FR2679079A1 - Dispositif de conversion de tension pour un circuit consommateur de tension continue. - Google Patents

Dispositif de conversion de tension pour un circuit consommateur de tension continue. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de conversion de tension avec un circuit consommateur de tension continue alimenté par une source de tension alternative monophasée ou multiphasée; un transformateur est agencé entre la source de tension alternative et le circuit consommateur de tension continue; un redresseur ainsi qu'un circuit intermédiaire établissent la tension au circuit consommateur de tension continue. Selon l'invention, un dispositif de commande (29) est affecté au circuit intermédiaire (6), lequel dispositif de commande (29) est en circuit avec des dispositifs externes d'ajustement ou respectivement de surveillance de la tension et/ou du courant à l'entrée du circuit consommateur de tension continue (2); la sortie du dispositif de commande (29) est reliée à une entrée de commande d'un dispositif de commutation (24); le dispositif (24) est agencé entre un accumulateur d'énergie électrique (26) et un accumulateur d'énergie magnétique (19), l'accumulateur d'énergie (26) et l'accumulateur d'énergie magnétique (19) étant prévus entre une sortie du circuit intermédiaire (6) et la source de tension alternative (3) et au moins l'élément accumulateur d'énergie (26) ou l'accumulateur d'énergie magnétique (19) est agencé dans le circuit intermédiaire (6). L'invention s'applique notamment à l'industrie électrique.

Description

La présente invention concerne un dispositif de conversion de tension avec
un circuit consommateur de tension continue alimenté par une source de tension alternative à une ou plusieurs phases, avec un transformateur de tension agencé entre la source de tension alternative et le circuit consommateur de tension continue, un redresseur et un circuit intermédiaire pour établir la tension au circuit consommateur de tension continue, ainsi qu'un procédé pour l'alimentation d'un circuit consommateur de tension continue en une tension constante pouvant être pré-réglée, provenant d'une source de tension alternative o la tension alternative est redressée et la tension continue est maintenue, par
un circuit intermédiaire, à la valeur préétablie.
Selon l'état de la technique, la production d'une tension continue est réalisée de la manière la plus simple par redressement du secteur mono, ou triphasé au moyen d'un circuit à pont de diodes et d'un filtrage subséquent Les limites importantes de ce concept résident dans la dépendance directe entre la tension du circuit intermédiaire et la tension du secteur et les effets de retour qui se présentent, en particulier les oscillations harmoniques du courant par suite du temps minime de conduction Une possibilité de libre prédétermination ou, respectivement, régulation de la tension de sortie ne peut être obtenue qu'en prévoyant un transformateur dadaptation et/ou en remplaçant les diodes par des semiconducteurs non blocables de puissance tels que des thyristors car, alors, une opération de commande peut se produire par déplacement mécanique du rapport de transformation du transformateur ou, respectivement, par modification de l'angle de retard à la commande du pont de thyristors Dans ce cas, l'utilisation de contacts mécaniques est désavantageuse par la nécessité d'entretien, le volume ou respectivement le poids important de l'agencement, la faible dynamique de réglage et en particulier dans le cas d'une modulation partielle du redresseur alimenté par le secteur, la charge du secteur par les oscillations harmoniques du courant et la puissance apparente de commande et
de commutation.
La présente invention a pour tâche de développer un système de puissance électronique et un dispositif de commande permettant l'alimentation en tension réglable d'un circuit utilisateur de tension continue indépendamment des oscillations de tension ou, respectivement, des divers niveaux de tension nominale du secteur triphasé En particulier, on doit pouvoir obtenir, dans chaque cas, une augmentation du temps de conduction ou, respectivement, une forme sinusoïdale du courant du secteur en mode d'alimentation et un décalage minime des phases entre les courants et tensions côté secteur Cette tâche de l'invention est résolue par le fait que, au circuit intermédiaire est affecté un dispositif de commande qui est relié à des dispositifs externes d'ajustement ou respectivement, de surveillance de la tension et/ou du courant à l'entrée du circuit consommateur de tension continue et en ce qu'une sortie du dispositif de commande est reliée à l'entrée de commande d'un dispositif de commutation qui est agencé entre un élément accumulateur d'énergie électrique et un accumulateur d'énergie magnétique et en ce que l'élément accumulateur d'énergie et l'accumulateur d&énergie magnétique sont prévus entre une sortie du circuit intermédiaire et la source de tension alternative et au moins l'élément accumulateur d'énergie ou l'accumulateur d'énergie magnétique est agencé dans le circuit intermédiaire L'avantage de la solution selon l'invention réside dans la combinaison d'un redresseur monophasé ou multiphasé avec les composants d'électronique de puissance qui forment le dispositif de conversion de tension et qui sont placés avant ou après lui en regardant du côté secteur Ce dispositif de conversion de tension est formé de semiconducteurs blocables de puissance par exemple des transistors de puissnce, des diodes et des accumulateurs électriques et magnétiques d'énergie et on obtient, en liaison avec le redresseur, la structure
d'un régulateur-élévateur tension alternative triphasée/tension continue, c'est-à-
dire un système qui redresse une tension continue triphasée d'entrée et la transforme, par excitation correspondante des semiconducteurs de puissance, à un niveau défini de tension de sortie, au-delà de la valeur de pointe de la tension redressée du secteur La fonction de base du présent régulateur élévateur est donnée par la charge pouvant être commandée par des ordres des semiconducteurs de puissance d'un accumulateur d'énergie magnétique, du secteur triphasé, et la décharge partielle ou complète de l'accumulateur d'énergie dans l'élément accumulateur d'énergie électrique soutenant la tension continue de sortie produite Pour une puissance donnée de sortie, la grandeur de l'accumulateur d'énergie magnétique ou, respectivement, sa valeur d'inductance est déterminée directement par la fréquence de commutation des semiconducteurs de puissance qui se trouve en particulier au-delà de la fréquence du secteur, et de manière avantageuse cela permet d'obtenir une diminution importante de volume de poids et par conséquent de prix du dispositif de conversion de tension De plus, grâce à l'utilisation de composants électroniques de puissance, on évite les organes mécaniques de réglage car, grâce à l'unité de commande, un tel dispositif est adapté à ces diverses tensions de fonctionnement ou respectivement oscillations de la tension de fonctionnement On peut ainsi former une tension continue d'alimentation constante pré-réglable, préférentiellement pour l'alimentation d'un transformateur pour le soudage électronique Par l'excitation, on obtient, outre la formation de la tension de sortie, une diminution des charges et de puissance apparente du secteur en se référant à l'influence de la forme du courant du secteur et vis-à-vis des concepts connus. Selon une autre variante de réalisation, le circuit intermédiaire est agencé entre le redresseur et le circuit utilisateur de tension continue Cette solution est avantageuse par le fait que le dispositif de commutation pour la charge de l'accumulateur d'énergie magnétique peut être configuré de façon plus simple et être d'un fonctionnement plus sûr et cela permet de se satisfaire d'un
seul dispositif de commutation.
Selon une autre configuration avantageuse, l'accumulateur d'énergie magnétique et l'élément accumulateur d'énergie sont agencés dans le circuit intermédiaire On peut ainsi se satisfaire d'un seul accumulateur d'énergie
magnétique pour le dispositif de conversion de tension.
Selon une autre configuration avantageuse, le dispositif de commutation est en parallèle avec l'élément accumulateur d'énergie et ceux-ci sont agencés entre les potentiels positif et négatif du circuit intermédiaire, donc au moins une conduite d'alimentation adjacente au potentiel positif est agencée entre le dispositif de commutation et l'élément accumulateur d'énergie d'un élément de commutation Grâce à un composant simple du commerce, comme, par exemple, une diode ou un commutateur, on peut créer une subdivision du circuit intermédiaire en deux moitiés pour la charge de l'accumulateur d'énergie magnétique et pour l'alimentation du circuit consommateur de tension continue,
à partir de l'élément accumulateur d'énergie électrique.
Selon une autre configuration, l'élément de commutation dans la conduite d'alimentation peut avoir la forme d'une diode et être agencé dans le sens de conduction, vers le circuit consommateur de tension continue On peut ainsi obtenir une interruption ou respectivement une répartition du circuit
intermédiaire en deux moitiés, sans contact.
