FR 2933546 A1 20100108 FR 0854604 A 20080707 La présente invention concerne une source de puissance à onduleur de type quasi-résonant à commutation douce amélioré et un poste de soudage à l'arc comportant cet onduleur, ainsi qu'un procédé de contrôle de la puissance délivrée par cet onduleur ou ce poste de soudage. Il existe des onduleurs permettant de délivrer des tensions de sortie continues qui fonctionnent selon un principe dit �à commutation douce quasi-résonante �. Le schéma électrique d'un tel onduleur est connu du document EP-A-1564876. La commutation d'un état passant à un état bloqué s'effectue de ma- nière classique et le gradient de montée de la tension aux bornes des interrupteurs est avantageusement ralenti par les condensateurs placés en parallèle. La commutation d'un état bloqué à un état passant peut s'effectuer à tension nulle selon le principe de la commutation douce à zéro de tension, lors de la réception d'une commande d'amorçage émise par le dispositif de commande. En effet, l'énergie réactive stockée dans les éléments de résonance permet d'obtenir aux bornes de sortie des cellules des conditions permettant la commutation de l'état bloqué vers l'état passant correspondant à une commutation douce de type dit � à zéro de tension � ou ZVS (Zero Voltage Switching). De tels circuits présentent un certain nombre d'avantages, notamment la réduction des pertes par commutation et des perturbations électromagnétiques. Cependant, le fonctionnement en commutation douce de ces circuits n'a lieu que pour une certaine plage de fonctionnement, car il dépend du niveau du courant de sortie et de la tension d'alimentation. Ceci pose problème, en particulier dans le domaine du soudage à l'arc, car il requiert des courants dont l'intensité doit varier sur une plage étendue, allant du vide au court-circuit. Une gestion des temps morts en fonction du courant est souvent réalisée entre les interrupteurs d'une même cellule de commutation, mais cette solution s'avère très complexe et en réalité inefficace. Par ail-leurs, le réglage de la puissance, à fréquence fixe, est réalisé par une commande dite à � déphasage � entre les cellules. Ceci introduit une dissymétrie de fonctionnement, si bien que la cellule en retard de phase perd le fonctionnement en commutation douce en dessous d'un certain courant limite important. Une augmentation de la valeur de l'inductance en série avec le transformateur permet d'étendre la plage de fonctionnement en commutation douce, mais cette méthode conduit à une perte de rapport cyclique de réglage de la puissance et à des oscillations aux bornes des diodes du montage de redresse-ment secondaire. Un certain nombre de techniques existent déjà pour améliorer les per-5 formances de cette structure de base. Des techniques très répandues consistent à placer des circuits auxiliaires au niveau du secondaire du transformateur de l'onduleur, pour faire commuter une cellule de commutation en mode zéro de tension (ZVS) et l'autre cellule en mode zéro de courant ou ZCS (Zero Current Switching), principe connu dans 10 la littérature par le sigle ZVZCS (Zero Voltage Zero Current Switching). Les per- formances de ces circuits sont souvent médiocres. On connaît aussi les documents EP-A-1564876 et US-A-6016258, dans lesquels la commutation douce est obtenue sur toute la plage de variation de la charge en utilisant l'énergie stockée dans des composants inductifs de deux cir- 15 cuits auxiliaires, appelés � pôles de commutation �, placés du côté primaire du transformateur sur chaque bras du pont. Ceci élimine la perte de rapport cyclique et réduit de manière significative les oscillations parasites aux bornes des diodes secondaires. En revanche, ces circuits auxiliaires augmentent les pertes par conduction dans les interrupteurs principaux et peuvent détériorer sérieusement 20 le rendement de l'onduleur. L'insertion d'un circuit de commande dans ces circuits auxiliaires peut réduire les pertes par conduction, mais sa gestion s'avère délicate, voire impossible. En outre, une gestion du temps mort entre les interrupteurs d'une même cellule de commutation reste indispensable pour éviter les dé-charges brutales des condensateurs dans les interrupteurs ou éviter le retour en 25 fonctionnement en commutation dure classique. La fiabilité de fonctionnement de l'onduleur n'est pas complètement garantie par cette gestion de temps mort, ce qui limite la fréquence de fonctionnement de l'onduleur pour des puissances élevées. En outre, ces circuits auxiliaires supportent mal les variations brusques de commande nécessaires en soudage. 30 Pour résoudre les problèmes d'ajustement des temps morts entre les interrupteurs, une carte de pilotage de type � thyristor dual � peut être utilisée. Le principe de tels circuits de pilotage est décrit dans le document FR-A-2 564 662 et plus spécifiquement dans le document EP-A-1564874 dans le cadre de la qua-si résonance. Malheureusement, cette carte ne fonctionne que sur une certaine 3 plage de courant de soudage, car les conditions d'amorçage spontané à tension nulle ne sont plus remplies en dessous d'une certaine valeur de courant. Le problème à résoudre est donc de proposer : - un onduleur ne présentant pas les inconvénients susmentionnés et permettant, de manière fiable, une commutation douce sur toute la plage de fonctionnement en soudage, du vide au court-circuit, à des puissances et des fréquences élevées, avec des pertes globales réduites ; un poste de soudage à l'arc comportant un tel onduleur ; ainsi qu'un procédé de contrôle de la puissance délivrée par un tel onduleur ou un tel poste de soudage. La solution de l'invention est alors un onduleur de type quasi résonant, à commutation douce, comportant : - des moyens de raccordement à une source d'alimentation en énergie électrique comportant une borne d'alimentation en tension continue et une borne de référence, - une première cellule de commutation et une deuxième cellule de commutation, de type quasi-résonant, connectées en parallèle entre la borne d'alimentation en tension continue et la borne de référence, caractérisé en ce qu'il comporte en outre : - un pôle de commutation passif associé à la première cellule de commutation, - un pôle de commutation actif associé à la seconde cellule de 25 commutation, - un dispositif de commande desdites cellules de commutation, délivrant des signaux suivant une logique à thyristor dual, et - un dispositif de commande dudit pôle de commutation actif, synchronisé avec ledit dispositif de commande des cellules de commutation. 