FR2568731A1 - Switching method applicable to the AC electrical power supply to a plurality of receivers, and implementation device - Google Patents

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Abstract

Method of AC voltage electrical switching. The method addressing the supply to several loads or receivers 5 consists in detecting the appearance of one or more loads, selecting the switching of the loads in a given order, switching the loads to the power source 1, in order, synchronously with respect to the AC voltage wave form, the synchronous switching being able to be performed or being performed in phase in the case of a sinusoidal voltage, and out of phase in the case of a trapezoidal or rectangular wave form. Detection, selection and switching taken together bear upon the invention. Application in particular to the powering of computer hardware.

Description

La présente invention concerne des perfectionnements apportés à l'alimentation et à la distribution en énergie électrique alternative à des charges qu'elles soient capacitives et/ou inductives de façon à ce que lesdites charges soient alimentées de façon cyclique d'une part, et de façon synchrone d'autre part. Ïe but de ces perfectionnements étant de répartir dans le temps et de façon synchrone l'apport de puissance lors de la commutation manuelle d'une charge sur le générateur, ou source, d'énergie électrique. The present invention relates to improvements made to the supply and distribution of alternative electrical energy to loads, whether they are capacitive and / or inductive, so that said loads are supplied cyclically on the one hand, and synchronously on the other hand. The purpose of these improvements being to distribute the power input over time and synchronously during the manual switching of a load on the generator, or source, of electrical energy.

Un premier aspect de l'invention a trait à un procédé pour, dans un dispositif de distribution d'énergie électrique à différents types de charges, les sélectionner automatiquement dans un ordre donné, et les commuter à la source d'énergie électrique alternative au zéro de la tension, indépendamment de la commande manuelle associée aux dites charges, le procédé comprenant la succession des étapes suivantes - on détecte l'apparition de la charge et/ou des suivantes, qu'elles soient simultanées ou asynchrones, - on sélectionne dans un ordre donné, dit prioritaire, lesdites charges, - on commute dans cet ordre lesdites charges sélectionnées, et ce d'une façon synchrone et dépendante par rapport à la forme d'onde de la tension alternative de la source d'énergie électrique. A first aspect of the invention relates to a method for, in a device for distributing electrical energy to different types of loads, automatically selecting them in a given order, and switching them to the alternative electrical energy source at zero. of the voltage, independently of the manual control associated with said loads, the method comprising the succession of the following steps - the appearance of the load and / or of the following, whether they are simultaneous or asynchronous, is detected, - a selection is made from a given order, said priority, said loads, - said selected loads are switched in this order, and this in a synchronous and dependent manner with respect to the waveform of the alternating voltage of the electric power source.

Dans le cas où la forme d'onde de la source d'énergie est sinusoldale, la commutation desdites charges est effectuée de façon synchrone et en phase par rapport au zéro de la tension de la source d'énergie électrique. In the case where the waveform of the energy source is sinusoldale, the switching of said charges is carried out synchronously and in phase with respect to the zero of the voltage of the electric energy source.

Dans le cas où la forme d'onde de la tension de la source d'énergie est trapézoldale, la commutation des charges est effectuée de façon synchrone et déphasée d'un angle connu pendant la durée d'un cycle, et imposé par rapport à l'origine de l'apparition de la tension alternative de la source d'énergie ; alternativement cette commutation desdites charges peut être effectuée de façon synchrone et déphasée d'un angle continuement variable pendant plusieurs cycles. In the case where the waveform of the voltage of the energy source is trapezoidal, the switching of the charges is carried out synchronously and phase shifted by a known angle for the duration of a cycle, and imposed with respect to the origin of the appearance of the AC voltage of the energy source; alternately, this switching of said charges can be carried out synchronously and out of phase by a continuously variable angle for several cycles.