Selon une autre variante de réalisation, deux dispositifs de commutation sont agencés dans une conduite de liaison reliant les potentiels négatif et positif du circuit intermédiaire, parallèlement à deux éléments accumulateurs d'énergie agencés en série dans une autre conduite de liaison et les deux conduites de liaison en parallèle peuvent être reliées l'une à l'autre entre les deux dispositifs de commutation et entre les deux éléments accumulateurs d'énergie, par une conduite intermédiaire Cela permet de diminuer de moitié la sollicitation de tension d'arrêt des dispositifs de commutation et de doubler la fréquence de commutation Cela permet dinsérer la régulation de la tension du noeud capacitif au circuit consommateur de tension continue dans la régulation de la
tension au circuit intermédiaire.
Par le fait que le dispositif de commande sollicite les entrées de commande ou, respectivement, d'entraînement des dispositifs de commutation montés en série de manière alternée pour la mise en communication des dispositifs de commutation et qu'entre les noeuds de la conduite d'alimentation reliée au potentiel négatif du redresseur et des conduites parallèles d'alimentation pour le dispositif de commutation et les éléments accumulateurs d'énergie ainsi que les noeuds de la conduite d'alimentation du côté potentiel positif du redresseur, sont prévus des éléments de commutation ou bien des diodes agencées dans le sens de la conduction, cela permet que l'énergie fournie puisse être accumulée dans deux accumulateurs d'énergie magnétique en parallèle dans les conduites d'alimentation entre le redresseur et les dispositifs
de commutation.
Une autre configuration est également possible dans laquelle entre le
redresseur et la source de tension alternative sont agencées des inductances.
Cela permet de diminuer la charge des oscillations harmoniques dans le réseau
de tension alternative.
Par le fait que, dans la conduite de liaison entre la conduite d'alimentation côtés potentiels positif et négatif du redresseur est inséré un élément accumulateur d'énergie électrique et que les inductances sont agencées entre le redresseur et la source de tension alternative avec les dispositifs de commutation qui leur sont affectés entre les inductances et le redresseur, cela permet d'amortir simultanément les oscillations harmoniques grâce à l'accumulateur d'énergie magnétique agencé dans le réseau de tension alternative et donc cela permet d'économiser des mesures d'amortissement supplémentaire. Selon une variante de réalisation, les dispositifs de commutation sont agencés en montage en étoile ou en triangle dans le cas d'une source de tension alternative triphasée Cela permet une simple adaptation du circuit du dispositif de conversion de tension à divers cas de charge du côté circuit consommateur de
tension continue.
Il est avantageux que le dispositif de commande pour la sollicitation des entrées de commande ou respectivement d'entraînement des dispositifs de commutation soit configuré pour une modulation de la largeur des impulsions; cela produit de courtes charges de mise en circuit dans les phases individuelles qui empêchent un effondrement du réseau mais permettent d'autre part que l'autre ou les autres phases puissent se stabiliser à nouveau pendant la charge de
la première phase.
Par le fait que un élément accumulateur d'énergie électrique, en particulier un condensateur, est relié en parallèle avec le circuit consommateur de tension continue et que la tension de fonctionnement de cet élément accumulateur d'énergie électrique dépendant du dimensionnement de l'inductance et de la durée de fermeture du dispositif de commutation, laquelle est effectuée par l'intermédiaire du dispositif de commande par l'entraînement des dispositifs de commutation, est plus faible que la tension de fonctionnement de l'accumulateur d'énergie magnétique agencé entre les dispositifs de commutation et la source de tension alternative, une libre régulation de la
tension à l'endroit du circuit consommateur de tension continue est possible.
Une autre configuration est avantageuse selon laquelle le dispositif de commutation est formé d'un semiconducteur bipolaire ou bidirectionnel de puissance, par exemple un triac ou un thyristor On peut ainsi travailler avec des commutateurs sans contact et commuter ainsi de plus fortes puissances par les dispositifs de commutation sans que des installations surdimensionnées de
refroidissement ou analogues ne soient nécessaires.
Une autre configuration est avantageuse dans laquelle le dispositif de commutation est formé d'un semiconducteur blocable de puissance par exemple un transistor, un transistor bipolaire à grille isolée, un transistor à effet de champ; on peut ainsi obtenir un dispositif de commutation favorable du point de
vue prix, disponible en un grand nombre et facile à exciter.
Pour de plus faibles puissances, le dispositif de commutation peut être formé de commutateurs mécaniques, par exemples des relais, des contacteurs ou analogues. Dans une autre variante de réalisation, le dispositif de commutation présente un transistor commandé en tension, par exemple un transistor bipolaire à grille isolée, agencé dans la conduite d'alimentation de deux diodes en série du redresseur, ainsi que deux diodes agencées en parallèle en opposition au sens de conduction des diodes du redresseur et un noeud pour la liaison de la phase de la source de tension alternative est agencé entre les deux diodes en parallèle avec le transistor commandé en tension; ainsi, on peut se satisfaire de plus petits accumulateurs d'énergie magnétique grâce à la répartition sur les diverses phases du circuit consommateur de tension alternative, tout en permettant
encore une commande au moyen d'un seul dispositif de commutation.
La présente invention concerne également un procédé pour l'alimentation d'un circuit consommateur de tension continue par une tension constante préréglable provenant d'une source de tension alternative o la tension alternative est redressée et la tension continue est maintenue dans un circuit
intermédiaire à la valeur préétablie.
Selon ce procédé, le circuit intermédiaire est relié, pendant des périodes successives et écartées dans le temps de diverses durées, à la source de tension alternative et entre ces périodes, l'énergie provenant de la source de tension alternative s'accumule dans un élément accumulateur d'énergie ou bien une inductance et pendant la période, l'énergie absorbée dans l'inductance ou respectivement l'élément accumulateur d'énergie est conduite au circuit consommateur de tension continue sous la tension de fonctionnement modifiée par rapport à la tension d'alimentation de la source de tension alternative Il est avantageux que, dans ce cas, des charges asymétriques du réseau ou respectivement des oscillations harmoniques puissent être empêchées pour la
plus grande part.
Si la source de tension alternative est raccordée exclusivement à un accumulateur d'énergie magnétique dans le circuit intermédiaire et que pendant la période o l'accumulateur d'énergie magnétique est en circuit avec l'élément accumulateur d'énergie agencé entre lui et le circuit consommateur de tension continue et que la tension de fonctionnement de l'élément accumulateur d'énergie dans le circuit intermédiaire est établie pendant la durée de commutation du dispositif de commutation qui lui est relié en parallèle, la tension de fonctionnement peut être établie de manière simple par liaison de l'accumulateur d'énergie magnétique avec l'élément accumulateur d'énergie électrique. Si l'énergie fournie par la source de tension alternative est accumulée et que dans des périodes écartées dans le temps d'une durée réglable, les éléments accumulateurs d'énergie sont mis en circuit avec un accumulateur d'énergie magnétique agencé dans le circuit intermédiaire et ainsi déchargés et que la tension de fonctionnement au circuit consommateur de tension continue est plus faible que la tension de fonctionnement des éléments accumulateurs d'énergie entre la source de tension continue et le dispositif de commutation et que la hauteur de la tension au circuit consommateur de tension continue peut être modifiée par la durée de commutation des dispositifs de commutation, l'énergie nécessitée par le circuit consommateur de tension continue peut être très
rapidement adaptée aux divers besoins.