30 Selon des aspects particuliers de la présente invention, celle-ci peut présenter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - Chaque cellule de commutation comporte deux interrupteurs connectés en série entre les bornes d'alimentation et de référence, ainsi qu'une borne de sortie prise entre ces deux interrupteurs, chaque interrupteur étant connecté en parallèle à un élément capacitif. � Interrupteur � ou � élément capacitif � doit, ici comme dans la suite de cette description, s'entendre en termes de fonction ; c'est à dire que chaque interrupteur ou élément capacitif peut être consti- tué de plusieurs éléments assurant ensemble une fonction d'interrupteur ou de condensateur. Pour constituer un interrupteur apte à faire passer une certaine puissance, l'homme du métier pourra notamment mettre plusieurs interrupteurs en parallèle. Il pourra faire de même pour les éléments capacitifs. - Le pôle de commutation passif comporte : . un diviseur capacitif formé de deux éléments capacitifs disposés en série entre les bornes d'alimentation et de référence, . une borne intermédiaire d'alimentation prise entre ces deux éléments capacitifs, reliée à la borne de sortie de ladite première cellule de commutation par l'intermédiaire d'un élément inductif et dont le potentiel varie entre les potentiels desdites bornes d'alimentation et de référence, et . deux diodes montées en série entre les bornes d'alimentation et de référence, et en parallèle avec chaque élément capacitif. Ici comme dans le reste de la description, les éléments inductifs peuvent naturellement être constitués de plusieurs éléments réalisant ensemble cette fonction et les diodes peu- vent être constituées de plusieurs éléments réalisant ensemble cette fonction. - Le pôle de commutation actif comporte : . un diviseur capacitif formé de deux éléments capacitifs disposés en série entre lesdites bornes d'alimentation et de référence, . une borne intermédiaire d'alimentation prise entre ces deux élé- ments capacitifs et reliée à la borne de sortie de ladite seconde cellule commutation par l'intermédiaire d'un élément inductif en série avec un montage tête-bêche de deux interrupteurs commandés par ledit dispositif de commande du pôle actif, et . deux diodes montées en série entre les bornes d'alimentation et de référence, et en parallèle avec chaque élément capacitif. - Le dispositif de commande des cellules de commutation comporte : . un dispositif de commande délivrant des signaux de commande correspondant à des ordres de blocage ou à des autorisations d'amorçage, . un circuit de détection de la tension entre les électrodes de puissance de chaque interrupteur délivrant des signaux de tension à deux états logiques comprenant un état haut correspondant à une tension entre les électrodes de puissance sensiblement nulle et un état bas correspondant à une tension sen- 5 siblement différente de zéro, et . un circuit de pilotage recevant lesdits signaux de commande et de tension et délivrant à chacun des interrupteurs des cellules de commutation un signal de pilotage correspondant à un ordre de blocage lorsque ledit signal de commande correspond à un ordre de blocage et/ou lorsque la tension entre les électrodes de puissance est sensiblement différente de zéro, ou correspondant à une autorisation d'amorçage lorsque ledit signal de commande correspond à une autorisation d'amorçage et que la tension entre les électrodes de puissance est sensiblement nulle. - Les interrupteurs des cellules de commutation sont de type MOSFET et pilotés en mode thyristor dual et les interrupteurs du pôle de commutation actif sont de type IGBT et pilotés en mode thyristor. - Le dispositif de commande desdites cellules de commutation délivre à ladite première cellule de commutation correspondant au pôle de commutation passif des signaux de commande en avance d'une durée donnée par rapport aux signaux délivrés à ladite seconde cellule de commutation correspondant au pôle actif. - Les dispositifs de commande du pôle de commutation actif et des cellules de commutation délivrent des signaux de commande synchronisés de la manière suivante : . l'ordre d'amorçage transmis par le signal de commande d'un premier interrupteur du pôle de commutation actif est en avance d'une durée don-née, ou temps d'avance, sur l'ordre de blocage transmis par le signal de commande de l'interrupteur de la cellule de commutation dans lequel ledit premier interrupteur est susceptible de débiter un courant, . la durée du signal de commande dudit premier interrupteur du pôle de commutation actif est supérieure ou égale à deux fois ledit temps d'avance, . l'ordre d'amorçage transmis par le signal de commande du second interrupteur du pôle de commutation actif est également en avance d'une durée égale audit temps d'avance sur l'ordre de blocage transmis par le signal de 30 6 commande de l'interrupteur de la cellule de commutation dans lequel ledit second interrupteur est susceptible de débiter un courant, et . la durée du signal de commande dudit second interrupteur du pôle de commutation actif est supérieure ou égale à deux fois ledit temps d'avance. Selon un autre aspect, l'invention concerne aussi un poste de soudage à l'arc, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un onduleur selon l'invention. Ce poste de soudage à l'arc peut en outre comporter les éléments suivants : - une source de tension continue reliée à au moins un onduleur dont les bornes de sortie forment les bornes de soudage, - un dispositif de commande associé, - des moyens d'entrée d'une consigne de soudage reliés audit dis-positif de commande dudit au moins un onduleur. 15 Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de contrôle de l'onduleur ou du poste de soudage selon l'invention, délivrant une puissance donnée, caractérisé en ce que la puissance délivrée est augmentée ou diminuée, respectivement, en réduisant ou en augmentant, respectivement, l'avance des 20 signaux de commande de la première cellule de commutation correspondant au pôle de commutation passif par rapport aux signaux de commande de la seconde cellule de commutation correspondant au pôle de commutation actif. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description et des 25 exemples suivants, qui ne sont pas limitatifs. Ils se réfèrent aux dessins annexés, sur lesquels : - la Fig. 1 représente un schéma électrique d'un onduleur selon l'invention, - les Fig. 2A à 2K représentent les différentes séquences du fonction-30 nement de l'onduleur décrit en référence à la figure 1, - les Fig. 3A à 3F représente un chronogramme de différents signaux au cours du fonctionnement de l'onduleur décrit en référence à la figure 1, - la Fig. 4 représente un schéma synoptique d'un poste de soudage à onduleur selon l'invention. 10 Selon un exemple de réalisation décrit à la Fig. 1, l'onduleur 38 est raccordé entre les bornes 4 de référence et 6 d'alimentation, de la source de tension continue 8, qui délivre une tension continue d'environ 600 Volts. L'onduleur 38 comporte deux cellules ou bras de commutation 301 et 302, disposées en parallèle entre les bornes 4 et 6 et comportant chacune deux interrupteurs reliés en série entre les bornes 4 et 6. Ces interrupteurs sont désignés de manière générale par la référence numérique 32 et de manière particulière par les références 321,1, 321,2, 322,1 et 322,2. Les interrupteurs 32 sont dispo- sés en parallèle avec un élément capacitif 34 d'aide à la commutation et formant élément de résonance. Dans l'exemple, les interrupteurs 32 sont des interrupteurs de type dit MOSFET tels que par exemple les composants désignés IXKN45N80C. Les éléments capacitifs 34 sont des capacités de 4,7 nF (nanofarads). La cellule de commutation 301 présente une borne de sortie 361 entre les deux interrupteurs 321,1 et 321,2 et la cellule de commutation 302 présente une borne de sortie 362 entre les interrupteurs 322,1 et 322,2. L'onduleur 38 comporte également un transformateur 40 constitué de deux transformateurs 401 et 402 couplés, dont les enroulements sont connectés en série au primaire et en parallèle au secondaire. Le primaire est relié en série aux sorties 361 et 362 des deux cellules de commutation 30. Le secondaire est relié à un redresseur à diodes 47 et 48 délivrant une tension continue de sortie d'onduleur. Le transformateur 40 est dans l'exemple un transformateur planar couplé de deux fois 10 kW, cette technologie étant particulièrement adaptée aux applications à puissances et fréquences élevées. Un tel transformateur est classique dans le domaine de l'électronique de puissance et ne sera pas décrit plus en détail. L'onduleur 38 comporte également un élément inductif 42 disposé en série entre la borne de sortie 361 de la première cellule de commutation 301 et le primaire du transformateur 40. Cet élément inductif 42 est un élément facultatif destiné à diminuer les perturbations électromagnétiques, grâce à son influence sur les taux de montée et de descente du courant au niveau du primaire. Eventuellement, cet élément inductif 42 est formé par l'inductance de fuite du trans- 8 formateur 40. Dans l'exemple, cet élément inductif 42 est constitué de l'inductance de fuite du transformateur 40 d'une valeur de 1.2 pH (micro-Henry). Le secondaire du transformateur 40 est reliée à un redresseur 44 de type classique utilisant des diodes DSEP 2x101 (400 volts de deux fois 100 A), et une in- ductance 49 de lissage du courant d'une valeur de 10 pH. Les bornes de sortie du redresseur 44 forment directement les bornes de sortie de l'onduleur 38 et sont désignées par la référence 46. L'onduleur 38 comporte un premier pôle de commutation, passif, constitué d'un diviseur capacitif 311 formé de deux éléments capacitifs 551,1 et 551,2 disposés en série entre lesdites bornes d'alimentation 6 et de référence 4, ledit diviseur capacitif 311 comportant une borne prise entre les deux éléments capacitifs et formant borne intermédiaire d'alimentation 561, la borne de sortie 361 de ladite cellules 301 étant reliée à la borne intermédiaire d'alimentation 561 par l'intermédiaire d'un élément inductif 581, et des diodes 531,1 et 531,2 montées en série entre les bornes d'alimentation 6 et de référence 4, et en parallèle avec chaque élément capacitif 551,1 et 551,2, Dans l'exemple, les éléments capacitifs 551,1 et 551,2 sont des condensateurs de 10 nF ; l'élément 581 est une inductance de 80 pH et les diodes 531,1 et 531,2 sont de type BYT30P-1000 (30 A, 1000 V). L'onduleur 38 comporte un second pôle de commutation, actif, consti- tué d'un diviseur capacitif 312 formé de deux éléments capacitifs 552,1 et 552,2 disposés en série entre lesdites bornes d'alimentation 6 et de référence 4, ledit diviseur capacitif 312 comportant une borne prise entre les deux éléments capacitifs et formant borne intermédiaire d'alimentation 562, la borne de sortie 362 de la cellule 302 étant reliée à la borne intermédiaire d'alimentation 562 par l'intermédiaire d'un élément inductif 582, disposé en série avec un montage tête-bêche de deux interrupteurs 70 et 71 commandés par un dispositif 28, et des diodes 532,1 et 532,2 montées en série entre les bornes d'alimentation 6 et de référence 4, et en parallèle avec chaque élément capacitif 552,1 et 552,2. Grâce à l'adjonction des interrupteurs 70 et 71, le courant dans le pôle n'est délivré que lors des phases de commutation, ce qui permet de réduire les pertes par conduction dans les interrupteurs 322,1 et 322,2. Dans l'exemple, les éléments capacitifs 552,1 et 552,2 sont des condensateurs de 1 �F ; l'élément 582 est une inductance de 3 pH, les diodes 532,1 et 532,2 sont de type BYT30P-1000 ; les interrupteurs 70 et 71 sont des IGBT (600 V, 100 A) connectés en anti-série. 