FR2699783A1

FR2699783A1 - Induction heater power supply with variable power output

Info

Publication number: FR2699783A1
Application number: FR9215568A
Authority: FR
Inventors: Poumey Michel
Original assignee: Cableco
Current assignee: Cableco
Priority date: 1992-12-17
Filing date: 1992-12-17
Publication date: 1994-06-24
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: FR2699783B1

Abstract

The induction generator has a primary circuit with the three phases of the mains supply connected directly to a rectifier (4). The rectifier output supplies a series circuit.The series circuit comprises a parallel resonant circuit that has an inductor (L) magnetically coupled in air to the secondary circuit (2), and a power semiconductor switching circuit (3) that is periodically opened and closed. A circuit breaker (I1) is connected in series with one of the phases supplying the rectifier to temporarily interrupt the supply in that phase.

Description

GENERATEUR A INDUCTION A PUISSANCE DELIVREE VARIABLE
L'invention concerne un générateur à induction, susceptible de faire varier la puissance délivrée notamment au niveau d'un circuit secondaire, ledit générateur étant alimenté par le secteur d'alimentation électrique triphasé, notamment 380-400 Volts, 50-60 Hz.INDUCTION GENERATOR WITH VARIABLE POWER SUPPLY
The invention relates to an induction generator, capable of varying the power delivered in particular at the level of a secondary circuit, said generator being supplied by the three-phase electrical supply sector, in particular 380-400 Volts, 50-60 Hz.

On connaît depuis déjà longtemps des générateurs à induction, comportant un circuit oscillant intégrant un condensateur et une inductance en parallèle. Ce circuit oscillant est monté en série avec un interrupteur commandé travaillant en haute fréquence, et est alimenté par une tension continue obtenue par redressement du secteur monophasé. Induction generators have been known for a long time, comprising an oscillating circuit integrating a capacitor and an inductor in parallel. This oscillating circuit is mounted in series with a controlled switch working at high frequency, and is supplied by a direct voltage obtained by rectification of the single-phase sector.

Cet interrupteur est avantageusement fermé lorsque la tension à ses bornes est voisine de zéro. Ses périodes de fermeture ont une durée telle, quelles permettent l'accumulation d'énergie dans le circuit oscillant, l'énergie ainsi stockée étant déchargée dans un circuit secondaire lorsque l'interrupteur est ouvert, cette décharge induisant des courants de FOUCAULT dans ce circuit secondaire, dont la fréquence est égale à la fréquence propre dudit circuit oscillant Le circuit secondaire est généralement constitué par une pièce de métal que l'on veut chauffer, qui est couplé magnétiquement, dans l'air, avec l'inductance du circuit oscillant. This switch is advantageously closed when the voltage across its terminals is close to zero. Its closing periods have such a duration, which allow the accumulation of energy in the oscillating circuit, the energy thus stored being discharged in a secondary circuit when the switch is open, this discharge inducing EDUCATIONAL currents in this circuit secondary, the frequency of which is equal to the natural frequency of said oscillating circuit The secondary circuit is generally constituted by a piece of metal which one wants to heat, which is coupled magnetically, in air, with the inductance of the oscillating circuit.

Ces générateurs connus actuellement sont alimentés par le secteur monophasé, typiquement 230 Volts alternatif. De fait, les interrupteurs commandés pour ce type d'application sont des interrupteurs rapides, typiquement constitués par des semi-conducteurs, notamment des transistors bipolaires MOS ou IGBT. Ces interrupteurs sont soumis, lors de leur ouverture à une tension voisine de 1 000 Volts, pour une tension efficace de 230 Volts. On connaît des semi-conducteurs susceptibles de résister à de telle tension, voire à des tensions supérieures et typiquement à des tensions voisines de 1 500 Volts. These generators currently known are supplied by the single-phase sector, typically 230 Volts AC. In fact, the switches controlled for this type of application are fast switches, typically constituted by semiconductors, in particular bipolar MOS or IGBT transistors. These switches are subjected, when they are opened to a voltage close to 1000 volts, for an effective voltage of 230 volts. Semiconductors are known which can withstand such a voltage, or even higher voltages and typically at voltages close to 1,500 volts.

En revanche, lorsque l'on utilise le secteur d'alimentation triphasé, les tensions d'ouverture aux bornes de tels semi-conducteurs peuvent atteindre et même dépasser 2 000 Volts, pour une tension efficace de 400 Volts, aboutissant à leur déterioration quasi-instantanée. En d'autres termes, les semiconducteurs disponibles sont inadaptés pour résister à de telles tensions. On the other hand, when using the three-phase supply sector, the opening voltages at the terminals of such semiconductors can reach and even exceed 2,000 volts, for an effective voltage of 400 volts, resulting in their almost deterioration. instant. In other words, the available semiconductors are unsuitable for withstanding such voltages.

L'objet de l'invention est donc de proposer un dispositif susceptible de permettre la réalisation de tels générateurs, alimentés par le secteur triphasé alternatif. En effet, le besoin pour de tels générateurs devient sans cesse croissant, notamment pour des applications industrielles nécesitant de fortes puissances incompatibles avec le secteur 230V monophasé, tout particulièrement dans le cadre d'appareils pour cuisine industrielle, notamment grosses friteuses, marmites, etc... The object of the invention is therefore to propose a device capable of allowing the production of such generators, supplied by the AC three-phase sector. Indeed, the need for such generators is constantly growing, especially for industrial applications requiring high powers incompatible with the single-phase 230V sector, especially in the context of industrial kitchen appliances, especially large fryers, pots, etc. ..