Si l'inductance est chargée pendant les périodes éloignées dans le temps d'une durée pré-réglée par la source de tension continue et que pendant ces périodes, elle est en liaison, par le redresseur, avec le circuit intermédiaire ou respectivement ses éléments accumulateurs d'énergie électrique et que la durée entre les périodes ou respectivement la durée de la période est choisie de manière que la tension de fonctionnement au circuit consommateur de tension continue soit différente de la tension de fonctionnement de la source de tension alternative, on peut arriver à une modification simple de la tension de fonctionnement au circuit consommateur de tension continue par rapport à la
tension de fonctionnement à la source de tension alternative.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts caractéristiques, détails
et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description
explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisations de l'invention et dans lesquels: la figure 1 est un schéma de montage d'un dispositif selon l'invention pour l'alimentation en tension et en courant d'un circuit consommateur de tension continue alimenté par une source de tension alternative; la figure 2 est un diagramme du trajet du courant dans l'accumulateur d'énergie magnétique dans le circuit intermédiaire; la figure 3 est un diagramme du trajet du courant pour le circuit consommateur de courant continu; la figure 4 est un diagramme de la tension à l'entrée du circuit consommateur de tension continue; la figure 5 montre une variante de réalisation du schéma de montage montré à la figure 1 avec un dispositif de commutation formé d'un semiconducteur de puissance et montrant le schéma bloc de la commande correspondante; la figure 6 est un plan de montage d'une autre variante de réalisation d'un transformateur de tension avec deux dispositifs de commutation agencés en série la figure 7 est un diagramme du trajet de la tension à l'entrée du comparateur relié à un générateur de tension en triangle; la figure 8 est un diagramme du trajet de la tension dans la zone de l'un des deux dispositifs de commutation du transformateur de tension de la figure 4; la figure 9 est un diagramme du trajet de la tension dans la zone d'un autre dispositif de commutation du transformateur de tension de la figure 4; la figure 10 est un diagramme du trajet de la tension au noeud entre les deux dispositifs de commutation; la figure 11 est un diagramme de la caractéristique de réglage du trajet de la tension dans le circuit intermédiaire; la figure 12 est un plan de montage d'une autre variante de réalisation d'un convertisseur de tension selon l'invention, o les dispositifs de commutation sont agencés dans le circuit de tension alternative; la figure 13 montre un autre forme de réalisation du dispositif de commutation d'un convertisseur de tension selon l'invention; la figure 14 montre une autre forme de réalisation du dispositif de commutation pour un convertisseur de tension selon l'invention; la figure 15 est un diagramme vectoriel pour le trajet de la tension et du courant dans la zone du réseau de tension alternative; la figure 16 montre une autre variante de réalisation d'un convertisseur de tension selon l'invention o l'accumulateur d'énergie magnétique et le dispositif de commutation sont agencés dans la zone du réseau de tension alternative; la figure 17 montre une variante de réalisation du convertisseur de tension selon l'invention o l'accumulateur d'énergie magnétique est agencé dans le réseau de tension alternative et le dispositif de commutation dans le circuit intermédiaire; la figure 18 montre un diagramme du trajet du courant et de la tension pendant le processus de charge de l'accumulateur d'énergie magnétique; la figure 19 montre une variante de réalisation d'un convertisseur de tension selon l'invention avec accumulateurs d'énergie magnétique et dispositifs de commutation agencés dans le réseau de tension alternative; et la figure 20 montre un plan de montage d'une autre variante de réalisation d'un convertisseur de tension montré à la figure 17 avec deux
dispositifs de commutation en série.
Sur la figure 1 est monté un dispositif de conversion de tension 1 pour l'alimentation d'un circuit consommateur de tension continue 2 à partir d'une source de tension alternative 3 Pour pouvoir assurer une tension constante d'alimentation du circuit consommateur de tension continue 2, indépendamment de la tension de la source de tension alternative 3 et également un courant souhaité pour le circuit consommateur de tension continue 2, un convertisseur de tension 4 est agencé entre le circuit consommateur de tension 2 et la source de tension alternative 3 Ce convertisseur de tension 4 comprend un redresseur 5 et un circuit intermédiaire 6 entre le redresseur 5 et le circuit consommateur de
tension continue 2.
Le redresseur 5 peut préférentiellement être formé d'un redresseur à diodes comme dans le présent exemple de réalisation, et dans le cas de la configuration de la source de tension alternative 3 sous la forme d'une alimentation à plusieurs phases, les conduites de phase 7,8,9, le cas échéant en intercalant des inductances 10 pour limiter les oscillations harmoniques se présentant à travers les composants du circuit dans le redresseur 5 ou respectivement le circuit intermédiaire 6, lesquelles peuvent avoir une influence négative sur la source de tension alternative 3, sont raccordées aux conduites 11, 12, 13 par les noeuds 14 Dans ces conduites 11, 12, 13 sont agencées, entre ces noeuds 14 et une conduite d'alimentation 15 côté potentiel positif et une conduite d'alimentation 16 côté potentiel négatif, des diodes 17, 18 dans le même sens de conduction Les conduites d'alimentation 15, 16 alimentent le circuit intermédiaire 6 du convertisseur de tension 4 par le fait que dans le présent exemple de réalisation, un accumulateur d'énergie magnétique 19 et un élément de commutation 20 sont incorporés en série dans la conduite d'alimentation 15 vers le circuit consommateur de tension continue 2 L'élément de commutation 20 peut préférentiellement être formé d'une diode 21, mise en
circuit dans le sens de conduction.
Une conduite de liaison 23 est prévue, passant par un noeud 22, entre l'accumulateur d'énergie magnétique 19 et l'élément de commutation 20, vers la
conduite d'alimentation 16, o est agencé un dispositif de commutation 24.
Dans une conduite de liaison 25 entre les conduites d'alimentation 15 et 16, passant parallèlement à la conduite de liaison 23, est prévu un élément
accumulateur d'énergie 26, par exemple un condensateur 27.
Pour la commande de l'actionnement 28 du dispositif de commutation 24 est prévu un dispositif de commande 29 qui est schématiquement représenté par une case et dont la construction sera mieux expliquée ci- après en se référant au schéma-bloc fonctionnel Le dispositif de commande 29 est équipé de dispositifs d'entrée 30 et de dispositifs indicateurs 31 pour le courant et la tension dans les diverses parties du dispositif, et grâce à ces dispositifs d'entrée 30, des valeurs correspondantes de courant et de tension peuvent être prédéterminées dans le circuit intermédiaire 6 ou, respectivement, au circuit
consommateur de tension continue 2.
Le circuit consommateur de tension continue 2 peut, par exemple, être utilisé pour une source de courant de soudage 32 pour divers procédés de soudage, en particulier MIG/MAG ou TIG, WIG ou analogues, comme par
exemple un soudage par bombardement électronique et analogue.
Dans ce cas, la conduite d'alimentation 16 peut, par exemple, être raccordée à une pièce 33 et la conduite d'alimentation 15 à un pistolet à souder 34 Les valeurs de mesure obtenues à l'endroit de la source du courant de soudage 32 peuvent également être conduites à l'indicateur de valeur de mesure dans le circuit intermédiaire 6 ou, par les conduites de liaison 23, 25, pour une entrée au circuit consommateur de courant continu 2 et au dispositif de
commande 29.
Sur la figure 2 est représenté un diagramme qui montre le trajet dans le temps du courant côté tension continue Le temps (t) est porté sur l'axe des
abscisses de ce diagramme et le courant (I) sur l'axe des ordonnées.
Le fonctionnement du dispositif de couversion de tension 1 sera
maintenant mieux décrit en se référant aux figures 1 et 2.
La tension du secteur redressée par le redresseur triphasé 5 charge, à la position fermée du dispositif de commutation 24, l'accumulateur d'énergie
magnétique 19 pendant un intervalle de temps 36, à une valeur 37 de courant.
Après ouverture du dispositif de commutation 24, l'énergie accumulée dans l'accumulateur d'énergie magnétique 19 est conduite, pendant une durée 38, qui mène à une dissipation partielle de l'énergie accumulée, par la diode 21, à l'élément accumulateur d'énergie 26 La tension dans le circuit intermédiaire, au noeud 39, est soutenue par l'élément accumulateur d'énergie 26 qui est formé dun condensateur 27 et se trouve, pour maintenir la pleine possibilité de commande du système, préférentiellement, au-dessus de la valeur de pointe de
la tension redressée du secteur.
Le maintien à une valeur constante de la tension dans le circuit intermédiaire se produit sous la forme de régulations à deux boucles de manière qu'à partir de la soustraction de la valeur de consigne prédéterminée par le dispositif d'entrée 30 et de la valeur réelle présente au noeud 39 de la tension au circuit intermédiaire, on puisse obtenir un signal déterminant la valeur de pointe du courant se présentant dans l'accumulateur d'énergie magnétique 19 ou, respectivement, le dispositif de commutation 24 et ainsi également la valeur moyenne du courant dans le circuit intermédiaire au noeud 39 à une hauteur 40, pour application à un comparateur 41 Celui-ci compare la valeur instantanée du courant détectée, par exemple, au moyen de la chute de tension à une résistance il de mesure 42 dans le dispositif de commutation 24, à la valeur 37 du courant dans le circuit intermédiaire, qui forme un seuil de commutation et actionne l'entraînement 28 qui ouvre le dispositif de commutation 24 Par l'ouverture du dispositif de commutation 24, l'accumulateur d'énergie magnétique 19 se trouve déchargé pendant la durée de temps 38 par la diode 21 pour charger l'élément
accumulateur d'énergie électrique 26, c'est-à-dire le condensateur 27.