9 L'onduleur 38 comporte également un dispositif de commande 18 délivrant des signaux de commande aux interrupteurs 32 correspondant à des ordres de blocage ou à des autorisations d'amorçage. Une telle commande est réalisée par un principe dit à � logique thyristor dual � et sera décrite plus en détails ulté- rieurement en référence à la figure 1. L'onduleur 38 comporte en outre un dispositif de commande 28 délivrant des signaux de commande Sth1 et Sth2 aux interrupteurs 70 et 71 correspondant à des ordres d'amorçage ou de blocage, synchrones des signaux de commandes Sc2,1 et Sc2,2 du dispositif de commande 18. Ces signaux sont adap- tés pour délivrer des courants de type impulsionnel destinés à faire commuter les interrupteurs 322,1 et 322,2 en mode zéro de tension (ZVS). Le principe de fonctionnement de cette commande est décrit ultérieurement. Le circuit tel que décrit permet d'obtenir aux niveau des bornes de sortie 46, à l'aide d'une commande de fonctionnement à 100 kHz de type blocage commandé et amorçage spontané, une tension de 0 à 50 volts et un courant de 0 à 500 ampères. En effet, les pôles de commutation permettent d'obtenir l'amorçage spontané des interrupteurs 32 sans limite inférieure de courant. Par ailleurs, les composants utilisés, notamment dans l'onduleur, peu-vent être réalisés de plusieurs manières différentes. Les interrupteurs 32 peuvent être formés de manière classique d'un ou plusieurs transistors MOSFET identiques placés en parallèle, de sorte que les interrupteurs dans leur ensemble sont unidirectionnels en tension et bidirectionnels en courant. Les éléments capacitifs 34 et 55 peuvent être formés de plu-sieurs condensateurs disposés en parallèle. Le nombre et la nature de chacun des composants électroniques utilisés, varient en fonction de la puissance maxi-male que doit délivrer l'onduleur. On va maintenant décrire à titre d'exemple le fonctionnement d'un circuit selon l'invention en référence à la figure 1. Le circuit étant d'un fonctionne- ment périodique symétrique en temps, il va être décrit sur une demi-période en référence aux séquences représentées aux figures 2A à 2K et aux chronogrammes des différents signaux aux figures 3A à 3E. Sur ces chronogrammes, la tension et l'intensité aux bornes de différents composants sont représentées, référencées respectivement par les lettres V et I avec en indice le numéro du composant. Les commandes de chacun des interrupteurs principaux 32 et auxiliaires 70, 71 sont également représentées sur le chronogramme de la figure 3A, un état de blocage apparaissant sous la forme d'un signal de niveau bas et un état d'amorçage sous la forme d'un signal de ni- veau haut, ainsi que leurs décalages temporels. Le fonctionnement du circuit est décomposé selon onze séquences SO à s10. Séquence initiale SO (Fiq. 2A) : phase active de transfert de puissance 10 Les interrupteurs 331,1 , 332,2 et la diode 47 conduisent tandis que les interrupteurs 331,2 , 332,1 et la diode 48 sont bloqués. Les enroulements primaires du transformateur 40 voient une tension constante positive (V40 = V8 ). Le courant dans l'inductance de filtrage de sortie 15 49 est ramené au primaire via la diode 47 et le transformateur 40. Le courant de l'interrupteur 331,1 est la somme du courant dans l'inductance de sortie 49 rame-né au primaire et du courant dans l'inductance 581 du pôle de commutation. Cette séquence prend fin, au blocage de l'interrupteur 331,1 par la commande. 20 Séquence S1 (Fiq. 2B) : Blocage commandé de l'interrupteur 331,1 et phase linéaire de charge et décharge des condensateurs 341,1 et 341,2 Au début de cette séquence l'interrupteur 331,1 est commandé au blocage et aucun autre changement d'état des interrupteurs n'intervient durant cet 25 intervalle dont la durée est le temps de charge et décharge des condensateurs 341,1 et 341,2. Comme l'interrupteur 331,1 est bloqué, la somme du courant dans l'inductance 42 et dans l'inductance 581 du pôle passif commence à charger le condensateur 341,1 et à décharge le condensateur 341,2 simultanément. Les tensions aux bornes des 2 interrupteurs 331,1 et 331,2 sont traduites, respectivement 30 par les équations: f581 +149 1581 +149 V3311=V3411=V8- m t V332=V342 = m t 2 C3411 2 0341 2 t : temps courant 11 03411 , 0341,2 : capacitésdes condensateurs 3411 et 3412 m : rapport de transformation du transformateur 40. Du fait de la présence du condensateur 341,1, la tension aux bornes de l'interrupteur 331,1 ne peut que croître lentement, permettant le blocage à pertes réduites. Le condensateur 341,2 se décharge durant cet intervalle de temps. Dès qu'il est complètement déchargé, la diode 351,2 en antiparallèle avec l'interrupteur 331,2 se ferme spontanément, permettant la continuité du courant. La tension aux bornes de l'interrupteur 331,2 est maintenue à zéro créant les conditions d'amorçage spontané en mode zéro de tension (ZVS). Séquence S2 (Fiq. 2C) : Phase de roue libre sans transfert de puissance La diode 351,2 étant passante, comme l'interrupteur 332,2 est encore passant, l'enroulement primaire du transformateur 40 voit une tension nulle après l'annulation de la tension aux bornes du condensateur 351,2. La tension aux bornes de la diode 48 s'annule et les 2 diodes 47 et 48 sont alors passantes dans un mode de roue libre. Le courant primaire dans le transformateur 40 est maintenu constant. Le courant dans l'inductance 581 commence à croître à partir de la va- leur crête négative. La durée de cette phase de roue libre est déterminée par le temps de déphasage ta nécessaire au réglage du transfert de puissance. Séquence S3 (Fiq. 2D) : Amorçage commandé de l'interrupteur 71 On amorce l'interrupteur auxiliaire 71. Le courant dans l'inductance 582 commence à croître à partir de zéro. L'interrupteur 332,2 voit la somme du courant primaire dans le transformateur 40 et du courant dans l'inductance 582. Séquence S4 (Fiq. 2E) : Blocage de la diode 531,1 La diode 531,1 du pôle passif se bloque et la continuité du courant est assurée par les condensateurs 551,1 et 551,2 du pôle passif. L'instant de blocage de cette diode 531,1 dépend des paramètres du pôle passif (valeur de l'inductance 581 et des condensateurs 531,1 et 531,2).30 Séquence S5 (Fiq. 2F) : Blocage commandé de l'interrupteur 332,2 et phase oscillatoire de charge et décharge des condensateurs 342,1 et 342,2 Au début de cette séquence, l'interrupteur 332,2 est commandé au blocage. Le courant dans l'inductance 582 est à sa valeur crête maximale. Aucun autre interrupteur ne change d'état durant cet intervalle. La durée de cet intervalle est le temps de charge et décharge des condensateurs 342,1 et 342,2. De manière similaire à la séquence 1, ce courant commence à charger le condensateur 342,2 et à décharger le condensateur 342,1. La tension aux bornes du condensateur 342,2 commence à croître à partir de zéro, tandis que la tension aux bornes du condensateur 342,1 commence à décroître à partir de la tension d'alimentation 