Brevet FR2856236A1 — publié le 20041217

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des équipements électriques en milieu domestique, tertiaire ou industriel, notamment des dispositifs de commande et de gestion du niveau de luminosité de différents types de charges d'éclairage, à savoir des charges résistives, capacitives ou 5 inductives, et a pour objet un procédé d'auto-adaptation d'un variateur à une charge. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Actuellement, la commande et la gestion du niveau de 10 luminosité de différents types de charges d'éclairage sont essentiellement réalisées par découpage de la phase d'alimentation de la charge, soit par conduction à l'angle, soit par coupure à l'angle. En mode conduction à l'angle, la première partie de chaque demialternance est bloquée et la seconde partie est transmise à la charge, 15 tandis qu'en mode coupure à l'angle, la première partie de chaque demialternance est transmise à la charge et la seconde partie est bloquée. Le mode conduction à l'angle est adapté aux charges inductives ou résistives, alors que le mode coupure à l'angle est adapté aux charges capacitives ou résistives. Une coupure à l'angle sur charge inductive provoque des surtensions et une conduction à l'angle sur charge capacitive provoque des surintensités. Ces variateurs connus présentent, cependant, un certain nombre d'inconvénients. En effet, si un variateur est dédié à un type de charge, le 25 choix du produit ne peut être effectué que si la charge est connue, ce qui est incompatible avec une nécessaire flexibilité. Lorsque les variateurs sont configurables, ils ne sont pas adaptés à des changements dynamiques du type de charge et la configuration présente des risques d'erreur dus, entre autre, à la méconnaissance du problème par l'installateur ou à des erreurs de 30 manipulation. Par ailleurs, les variateurs auto-configurables à la mise sous tension, existant à ce jour, ne sont pas adaptés aux changements dynamiques du type de charge. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un procédé et un dispositif d'auto-adaptation d'un variateur à une charge permettant, d'une part, de simplifier le choix du produit et, d'autre part, un changement dynamique du type de charge. A cet effet, le procédé est caractérisé en ce qu'il consiste à mettre sous tension un variateur en mode coupure à l'angle et, lorsque le variateur fonctionne en mode coupure à l'angle, à vérifier l'adaptation de la charge connectée par constatation d'une absence de surtension et à autoriser le fonctionnement de la charge ou, en cas d'existence d'une surtension, à 10 effectuer une tentative de basculement du variateur en mode conduction à l'angle, afin de vérifier l'adaptation à une charge inductive par constatation d'une absence de surintensité et à autoriser alors le fonctionnement de la charge ou, en cas de détection d'une surintensité, à couper la sortie du variateur et à interdire tout réglage et, lorsque le variateur fonctionne en 15 mode conduction à l'angle, à vérifier l'adaptation à la charge connectée par constatation d'une absence de surintensité et à autoriser le fonctionnement de la charge ou, en cas d'existence d'une surintensité, à effectuer une tentative de basculement du variateur en mode coupure à l'angle, afin de vérifier l'adaptation à une charge capacitive par constatation d'une absence 20 de surtension et à autoriser le fonctionnement de la charge ou, en cas détection d'une surtension, à effectuer une tentative de retour du variateur en mode conduction à l'angle, afin de vérifier l'adaptation à une charge inductive par constatation d'une absence de surintensité et à autoriser alors le fonctionnement de la charge ou, en cas d'existence d'une surintensité, à 25 couper la sortie du variateur et à interdire tout réglage. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé caractérisé en ce qu'il est un variateur connecté à une charge et essentiellement constitué par un étage de puissance, par une unité de contrôle et de commande de la charge, par une unité de détection des 30 surtensions, par une unité de détection du passage par zéro du courant dans la charge, par une unité de détection des surintensités et par une unité de détection du passage par zéro de la tension. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ciaprès, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre 35 d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique expliquant la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention; les figures 2 et 3 sont des vues analogues à celle de la figure 1 relatives à la gestion des surcharges et des surchauffes, et la figure 4 est un schéma par bloc du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. Conformément à l'invention, et comme le montre le schéma synoptique de la figure 1 des dessins annexés, le procédé d'auto-adaptation d'un variateur à une charge consiste à mettre sous tension un variateur en 10 mode coupure à l'angle et, lorsque le variateur fonctionne en mode coupure à l'angle, à vérifier l'adaptation de la charge connectée par constatation d'une absence de surtension et à autoriser le fonctionnement de la charge ou, en cas d'existence d'une surtension, à effectuer une tentative de basculement du variateur en mode conduction à l'angle, afin de vérifier 15 l'adaptation à une charge inductive par constatation d'une absence de surintensité et à autoriser alors le fonctionnement de la charge ou, en cas de détection d'une surintensité, à couper la sortie du variateur et à interdire tout réglage et, lorsque le variateur fonctionne en mode conduction à l'angle, à vérifier l'adaptation à la charge connectée par constatation d'une absence de 20 surintensité et à autoriser le fonctionnement de la charge ou, en cas d'existence d'une surintensité, à effectuer une tentative de basculement du variateur en mode coupure à l'angle, afin de vérifier l'adaptation à une charge capacitive par constatation d'une absence de surtension et à autoriser le fonctionnement de la charge ou, en cas détection d'une surtension, à 25 effectuer une tentative de retour du variateur en mode conduction à l'angle, afin de vérifier l'adaptation à une charge inductive par constatation d'une absence de surintensité et à autoriser alors le fonctionnement de la charge ou, en cas d'existence d'une surintensité, à couper la sortie du variateur et à interdire tout réglage. Dans le cas d'un fonctionnement en mode conduction à l'angle, la double tentative de basculement permet de traiter les cas de raccordement direct de charges "froides", notamment dans le cas d'utilisation avec des prises commandées, la sortie du variateur étant active. Une charge "froide" est caractérisée par une impédance plus élevée que lors de son 35 fonctionnement, l'impédance de la charge diminuant au fur et à mesure de son échauffement provoqué par son alimentation. Le raccordement d'une charge "froide"peut provoquer instantanément des surintensités qui peuvent être assimilées par le variateur à une incompatibilité entre le mode conduction à l'angle et la charge connectée. Avec la stratégie de commande selon le procédé conforme à l'invention, la distinction entre ce cas de figure et le remplacement effectif de la charge par une charge capacitive n'est pas effectuée tout de suite. Le variateur considère qu'il y a eu changement de la nature de la charge. C'est pourquoi, lors de la tentative de fonctionnement en mode coupure à l'angle, 10 lorsque la charge est bien à caractère inductif, des surtensions indiquent au variateur qu'il faut revenir en mode conduction à l'angle. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste à réaliser, pendant le fonctionnement de la charge en mode coupure à l'angle, une vérification complémentaire d'absence d'une 15 surintensité et à couper, en cas d'apparition d'une telle surintensité, la sortie du variateur en interdisant tout réglage jusqu'à la prochaine mise sous tension (figure 1). Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste à réaliser, pendant le fonctionnement de la charge en mode 20 conduction à l'angle, une vérification complémentaire d'absence d'une surtension et à couper, en cas d'apparition d'une telle surtension, la sortie du variateur en interdisant tout réglage jusqu'à la prochaine mise sous tension (figure 1). Le procédé peut encore être complété, tant en mode coupure à 25 l'angle qu'en mode conduction à l'angle, par la prévision d'une opération de détection d'une surcharge qui entraîne, le cas échéant, une réduction correspondante du niveau de tension de la sortie (figure 2) par activation d'un palier de surcharge jusqu'à disparition de la surcharge ou jusqu'à coupure de la sortie. De même, il est également possible de prévoir une 30 opération complémentaire de détection d'une surchauffe, qui entraîne, le cas échéant, une réduction correspondante du niveau de tension de la sortie (figure 3) par activation d'un palier de surchauffe. Le procédé conforme à l'invention est mis en oeuvre au moyen d'un dispositif, représenté à la figure 4 des dessins annexés, qui est