Selon l'invention, on procède tout d'abord à la réalisation de l'oscillation d'un circuit resonant parallèle monté en série avec un interrupteur commandé, l'ensemble étant monté aux bornes d'un pont redresseur alimenté par deux des phases seulement du secteur triphasé, puis, dès lors que l'oscillation de ce circuit résonant est obtenue, on procède au branchement de la dernière phase sur ledit pont redresseur. According to the invention, one proceeds first of all to the oscillation of a parallel resonant circuit mounted in series with a controlled switch, the assembly being mounted at the terminals of a rectifier bridge supplied by only two of the phases of the three-phase sector, then, as soon as the oscillation of this resonant circuit is obtained, the last phase is connected to said rectifier bridge.

En d'autres termes, l'invention consiste à obtenir l'oscillation du circuit résonant selon un principe d'alimentation monophasé, puis ensuite à procéder au branchement de l'alimentation triphasé. In other words, the invention consists in obtaining the oscillation of the resonant circuit according to a principle of single-phase supply, then then in proceeding to the connection of the three-phase supply.

Avantageusement, la troisième phase n'est reliée au pont redresseur que lorsque sa tension est inférieure à la tension crête détectée aux bornes de celuici. Advantageously, the third phase is only connected to the rectifier bridge when its voltage is lower than the peak voltage detected across the terminals.

L'invention concerne donc un générateur à induction alimenté par le secteur triphasé alternatif comprenant:
- un circuit primaire intégrant un redresseur définissant une borne positive et une borne négative, auxquelles sont montés en série un circuit oscillant intégrant une inductance, destinée à être couplée magnétiquement dans l'air à un circuit secondaire, et un interrupteur commandé destiné à ouvrir ou fermer ledit circuit primaire;
- un interrupteur monté sur l'une des trois phases du secteur en amont du pont redresseur, et destiné à couper l'alimentation de cette phase de manière temporaire.The invention therefore relates to an induction generator powered by the alternating three-phase sector comprising:
a primary circuit integrating a rectifier defining a positive terminal and a negative terminal, to which are mounted in series an oscillating circuit integrating an inductor, intended to be magnetically coupled in air to a secondary circuit, and a controlled switch intended to open or closing said primary circuit;
- a switch mounted on one of the three phases of the sector upstream of the rectifier bridge, and intended to cut the supply of this phase temporarily.

Avantageusement, l'interrupteur commandé est constitué par deux transistors semi-conducteurs montés en cascade, c'est à dire que le collecteur de l'un est relié à l'émetteur de l'autre, la grille de chacun d'eux étant reliée à un circuit de commande, au niveau duquel s'effectue le réglage effectif de la puissance délivrée par le générateur par variation de la durée de fermeture des deux transistors, une diode montée en inverse et un condensateur étant montés en outre entre le collecteur et l'émetteur de chacun desdits transistors
De la sorte, et par un choix approprié de la capacité de chacun de ces deux condensateurs, la tension d'ouverture aux bornes de chacun de ces transistors semi-conducteurs se trouve réduite à une valeur au plus égale à 1 000 Volts pour une tension crête en sortie de redresseur de 566 Volts (correspondant à une tension de 400 Volts efficaces entre phases), valeur tout à fait supportable par les semi-conducteurs du commerce.Advantageously, the controlled switch is constituted by two semiconductor transistors connected in cascade, that is to say that the collector of one is connected to the transmitter of the other, the grid of each of them being connected to a control circuit, at which the effective adjustment of the power delivered by the generator is effected by variation of the duration of closure of the two transistors, a diode mounted in reverse and a capacitor being further mounted between the collector and the transmitter of each of said transistors
In this way, and by an appropriate choice of the capacity of each of these two capacitors, the opening voltage at the terminals of each of these semiconductor transistors is reduced to a value at most equal to 1000 volts for a voltage peak at the rectifier output of 566 Volts (corresponding to a voltage of 400 Volts rms between phases), a value that is quite bearable by commercial semiconductors.

Avantageusement, les deux transistors semi-conducteurs constitutifs de l'interrupteur commandé sont identiques, et les deux condensateurs montés en parallèle à leur borne ont également une capacité identique. Advantageously, the two semiconductor transistors constituting the controlled switch are identical, and the two capacitors mounted in parallel with their terminal also have an identical capacity.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, on monte en parallèle aux bornes positive et négative du redresseur, d'une part une résistance associée à un interrupteur, typiquement un transistor, et d'autre part un condensateur. According to an advantageous characteristic of the invention, the positive and negative terminals of the rectifier are mounted in parallel, on the one hand a resistor associated with a switch, typically a transistor, and on the other hand a capacitor.

La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. The manner in which the invention can be implemented and the advantages which ensue therefrom will emerge more clearly from the following exemplary embodiments, given by way of indication and without limitation in support of the appended figures.

La figure 1 est une représentation schématique du circuit électrique du dispositif conformément à l'invention. Figure 1 is a schematic representation of the electrical circuit of the device according to the invention.

La figure 2 est une représentation du graphe représentatif de la variation de la tension en sortie du pont redresseur en fonction du temps, lorsque l'interrupteur I1 sur la troisième phase est ouvert, avant démarrage de l'oscillation, c'est à dire avant fermeture de l'interrupteur commandé (3). FIG. 2 is a representation of the graph representative of the variation of the voltage at the output of the rectifier bridge as a function of time, when the switch I1 on the third phase is open, before starting the oscillation, that is to say before closing of the controlled switch (3).

