le fait que la frequence de resonance est comprise entre 45 et 450 Hertz, preferablement entre 50 et 60 Hertz. 4-Dispositif selon la revendication 3, caracterise par le fait que la frequence de resonance est de l'ordre de 55 Hertz. -Dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise par le fait que la capacite audit condensateur est telle que le bruit de frequence superieure ou egale a 150 kHertz est filtre. 6- Dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise par le fait qu'il comprend un redresseur (4) monte en aval du condensateur et de ['inductance, et un hacheur (5) monte en aval du redresseur. 7-Dispositif selon la revendication 7, caracterise par le fait qu'il comprend un transformateur (6) monte en aval du hacheur, et un redresseur (7) monte en aval du transformateur pour obtenir une haute tension continue. 8-Appareil a rayons X (1) comprenant un tube a rayons X (8) et un dispositif de conversion d'energie electrique (3) pour l'alimentation du tube a rayons X, ledit dispositif etant prevu pour etre relic a un reseau electrique alternatif basse tension, ledit dispositif comprenant un condensateur (13) dispose entre une ligne et une masse du dispositif, la capacite audit condensateur etant telle que le bruit de haute frequence est filtre, caracterise par le fait qu'il comprend une inductance (1S) disposee parallelement au condensateur et presentant une frequence de resonance faible correspondent sensiblement a la frequence du reseau electrique d'alimentation. 9- Appareil selon la revendication 8, caracterise par le fait que