Brevet FR2939576A1 — publié le 20100611

CIRCUIT DE COMMANDE DE BRAS DE THYRISTORS ET CIRCUIT D'ALIMENTATION ASSOCIE DESCRIPTION Domaine technique et art antérieur L'invention concerne un circuit de commande de bras de thyristors en parallèle. L'invention concerne également un circuit d'alimentation en courant continu pour l'électrolyse de l'aluminium et du chlore qui comprend au moins un bras de thyristors commandé par un circuit de commande de bras de thyristors de l'invention. Le circuit de commande de bras de thyristors de l'invention est avantageusement dépourvu de circuit de synchronisation. Un thyristor est un interrupteur électronique semi-conducteur commandable à l'allumage. Un thyristor comprend trois bornes : une gâchette, une cathode et une anode. Une impulsion de commande appliquée sur la gâchette du thyristor provoque une conduction franche et brutale de courant entre l'anode et la cathode. 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 d'alimentation du redresseur. Idéalement, un facteur de puissance maximal est donc obtenu pour un angle d'amorçage nul (a=0). Selon l'art connu, des systèmes de synchronisation sont utilisés 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. 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 thyristors qui comprend : - un amplificateur de gain supérieur ou égal à 1 qui amplifie une tension prélevée aux bornes du bras de thyristors et qui délivre une tension de bras amplifiée, et - un comparateur qui compare la tension délivrée par l'amplificateur avec une tension de référence et qui délivre une impulsion dès lors que la tension délivrée par l'amplificateur est sensiblement égale à la tension de référence, l'impulsion constituant un signal de commande des gâchettes des thyristors du bras de thyristors. L'invention concerne également un circuit d'alimentation en courant continu pour l'électrolyse de l'aluminium et du chlore qui comprend au moins un bras de thyristors commandé par un circuit de commande de bras de thyristors selon l'invention. Brève description des figures La figure 1 représente un circuit de commande de bras de thyristors selon l'invention ; La figure 2 représente des courbes qui illustrent le fonctionnement d'un bras de thyristors en fonction d'un signal de commande délivré par le circuit de commande de l'invention ; Sur toutes les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention La figure 1 représente un circuit de commande de bras de thyristors selon l'invention. Le circuit de commande comprend un circuit d'amplification 1 de gain supérieur ou égal à 1 et un comparateur 2. La tension VBras(t) prélevée aux bornes d'un bras de thyristors B est amplifiée par l'amplificateur 1 qui délivre une tension VB(t). La tension VB(t) est alors comparée à une tension de référence Vc(t) par le comparateur 2. Dès que la tension VB(t) est égale à la tension Vc (t) , le comparateur 2 délivre une impulsion qui est appliquée sur la gâchette des thyristors, laquelle impulsion déclenche la conduction des thyristors. La tension de référence Vc(t) est, par exemple, le signal de commande qui serait appliqué sur les gâchettes des thyristors en l'absence du dispositif de commande de l'invention. La tension Vc(t) peut également être une valeur de tension continue ou un signal de commande quelconque construit à partir d'un générateur de basses fréquences. Dans ce dernier cas, le signal de commande peut être un signal de secours qui vient se substituer à un signal de commande défaillant. La figure 2 illustre, à titre d'exemple non limitatif, les tensions mises en oeuvre, en fonction du temps, dans le cadre de l'invention pour une structure dodécaphasée ayant deux ponts de Graètz hexaphasés en parallèle. Trois courbes de tension sont représentées sur la figure 2, à savoir : - la courbe VB(t) qui représente la tension délivrée par l'amplificateur 1 ; - la courbe Vc(t) qui représente la tension de référence à laquelle est comparée à la tension 20 VB(t) ; et - la courbe I(t) qui représente les impulsions de commande délivrées par le comparateur et qui sont appliquées sur les gâchettes des thyristors. La tension Vc(t) à laquelle est comparée la 25 tension VB(t) est ici, par exemple, une tension sinusoïdale de basse fréquence. Le bras de thyristors est amorcé dès lors que la tension VB(t) atteint la tension Vc(t), ce qui conduit à un angle d'amorçage de l'ordre du degré. 30 Le circuit de commande de l'invention ne permet pas d'obtenir une tension nulle en sortie des ponts de Graètz. A titre d'exemple non limitatif, le circuit de commande de l'invention trouve ainsi une application particulièrement avantageuse dans les circuits d'alimentation en courant continu qui sont utilisées pour l'électrolyse de l'aluminium et du chlore. Les alimentations à courant continu utilisées pour l'électrolyse de l'aluminium et du chlore comprennent des sous-ensembles � diodes + réactances auto-saturables � qui sont mis en parallèle. Le réglage de la tension continue est réalisé à l'aide des réactances saturables qui retardent, en fonction de leur dimensionnement, la conduction des diodes. Il en résulte la variation souhaitée de la tension continue. En fonction des installations, cette variation de tension peut être comprise, par exemple, entre 30V et 60V. Les variations plus importantes de la tension continue sont réalisées au moyen de transformateurs régleurs en charge. De façon particulièrement avantageuse, les sous-ensembles � diodes + réactances auto-saturables � sont remplacés, dans le cadre de l'invention, par des thyristors commandés par des circuits de commande conformes au circuit de commande de l'invention. La présence de thyristors commandés par des circuits de commande de l'invention apporte avantageusement un gain au niveau de la puissance réactive consommée et améliore très sensiblement les conditions de blocage du courant, réduisant ainsi les contraintes sur les organes mécaniques de coupure. Il est ainsi possible d'obtenir une commande qui, pour des angles d'amorçage typiquement compris entre 2° et 70°, s'affranchit de toute synchronisation. Un ultime fonctionnement dégradé d'une alimentation de l'art antérieur à � diodes + réactances auto-saturables � est un fonctionnement sans contrôle, le courant étant réglé par un opérateur en modifiant la charge de chaque groupe de diodes. A la place de sous ensembles � diodes + réactances auto-saturables � , un ensemble de thyristors commandés par un circuit de commande de l'invention conduit également à un fonctionnement des ponts de Graètz ou de tout autre redresseur (par exemple un redresseur double étoile avec interphase) sans contrôle et sans synchronisation.15 REVENDICATIONS1. Circuit de commande de bras de thyristors qui comprend : un amplificateur de gain supérieur ou égal à 1 (1) qui amplifie une tension (VBras (t)) prélevée aux bornes du bras de thyristors et qui délivre une tension de bras amplifiée (VB(t)), et un comparateur (2) qui compare la tension délivrée par l'amplificateur avec une tension de référence (Vc(t)) et qui délivre une impulsion dès lors que la tension délivrée par l'amplificateur est sensiblement égale à la tension de référence, l'impulsion constituant un signal de commande des gâchettes des thyristors du bras de thyristors. 2. Circuit d'alimentation en courant continu pour l'électrolyse de l'aluminium et du chlore, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un bras de thyristors commandé par un circuit de commande de bras de thyristors conforme à la revendication 1.