La figure 3 est une représentation de la variation des tensions aux bornes respectives des deux transistors semi-conducteurs de l'interrupteur commandé en fonction du temps lorsque l'oscillation a démarré. FIG. 3 is a representation of the variation of the voltages at the respective terminals of the two semiconductor transistors of the controlled switch as a function of time when the oscillation has started.

La figure 4 est une représentation de l'enveloppe de la tension aux bornes de l'interrupteur commandé en fonction du temps lorsque l'interrupteur I1 sur la troisième phase est ouvert, et lorsque l'interrupteur k est également ouvert. FIG. 4 is a representation of the envelope of the voltage across the terminals of the controlled switch as a function of time when the switch I1 on the third phase is open, and when the switch k is also open.

La figure 5 est une représentation schématique de l'enveloppe de la tension de l'oscillation aux bornes de l'interrupteur commandé (3) en fonction du temps lors de la fermeture de l'interrupteur I1 de la troisième phase. Figure 5 is a schematic representation of the envelope of the oscillation voltage across the controlled switch (3) as a function of time when the switch I1 of the third phase is closed.

La figure 6 est une représentation schématique d'une première forme de réalisation du circuit driver de l'interrupteur commandé. Figure 6 is a schematic representation of a first embodiment of the driver circuit of the controlled switch.

La figure 7 est une représentation schématique d'une autre forme de réalisation du circuit driver de l'interrupteur commandé. Figure 7 is a schematic representation of another embodiment of the driver circuit of the controlled switch.

La figure 1 représente le schéma électrique simplifié du dispositif conforme à l'invention. Celui-ci comporte tout d'abord le secteur d'alimentation électrique triphasé alternatif 400Volts efficace entre phases (soit 566 Volts crête), référencé par ses trois phases (P1,P2,P3), reliés chacune à un redresseur (4), typiquement constitué par un pont de diodes, bien connu pour sa fonction et son application. Figure 1 shows the simplified electrical diagram of the device according to the invention. First of all, this comprises the 400Volts three-phase AC power supply sector effective between phases (i.e. 566 Volts peak), referenced by its three phases (P1, P2, P3), each connected to a rectifier (4), typically constituted by a diode bridge, well known for its function and its application.

De manière connue, un tel pont redresseur (4) définit deux bornes, respectivement une borne positive (9) et une borne négative (10), auxquelles est branché le circuit conforme à l'invention. In known manner, such a rectifier bridge (4) defines two terminals, respectively a positive terminal (9) and a negative terminal (10), to which the circuit according to the invention is connected.

Aux bornes (9) et (10) sont montés en série tout d'abord un circuit résonant parallèle (1), comportant de manière connue en parallèle une inductance L et un condensateur Co, puis un interrupteur commandé (3), décrit en détail ultérieurement. At the terminals (9) and (10) are mounted in series first of all a parallel resonant circuit (1), comprising in a known manner in parallel an inductance L and a capacitor Co, then a controlled switch (3), described in detail later.

En outre, sont également montés en parallèle aux bornes (9) et (10) du pont redresseur (4) d'une part, une résistance R en série avec un interrupteur
I2, et d'autre part un condensateur C, la fonction de ces différents éléments étant également décrites ultérieurement.In addition, are also mounted in parallel to the terminals (9) and (10) of the rectifier bridge (4) on the one hand, a resistor R in series with a switch
I2, and on the other hand a capacitor C, the function of these various elements being also described later.

Enfin, on a représenté par le schéma électrique (2) le circuit secondaire recevant l'énergie par induction magnétique du circuit résonant (1), le couplage magnétique étant avantageusement dépourvu de circuit magnétique de couplage, de sorte que le transfert d'énergie s'effectue par couplage magnétique direct dans l'air, voire dans un diéléctrique de même perméabilité magnétique égale à 1. On a donc symbolisé par L' l'inductance dudit circuit secondaire (2) et par Ch la charge alimentée par cette énergie. Dans certaines applications, ce circuit secondaire (2) est constitué par une pièce métallique, typiquement une casserole ou une marmite, que l'on veut chauffer. Finally, the electrical diagram (2) shows the secondary circuit receiving the energy by magnetic induction from the resonant circuit (1), the magnetic coupling advantageously having no magnetic coupling circuit, so that the energy transfer s 'is carried out by direct magnetic coupling in air, or even in a dielectric of the same magnetic permeability equal to 1. We therefore symbolized by L' the inductance of said secondary circuit (2) and by Ch the load supplied by this energy. In some applications, this secondary circuit (2) consists of a metal part, typically a saucepan or a pot, which is to be heated.

L'inductance L du circuit résonant parallèle (1) constitue directement dans l'exemple décrit, l'inducteur. Il va de soi que l'on pourrait mettre en série avec l'inductance L, une seconde inductance, dans l'hypothèse où l'inductance L ne servirait que d'inducteur. The inductance L of the parallel resonant circuit (1) constitutes directly in the example described, the inductor. It goes without saying that one could put in series with inductance L, a second inductance, on the assumption that inductance L would only be used as inductor.