Dans cette phase, le circuit consommateur de tension continue 2 se trouve alimenté en énergie par l'accumulateur d'énergie magnétique 19 Si l'énergie cédée est plus importante que l'énergie nécessaire pour le prélèvement de courant et la tension définie au condensateur 27 et nécessaire au circuit consommateur de tension continue 2, l'énergie en excès est conduite à l'élément accumulateur d'énergie électrique 26 Après écoulement de la durée prédéterminée 38, le dispositif de commutation 24 est fermé par le dispositif de commande 29 au moyen de la sollicitation de l'entraînement 28 et l'accumulateur d'énergie magnétique 19 est de nouveau chargé à la valeur 37 par
l'énergie conduite de la source de tension alternative 3.
Pendant cet intervalle de temps 36 pour la charge de l'accumulateurd'énergie magnétique 19, le circuit consommateur de tension continue 2 reçoit l'énergie accumulée dans l'élément accumulateur d'énergie 26 par la conduite de liaison 25 et la conduite d'alimentation 15 Pour une bonne dimension des éléments et de l'intervalle 36 ou respectivement de la durée 38, l'énergie accumulée dans l'élément accumulateur d'énergie électrique 26 suffit à mettre à disposition du circuit consommateur de tension continue 2, l'énergie nécessaire
sous la forme de courant et de tension, pendant l'intervalle de temps 36.
Après écoulement de l'intervalle de temps 36, le dispositif de commutation 24 est ouvert par le dispositif de commande 29 et le processus
précédemment décrit se répète.
Les figures 3 et 4 montrent un diagramme du trajet du courant et de la tension à l'entrée du circuit consommateur de tension continue 2 pendant le temps (t) On peut voir que dans le cas du trajet de courant représenté en trait plein sur la figure 2, à la sortie de l'accumulateur d'énergie magnétique 19, il y a une valeur de courant 43 montrée en trait plein sur les figures 3 et 4, qui correspond à la hauteur ou au niveau 40, ainsi qu'une valeur de tension 44 La valeur de courant 43 est appliquée, à partir du point dans le temps 45, au circuit consommateur de tension continue 2 et la tension dans l'élément accumulateur
d'énergie 26 est maintenue constante.
Sur la figure 5 est montrée une variante de réalisation du circuit montré à la figure 1 du dispositif de conversion de tension 1 Contrairement à la forme de réalisation montrée à la figure 1, à la place du dispositif de commutation 24 est prévu un semiconducteur de puissance 46 unipolaire et unidirectionnel qui est blocable Ce semiconducteur de puissance 46 permet une sollicitation de tension d'arrêt et l'écoulement de courant dans un seul sens C'est pourquoi on obtient, contrairement à la variante de réalisation décrite à la figure 1, un
processus de commutation sans contact.
De plus, cette variante de réalisation donne un schéma-bloc du dispositif
de commande 29 pour l'excitation de ce semiconducteur de puissance 46.
Le maintien a une valeur constante de la tension dans le circuit intermédiaire au circuit consommateur de tension continue 2 se produit sous la forme d'une régulation en deux boucles, de manière que, de la soustraction d'une valeur de consigne de la tension établie au moyen d'un organe de réglage 47 au dispositif d'entrée 30 et d'une valeur réelle de la tension prise au noeud 39 du circuit intermédiaire 6, on puisse déduire une valeur de pointe de courant se présentant dans l'accumulateur d'énergie magnétique 19 ou respectivement dans le semiconducteur de puissance 46 et ainsi également la valeur moyenne du signal 48 déterminant le courant au circuit consommateur de tension continue 2, lequel signal 48 est montré en pointillé sur la figure 2, pour application à la sortie d'un amplificateur régulateur 49 La sortie de l'amplificateur régulateur 49 est reliée par une conduite 50 au comparateur 41 Celui-ci compare la valeur instantanée du courant détecté, par exemple, par la chute de tension à la résistance 42 dans le semiconducteur de puissance 46 à un seuil de
commutation, lequel est formé par le signal 48 de la figure 2.
Lorsqu'est atteint le seuil de commutation, une mémoire d'état de commutation 52 est déclenchée par la sortie 51 du comparateur 41 Après liaison du comparateur 41 à l'entrée 53 de la mémoire d'état de commutation 52, cette mémoire 52 est remise à son état initial par un signal à la sortie du comparateur 41 et la liaison par le semiconducteur de puissance 46 est interrompue La mise en circuit de la mémoire d'état de commutation 52 pour la production d'une liaison à travers le semiconducteur de puissance 46 se produit par l'intermédiaire d'une horloge 54 après écoulement d'une période prédéterminée de temps Le seuil de commutation selon le signal 48 se trouve ainsi établi à une valeur stationnaire par le circuit de régulation de tension du circuit intermédiaire, qui interfère avec la régulation de courant de façon que l'écoulement de puissance dans le circuit intermédiaire 6 corresponde à la prise de puissance du circuit consommateur de courant 2 à la valeur de tension
préétablie par l'unité d'entrée 30.
De plus, il est par ailleurs ou simultanément possible, dans le cadre de l'invention, de raccorder l'amplificateur régulateur 49, par une conduite 55 montrée en pointillé, directement au circuit consommateur de tension continue 2 Dans ce cas, l'état de charge du circuit consommateur de tension continue alimenté 2 peut également être prévu pour la régulation dans le cicuit
intermédiaire 6.
S'il n'y avait pas, dans le cas des dispositifs de conversion de tension 1 décrits aux figures 1 et 3, les inductances 10 côté secteur, le courant se déplacerait selon la fonction du redresseur 5, de manière idéale, sur des blocs de courant de phase de 1200 de large Au moyen des inductances 10, on peut obtenir partiellement par l'inductance interne du réseau non idéal qui est formé, en raison du plus grand recouvrement ou respectivement de la plus lente commutation de la valve, du redresseur 5, un trajet presque trapézoïdal du courant du secteur Pour un dimensionnement approprié, une diminution des
oscillations harmoniques du courant du secteur est ainsi possible.
L'unité d'alimentation selon l'invention peut être élargie, en particulier pour des hautes tensions dans le circuit intermédiaire, comme cela est représenté
à la figure 4.
La variante de réalisation montrée à la figure 6 du dispositif de conversion de tension 1 selon l'invention se différencie de la variante de réalisation montrée à la figure 1 par le fait que dans les conduites de liaison 23 et 25 sont insérés deux dispositifs de commutation 24, 26 et éléments accumulateurs d'énergie 26, 27 en série Les conduites de liaison 23, 25 entre les dispositifs de commutation 24, 56 et les éléments accumlateurs d'énergie 27, 57 sont reliées par les noeuds 58, 59 au moyen d'une conduite intermédiaire 60 En plus de l'élément de commutation 20 dans la conduite d'alimentation 15, un autre élément de commutation 20 est également agencé dans la conduite d'alimentation 16, entre les noeuds des conduites de jonction 23 et 25 dans la
conduite d'alimentation 16 en direction de conduction.