un 35 variateur 1 connecté à une charge 2 et essentiellement constitué par un étage de puissance 3, par une unité 4 de contrôle et de commande de la charge, par une unité 5 de détection des surtensions, par une unité 6 de détection du passage par zéro du courant dans la charge, par une unité 7 de détection des surintensités et par une unité 8 de détection du passage par zéro de la tension. Selon une caractéristique de l'invention, l'étage de puissance 3, 5 constitué par un circuit électronique d'alimentation de la charge 2 par l'intermédiaire de deux transistors 31 associés à deux diodes 32, est relié à l'unité 4 de contrôle et de commande de la charge 2, qui est essentiellement sous forme d'un microcontrôleur assurant la commande des transistors 31 en fonction des signaux d'entrée émis par la charge 2 et adaptant le mode de 10 découpage en fonction des signaux de détection de surtension et de surintensité émis par les unités respectivement de détection des surtensions 5 et de détection des surintensités 7. Ainsi, l'unité 4 de contrôle et de commande de la charge, par exploitation des signaux d'entrée émanant de la charge 2, permet le découpage de phase, synchronisé avec la tension du 15 secteur, et adapte le mode de découpage pour tenir compte des informations fournies par les unités 5 et 7. L'unité de détection des surtensions 5 se présente sous forme d'un comparateur interposé entre la phase P du circuit d'alimentation de l'étage de puissance 3 et l'unité de contrôle 4. Ce comparateur détecte une 20 surtension lorsque la tension aux bornes des transistors 31 de l'étage de puissance 3 dépasse un seuil prédéterminé, par exemple de 400 V. L'unité de détection du passage par zéro du courant dans la charge 6 se présente également sous la forme d'un comparateur monté entre la phase P du circuit d'alimentation de l'étage de puissance 3, la charge 2 et 25 l'unité de contrôle 4. Ainsi, le comparateur détecte le passage par zéro de la tension entre la phase P et la sortie de la charge 2 et fournit une image du passage par zéro du courant dans la charge 2. L'unité de détection des surintensités 7 se présente sous forme d'un comparateur connecté entre l'étage de puissance 3 et l'unité de contrôle 30 et de commande 4. Ce comparateur détecte une surintensité lorsque la tension aux bornes d'un shunt, qui est l'image du courant dans la charge, est supérieur à un seuil qui fixe le niveau du courant de court-circuit. Enfin, l'unité 8 de détection du passage par zéro de la tension se présente sous la forme d'un opto-coupleur monté, d'une part, entre phase P 35 et neutre N du circuit d'alimentation de l'étage de puissance 3 et de la charge 2 et, d'autre part, l'unité de contrôle et de commande 4. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser la commande de différents types de charges, en particulier de charges d'éclairage, à savoir résistives, capacitives ou inductives. Ainsi, l'invention permet une gestion optimale de l'éclairage en milieu domestique tertiaire ou industriel et, 5 notamment, l'allumage, l'extinction ou le réglage d'un niveau de luminosité. En outre, l'invention permet un changement dynamique du type de charge par vérification permanente de la compatibilité entre la charge connectée et le mode de découpage actif, ainsi que la gestion de prise commandée. Enfin, le procédé et le dispositif conformes à l'invention permettent d'obtenir une protection du variateur contre les surchauffes, les surcharges, les court-circuits, les surtensions, ainsi que contre des charges telles que celles provenant de la mise en circuit d'aspirateurs, de perceuses... Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de 15 réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. - 7 REVENDICATIONS 1. Procédé d'auto-adaptation d'un variateur à une charge, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre sous tension un variateur en mode coupure à l'angle et, lorsque le variateur fonctionne en mode coupure à l'angle, à vérifier l'adaptation de la charge connectée par constatation d'une 5 absence de surtension et à autoriser le fonctionnement de la charge ou, en cas d'existence d'une surtension, à effectuer une tentative de basculement du variateur en mode conduction à l'angle, afin de vérifier l'adaptation à une charge inductive par constatation d'une absence de surintensité et à autoriser alors le fonctionnement de la charge ou, en cas de détection d'une 10 surintensité, à couper la sortie du variateur et à interdire tout réglage et, lorsque le variateur fonctionne en mode