8. Dès que la tension aux bornes du condensateur 342,1 commence à décroître, le transformateur 40 commence à voir une tension négative car la diode 341,2 est déjà passante. Le courant de l'inductance de sortie 49, est rame-né au primaire via les diodes 47 et 48 et le transformateur 40. Comme cet intervalle est très court, le courant dans l'inductance 582 reste presque constant à sa valeur crête maximale. Comme dans la séquence 1, on trouve : I582 + 149 m t V3321 = V3421 = V8 - 2 03421 Grâce à l'effet du condensateur 342,2, la tension aux bornes de l'interrupteur 322,2 ne peut que croître lentement assurant la commutation de blocage à pertes limitées pour l'interrupteur 322,2. La décharge progressive du condensateur 342,1 ramène à zéro la tension aux bornes de l'interrupteur 322,1 pendant cet intervalle, permettant l'amorçage spontané en mode zéro de tension de l'interrupteur 322,1. Durant cet intervalle, le courant du bras 302 est égal à la somme du courant dans l'inductance de filtrage de sortie 49 ramené au primaire et du cou- rant dans l'inductance 582. Mais l'ondulation du courant dans l'inductance 49 est à sa valeur basse (cela montre l'effet contraire de l'ondulation du courant de la charge sur ce bras lors de la commutation), et compte tenu des résistances des I582 + m V332,2 =V342 2= t 2 C342,2 149 composants 351,2 et 332,2, le courant primaire est amorti et n'est pas parfaitement constant durant la phase de roue libre. Ceci réduit les contraintes de courant de l'interrupteur 332,2 au blocage mais réduit aussi le courant nécessaire pour dé-charger le condensateur 342,1. Pour obtenir l'amorçage spontané de l'interrupteur 322,1, le condensateur 342,1 doit être totalement déchargé pendant le temps qui lui est imparti (temps mort par exemple). Autrement, s'il n'est pas complètement déchargé par insuffisance de l'amplitude du courant, l'interrupteur 322,1 perdra la commutation d'amorçage spontanée. Avec une commande classique, l'énergie stockée dans le condensateur 342,1 sera brutalement déchargée dans l'interrupteur 322,1 à son amorçage. Dans le cas d'une logique thyristor dual, l'onduleur s'arrête naturellement. Séquence S6 (Fiq. 2G) : Phase linéaire de décroissance du courant primaire Au début de cette séquence, la diode 352,1 s'amorce spontanément en mode zéro de tension. Aucun autre changement d'état des interrupteurs n'a lieu durant cet intervalle. Comme la diode 352,1 est passante, l'inductance 582 voit une tension 20 négative constante -V8/2. Le courant commence à décroître linéairement suivant l'équation : V8 t+I582max 2L582 L58, : valeur de l'inductance 582 25 Séquence S7 (Fiq. 2H) : Phase linéaire de décroissance du courant primaire et blocage spontané de l'interrupteur 71 L'interrupteur auxiliaire 71 se bloque spontanément. A partir de cet instant, son signal Sth2 peut être éteint. Le courant primaire continue à décroître 30 linéairement. Cette séquence prend fin au blocage des diodes 351,2 et 352,1 lors-que les courants qui passent dans ces diodes s'annulent. I582 = Cette séquence dépend des paramètres du circuit auxiliaire actif et du temps tr d'avance de phase de commande de l'interrupteur auxiliaire 71. Séquence S8 (Fiq. 21) : Phase linéaire de décroissance et d'inversion du 5 courant primaire Les diodes 351,2 et 352,1 se bloquent spontanément lorsque le courant primaire s'annule. La continuité du courant est assurée par les interrupteurs principaux 331,2 et 332,1, s'ils sont déjà commandés à l'amorçage. Séquence S9 (Fiq. 2J) : Blocage de la diode secondaire 47 La diode secondaire 47 se bloque spontanément lorsque le courant primaire dans le transformateur 40 a atteint le courant imposé par la charge. Séquence S10 (Fiq. 2K) : Amorçage spontané de la diode 531,2 La diode 531,2 du pôle passif s'amorce spontanément à l'annulation de la tension aux bornes du condensateur 551,2. 20 Cette séquence dépend des paramètres du pôle passif. Les interrupteurs 331,2 et 332,1 sont passants et les interrupteurs 331,1 et 332,2 sont bloqués. La diode 531,2 est passante et la diode 531,1 est bloquée. Cette séquence est symétrique à la séquence initiale So. Un autre cycle de fonctionnement symétrique aux 11 séquences pré-25 cédentes commence et le convertisseur répète par la suite périodiquement le processus de fonctionnement. On va maintenant décrire le fonctionnement du pôle actif de l'exemple en montrant la synchronisation des commandes 28 des interrupteurs auxiliaires 30 70 et 71 avec les commandes 18 des interrupteurs principaux 32. L'interrupteur auxiliaire 70 (respectivement 71) est amorcé avec une avance de phase tr avant le blocage de l'interrupteur 332,1 (respectivement 332,2). Cet avance de phase et la valeur de la self 582 détermine la durée et la valeur 10 15 crête de l'impulsion de courant envoyée à l'interrupteur principal pour commuter à zéro de tension. Le fonctionnement du circuit et les formes d'onde dans les différents éléments sont montrés à la Figure 3E pour la commutation de l'interrupteur 332,2. On suppose que les condensateurs 552,1 et 552,2 sont de valeurs importantes (par exemple de l'ordre de 1 �F) pour avoir des tensions constantes à leurs bornes lors des commutations. Initialement le courant primaire dans le transformateur 40 est supposé positif et circule dans l'interrupteur principal 332,2. Pour démarrer le processus de commutation, l'interrupteur auxiliaire 71 est commandé à l'amorçage. Une tension de 2g est appliquée aux bornes de l'inductance 582 et le courant dans celle- ci croît linéairement avec une pente de V8 . Durant ce temps l'interrupteur 2 L582 principal 332,2 reste passant. Quand le courant dans l'inductance 582 atteint sa valeur crête maxi- male déterminée par le temps tr et la valeur de l'inductance 582, l'interrupteur 332,2 est commandé au blocage. Une phase de résonance commence et le condensateur 342,2 se charge, tandis que 342,1 se décharge. Quand la tension aux bornes du condensateur 342,1 passe par zéro, la diode 352,1 s'amorce spontanément. L'interrupteur principal 322,1 peut maintenant être amorcé sous tension nulle. Une fois que la diode 352,1 conduit, le courant dans l'inductance 582 décroît jusqu'à zéro avec une pente de- vg . A partir de 2 L582 cet instant, l'interrupteur auxiliaire 71 se bloque à zéro de courant. Le pic de courant maximal dans l'inductance 