Si l'on utilise, pour les deux dispositifs de commutation 24, 56, des semiconducteurs de puissance 46 tels que ceux qui ont été décrits en se référant à l'exemple de réalisation de la figure 5, la sollicitation de tension d'arrêt peut être réduite à la moitié de la valeur maximale de la tension dans le circuit intermédiaire 6 De plus, la fréquence de commutation peut être doublée grâce à l'agencement des dispositifs de commutation 24, 56 en série et la régulation de la tension du point médian de la tension dans le circuit intermédiaire capacitif, c'est-à- dire du noeud 59, peut être insérée dans la régulation de la tension du circuit intermédiaire L'accumulateur d'énergie magnétique 19 peut également être divisé dans cette forme de réalisation, entre les rails positif et négatif de la tension du circuit intermédiaire. La commande des entraînements 28 et 61 des dispositifs de commutation 24 et 56 se produit au moyen des conduites 62 et 63 La conduite 63 est reliée à une sortie d'un comparateur 64 et la conduite 62 à la sortie d'un comparateur 66 en intercalant un inverseur 65 Une sortie de l'amplificateur régulateur 49 est reliée par des conduites 50 aux comparateurs 64, 66, lequel amplificateur, comme on l'a déjà expliqué pour le circuit de la figure 5, compare la différence entre une valeur de consigne de tension formée au moyen de l'organe de réglage 47 du dispositif d'entrée 30 et une valeur réelle détectée au noeud 39 dans le circuit intermédiaire 6 De plus, l'amplificateur 49 peut être
relié par la conduite 55 au circuit consommateur de courant continu 2.
Aux entrées des comparateurs 64 et 66 sont reliées, en plus des conduites 50, des conduites 67 qui relient un générateur de triangle 68 aux entrées des comparateurs 64 et 66 Grâce aux valeurs de mesure de différence de l'amplificateur 49 qui sont appliquées par les conduites 50, les entraînements 28 et 61 se trouvent actionnés plus ou moins tôt, c'est-à-dire que les éléments accumulateurs d'énergie électrique 26 et 57 sont chargés ou déchargés plus ou moins longtemps et ainsi l'accumulateur d'énergie magnétique 19 se trouve simultanément plus ou moins longtemps chargé, ce qui permet d'accumuler plus
ou moins d'énergie.
De plus, il peut se produire, par exemple comme cela est indiqué en pointillé, par une conduite 69, dans la régulation de la tension dans le circuit intermédiaire 6 lors de la charge du noeud 58 par le circuit consommateur de tension continue 2, un équilibrage éventuellement nécessaire des tensions aux
condensateurs 27, qui forment les éléments accumulateur d'énergie 26 et 57.
Dans ce but, le signal en triangle qui est fourni par le générateur de triangle 68 aux comparateurs 64 et 66 est modifié Dans ce but, on obtient, dans un amplificateur régulateur 70, la différence entre la tension dans le circuit intermédiaire 6 et au noeud 58 et ce signal de différence est appliqué par une conduite 71 aux entrées des comparateurs 64 et 66 Cette addition de la valeur établie de différence, qui est conduite par les conduites 71 aux comparateurs 64 et 66, mène à un déplacement correspondant des points de temps de commutation des dispositifs de commutation 24 et 56 De manière correspondante, le courant de charge au point médian appliqué à un noeud 72 présente alors une valeur moyenne corrigeant l'asymétrie qui n'est annulée que par une répartition identique de la tension au circuit consommateur de tension continue 2 aux deux condensateurs 27 des éléments accumulateurs d'énergie 26 et 57. Les inductances 10, représentées en supplément sur le dessin, peuvent être utilisées pour la diminution des oscillations harmoniques dans la zone de la source de tension alternative 3 ce qui a déjà été expliqué en se référant à la figure I Aux figures 7 à 11 sera mieux expliqué le processus de commande du
dispositif de commande 29 montré à la figure 6.
Sur tous ces diagrammes, le temps (t) est porté en abscisses et la tension (U) est portée en ordonnées Sur la figure 7 est montré le signal à la sortie du générateur de triangle 68 par une ligne 73 A cette ligne 73 sont affectés des seuils de commutation 74 et 75 qui sont établis par l'amplificateur 49 au moyen du pré-ajustement de l'organe de réglage 47 ou respectivement de la valeur réelle de la tension au noeud 39 Selon la différence établie entre ces deux valeurs, le seuil de commutation 74 ou respectivement 75 est déplacé dans le sens de la tension Dans l'exemple de réalisation montré à la figure 7, par exemple, le dispositif de commutation 24 est fermé au point dans le temps 76 pour être de nouveau ouvert au point 77 tandis que dans la zone de la demi-onde négative de la ligne du générateur 68, au point dans le temps 78, le dispositif de commutation 56 est fermé pour être de nouveau ouvert au point 79 Si, par exemple, une différence correspondante est établie au moyen de l'amplificateur 49 ou bien si un signal correspondant de différence est appliqué par l'amplificateur aux comparateurs 64 et 66, ce seuil de commutation 74 peut se déplacer de la position du seuil de commutation 74 au seuil de commutation 80 montré par la ligne en trait mixte double et le seuil négatif de commutation 75 peut se déplacer au seuil de commutation 81 montré par la ligne en trait mixte double Il s'ensuit que la période de temps 82 entre les points 83 et 84 o le dispositif de commutation 24 ou respectivement 56 est mis hors circuit et en
circuit devient plus grande que la période de temps 85 entre les points 76 et 77.
Il s'ensuit que l'accumulateur d'énergie magnétique 19 est plus longtemps chargé et pourra donner pendant les processus suivants de décharge, en un plus
court temps, une plus grande énergie.
Pour la bonne forme, il faut de plus encore indiquer que les lignes ou
courbes des figures 7 à 10 sont représentées en synchronisme dans le temps.
Donc, la courbe 86 montre le comportement du dispositif de commutation 24 tandis que la courbe 87 montre celui du dispositif de commutation 56 Sur la figure 10, les lignes 88 et 89 montrent des tensions proportionnelles dans le circuit intermédiaire 6 aux dispositifs de commutation 26, 56, en se rapportant aux périodes de temps 82 et 85 Les tensions moyennes pendant les périodes de commutation des dispositifs de commutation 24 et 56 sont montrées par les
courbes 90 et 91.
Sur la figure 11 est montrée la caractéristique du dispositif de commutation 24 ou 56 Sur ce diagramme, aussi bien en abscisses qu'en ordonnées est portée une tension U, la tension en ordonnées correspondant à la tension moyenne des courbes 90, 91 que l'on peut voir à la figure 10 tandis qu'en abscisses est portée la tension du seuil de commutation 74, 81 On peut voir de cette comparaison que pour différentes valeurs de seuil, le point de croisement entre la tension de valeur de seuil et la tension moyenne est sur une
ligne droite.
Sur la figure 12 est montrée une variante de réalisation du transformateur de tension 4 avec un amplificateur régulateur 92 pour la formation dun seuil de commutation 74, 75 Le seuil de commutation 74, 75 est appliqué, du circuit intermédiaire 6 par une conduite 93 et de l'organe de réglage
47 montré par exemple sur la figure 5, par une conduite 94, à l'amplificateur 92.
Le seuil de commutation qui en résulte se présente à la sortie 95 de l'amplificateur 92 Des accumulateurs d'énergie magnétique 96 et des dispositifs de commutation 97, 98, 99 sont agencés côté tension alternative, c'est-à-dire avant le redresseur 5 L'avantage de cette variante de réalisation du transformateur de tension 4 réside dans une considérable diminution des oscillations harmoniques du secteur Dans ce cas, cependant, les accumulateurs d'énergie magnétique 96 et les dispositifs de commutation 99 à 97 ainsi que le
redresseur 5 doivent être réalisés en triphasé.
Il s'est de plus révélé qu'en outre, aux valves se présentent des tensions d'arrêt en sens direct et inverse, dans les deux sens d'écolement du courant et les dispositifs de commutation 97 à 99 doivent donc être des éléments bidirectionnels bipolaires, par exemple doivent être formés par une combinaison correspondante de semiconducteurs bipolaires unidirectionnels de puissance 46 comme par exemple un circuit antiparallèle symétrique de thyristors blocables
tels qu'ils sont représentés dans le présente exemple de réalisation.
Pour chaque partie de cet exemple de réalisation, qui correspond aux
figures précédemment décrites, les mêmes chiffres de référence ont été utilisés.