L'interrupteur commandé (3) est constitué préférentiellement de deux transistors semi-conducteurs T1 et T2, de conception MOS ou encore IGBT, bien connus pour leur application à la fermeture et à l'ouverture rapide d'un circuit. Ces deux transistors T1 et T2 sont montés en cascade. En outre, entre le collecteur et l'émetteur de chacun d'entre eux sont montées une diode D1 respectivement D2, montée en inverse, et, un condensateur C1 respectivement
C2, tel qu'on peut le voir sur la figure 1.La grille ou éléctrode de commande de chacun de ces transistors T1 et T2 est pilotée simultanément au moyen d'un circuit indépendant, dénommé dans le domaine considéré par l'expression anglaise "driver" (6), celui-ci recevant lui-même une tension périodique rectangulaire continue 0 - 18 Volts en provenance d'un circuit de commande (7), dont l'un des paramètres de fonctionnement, à savoir notamment la période, peut être introduit par tout moyen, notamment au moyen d'un potentiomètre (8), d'un bouton poussoir, etc.. Ce circuit de commande (7) contrôle en permanence la valeur de la tension VT1 aux bornes de l'interrupteur commandé (3).The controlled switch (3) preferably consists of two semiconductor transistors T1 and T2, of MOS or IGBT design, well known for their application to the closing and rapid opening of a circuit. These two transistors T1 and T2 are connected in cascade. In addition, between the collector and the transmitter of each of them are mounted a diode D1 respectively D2, mounted in reverse, and, a capacitor C1 respectively
C2, as can be seen in FIG. 1. The gate or control electrode of each of these transistors T1 and T2 is controlled simultaneously by means of an independent circuit, called in the field considered by the English expression " driver "(6), which itself receives a continuous rectangular periodic voltage 0 - 18 Volts from a control circuit (7), one of the operating parameters of which, namely in particular the period, can be introduced by any means, in particular by means of a potentiometer (8), a push button, etc. This control circuit (7) permanently monitors the value of the voltage VT1 at the terminals of the controlled switch ( 3).

Enfin, la phase P1 est raccordée au pont redresseur (4) par l'intermédiaire d'un interrupteur I1, typiquement constitué par un triac voire un relais, et dont le rôle est fondamental pour le bon fonctionnement du dispositif conforme à l'invention. Finally, phase P1 is connected to the rectifier bridge (4) by means of a switch I1, typically constituted by a triac or even a relay, and whose role is fundamental for the proper functioning of the device according to the invention.

il va être maintenant décrit le fonctionnement de ce dispositif. Lors du démarrage, l'interrupteur I1 est ouvert de sorte que le pont redresseur (4) n'est alimenté que par les deux phases P2 et P3 du secteur alternatif 400 Volts efficaces - 50 Hz. En outre, l'interrupteur I2 est fermé sur la résistance R. De la sorte, on obtient entre les bornes (9) et (10) en sortie du pont redresseur (4) une tension continue VC ronflée 100 Hz, le redressement étant du type double alternance et, le pont redresseur débitant uniquement dans la résistance R, les transistors T1 et T2 étant alors ouverts. On obtient une tension du type de celle représentée dans la figure 2. the operation of this device will now be described. During start-up, the switch I1 is open so that the rectifier bridge (4) is only supplied by the two phases P2 and P3 of the 400 V AC - 50 Hz AC mains. In addition, the I2 switch is closed. on resistor R. In this way, between terminals (9) and (10) at the output of the rectifier bridge (4), a continuous voltage VC hummed 100 Hz is obtained, the rectification being of the double alternation type and, the rectifier bridge delivering only in resistance R, the transistors T1 and T2 then being open. We obtain a voltage of the type shown in Figure 2.

Le circuit de commande (7) et le driver (6) sont alors alimentés par les alimentations auxiliaires non représentées. Le circuit de commande (7) délivre au driver (6) une tension continue périodique rectangulaire 0 - 18 Volts. Le circuit de commande (7) détecte alors par tout moyen, et notamment par un pont diviseur, la tension VC minimum, alors présente en VT1, fonction du choix des valeurs des composants R et C, par exemple 120 Volts, et induit dès lors, par action du driver (6), la fermeture simultanée des transistors Ti et T2, afin de démarrer l'oscillation du circuit oscillant (1). Lorsque l'on procède à la fermeture de ces transistors, la tension aux bornes T1 et T2 est tout d'abord nulle ou quasiment nulle.Puis, au bout d'un temps At, déterminé par le circuit de commande par le biais du variateur potentiométrique (8) associé au circuit de commande (7), le driver induit l'ouverture simultanée des deux transistors T1 et T2. La tension VT1, mesurée entre le collecteur de T1 et la masse croit, passe par un maximum puis décroit jusque vers zéro, selon une loi de variation sinusoïdale, les diodes D1 et D2 montées en inverse se mettant alors à conduire. Ces deux diodes sont ainsi montées en inverse afin d'éviter toute inversion de polarité au niveau de chacun des transistors T1 et T2. Elles renvoient le courant sur le condensateur C, monté en parallèle avec la résistance R et l'interrupteur I2. The control circuit (7) and the driver (6) are then supplied by the auxiliary power supplies, not shown. The control circuit (7) delivers to the driver (6) a rectangular periodic direct voltage 0 - 18 Volts. The control circuit (7) then detects by any means, and in particular by a divider bridge, the minimum voltage VC, then present in VT1, depending on the choice of the values of the components R and C, for example 120 Volts, and therefore induced , by action of the driver (6), the simultaneous closing of the transistors Ti and T2, in order to start the oscillation of the oscillating circuit (1). When these transistors are closed, the voltage at terminals T1 and T2 is first of all zero or almost zero. Then, after a time At, determined by the control circuit via the variator potentiometer (8) associated with the control circuit (7), the driver induces the simultaneous opening of the two transistors T1 and T2. The voltage VT1, measured between the collector of T1 and the ground increases, passes through a maximum then decreases to near zero, according to a law of sinusoidal variation, the diodes D1 and D2 mounted in reverse then starting to drive. These two diodes are thus mounted in reverse in order to avoid any reversal of polarity at each of the transistors T1 and T2. They return the current to the capacitor C, mounted in parallel with the resistor R and the switch I2.