582 est donné par : f582max = tr v8 (tr : temps d'avance de phase de la commande du 2L582 thyristor 71 par rapport à la commande de blocage de l'interrupteur 332,2 ) Le temps total de commutation est donné par : tc =2tr A fort courant de charge, l'énergie stockée dans l'inductance 42 peut être suffisante pour commuter à zéro de tension les interrupteurs principaux 322,1 et 322,2. Dans ce cas, les commandes des interrupteurs auxiliaires 70 et 71 peu-vent être inhibées. Nous allons maintenant montrer les particularités fonctionnelles du pôle passif écrêté de l'exemple, constitué par les éléments 581, 551,1, 551,2, 531,1 et 531,2. La forme du courant est oscillatoire avec une portion plate dont la du-rée dépend des valeurs des éléments 581, 551,1 et 551,2 et de la fréquence de commutation fc de l'onduleur. Les tensions aux bornes des condensateurs 551,1 et 551,2 sont discontinues et varient entre 0 et la tension d'alimentation V8. La fréquence propre du circuit résonant est donnée par : f = 1 =Wp. p 27c,,/2 C551 L581 27c Avec c55, =c55,,, =c55,,2 (valeur des condensateurs du pôle passif). Les valeurs des condensateurs 551,1 et 551,2 sont identiques. On notera îf le rapport entre la fréquence de fonctionnement de l'onduleur et la fréquence propre du pôle passif, soit fp af =ù. fc L'amplitude crête est donnée par l'expression : 1581 max = 2C551 V8 221 fp ) = 2 V8 C551 C0p Pour un même pic de courant 1581max , la durée de la portion plate due à l'écrêtage est une fonction de af avec : V8 / 1581 max _ V8 / 1581 max et 2 C 158max / V8 1581 max / V8 L581 ù 27G a f fc Cep 551 = 217c a f fc = Cep Le courant minimum du pôle pour obtenir la commutation douce à zéro de tension est donné par: 1581 min = V8.\/ 2C341 / L42 , avec 0341 = 03411 = 03412 Les calculs et les simulations permettent de déterminer la valeur des composants pour le circuit du pôle en fonction des condensateurs d'aide à la commutation 341,1 et 341,2. Pour une commande avec des variations de déphasage brusques et importantes, une portion de palier suffisamment plat est nécessaire pour conserver le même niveau de courant crête. Nous allons maintenant décrire le principe de commande à logique thyristor dual de l'exemple. Le but de ce pilotage est de résoudre le problème de gestion du temps mort entre les interrupteurs d'une même cellule en rendant naturellement complémentaires les commutations. Ce pilotage est caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de détection de la tension entre les électrodes de puissance de chaque interrupteur de l'onduleur délivrant des signaux de tension et un circuit de pilotage recevant les-dits signaux de commande émis par le circuit de commande ainsi que lesdits signaux de tension et adapté pour délivrer à chacun des interrupteurs un signal de pilotage correspondant à un ordre de blocage lorsque ledit signal de commande correspond à un ordre de blocage et/ou lorsque la tension entre les électrodes de puissance est sensiblement différente de zéro et correspondant à une autorisation d'amorçage lorsque ledit signal de commande correspond à une autorisation d'amorçage et que la tension entre les électrodes de puissance est sensiblement nulle. Selon le mode de réalisation décrit à la Fig. 1, la source de puissance comprend un dispositif de commande 18 extérieur à l'onduleur 38 et adapté pour une commande forcée de blocage des interrupteurs 32 et leur amorçage spontané. Chacun des interrupteurs 32 recevant un signal Sci,1, Sc1,2, Sc2,1 et Sc2,2 véhiculant des commandes de blocage ou des autorisations d'amorçage. Les signaux de commande Sc des interrupteurs 32 d'une même cellule sont complémentaires l'un de l'autre et les signaux de commande de deux interrupteurs opposés d'une diagonale sont déphasés pour le réglage du transfert de puissance. Ainsi, les signaux Sci,l et Sci,2 sont complémentaires, de même que les signaux Sc2,1 et Sc2,2, et les signaux Sci,l et Sc2,2 sont déphasés, de même que les signaux Sci,2 et Sc2,1. En particulier, les signaux Sci,l et Sci,2 sont en arrière de phase par rapport aux signaux Sc2,1 et Sc2,2. Chacun des circuits 50 comporte un comparateur inverseur 52, connecté entre les bornes des interrupteurs 32, de manière soit à comparer entre eux les niveaux de tension de chacune des bornes, soit à comparer la tension aux bornes des interrupteurs 32 par rapport à zéro. Pour chaque circuit de détection 50, un générateur de tension de référence 54 est en outre intercalé entre une borne d'entrée du comparateur 52 et une borne d'un interrupteur 32. Cette tension de référence est faible par rapport à la tension maximale pouvant apparaître entre les électrodes de puissance d'un interrupteur 32, par exemple de l'ordre de 17V. Ainsi, chaque circuit 50 permet la détection d'une tension nulle ou quasi nulle, aux bornes d'un interrupteur 32. La détection d'une telle tension se traduit par l'émission d'un signal de tension St qui est dans un état logique haut lorsque la tension aux bornes de l'interrupteur 32 correspondant est nulle voire quasi nulle et dans un état logique bas le reste du temps. Enfin, le dispositif comporte également un étage supplémentaire de commande formé d'un circuit de pilotage 60 intercalé entre le dispositif de commande 18 et les interrupteurs 32. Ce circuit 60 reçoit en entrée les signaux de commande Sc émis par le dispositif de commande 18 ainsi que les signaux de tension St émis par les circuits de détection 50. Dans le mode de réalisation décrit, le circuit de pilotage 60 comprend plusieurs unités logiques 62 conçues pour réaliser, pour chaque interrupteur 32, une fonction logique ET entre son signal de commande Sc et son signal de tension St et délivrer un signal de pilotage Sp à l'interrupteur 32 correspondant. Ainsi, l'unité logique 621,2 délivre un signal Sp1,2 qui correspond à une fonction logique ET entre le signal de commande Sc1,2 destiné à l'interrupteur 321,2 et le signal de détection de tension St1,2 délivré par le circuit 501,2 de détection de la tension aux bornes de l'interrupteur 321,2. Dans le mode de réalisation décrit, le signal de pilotage Sp est directement applicable à chacun des interrupteurs 32. En fonction de la nature des interrupteurs 32, un circuit d'adaptation peut être intercalé entre la sortie des unités logiques 62 et des interrupteurs 32 afin de