La partie de puissance du transformateur de tension 4 est formée d'un câblage de l'accumulateur d'énergie magnétique 96 côté entrée, des dispositifs de comutation 97 à 99, dun pont de diodes du redresseur 5 côté sortie et d'un élément accumulateur d'énergie électrique 100 Pour une pleine aptitude à la commande du transformateur 4, la tension dans le circuit intermédiaire 6 doit de nouveau se trouver au dessus de la valeur de pointe de la tension redressée du secteur Par l'excitation des dispositifs de commutation 97 à 99, on peut prédéterminer les états de commutation et à l'état de commutation I, le dispositif de commutation 99 est ouvert, c'est-à-dire que l'écolement de courant est interrompu, et les dispositifs de commutation 97 et 98 sont fermés donc l'écoulement de courant est possible par le dispositif de commutation 97, 98 A l'état de commutation II, le dispositif de commutation 97 est par contre ouvert et les dispositifs de commutation 98 et 99 sont fermés tandis qu'à l'état III, le
dispositif de commutation 98 est ouvert et les dispositifs 97 et 99 sont fermés.
L'état de commutation IV est un état à vide, dans lequel tous les dispositifs de
commutation 97 à 99 sont ouverts.
Grâce à ce circuit, il est désormais possible d'indiquer, au moyen dune modulation de la largeur des impulsions de la tension du circuit intermédiaire qui se présente selon l'écoulement de courant du côté tension alternative du redresseur 5, un système convertisseur qui maintient l'équilibre du système de tension du secteur par l'intermédiaire d'accumulateurs d'énergie magnétique 96 ou respectivement d'inductances 101 qui le précède Ces inductances 101 peuvent être partiellement formées par l'inductance interne du réseau non idéal ou, respectivement, l'inductance parasite d'un transformateur éventuellement prévu en circuit La sortie d'un appareil de commande 102 est adaptée selon les écarts de régulation de tension dans le circuit intermédiaire 6, qu'établit l'amplificateur 92, aux besoins de puissance du circuit consommateur de tension continue 2 Au moyen de cet appareil de commande 102, on peut, pour éviter les puissances apparentes en mode fondamental, déterminer la différence orthogonale à la tension du secteur des deux systèmes de tension et modifier directement l'écoulement de courant ou respectivement de puissance côté entrée et sortie du transformateur 4 Les courants approximativement sinusoïdaux du secteur sont transformés selon la fonction du pont de diodes côté sortie, dans le redresseur 5, en un courant du circuit intermédiaire dont la valeur moyenne est stationnaire comme la valeur moyenne du courant de charge La tension dans le circuit intermédiaire 6 est soutenue par les éléments accumulateurs d'énergie électrique 100, n'ayant à absorber pour un courant constant de charge que les modifications de la fréquence des impulsions du courant du circuit intermédiaire. Pour obtenir les signaux d'excitation des dispositifs de commutation 97 à 99 du transformateur 4, on transforme la valeur de consigne de la tension du convertisseur en forme d'onde sinusoïdale stationnaire, à la sortie de l'appareil de commande 102, par une comparaison au moyen des comparateurs 103 avec une tension en triangle à la fréquence des impulsions d'un générateur de triangle 68, en signaux binaires de changement de phase dont la largeur des impulsions est modulée ou, respectivement, aux divers états de commutation à caractériser par une triade En raison des deux valeurs, au moins deux signaux de changement de phase présentent à chaque fois un même niveau et chaque état de commutation peut être formé par un court- circuit entre les phases correspondantes selon les états de commutations I à IV ci-dessus décrits ou, respectivement, les excitations qui leurs sont affectées des valves des dispositifs
de commutation 97 à 99.
L'excitation des dispositifs de commutation 97 à 99 se produit selon le montage en étoile par un élément équivalent 104 et une porte OU 105 par les
conduites 106 montrées en trait plein.
L'alimentation des dispositifs de commutation 97 à 99 se produit, dans le cas d'un circuit en triangle, exclusivement par l'intermédiaire des éléments équivalents 104 de deux signaux de changement de phase, comme cela est montré par le branchement des dispositifs de commutation 97 à 99 par les
conduites 107 montrées en pointillé en tant que variante de réalisation.
Dans le présent exemple de réalisation du transformateur 4, dans le même temps unitaire, seuls deux accumulateurs d'énergie magnétique 96 sont toujours en court-circuit donc des courants approximativement sinusoïdaux peuvent être redressés par le redresseur 5 La valeur moyenne du courant
redressé est égale à la valeur moyenne du courant de charge.
La régulation de la tension dans le circuit intermédiaire 6 se produit par la valeur de consigne de la tension dans le circuit intermédiaire, qui peut de nouveau être réglée au moyen de l'organe de réglage 47 du dispositif d'entrée 30 que l'on a décrit par rapport à la figure 1 et de la même façon qu'on l'a déjà
décrit en se référant à l'exemple de réalisation de la figure 1.
Sur la figure 13 est montrée une autre variante de réalisation pour la
configuration des dispositifs de commutation 97 à 99, o le montage anti-
parallèle des thyristors blocables se produit contrairement au montage en
parallèle montré à la figure 12, en série.
Selon la forme de réalisation montrée à la figure 14, les dispositifs de commutation 97 à 99 peuvent être formés de semiconducteurs bidirectionnels et unipolaires de puissance 46, par exemple des transistors bipolaires à grille isolée qui peuvent être remplacés par des transistors bipolaires, des transistors à effet de champ ou analogues. Sur la figure 15 est montré un schéma vectoriel des oscillations de base
des grandeurs de phase pour le transformateur 4 de la figure 12.
On peut voir, sur ce schéma vectoriel, qu'en prédéterminant l'amplitude 108 et l'angle de phase 109 d'une oscillation de base de la tension au convertisseur, c'est-à-dire la tension par les dispositifs de commutation électroniques 97 à 99, on peut fournir une oscillation de base du courant du secteur 110 en phase avec l'oscillation de base de la tension au secteur 111 Par une valeur de réglage, on peut, au moyen de l'appareil de commande 102,
maintenir cette égalité des phases.
Sur la figure 16, un point central de la tension dans le circuit intermédiaire, c'est-à-dire un point neutre 113 des dispositifs de commutation 97 à 99 et un point neutre 114 de la source de tension alternative 3 sont reliés, ce qui permet une commande simple du transformateur 4 Le point neutre 114 de la source de tension alternative 3 est formé par un point neutre 114 de
condensateurs 115 agencés en supplément qui forment un filtre 116.
Dans ce cas, il faut prévoir trois parties identiques du dispositif de commande 117 pour chaque phase de la source de tension alternative 3 dans le
cas d'un réseau triphasé, c'est-à-dire trois parties de dispositif de commande 117.
Etant donné que l'agencement et la fonction de ces parties de dispositifs de commande 117 sont identiques pour les trois phases de la source de tension alternative triphasée 3 représentée, la partie de dispositif de commande 117 en liaison avec une seule des trois phases représentées sera mieux décrite La commande au moyen de la partie de dispositif de commande 117 se produit
sous la forme d'une régulation du courant en deux points.
Selon l'écart de réglage de la tension dans le circuit intermédiaire 6, que l'on établit au moyen de l'amplificateur 70, on multiplie l'écart établi de réglage avec la valeur réelle de la tension au secteur dans un organe multiplicateur 118 de manière qu'il y ait, à sa sortie, une valeur de consigne du courant de phase du secteur proportionnelle à la tension du secteur Cela correspond presque au
comportement du secteur selon les oscillations de base en mode ohmique.
L'amplificateur 70 et l'organe multiplicateur 118 forment une régulation à deux boucles, c'est-à-dire un régulateur de tension avec régulateur de courant en cascade. Si une différence établie au moyen d'un étage comparateur 120 entre la valeur positive de consigne du courant de phase du secteur et la valeur réelle mesurée du courant de phase dépasse le seuil de commutation présélectionné dans l'étage comparateur 120, le dispositif de commutation 99 et, par analogie, les dispositifs de commutation 97, 99 excités par les autres parties du dispositif de commande 117 se trouvent mis en communication, et la tension au secteur effectue une augmentation de la valeur réelle du courant au secteur De manière correspondante, lors du passage en dessous d'un seuil inférieur de commutation de l'étage comparateur 120, cela conduit à une ouverture du dispositif de commutation 99 ou respectivement dans le cas de l'utilisation de semiconducteurs de puissance, à un blocage de ceux- ci ou respectivement à une diminution du courant de phase en raison de la démagnétisation de l'accumulateur d'énergie magnétique 19 par la différence entre le circuit intermédiaire et la tension au secteur Cela concerne naturellement également,
par analogie, les autres phases de la source de tension alternative multiphasée 3.