Lorsque la tension VT1 passe par zéro, le circuit de commande (7) délivre au driver (6) la tension continue 0 - 18 Volts de durée At, autorisant par voie de conséquence la fermeture simultanée des transistors T1 et T2. When the voltage VT1 goes through zero, the control circuit (7) delivers to the driver (6) the continuous voltage 0 - 18 Volts of duration At, thereby authorizing the simultaneous closing of the transistors T1 and T2.

Lorsque les diodes D1 et D2 ont fini de conduire, les transistors T1 et T2 conduisent simultanément jusqu'à la fin de la durée At, à l'issue de laquelle l'ordre d'ouverture est à nouveau donné par le driver (6). Le processus se poursuit ainsi. When the diodes D1 and D2 have finished driving, the transistors T1 and T2 drive simultaneously until the end of the duration At, at the end of which the opening order is again given by the driver (6) . The process continues like this.

La durée de l'ouverture des transistors T1 et T2 ne dépend que de la période propre du circuit oscillant LCo, puisque celui-ci est alors en oscillation libre. The duration of the opening of the transistors T1 and T2 depends only on the natural period of the oscillating circuit LCo, since the latter is then in free oscillation.

La tension VT2 mesurée entre le collecteur de T2 et la masse M lors de la phase d'ouverture des transistors T1 et T2 est alors égale à la moitié de VT1 compte tenu des capacités des deux condensateurs C1 et C2 choisies égales. De la sorte, le rôle de ces deux condensateurs C1 et C2 est donc de répartir pour moitié les tensions à l'ouverture sur T1 et T2. Ils constituent en fait un diviseur potentiométrique de rapport 1/2. The voltage VT2 measured between the collector of T2 and the ground M during the opening phase of the transistors T1 and T2 is then equal to half of VT1 taking into account the capacities of the two capacitors C1 and C2 chosen to be equal. In this way, the role of these two capacitors C1 and C2 is therefore to distribute half the opening voltages on T1 and T2. They constitute in fact a potentiometric divider of ratio 1/2.

On a représenté sur le graphe de la figure 3 la variation des tensions VT1 et VT2 en fonction du temps, ainsi que le signal de commande 0 - 18 Volts correspondant. On observe donc et cela fort logiquement que lors des fermetures de tu et de T2, la tension à leur borne est nulle. En outre, à l'exception des durées pendant lesquelles ces tensions sont nulles, on a:
VT1 = 2 VT2
On peut observer qu'au moment de l'ouverture de T1 et T2, la tension à leurs bornes croît relativement lentement, de par l'action des condensateurs C o, C1 et C2, qui limitent la surtension d'ouverture du courant dans l'inducteur L. On a représenté sur la figure 4 l'enveloppe de la tension oscillante VT1, qui est une onde 100 Hz ronflée correspondant à l'alimentation sur deux phases. On observe donc que la valeur moyenne de cette enveloppe ne correspond pas à la valeur maximum possible de VTi, mais est égale à:
2VM It OÙ VM désigne lavaleur maximum possible pour VT1. The variation in voltages VT1 and VT2 as a function of time is shown in the graph in FIG. 3, as well as the corresponding control signal 0 - 18 Volts. We therefore observe, and this very logically that during the closings of tu and T2, the voltage at their terminal is zero. In addition, with the exception of the durations during which these voltages are zero, we have:
VT1 = 2 VT2
We can observe that at the time of opening of T1 and T2, the voltage across their terminals increases relatively slowly, by the action of the capacitors C o, C1 and C2, which limit the overvoltage opening of the current in l 'inductor L. FIG. 4 shows the envelope of the oscillating voltage VT1, which is a hummed 100 Hz wave corresponding to the supply on two phases. We therefore observe that the average value of this envelope does not correspond to the maximum possible value of VTi, but is equal to:
2VM It WHERE VM designates the maximum possible value for VT1.

L'oscillation étant ainsi obtenue au niveau du circuit oscillant (1), on ouvre l'interrupteur I2, avantageusement constitué par un transistor, et l'on ferme l'interrupteur Il, fermeture intervenant uniquement lorsque la tension de la phase P1 par rapport à la masse, mesuré par exemple au moyen d'un pont diviseur RI et R2 est inférieur à VC. The oscillation thus being obtained at the level of the oscillating circuit (1), the switch I2 is opened, advantageously constituted by a transistor, and the switch II is closed, closing occurring only when the voltage of the phase P1 relative to mass, measured for example by means of a divider bridge RI and R2 is less than VC.

La troisième phase entre alors en service et l'on obtient une enveloppe de tension oscillante VT1 du type de celle représentée sur la figure 5. Comme on peut l'observer, cette tension est quasiment constante et proche de la tension maximum, les variations observées étant nettement moindres que celles de la figure 4. En outre, la valeur moyenne est beaucoup plus importante de sorte que l'on peut obtenir une puissance d'induction nettement supérieure. The third phase then enters into service and an oscillating voltage envelope VT1 of the type shown in FIG. 5 is obtained. As can be observed, this voltage is almost constant and close to the maximum voltage, the variations observed being markedly less than those in FIG. 4. In addition, the mean value is much greater so that a much higher induction power can be obtained.

