Brevet FR2939575A1 — publié le 20100611

CIRCUIT DE COMMANDE DE THYRISTOR A DETECTION DE TENSION DE BRAS DE THYRISTORS DESCRIPTION Domaine technique et art antérieur L'invention concerne un circuit de commande de thyristors à détection de tension de bras de thyristors. Un thyristor est un interrupteur électronique semi-conducteur commandable à l'allumage. Un thyristor comprend trois bornes : une gâchette, une cathode et une anode. En présence d'une tension anode cathode positive, une impulsion de commande appliquée sur la gâchette du thyristor introduit une conduction franche et brutale de courant entre l'anode et la cathode. Un bras de thyristors est, par définition, un ensemble de thyristors montés en parallèle. A chaque thyristor élémentaire on associe un fusible en série. L'invention s'applique à tout type de redresseur commandé à thyristors et, plus particulièrement, aux redresseurs à thyristors à faible variation de la tension continue. Le facteur de puissance d'un redresseur à thyristors de type pont de Graètz s'écrit : cos cf) = cos a - n X /6, où a est l'angle d'amorçage du redresseur et X la réactance de fuite du transformateur qui alimente le redresseur. Idéalement, un facteur de puissance maximal est donc obtenu pour un angle d'amorçage nul (a=0). Différents systèmes de synchronisation de redresseurs à thyristors sont connus pour minimiser les angles d'amorçage. Un premier système de synchronisation est basé sur la prise des tensions au primaire du transformateur. Un tel système nécessite l'ajout de transformateurs auxiliaires munis de leurs protections spécifiques dont le coût n'est pas négligeable. Par ailleurs, la somme des déphasages qui résultent de la présence des différents transformateurs nuit gravement à la précision de la mesure des passages par zéro de la tension de synchronisation. De plus, le résiduel inductif du réseau, du fait des encoches de commutations, affecte l'évaluation de la phase et perturbe la détection des passages par zéro des tensions de synchronisation. En conséquence , un angle d'amorçage de valeur non négligeable par rapport à 0° reste alors nécessaire afin d'éviter une commande des thyristors lorsqu'une tension négative demeure à leurs bornes, ce qui peut conduire à la destruction des fusibles de protection, voire à la destruction des thyristors. Il est possible d'obtenir des valeurs minimales de l'angle d'amorçage de l'ordre de 8° avec un tel système d'amorçage : on parle alors de butée redresseur. L'invention ne comprend pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. Exposé de l'invention En effet, l'invention concerne un circuit de commande de bras de thyristor(s) en parallèle qui comprend des moyens pour réduire un angle d'amorçage du ou des thyristors du bras, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent : - un circuit de comparaison qui compare une tension de référence à une tension mesurée aux bornes du bras et qui délivre un signal à deux états dont un premier état traduit que la tension aux bornes du bras est supérieure à la tension de référence et un deuxième état traduit que la tension aux bornes du bras est inférieure à la tension de référence, et - un circuit électronique qui comprend une première entrée qui reçoit le signal délivré par le circuit de comparaison, une deuxième entrée qui reçoit un signal de commande de gâchette de thyristor et une sortie reliée aux gâchettes des thyristors du bras et qui délivre le signal de commande de gâchette de thyristor lorsque le signal délivré par le circuit de comparaison est dans le premier état et qui ne délivre aucun signal lorsque le signal délivré par le circuit de comparaison est dans le deuxième état. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la tension de référence est sensiblement égale à 0V. Brève description de la figure D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel fait en référence aux figures jointes, parmi lesquelles : - la figure 1 représente un schéma de principe de circuit de commande de bras de thyristor selon l'invention ; - la figure 2 illustre un exemple d'impulsion de commande obtenue à l'aide du circuit de commande de l'invention comparativement à des impulsions de commande obtenues selon l'art antérieur. Sur toutes les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments. Description détaillée de mode de mise en oeuvre de l'invention La figure 1 représente un schéma de principe de circuit de commande de bras de thyristor 15 selon l'invention. Comme cela est connu de l'homme de l'art, le terme � bras de thyristors � est utilisé pour désigner un ensemble de thyristors en parallèle ou en série. Dans la présente description, seule sera décrite 20 l'association de thyristors en parallèle. Le circuit de la figure 1 comprend un bras de thyristors B, un comparateur 1 et un circuit électronique 2. Le comparateur 1 compare la tension VB aux bornes du bras B avec une tension de référence Vref. A cette fin, la 25 tension VB et la tension Vref sont