Pour la pleine aptitude à la commande, la tension dans le circuit intermédiaire 6 doit donc toujours se trouver au-dessus du double de la valeur de pointe entre
deux phases de la tension de la source de tension alternative 3.
Les autres parties non décrites qui correspondent aux formes de réalisation des exemples déjà décrits ont été pourvues des mêmes chiffres de
référence que précédemment.
Sur la figure 17 est représentée une autre variante de réalisation d'un transformateur 4 Sont caractéristiques de ce transformateur 4, les accumulateurs dénergie magnétique 19 agencés côté tension alternative, le dispositif de commutation 121 formé de constituants d'électronique de puissance côté tension continu, fonctionnant à la fréquence du réseau, et une diode 122 agencée dans le
circuit intermédiaire 6 ainsi que l'élément accumulateur d'énergie électrique 26.
La tension au circuit consommateur de tension continue 2 se trouve de nouveau au-dessus de la valeur de pointe de la tension redressée du secteur Pour diminuer la charge du courant dû aux oscillations harmoniques de la source de tension alternative 3 ou, respectivement, du secteur, un réseau de filtrage 123 est
le cas échéant prévu.
Avec le dispositif de commutation 121 en communication, c'est-à-dire lors d'un court-circuit du réseau triphasé, la montée approximativement linéaire des courants de phase est déterminée par l'accumulateur d'énergie magnétique 19 qui précède et la valeur instantanée de la tension au secteur Les valeurs du courant de phase partant, de l'état à vide et qui sont atteintes au point de mise hors circuit, sont directement proportionnelles aux valeurs instantanées de la tension et du moment de mise en circuit La démagnétisation des accumulateurs d'énergie magnétique 19 se produit par la diode 122 dans l'élément accumulateur dénergie électrique 26 sous la forme d'une modification linéaire du courant en première approximation Si la remise en circuit du dispositif de commutation 121 suit directement la fin de la démagnétisation complète de l'accumulateur d'énergie magnétique 19, il se forme pendant la durée de mise en circuit qui est constante pendant toute la période des oscillations de base, des courants de phase formés de triangles ayant des hauteurs des côtés variant sinusoidalement comme cela sera mieux expliqué ci-après en se référant à la figure 18 Les courants du secteur filtrés par le filtre 123 présentent à la première approximation une forme sinusoïdale et n'ont que peu de différence de
phase avec chaque tension au point médian.
La durée de mise en circuit du dispositif de commutation 121 qui définit l'amplitude du courant au secteur ou respectivement l'écoulement de puissance dans le circuit intermédiaire 6 peut être directement utilisée pour la régulation de la tension dans le circuit intemédiaire 6 du système Cela se produit comme suit: Avec l'établissement de la mémoire d'état de commutation 52 ou, respectivement, la mise en circuit du dispositif de commutation 121 qui lui est relié, un générateur de dents de scie 124 est actionné par l'intermédiaire de
l'inverseur 65 Lorsque la rampe de tension atteint une valeur qui se trouve au-
dessus du signal à la sortie de l'amplificateur 70, laquelle valeur secompose des écarts de réglage de la tension au circuit intermédiaire et d'un état de charge détecté par la conduite 55 du circuit consommateur de tension continue 2, la mémoire 52 d'état de commutation et les générateurs de dents de scie se trouvent remis à leur état initial par le comparateur 41 La durée de mise en circuit du dispositif de commutation 121 est ainsi directement définie par la sortie de l'amplificateur 70 La fin de la démagnétisation qui s'ensuit de l'accumulateur d'énergie magnétique 19 est établie par un dispositif détecteur et conduit à un nouvel établissement de la mémoire d'état de commutation 52 Le dispositif détecteur 125 permet d'établir l'état de magnétisation de l'accumulateur d'énergie magnétique 19, par exemple, par la polarité de la tension qui se présente à la diode 122 o la tension de blocage signifie que la
démagnétisation est terminée.
Sur la figure 18 est montré le trajet du courant et de la tension au secteur d'une phase dans la conduite entre l'accumulateur d'énergie magnétique 19 et le redresseur 5 La ligne 126 montre le tracé en dents de scie dû à l'effet du dispositif de commande 29 du courant de phase et la ligne 127 montre le tracé qui se présente dans la même zone pour la tension. Sur la figure 19 est montrée une variante de réalisation du circuit décrit à la figure 17 pour le transformateur 4, en particulier une autre forme de réalisation d'un dispositif de commutation 128 Sur cette figure également, des chiffres identiques de référence ont été utilisés pour des pièces identiques à
celles des modes de réalisation précédemment décrits.
Le dispositif de commutation 128 est formé de la combinaison d'un semiconducteur de puissance unipolaire et unidirectionnel 129 qui précède un
pont de diodes triphasées 130.
Sur la figure 20 est montrée une autre variante de réalisation d'un transformateur 4 Le schéma de montage correspond essentiellement à la forme de réalisation décrite en se référant à la figure 17 La figure 20 se différencie cependant de la figure 17 par le fait que la sollicitation en tension de blocage du semiconducteur de puissance 129 est divisée par deux et que la régulation de la tension d'un point médian de la tension du circuit intermédiaire capacitif 131 est incorporée dans la régulation de la tension du circuit intermédiaire 6 Par ailleurs, le montage représenté concernant, à l'agencement de l'accumulateur d'énergie magnétique 19 correspond à la forme de réalisation de la figure 17 tandis que l'agencement des éléments accumulateurs d'énergie électrique 26 et la structure du dispositif de commande 29 correspondent à la forme de réalisation
décrite à la figure 3.
Pour permettre un équilibrage des circuits du point médian de tension du circuit intermédiaire à l'état capacitif 131, sont prévues, pour les dispositifs de commutation 24 et 56 formés de semiconducteurs de puissance 129, des mémoires séparées d'état de commutation 52 Dans le cas o la tension dans les éléments accumulateurs d'énergie 57 est plus grande que dans les éléments accumulateurs d'énergie 26, grâce à l'amplificateur 132 surveillant la répartition symétrique de la tension au circuit intermédiaire, la durée de conduction du dispositif de commutation 24 est écourtée et celle du dispositif de commutation 56 est prolongée, ce qui conduit à un équilibrage des tensions dans les deux
éléments accumulateurs d'énergie 26, 57.
Cela a pour résultat la présence d'un courant au point médian rendant symétrique les tensions partielles La dérivation du signal de remise à l'état initial du générateur de dents de scie 124 doit se produire là par une porte OU 133, c'est-à-dire une jonction des sorties de la mémoire d'état de commutation 52. Il faut finalement indiquer qu'il est possible, dans le cadre de la présente invention, d'échanger les uns pour les autres des parties individuelles ou respectivement groupes individuels de commutation des diverses formes décrites de réalisation tant que cela est fonctionnellement possible Bien entendu, des pièces individuelles ou respectivement groupes des circuits décrits aussi bien dans le dispositif de commande 29 ou bien dans le circuit intermédiaire 6 ou dans la partie côté secteur du transformateur 4, peuvent
former des solutions indépendantes.

Claims (17)

REVENDICATIONS
1 Dispositif de conversion de tension avec un circuit consommateur de tension continue alimenté par une source de tension alternative monophasée ou multiphasée, avec un transformateur agencé entre la source de tension alternative et le circuit consommateur de tension continue, un redresseur et un circuit intermédiaire pour établir la tension au circuit consommateur de tension continue, caractérisé en ce qu'au circuit intermédiaire ( 6) est affecté un dispositif de commande ( 29) qui est en circuit avec des dispositifs externes d'ajustement ou respectivement de surveillance de la tension et/ou du courant à l'entrée du circuit consommateur de tension continue ( 2) et en ce qu'une sortie du dispositif de commande ( 29) est reliée à une entrée de commande d'un dispositif de commutation ( 24) qui est agencé entre un élément accumulateur d'énergie électrique ( 26) et un accumulateur d'énergie magnétique ( 19) et en ce que l'élément accumulateur d'énergie ( 26) et l'accumulateur d'énergie magnétique ( 19) sont prévus entre une sortie du circuit intermédiaire ( 6) et la source de tension alternative ( 3) et au moins l'élément accumulateur d'énergie ( 26) ou bien l'accumulateur d'énergie magnétique ( 19) est agencé dans le circuit
intermédiaire ( 6).