Cette procédure de démarrage d'un générateur à induction alimenté par le secteur alternatif triphasé, consistant à établir préalablement l'oscillation du circuit résonant sur deux phases, et au moment où la tension VC est minimale, permet ainsi d'éviter toute détérioration des transistors T1 et T2. En effet, dans l'hypothèse inverse où l'on ferme les transistors T1 et T2 alors que la tension à leur borne dépasse par exemple 500 Volts, c'est à dire dans le cas où l'on branche immédiatement les trois phases sur le pont redresseur, la charge brutale du condensateur Co et la décharge brutale de Cl et C2 provoquent dans chacun desdits transistors une croissance de courant incompatible avec leur possibilité de tenue aux variations de courant. This procedure for starting an induction generator powered by the three-phase AC sector, consisting in establishing the oscillation of the resonant circuit in two phases beforehand, and when the voltage VC is minimum, thus avoids any deterioration of the transistors. T1 and T2. Indeed, in the opposite hypothesis where the transistors T1 and T2 are closed while the voltage at their terminal exceeds for example 500 Volts, that is to say in the case where the three phases are immediately connected to the rectifier bridge, the brutal charge of the capacitor Co and the brutal discharge of Cl and C2 cause in each of said transistors a growth of current incompatible with their possibility of withstand current variations.

Lorsque l'alimentation est encore sur deux phases P2 et P3, la consommation de la résistance R mise en circuit par l'interrupteur I2 évite que le condensateur C reste chargé à la tension crête, c'est à dire à VC = 566 Volts pour 400 Volts efficaces. Cette résistance doit obligatoirement ensuite être déconnectée pour ne pas consommer en permanence de l'énergie. When the supply is still on two phases P2 and P3, the consumption of the resistor R switched on by the switch I2 prevents the capacitor C from remaining charged at the peak voltage, ie at VC = 566 Volts for 400 Volts efficient. This resistor must then be disconnected in order not to constantly consume energy.

A titre d'exemple, les valeurs suivantes peuvent être données aux différents composants du circuit:
R=220Q
C = 3,9 pF
Cl =C2=100nFà1000V
Co = 200 nF à 2000 V L = 140 CLH
Tl et T2 sont deux IGBT 50A/1200 V de TOSHIBA (marque déposée) avec diodes incorporées.For example, the following values can be given to the different components of the circuit:
R = 220Q
C = 3.9 pF
Cl = C2 = 100nFà1000V
Co = 200 nF at 2000 VL = 140 CLH
Tl and T2 are two IGBT 50A / 1200 V from TOSHIBA (registered trademark) with incorporated diodes.

La description qui suit, en relation avec les figures 6 et 7, est relative aux circuits driver (6) qui agissent au niveau des électrodes de commande des transistors T1 et T2. The description which follows, in relation to FIGS. 6 and 7, relates to the driver circuits (6) which act at the level of the control electrodes of the transistors T1 and T2.

Dans le cas de la figure 6, le driver (6) est réalisé au moyen d'un transformateur d'impulsions à deux enroulements secondaires isolés entre eux, de telle sorte à assurer l'isolement galvanique de l'émetteur de T1 par rapport à la masse, ledit émetteur étant soumis à la tension VT2, et ce, notamment au moment de l'ouverture. Comme on peut l'observer, un enroulement secondaire L1 est monté en parallèle entre la grille et l'émetteur de T1 d'une part, et un enroulement secondaire L2 entre la grille et l'émetteur de T2 d'autre part. Le circuit primaire est assuré par un enroulement L3 relié à une alimentation continue 18 Volts et au collecteur d'un transistor T3, dont la base est reliée au circuit de commande (7) par une résistance, l'emetteur dudit transistor étant relié à la masse.Le transistor T3 reconstitue le signal de commande 0 - 18 Volts sur le primaire du transformateur T, qui le répercute simultanément sur les deux secondaires, et donc sur les grilles de T1 et T2. De la sorte, la durée At de fermeture desdits transistors T1 et T2 est bien la même que la durée At d'apparition de la tension de commande 0 - 18 Volts. In the case of FIG. 6, the driver (6) is produced by means of a pulse transformer with two secondary windings isolated from each other, so as to ensure the galvanic isolation of the transmitter of T1 with respect to ground, said transmitter being subjected to the voltage VT2, and this, in particular at the time of opening. As can be observed, a secondary winding L1 is mounted in parallel between the grid and the transmitter of T1 on the one hand, and a secondary winding L2 between the grid and the transmitter of T2 on the other hand. The primary circuit is provided by a winding L3 connected to an 18 Volt DC power supply and to the collector of a transistor T3, the base of which is connected to the control circuit (7) by a resistor, the emitter of said transistor being connected to the The transistor T3 reconstructs the control signal 0 - 18 Volts on the primary of the transformer T, which reflects it simultaneously on the two secondary ones, and therefore on the gates of T1 and T2. In this way, the duration At of closing of said transistors T1 and T2 is indeed the same as the duration At of appearance of the control voltage 0 - 18 Volts.

Bien que cette solution soit avantageuse sur le plan de l'isolement galvanique des transistors T1 et T2, en revanche, elle s'avère relativement onéreuse dans la mesure où elle fait appel à un transformateur T. Although this solution is advantageous in terms of the galvanic isolation of the transistors T1 and T2, on the other hand, it turns out to be relatively expensive insofar as it uses a transformer T.