appliquées, respectivement, à une première entrée et à une deuxième entrée du comparateur 1. Le comparateur 1 délivre un signal SN à deux états, dont un premier état E1 traduit que la tension VB est supérieure ou égale à Vref et un 30 deuxième état E2 traduit que la tension VB est inférieure à Vref. Le signal délivré par le comparateur 1 est appliqué à une première entrée du circuit électronique 2 dont la deuxième entrée reçoit un signal de commande Sc. Le signal de commande Sc peut être, par exemple, le signal de commande de synchronisation qui serait appliqué, en l'absence des circuits 1 et 2, sur les gâchettes des thyristors. De façon plus générale, le signal de commande Sc est constitué par tout signal de commande que l'on destine à être appliqué sur les gâchettes des thyristors. La sortie du circuit électronique 2 est reliée aux gâchettes des thyristors. Le circuit électronique 2 fonctionne de telle sorte que, dès lors qu'il reçoit sur sa première entrée le signal El, il délivre le signal Sc et, dès lors qu'il reçoit sur sa première entrée le signal E2, il ne délivre aucun signal. La conduction des thyristors s'effectue ainsi dès que la tension aux bornes du bras de thyristors prend la valeur de la tension de référence Vref. Il y a donc création d'une commande optimale des thyristors, cette commande optimale étant paramétrable en fonction de la tension Vref. La figure 2 illustre un exemple d'impulsion de commande obtenue par le circuit de commande de l'invention, dans le cas où la tension Vref est égale à zéro, comparativement à des impulsions de commande obtenues selon l'art antérieur. Sur la figure 2, une première série de courbes de tension Vs1, Vs2, VB représentent respectivement : - la courbe VS1r une première tension de synchronisation possible selon l'art antérieur ; la courbe V32r une deuxième tension de synchronisation possible selon l'art antérieur ; la courbe VB, la tension réelle aux bornes des thyristors du bras. Une deuxième série de courbes I1, I2, I3 représentent respectivement : la courbe I1r l'impulsion de tension appliquée sur les gâchettes des thyristors lorsque la tension Vs1 est la tension de synchronisation d'un circuit d'amorçage de l'art antérieur ; la courbe 12(t), l'impulsion de tension appliquée sur les gâchettes des thyristors lorsque la tension V32 est la tension de synchronisation d'un circuit d'amorçage de l'art antérieur ; la courbe 13(t), l'impulsion de tension appliquée sur les gâchettes des thyristors avec le circuit de commande de l'invention. Il apparaît clairement à l'aide de ces courbes que l'invention crée une commande optimale. En effet, l'impulsion I3 se forme exactement lors du passage de la tension VB par zéro. Les thyristors sont en conséquence déclenchés lors du passage de la tension VB par zéro. A contrario, les impulsions I1 et I2 qui sont formées lors du passage à zéro des tensions VS1 et VS2 déclenchent les thyristors à des instants non optimaux : l'impulsion I1 déclenche la conduction des thyristors pour des tensions VB négatives, au risque d'une destruction de certains thyristors, et l'impulsion I2 déclenche la conduction des thyristors au-delà de zéro volt, ce qui conduit à une mauvaise minimisation de la puissance réactive. Le circuit de commande de bras de thyristors de l'invention offre avantageusement un fonctionnement des thyristors avec des angles d'amorçage très faibles, ce qui induit une très faible consommation de puissance réactive. Le circuit de commande de l'invention permet d'assurer que les thyristors d'un bras reçoivent une commande en courant optimale (en amplitude et en durée) même dans le cas d'un angle a faible. En d'autres termes, les solutions connues autorisent des butées redresseur comprises entre 8 et 10° alors que la présente invention permet des butées redresseur comprises entre 0,5° et 2°. REVENDICATIONS1. Circuit de commande de bras de thyristor(s) en parallèle qui comprend des moyens pour réduire un angle d'amorçage du ou des thyristors du bras, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent . - un circuit de comparaison (1) qui compare une tension de référence (Vref) à une tension mesurée aux bornes du bras (VB) et qui délivre un signal à deux états (SN) dont un premier état traduit que la tension aux bornes du bras est supérieure à la tension de référence et un deuxième état traduit que la tension aux bornes du bras est inférieure à la tension de référence, et - un circuit électronique (2) qui comprend une première entrée qui reçoit le signal délivré par le circuit de comparaison, une deuxième entrée qui reçoit un signal de commande de gâchette de thyristor (Sc) et une sortie reliée aux gâchettes des thyristors du bras, le circuit ET délivrant, sur sa sortie, le signal de commande de gâchette de thyristor dès lors que le signal délivré par le circuit de comparaison est dans le premier état et ne délivrant aucun signal dès lors que le signal délivré par le circuit de comparaison est dans le deuxième état.