Ainsi grâce aux dispositions précités et dans le cas d'une onde non sinusoldale, par exemple rectangulaire ou trapézoldale, on a retardé d'un nombre prédéterminé de périodes la commutation des charges, puis on a rétablit le synchronisme de leur commutation après ce nombre prédéterminé de périodes. Grâce à cet agencement, on est assuré que la commutation des charges sur la source d'énergie ne se fera pas simultanément et que cette commutation ne surchargera pas la source énergie.  Thus, thanks to the aforementioned provisions and in the case of a non-sinusoldal wave, for example rectangular or trapezoidal, the switching of the charges is delayed by a predetermined number of periods, then the synchronization of their switching is restored after this predetermined number of periods. Thanks to this arrangement, it is ensured that the switching of the charges on the energy source will not take place simultaneously and that this switching will not overload the energy source.

En effet, lors de la commutation d'une charge capacitive par exemple, si cette commutation s'effectue à l'instant où l'amplitude de l'onde sinusoldale est à son maximum, le saut de tension U provoqué par cette commutation détermine un appel de courant considérable dû au dU/dt, qui est'seulement limité par l'impédance de la source d'énergie, le dU/dt est celui de la fonction sinusoldale et la forme d'onde de ladite source, et le courant est ainsi fortement diminué. Indeed, during the switching of a capacitive load for example, if this switching takes place at the moment when the amplitude of the sine wave is at its maximum, the voltage jump U caused by this switching determines a considerable current draw due to dU / dt, which is only limited by the impedance of the energy source, the dU / dt is that of the sinusoidal function and the waveform of said source, and the current is thus greatly decreased.

Dans le cas d'une forme d'onde non sinusoldale, par exemple dans le cas d'une onde trapézoldale, le décalage dans le temps de la commutation par rapport à l'origine de l'apparition de ladite tension tra pézoldale, répartit la puissance dans le temps, et évite dès l'origine une mise en parallèle d'une charge sur l'autre à la source d'énergie. In the case of a non-sinusoidal waveform, for example in the case of a trapezoidal wave, the shift in time of the switching with respect to the origin of the appearance of said trapezoidal voltage, distributes the power over time, and from the outset avoids placing one load on the other in parallel with the energy source.

De préférence, la détection de l'apparition d'une ou de plusieurs charges sur la source d'énergie est opéré de la façon suivante - on insère entre la source d'énergie électrique alternative et la ou les charges une impédance de valeur élevée dè façon à limiter le courant parcourant la ou lesdites charges lorsque celle-ci sont commutées manuellement ou automatiquement d'une façon asynchrone, - on détecte le courant parcourant cette impédance, celui-ci étant représentatif de cette commutation asynchrone, - on donne l'ordre dès l'apparition de ce courant à un élément de commutation bidirectionnel de court-circuiter ladite impédance de façon synchrone, en phase ou déphasé suivant la forme d'onde de ladite source, - on répartit cycliquement l'ordre de commutation des commutateurs bidirectionnels au cas où l'apparition des charges est simultanée. Preferably, the detection of the appearance of one or more charges on the energy source is carried out in the following way - an impedance of high value is inserted between the alternative electrical energy source and the charge (s). so as to limit the current flowing through said charge (s) when they are switched manually or automatically in an asynchronous manner, - the current flowing through this impedance is detected, this being representative of this asynchronous switching, - the order is given as soon as this current appears at a bidirectional switching element to short-circuit said impedance synchronously, in phase or out of phase depending on the waveform of said source, - the switching order of the bidirectional switches is distributed cyclically to when the appearance of the charges is simultaneous.

De préférence encore, la sélection dans un ordre donné desdites charges s'établit suivant un ordre dépendant de la fréquence de la source d'énergie électrique, et indexé à la période ou n-ième période de ladite fréquence. More preferably, the selection in a given order of said charges is established according to an order depending on the frequency of the source of electrical energy, and indexed to the period or n-th period of said frequency.

De préférence encore, la commutation synchrone s'effectue à l'aide d'un détecteur de passage à zéro pris comme référence de l'onde alternative de la source d'énergie. More preferably, the synchronous switching is carried out using a zero-crossing detector taken as reference for the alternating wave of the energy source.