On peut lui préférer un circuit tel que représenté sur la figure 7, qui autorise un fonctionnement sans isolement galvanique. We can prefer a circuit as shown in Figure 7, which allows operation without galvanic isolation.

Lors de la fermeture des transistors T1 et T2, une tension de commande positive continue périodique et rectangulaire 0 - 18 Volts par exemple, est envoyée simultanément à T1, par le biais de la diode D3, et à T2 directement. When the transistors T1 and T2 are closed, a periodic positive rectangular control voltage 0 - 18 Volts for example, is sent simultaneously to T1, via the diode D3, and to T2 directly.

Compte tenu du principe de fonctionnement décrit précédemment, la tension aux bornes de T1 et T2 est nulle à cet instant.Given the operating principle described above, the voltage across T1 and T2 is zero at this time.

Lors de leur ouverture, la tension de commande continue passe de 18
Volts à zéro: le transistor T2 se bloque en premier, sa grille étant alors mise au potentiel de son émetteur, suivi rapidement par T1, du fait de la mise en conduction du transistor T'1, qui décharge rapidement la capacité parasite grille - émetteur de T1, et maintient cette grille au même potentiel que cet émetteur. La mise en conduction rapide de T'1 est assurée par le courant de charge de C'1, puis par le courant dans R'1. Les diodes dl et d2 constituent un dispositif d'anti-saturation de T'1, de telle sorte à lui permettre une plus grande vitesse de commutation lors de l'ordre de fermeture consécutif de Ti et
T2, c'est à dire par une tension de commande à nouveau positive de + 18
Volts.When opened, the continuous control voltage increases from 18
Volts at zero: the transistor T2 is blocked first, its gate then being set to the potential of its emitter, followed quickly by T1, due to the conduction of the transistor T'1, which rapidly discharges the stray gate-emitter capacitance of T1, and maintains this grid at the same potential as this transmitter. The rapid conduction of T'1 is ensured by the charging current of C'1, then by the current in R'1. The diodes dl and d2 constitute an anti-saturation device for T'1, so as to allow it a higher switching speed during the consecutive closing order of Ti and
T2, i.e. by a again positive control voltage of + 18
Volts.

Lorsque les deux transistors T1 et T2 sont ouverts, l'émetteur de T1 et donc son électrode de commande sont au potentiel VT2 par rapport à la masse, potentiel qui atteint 1000 Volts dans l'exemple décrit pour une tension crête de 566 Volts. La diode D3 est donc ainsi choisie de telle sorte à pouvoir résister à une tension inverse supérieure à 1000 Volts. ll en est de même concernant C'1 et R'1. De fait, la durée de fermeture At des transistors T1 et T2 est une nouvelle fois fonction de la durée de la tension continue à 18 Volts, durée que l'on peut faire varier à volonté au moyen de l'organe de variation (8) associé au circuit de commande (7). When the two transistors T1 and T2 are open, the emitter of T1 and therefore its control electrode are at potential VT2 relative to ground, potential which reaches 1000 volts in the example described for a peak voltage of 566 volts. The diode D3 is thus thus chosen so as to be able to withstand a reverse voltage greater than 1000 volts. The same is true for C'1 and R'1. In fact, the closing duration At of transistors T1 and T2 is once again a function of the duration of the direct voltage at 18 Volts, duration which can be varied at will by means of the variation member (8). associated with the control circuit (7).

On dispose de fait, avec le dispositif conforme à l'invention, d'un générateur d'induction pouvant fournir des puissances élevées. On peut très aisémant fair varier la puissance par le biais du circuit de commande associé à un sélecteur type potentiomètre ou boutons-poussoir, qui permet d'obtenir une variation progressive de la durée de fermeture At de l'interrupteur commandé (3). In fact, with the device according to the invention, there is an induction generator capable of supplying high powers. It is very easy to vary the power through the control circuit associated with a potentiometer type selector or push buttons, which allows a gradual variation of the closing time At of the controlled switch (3).

Si At est petit, l'énergie prise par l'inducteur L est faible, et la puissance induite dans la charge Ch l'est également. If At is small, the energy taken by the inductor L is weak, and the power induced in the load Ch also is it.

En revanche, si At est grand, l'énergie prise par l'inductance L est grande, et la puissance induite dans la charge Ch aussi. On the other hand, if At is large, the energy taken by the inductance L is large, and the power induced in the load Ch also.

La tension dont on dispose est proche constamment de la tension maximum possible, soit 2000 Volts crête à crête pour un secteur triphasé de 400
Volts efficace, de sorte que, d'une part, les différents composants du circuit sont moins sollicités en courant à puissance identique qu'avec un secteur monophasé 220 Volts efficace. The voltage available is constantly close to the maximum possible voltage, i.e. 2000 Volts peak to peak for a three-phase sector of 400
Effective volts, so that, on the one hand, the different components of the circuit are less stressed in current at the same power than with a single phase 220 Volts efficient.