permettre la génération d'un signal de pilotage adapté aux interrupteurs. En fonctionnement, les signaux de commande Sc délivrés par le dis-positif de commande 18, possèdent deux niveaux correspondant à un état logi- que haut pour une autorisation d'amorçage et un état logique bas pour un ordre de blocage. Le circuit de pilotage 60 transmet donc un ordre de blocage en délivrant à chaque interrupteur 32, un signal de pilotage Sp de niveau logique bas lorsqu'il a reçu un signal de commande SC d'un même niveau logique et/ou lors-que la différence de potentiel aux bornes de l'interrupteur 32 est supérieure à la tension de référence générée par le générateur 54, c'est-à-dire lorsque le signal St est à un niveau bas. Les ordres de blocage émis par le dispositif de commande 38 sont donc directement transmis aux interrupteurs. Au contraire, une autorisation d'amorçage correspondant à un signal de commande Sc à haut niveau logique haut, ne sera transmise que lors de la détection d'une tension nulle ou quasi nulle aux bornes de l'interrupteur correspondant, c'est-à-dire lorsque le signal St de détection de tension est également à un niveau haut. Le dispositif permet donc de s'assurer que les interrupteurs 32 de l'onduleur 18 reçoivent une autorisation d'amorçage émise par le dispositif de commande 18 uniquement lorsque la tension à leurs bornes est nulle ou quasi nulle. L'application d'un tel circuit de pilotage à l'onduleur 38, permet ainsi d'empêcher un court-circuit sur une cellule de commutation de l'onduleur, augmentant ainsi sa fiabilité. De plus, le rendement global de l'onduleur est amélioré grâce à la suppression ou, tout au moins, la diminution des temps morts obligatoires entre les commandes d'amorçage et les commandes de blocage existant dans les onduleurs de l'état de la technique, la commande d'un tel onduleur étant ainsi simplifiée. En référence à la figure 4, on va maintenant décrire un exemple de poste de soudage à l'arc à onduleur selon l'invention. Le poste de soudage 100 est relié à un réseau de transfert d'énergie électrique, par exemple un réseau triphasé 102. Ce réseau triphasé 102 délivre des tensions alternatives à un redresseur 104 formant une source de tension continue à laquelle vient se raccorder un onduleur 108 correspondant à l'onduleur 38 tel que décrit en référence à la figure 1. Le redresseur 104 et l'onduleur 108 ainsi combinés forment un convertisseur de puissance entre une source de tension alternative et une source de tension continue et réciproque-ment. Les bornes de sortie de l'onduleur 108 sont raccordées à des bornes 110 formant les bornes de soudage pour la réalisation d'une soudure à l'arc. Par ailleurs, le poste de soudage 100 comporte également des moyens 112 d'entrée d'une consigne pour le soudage. Cette consigne est transmise à un dispositif de commande 114 correspondant aux dispositifs de com- mande 18 et 28 décrits en référence à la figure 1. Le dispositif de commande 114 délivre enfin des signaux de commande à l'onduleur 108 pour la formation d'un signal de sortie aux bornes 110, correspondant à la consigne. Bien entendu, différents types de consignes peuvent être envisagés en fonction des applications souhaitées. En particulier, on peut utiliser l'onduleur de l'invention dans un poste de soudage à l'arc à courant lisse ou pulsé. Enfin, bien que l'invention ait été décrite dans le cadre du soudage, il est également possible d'utiliser l'onduleur de l'invention dans d'autres domaines d'applications, par exemple la charge de batteries rechargeables ou les alimentations stabilisées courantes. L'onduleur de l'invention présente un nombre important d'avantages par rapport aux postes à onduleurs existants, notamment : - la réduction des pertes par commutation dans les interrupteurs, permettant d'accéder aux hautes fréquences de commutation, qui autorisent elles mêmes une réduction du poids, du volume et du coût des éléments (transformateur, inductances, dissipateurs... etc), - la réduction des perturbations électromagnétiques, - le fonctionnement en commutation douce sur toute la plage de va- riation du courant de soudage (du vide au court-circuit), - la réduction des pertes par commutation dans les interrupteurs auxiliaires dans les pôles grâce au pilotage de la largeur des impulsions des signaux de commande Sth1 et Sth2. - la réduction des pertes par conduction supplémentaires dues aux pôles de commutation, - l'utilisation des interrupteurs à semi-conducteurs dans des conditions de commutation favorables : MOSFET en mode ZVS et IGBT en mode 5 ZCS, - une grande sûreté de fonctionnement grâce à la logique thyristor dual : pas de gestion de temps morts et, en cas de commande erronée ou de non fonctionnement en commutation douce, arrêt naturel de l'onduleur. Lors d'essais de l'onduleur selon l'invention, le convertisseur était 10 commandé à une fréquence de 100 kHz (soit 200 kHz d'ondulation en sortie) ou 200 kHz (soit 400 kHz en sortie) avec une puissance délivrée de l'ordre de 20 kW. A cette puissance, de telles fréquences de commande vont au-delà de ce qui est permis par les onduleurs classiques. Les comparaisons avec des onduleurs existants ont en outre 15 montré un gain de poids de près de 40% (passage de 21 kg à 13 kg), pour une fréquence de fonctionnement de 100 kHz au lieu de 40 kHz et une même puissance de l'ordre de 20 kW. REVENDICATIONS1. Onduleur de type quasi résonant, à commutation douce, compor- tant : - des moyens (4, 6) de raccordement à une source d'alimentation (8) en énergie électrique comportant une borne d'alimentation (6) en tension continue et une borne de référence (4), - une première cellule de commutation (301) et une deuxième cellule de commutation (302), de type quasi-résonant, connectées en parallèle entre la borne d'alimentation (4) et la borne de référence (6), caractérisé en ce qu'il comporte en outre : - un pôle de commutation passif associé à la première cellule de commutation (301), - un pôle de commutation actif associé à la seconde cellule de commutation (302), - un dispositif de commande desdites cellules de commutation (30), délivrant des signaux suivant une logique à thyristor dual, et - un dispositif de commande (28) dudit pôle de commutation actif, synchronisé avec ledit dispositif de commande des cellules de commutation (30). 2. Onduleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque cellule de commutation (30) comporte deux interrupteurs (32) connectés en sé- rie entre les bornes d'alimentation et de référence (4, 6), ainsi qu'une borne de sortie (36) prise entre ces deux interrupteurs, chaque interrupteur (32) étant connecté en parallèle à un élément capacitif (34). 3. Onduleur selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le pôle de commutation passif comporte : - un diviseur capacitif (311) formé de deux éléments capacitifs (551,1, 551,2) disposés en série entre les bornes d'alimentation (6) et de référence (4), - une borne intermédiaire d'alimentation (561) prise entre ces deux éléments capacitifs, reliée à la borne de sortie (361) de ladite première cellule decommutation (301) par l'intermédiaire d'un élément inductif (581) et dont le potentiel varie entre les potentiels desdites bornes d'alimentation (6) et de référence (4), et - deux diodes (531,1, 531,2) montées en série entre les bornes d'alimentation (6) et de référence (4), et en parallèle avec chaque élément capa- citif (551,1, 551,2). 4. Onduleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le pôle de commutation actif comporte : - un diviseur capacitif (312) formé de deux éléments capacitifs (552,1, 552,2) disposés en série entre lesdites bornes d'alimentation (6) et de référence (4), - une borne intermédiaire d'alimentation (562) prise entre ces deux éléments capacitifs et reliée à la borne de sortie (362) de ladite seconde cellule commutation (302) par l'intermédiaire d'un élément inductif (582) en série avec un montage tête-bêche de deux interrupteurs (70, 71) commandés par ledit dispositif de commande (28) du pôle actif, et - deux diodes (532,1, 532,2) montées en série entre les bornes d'alimentation (6) et de référence (4), et en parallèle avec chaque élément capa- citif (552,1, 552,2). 5. Onduleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de commande des cellules de commutation (30) comporte : - un dispositif de commande (18) délivrant des signaux de com-25 mande (Sc) correspondant à des ordres de blocage ou à des autorisations d'amorçage, - un circuit (50) de détection de la tension entre les électrodes de puissance de chaque interrupteur (32) délivrant des signaux de tension (St) à deux états logiques comprenant un état haut correspondant à une tension entre 30 les électrodes de puissance sensiblement nulle et un état bas correspondant à une tension sensiblement différente de zéro, et - un circuit de pilotage (60) recevant lesdits signaux de commande (Sc) et de tension (St) et délivrant à chacun des interrupteurs (32) des cellules de commutation (30) un signal de pilotage (Sp) correspondant à un ordre de blocagelorsque ledit signal de commande (Sc) correspond à un ordre de blocage et/ou lorsque la tension entre les électrodes de puissance est sensiblement différente de zéro, ou correspondant à une autorisation d'amorçage lorsque ledit signal de commande (Sc) correspond à une autorisation d'amorçage et que la tension en- tre les électrodes de puissance est sensiblement nulle. 6. Onduleur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les interrupteurs (32) des cellules de commutation (30) sont de type MOSFET et pilotés en mode thyristor dual et que les interrupteurs (70, 71) du pôle de commutation actif sont de type IGBT et pilotés en mode thyristor. 7. Onduleur tel que défini par l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif (18) de commande desdites cellules de commutation (30) délivre à ladite première cellule de commutation (301) correspondant au pôle de commutation passif des signaux de commande (Sci,i, Sc1,2) en avance d'une durée donnée (ta) par rapport aux signaux (Sc2,2, Sc2,1) délivrés à ladite seconde cellule de commutation (302) correspondant au pôle actif. 8. Onduleur tel que défini par l'une des revendications 1 à 7, carac- térisé en ce que les dispositifs de commande (28,18) du pôle de commutation actif et des cellules de commutation (30) délivrent des signaux de commande (Sth, Sc) synchronisés de la manière suivante : - l'ordre d'amorçage transmis par le signal (Sth1) de commande d'un premier interrupteur (70) du pôle de commutation actif est en avance d'une durée donnée, ou temps d'avance (tr), sur l'ordre de blocage transmis par le signal (Sc2,1) de commande de l'interrupteur (322,1) de la cellule de commutation (302) dans lequel ledit premier interrupteur (70) est susceptible de débiter un courant, - la durée du signal (Sth1) de commande dudit premier interrupteur (70) du pôle de commutation actif est supérieure ou égale à deux fois ledit temps d'avance (tr), - l'ordre d'amorçage transmise par le signal (Sth2) de commande du second interrupteur (71) du pôle de commutation actif est également en avance d'une durée égale audit temps d'avance (tr) sur l'ordre de blocage transmise par le signal (Sc2,2) de commande de l'interrupteur (322,2) de la cellule de commuta-tion (302) dans lequel ledit second interrupteur (71) est susceptible de débiter un courant, et - la durée du signal (Sth2) de commande dudit second interrupteur (71) du pôle de commutation actif est supérieure ou égale à deux fois ledit temps d'avance (tr). 9. Poste de soudage à l'arc caractérisé en ce qu'il comporte au moins un onduleur tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Poste de soudage à l'arc selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre : - une source de tension continue (104) reliée à au moins un onduleur (108) dont les bornes de sortie (110) forment les bornes de soudage, - un dispositif de commande associé (114), - des moyens (112) d'entrée d'une consigne de soudage reliés audit dispositif (114) de commande dudit au moins un onduleur (108). 11. Procédé de contrôle de l'onduleur selon l'une des revendications 1 à 8 ou du poste de soudage selon l'une des revendications 9 ou 10, délivrant une puissance donnée, caractérisé en ce que la puissance délivrée est augmentée ou diminuée, respectivement, en réduisant ou en augmentant, respectivement, l'avance (ta) des signaux de commande (Sci,1, Sc1,2) de la première cellule de commutation (301) correspondant au pôle de commutation passif par rapport aux signaux de commande (Sc2,2, Sc2,1) de la seconde cellule de commutation (302) correspondant au pôle de commutation actif.