De préférence enfin, la commande synchrone peut être déphasée d'un certain angle par un circuit retard de type monostable ou compteur logique dans le cas d'une onde trapézoldale de la source d'énergie, et ce par rapport à l'origine de l'apparition de ladite onde trapézoidale ; alternativement, la commande synchrone peut être déphasée d'une pluralité d'angles répartis sur plusieur périodes de ladite onde trapézoidale.  Preferably finally, the synchronous control can be phase-shifted by a certain angle by a delay circuit of the monostable type or logic counter in the case of a trapezoidal wave of the energy source, and this with respect to the origin of the appearance of said trapezoidal wave; alternatively, the synchronous control can be out of phase with a plurality of angles distributed over several periods of said trapezoidal wave.

Le procédé de l'invention sera
mieux compris à la description qui va être faite d'un
circuit le mettant en oeuvre.The process of the invention will
better understood from the description which will be made of a
circuit implementing it.

Sur le circuit de la figure de
la planche unique annexée, une source 1 d'énergie électrique
alternative est reliée d'une part à une pluralité d'inter
rupteurs commandés 2,2',2" à une pluralité de bornes
3,3',3", 4,4',4" de récepteurs extérieurs 5,5',5" comportant
une charge qui peut être d'une manière générale inductive,
résistive et/ou capacitive ; ces récepteurs sont par exemple
des ordinateurs, des imprimantes, des mémoires à disques,
etc...On the circuit of the figure of
the single attached sheet, a source 1 of electrical energy
alternative is connected on the one hand to a plurality of inter
2.2 ', 2 "controlled switches with a plurality of terminals
3.3 ', 3 ", 4.4', 4" external receivers 5.5 ', 5 "including
a load which can be generally inductive,
resistive and / or capacitive; these receptors are for example
computers, printers, disk memories,
etc ...

La source 1 est reliée d'autre part à des moyens de commande synchrones 6,6',6" des interrupteurs 2,2',2", et à un moyen 7 de commande cyclique desdits moyens de commande synchrones 6,6',6". The source 1 is connected, on the other hand, to synchronous control means 6,6 ', 6 "of the switches 2,2', 2", and to a means 7 for cyclic control of said synchronous control means 6,6 ', 6 ".

Dans la majorité des cas la mise en route des récepteurs 5,5',5" se fait au moyen d'un interrupteur manuel 8,8',8". A la fermeture d'un ou plusieurs interrupteurs 8,8',8", que cette fermeture soit simultanée ou consécutive, le montage de l'invention engen dre le processus automatique suivant elles les circuits de commande 6,6',6", en parallèles sur les interrupteurs 2,2',2" qui sont normalement ouverts, détectent le courant passant dans les récepteurs et interdisent la fermeture des interrupteurs 2,2',2" tant que la tension de la source n'a pas passée par sa valeur nulle ; lors de ce passage en valeur nulle, les interrupteurs 2,2',2" se ferment dans un ordre défini par les moyens de commande cyclique 7 ; les moyens de commande cyclique 7 remplissant cette fonction peuvent être un compteur numérique en anneau (par exemple le
CD 4017 de RCA), un registre à décalage, etc...In most cases, the 5.5 ', 5 "receivers are started up by means of an 8.8', 8" manual switch. When one or more switches 8,8 ', 8 "are closed, whether this closure is simultaneous or consecutive, the assembly of the invention generates the automatic process according to them the control circuits 6,6', 6", in parallel on the switches 2,2 ', 2 "which are normally open, detect the current passing through the receivers and prohibit the closing of the switches 2,2', 2" as long as the voltage of the source has not passed through its zero value; during this change to zero value, the switches 2,2 ′, 2 "close in an order defined by the cyclic control means 7; the cyclic control means 7 fulfilling this function can be a digital ring counter (for example the
RCA CD 4017), a shift register, etc.