Claims

REVENDICATIONS

1/ Générateur à induction alimenté par le secteur triphasé alternatif, caractérisé en ce qu'il comprend: 1 / Induction generator powered by the AC three-phase sector, characterized in that it comprises:

- un circuit primaire intégrant un redresseur (4) auquel aboutissent les trois phases du secteur, ledit redresseur (4) définissant une borne positive (9) et une borne négative (10) auxquelles sont montés en série d'une part un circuit oscillant parallèle intégrant une inductance L, destinée à être couplée magnétiquement dans l'air à un circuit secondaire (2), et d'autre part un interrupteur commandé (3), destiné à ouvrir ou fermer ledit circuit primaire; a primary circuit integrating a rectifier (4) to which the three phases of the sector culminate, said rectifier (4) defining a positive terminal (9) and a negative terminal (10) to which a parallel oscillating circuit is connected in series integrating an inductor L, intended to be magnetically coupled in air to a secondary circuit (2), and on the other hand a controlled switch (3), intended to open or close said primary circuit;

- un interrupteur I1 monté sur l'une des trois phases du secteur triphasé, en amont du pont redresseur (4), et destiné à couper l'alimentation de cette phase de manière temporaire. - a switch I1 mounted on one of the three phases of the three-phase sector, upstream of the rectifier bridge (4), and intended to cut off the supply of this phase temporarily.

2/ Générateur à induction selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'interrupteur-.commandé (3) est constitué par deux transistors semiconducteurs T1 et T2 montés en cascade, l'électrode de commande de chacun d'eux étant reliée à un circuit de commande (6,7,8), au niveau duquel s'effectue le réglage effectif de la puissance délivrée par le générateur par variation de la durée de fermeture At des deux transistors T1 et T2, une diode montée en inverse, D1 respectivement D2, et un condensateur C1 respectivement C2 étant montés en outre entre le collecteur et l'émetteur de chacun desdits transistors. 2 / induction generator according to claim 1, characterized in that the switch-controlled (3) is constituted by two semiconductor transistors T1 and T2 connected in cascade, the control electrode of each of them being connected to a control circuit (6,7,8), at the level of which the effective adjustment of the power delivered by the generator is effected by variation of the closing time At of the two transistors T1 and T2, a diode mounted in reverse, D1 respectively D2, and a capacitor C1 respectively C2 being also mounted between the collector and the emitter of each of said transistors.

3/ Générateur à induction selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux transistors semi-conducteurs Ti et T2 constitutifs de l'interrupteur commandé (3) sont identiques, et les deux condensateurs C1 et C2 montés en parallèle entre le collecteur et l'émetteur de chacun d'eux ont une capacité identique. 3 / induction generator according to claim 2, characterized in that the two semiconductor transistors Ti and T2 constituting the controlled switch (3) are identical, and the two capacitors C1 and C2 mounted in parallel between the collector and l the transmitter of each of them have an identical capacity.

4/ Générateur à induction selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit primaire comporte, en parallèle entre les bornes positive (9) et négative (10) du pont redresseur (4), d'une part une résistance R associée à un interrupteur 12, et d'autre part un condensateur C, destinés à onduler la tension en sortie du pont redresseur, lorsque l'interrupteur I1 sur la troisième phase est ouvert. 4 / Induction generator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the primary circuit comprises, in parallel between the positive (9) and negative (10) terminals of the rectifier bridge (4), on the one hand resistor R associated with a switch 12, and on the other hand a capacitor C, intended to undulate the voltage at the output of the rectifier bridge, when the switch I1 on the third phase is open.

5/ Générateur à induction selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'interrupteur 12 est un transistor. 5 / Induction generator according to claim 4, characterized in that the switch 12 is a transistor.

6/ Générateur à induction selon l'une des revendications I à 5, caractérisé en ce que l'interrupteur h est un triac ou un relais. 6 / Induction generator according to one of claims I to 5, characterized in that the switch h is a triac or a relay.

7/ Générateur à induction selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le driver (6) du circuit de commande (7) est dépourvu d'isolement galvanique, et fonctionne à partir d'un signal de commande constitué par une tension continue périodique rectangulaire émanant du circuit de commande proprement dit (7), la durée de ladite tension rectangulaire correspondant à la durée de fermeture At de l'interrupteur commandé (3), et étant modifiable par un organe de variation (8) associé au circuit de commande (7). 7 / induction generator according to one of claims 2 to 6, characterized in that the driver (6) of the control circuit (7) is devoid of galvanic isolation, and operates from a control signal constituted by a rectangular periodic direct voltage emanating from the actual control circuit (7), the duration of said rectangular voltage corresponding to the closing time At of the controlled switch (3), and being modifiable by an associated variation member (8) to the control circuit (7).

8/ Générateur à induction selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le driver (6) du circuit de commande (7) est isolé galvaniquement, et fonctionne à partir d'un signal de commande constitué par une tension continue périodique rectangulaire émanant du circuit de commande proprement dit (7), la durée de ladite tension rectangulaire correspondant à la durée de fermeture At de l'interrupteur commandé (3), et étant modifiable par un organe de variation (8) associé au circuit de commande (7). 8 / induction generator according to one of claims 2 to 6, characterized in that the driver (6) of the control circuit (7) is galvanically isolated, and operates from a control signal consisting of a DC voltage rectangular periodic emanating from the actual control circuit (7), the duration of said rectangular voltage corresponding to the closing time At of the controlled switch (3), and being modifiable by a variation member (8) associated with the control (7).

9/ Générateur à induction selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le circuit secondaire (2) est constitué par une inductance L' montée en série avec une charge Ch. 9 / Induction generator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the secondary circuit (2) consists of an inductor L 'connected in series with a load Ch.

10/ Générateur à induction selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le circuit secondaire (2) est constitué par une pièce ou un élément métallique que l'on désire chauffer. 10 / Induction generator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the secondary circuit (2) consists of a part or a metallic element which it is desired to heat.