conduction à l'angle, à vérifier l'adaptation à la charge connectée par constatation d'une absence de surintensité et à autoriser le fonctionnement de la charge ou, en cas d'existence d'une surintensité, à effectuer une tentative de basculement du 15 variateur en mode coupure à l'angle, afin de vérifier l'adaptation à une charge capacitive par constatation d'une absence de surtension et à autoriser le fonctionnement de la charge ou, en cas détection d'une surtension, à effectuer une tentative de retour du variateur en mode conduction à l'angle, afin de vérifier l'adaptation à une charge inductive par constatation d'une 20 absence de surintensité et à autoriser alors le fonctionnement de la charge ou, en cas d'existence d'une surintensité, à couper la sortie du variateur et à interdire tout réglage. 2. Procédé, suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser, pendant le fonctionnement de la charge en mode coupure 25 à l'angle, une vérification complémentaire d'absence d'une surintensité et à couper, en cas d'apparition d'une telle surintensité, la sortie du variateur en interdisant tout réglage jusqu'à la prochaine mise sous tension. 3. Procédé, suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser, pendant le fonctionnement de la charge en mode 30 conduction à l'angle, une vérification complémentaire d'absence d'une surtension et à couper, en cas d'apparition d'une telle surtension, la sortie du variateur en interdisant tout réglage jusqu'à la prochaine mise sous tension. 4. Procédé, suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est complété, tant en mode coupure à l'angle qu'en mode conduction à l'angle, par la prévision d'une opération de détection d'une surcharge qui entraîne, le cas échéant, une réduction correspondante du niveau de tension de la sortie par activation d'un palier de surcharge jusqu'à disparition de la surcharge ou jusqu'à coupure de la sortie. 5. Procédé, suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il prévoit une opération complémentaire de détection d'une surchauffe, qui entraîne, le cas échéant, une réduction correspondante du niveau de tension de la sortie par activation d'un palier de surchauffe. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une 10 quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est un variateur (1) connecté à une charge (2) et essentiellement constitué par un étage de puissance (3), par une unité (4) de contrôle et de commande de la charge, par une unité (5) de détection des surtensions, par une unité (6) de détection du passage par zéro du courant dans la charge, par une unité (7) de 15 détection des surintensités et par une unité (8) de détection du passage par zéro de la tension. 7. Dispositif, suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'étage de puissance (3), constitué par un circuit électronique d'alimentation de la charge (2) par l'intermédiaire de deux transistors (31) associés à deux 20 diodes (32), est relié à l'unité (4) de contrôle et de commande de la charge (2), qui est essentiellement sous forme d'un microcontrôleur assurant la commande des transistors (31) en fonction des signaux d'entrée émis par la charge (2) et adaptant le mode de découpage en fonction des signaux de détection de surtension et de surintensité émis par les unités respectivement 25 de détection des surtensions (5) et de détection des surintensités (7). 8. Dispositif, suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'unité de détection des surtensions (5) se présente sous forme d'un comparateur interposé entre la phase (P) du circuit d'alimentation de l'étage de puissance (3) et l'unité de contrôle (4). 9. Dispositif, suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'unité de détection du passage par zéro du courant dans la charge (6) se présente sous la forme d'un comparateur monté entre la phase (P) du circuit d'alimentation de l'étage de puissance (3), la charge (2) et l'unité de contrôle (4). 10. Dispositif, suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'unité de détection des surintensités (7) se présente sous forme d'un comparateur connecté entre l'étage de puissance (3) et l'unité de contrôle et de commande (4). 11. Dispositif, suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'unité (8) de détection du passage par zéro de la tension se présente sous la 5 forme d'un opto-coupleur monté, d'une part, entre phase (P) et neutre (N) du circuit d'alimentation de l'étage de puissance (3) et de la charge (2) et, d'autre part, l'unité de contrôle et de commande (4).