2.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit intermédiaire ( 6) est agencé entre le redresseur ( 5) et le circuit consommateur de
tension continue ( 2).
3 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2,
caractérisé en ce que l'accumulateur d'énergie magnétique ( 19) et l'élément
accumulateur d'énergie ( 26) sont agencés dans le circuit intermédiaire ( 6).
4 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de commutation ( 24) est en parallèle avec l'élément accumulateur d'énergie ( 26) et ceux-ci sont agencés entre les potentiels positif, et négatif du circuit intermédiaire ( 6) et au moins un élément de commutation ( 20) est agencé dans la conduite d'alimentation ( 15) côté potentiel positif entre le dispositif de
commutation ( 24) et l'élément accumulateur d'énergie ( 26).
5 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de commutation ( 20) dans la conduite d'alimentation ( 15) est sous la forme d'une diode ( 21) et est agencé dans le sens de conduction par rapport au circuit
consommateur de tension continue ( 2).
6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2,
caractérisé en ce que deux dispositifs de commutation ( 24, 56) sont agencés dans une conduite de liaison ( 23) reliant les potentiels négatif et positif du circuit intermédiaire ( 6), parallèlement à deux éléments accumulateurs d'énergie ( 26, 57) en série dans une autre conduite dalimentation ( 25) et les deux conduites de liaison en parallèle ( 23, 25) sont reliées l'une à l'autre au moyen d'une conduite intermédiaire ( 60) entre les deux dispositifs de commutation ( 24,
56) et entre les deux éléments accumulateurs d'énergie ( 26, 57).
7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le dispositif de commande ( 29) sollicite alternativement les entrées de commande ou respectivement entraînements ( 28) des dispositifs de commutation ( 24,56) en série, pour la mise en communication des dispositifs de commutation ( 24, 56) et ce qu'entre les noeuds ( 14) de la conduite d'alimentation ( 16) côté potentiel négatif du redresseur ( 5) et les conduites de liaison en parallèle ( 23, 25) pour le dispositif de commutation ( 24, 56) et les éléments accumulateurs d'énergie ( 26, 57) ainsi que les noeuds ( 14) dans la conduite d'alimentation ( 15) côté potentiel positif du redresseur ( 5), sont prévus des éléments de commutation ( 20) ou bien des diodes ( 21) agencées dans le sens
de conduction.
8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'entre le redresseur ( 5) et la source de tension alternative ( 3)
sont agencées des inductances ( 10).
9 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la conduite de liaison ( 25) entre les conduites d'alimentation ( 15, 16) côtés potentiels positif et négatif du redresseur ( 5), est inséré un élément accumulateur d'énergie électrique ( 100) et les inductances ( 101) sont agencées entre le redresseur ( 5) et la source de tension alternative ( 3) et les dispositifs de commutation ( 97, 98, 99) qui leur sont affectés sont agencés entre les
inductances ( 101) et le redresseur ( 5).
Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les dispositifs de commutation ( 97,98, 99) sont agencés en montage en étoile dans
le cas d'une source de tension alternative triphasée.
11 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les dispositifs de commutation ( 97, 98, 99) sont agencés en montage en triangle
dans le cas d'une source de tension alternative triphasée ( 3).
12 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le dispositif de commande ( 29) est configuré pour la sollicitation des entrées de commande ou respectivement des entraînements ( 28) des dispositifs de commutation( 97,98, 99) pour une modulation de la largeur
des impulsions.
13 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'un élément accumulateur d'énergie électrique ( 100), en particulier un condensateur ( 27), est monté en parallèle avec le circuit consommateur de tension continue ( 2) et la tension de fonctionnement de cet élément accumulateur d'énergie électrique ( 100) est plus faible, selon le dimensionnement de l'inductance ( 101) et la durée de fermeture du dispositif de commutation ( 97, 98, 99) effectuée par le dispositif de commande ( 29) par l'intermédiaire de l'entraînement des dispositifs de commutation ( 97,98, 99), que la tension de fonctionnement de l'accumulateur dénergie magnétique ( 96) agencé entre les dispositifs de commutation ( 97, 98,99) et la source de tension
alternative ( 3).
14 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que chaque dispositif de commutation ( 97,98, 99)est formé dun semiconducteur de puissance bipolaire ou bidirectionnel ( 46), par exemple
un triac ou un thyristor.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le dispositif de commutation ( 24, 56) est formé d'un semiconducteur blocable de puissance ( 46), par exemple un transistor, un
transistor bipolaire à grille isolée, un transistor à effet de champ.
16 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le dispositif de commutation ( 24, 56) est formé de
commutateurs mécaniques, par exemple, relais, contacteurs ou analogues.
17 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le dispositif de commutation présente un transistor commandé en tension agencé dans la conduite d'alimentation de deux diodes en circuit l'une derrière l'autre ( 17, 18) du redresseur ( 5), lequel transistor peut être par exemple un transistor bipolaire à grille isolée (IGBT), ainsi que deux diodes ( 21) en parallèle avec le transistor, agencées en sens opposé au sens de conduction des diodes ( 17,18) du redresseur ( 5) et en ce qu'un noeud ( 14) pour la liaison de la phase de la source de tension alternative ( 3) est agencé entre les
deux diodes ( 17,18) en parallèle avec le transistor commandé en tension.
18 Procédé pour l'alimentation d'un circuit consommateur de tension continue au moyen d'une tension constante pouvant être préréglée, provenant d'une source de tension alternative, o la tension alternative est redressée et la tension redressée est maintenue à la valeur préétablie dans un circuit intermédiaire, caractérisé en ce que le circuit intermédiaire ( 6) est relié, pendant des périodes se suivant et éloignées dans le temps de diverses durées, à la source de tension alternative ( 3) et entre ces périodes, l'énergie conduite de la source de tension alternative ( 3) est fournie à un élément accumulateur d'énergie ( 26,54) ou à une inductance ( 101) et en ce que pendant la période, l'énergie absorbée dans l'inductance ( 101) ou respectivement l'élément accumulateur d'énergie ( 26,57) est conduite au circuit consommateur de tension continue ( 2) sous une tension de fonctionnement modifiée par rapport à la tension d'alimentation de la
source de tension alternative ( 3).
19 Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la source de tension alternative ( 3) est exclusivement raccordée à un accumulateur d'énergie magnétique ( 19) dans le circuit intermédiaire ( 6) et en ce que pendant la période précitée, l'accumulateur d'énergie magnétique ( 19) est en circuit avec l'élément accumulateur d'énergie ( 26) agencé entre lui et le circuit consommateur de tension continue ( 2) et en ce que la tension de fonctionnement de l'élément accumulateur d'énergie est établie dans le circuit intermédiaire ( 6) pendant la
durée de commutation du dispositif de commutation ( 24) qui est en parallèle.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 18 ou 19,
caractérisé en ce que l'énergie fournie par la source de tension alternative ( 3) est accumulée et, pendant des périodes éloignées les unes des autres dans le temps,dune durée réglable, des éléments accumulateurs d'énergie ( 26, 57) sont mis en circuit avec un accumulateur d'énergie magnétique ( 19) affecté au circuit intermédiaire ( 6) pour un déchargement et la tension de fonctionnement appliquée au circuit consommateur de tension continue ( 2) est plus petite que la tension de fonctionnement des éléments accumulateurs d'énergie ( 26,57) entre la source de tension alternative ( 3) et le dispositif de commutation ( 24,56) et en ce que le niveau de la tension au circuit consommateur de tension continue ( 2) peut être modifié par la durée de commutation des dispositifs de commutation
( 24,56).
21 Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'inductance ( 101) est chargée par un dispositif de commutation ( 97,98, 99) pendant des périodes éloignées les unes des autres dans le temps, d'une durée pouvant être préétablie par la source de tension alternative ( 3) et pendant les périodes, elle est appliquée par le redresseur ( 5) au circuit intermédiaire ( 6) ou, respectivement, à ses éléments accumulateurs d'énergie électrique ( 100) et la durée entre les périodes o respectivement la durée de la période est choisie de manière que la tension de fonctionnement au circuit consommateur de tension continue ( 2) soit différente de la tension de fonctionnement dans la source de tension alternative ( 3).
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