La procédure ci-dessus décrite s'applique bien à une source alternative sinusoldale ; dans le cas d'une source trapézoidale ou rectangulaire, les moyens de commande 6,6',6" introduisent un retard par rapport à l'apparition de la tension après passage au nul ce retard provoque donc une charge préalable des récepteurs par rapport aux récepteurs déjà commutés et évite ainsi la surcharge à l'apparition de la tension aux bornes de la source. En effet, la plus grande partie de l'énergie est absorbée par les générateurs.  The procedure described above applies well to an alternative sinusoidal source; in the case of a trapezoidal or rectangular source, the control means 6,6 ′, 6 ″ introduce a delay with respect to the appearance of the voltage after going to zero this delay therefore causes the receivers to charge beforehand already switched receivers and thus avoids overloading when the voltage appears at the terminals of the source, since most of the energy is absorbed by the generators.

Claims (1)

REVENDICATIONS 1.- Procédé pour, dans un dispositif d'alimentation et de1.- Method for, in a supply and distribution en énergie électrique alternative commuter switch electrical power distribution automatiquement plusieurs charges à une source d'énergie automatically multiple charges to an energy source électrique alternative, dès l'apparition desdites char alternative electric, from the appearance of said tank gels, et quel que soit l'ordre d'apparition, de façon gels, and whatever the order of appearance, so cyclique et en synchronisme par rapport à la forme cyclic and in synchronism with the shape d'onde de la source d'énergie électrique, caractérisé wave of the electric power source, characterized en ce qu'il comprend la succes in that it includes success sion des étapes suivantes next steps - on détecte l'apparition d'une ou plusieurs charges sur - the appearance of one or more charges is detected on la source d'énergie électrique, the source of electrical energy, - on sélectionne dans un ordre donné la commutation - the switching is selected in a given order desdites charges à la source d'énergie électrique, said charges to the source of electrical energy, - on.commute dans l'ordre donné lesdites charges à la - on.commute in said order said charges to the source d'énergie électrique, d'une façon synchrone par source of electrical power, synchronously by rapport à la forme d'onde de la tension alternative de compared to the waveform of the alternating voltage of ladite source d'énergie, said energy source, la commutation desdites charges switching of said loads étant effectuée being performed - de façon synchrone et en phase par rapport au zéro de - synchronously and in phase with respect to the zero of tension de la source d'énergie électrique, lorsque la voltage of the electric power source, when the forme d'onde de la source d'énergie est sinusoldale,  waveform of the energy source is sinusoldale, - de façon synchrone et déphasée d'un angle connu - synchronously and out of phase by a known angle pendant un cycle et imposé par rapport à l'origine de during a cycle and imposed with respect to the origin of l'apparition de la tension alternative de la source the appearance of the alternating voltage of the source d'énergie, lorque la forme d'onde de la tension de la of energy, when the waveform of the voltage of the source d'énergie est trapézoidale ou rectangulaire 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé energy source is trapezoidal or rectangular 2.- Method according to claim 1, characterized en ce que la détection de l'appa in that the detection of the appa rition d'une ou de plusieurs charges sur la source rition of one or more charges on the source d'énergie est opéré de la façon suivante energy is operated in the following way - on insère entre la source d'énergie électrique alter - insert between the alter electric power source native et la ou les charges une impédance de valeur  native and the load (s) a value impedance élevée de façon à limiter le courant parcourant la ou high so as to limit the current flowing through the lesdites charges lorsque celles-ci sont commutées ma said loads when these are switched ma nuellement ou automatiquement d'une façon asynchrone, nuually or automatically asynchronously, - on détecte le courant parcourant cette impédance, - the current flowing through this impedance is detected, celui-ci étant représentatif de cette commutation asyn this being representative of this asyn switching chrone, chrone, - on donne l'ordre dès l'apparition de ce courant à un - the order is given as soon as this current appears to a élément de commutation bidirectionnel de court-circuiter Bidirectional switching element to short circuit ladite impédance de façon synchrone, en phase ou déphasé said impedance synchronously, in phase or out of phase suivant la forme d'onde de ladite source, depending on the waveform of said source, - on répartit- cycliquement l'ordre de commutation des - the switching order of the commutateurs bidirectionnels au cas où l'apparition des bidirectional switches in case the appearance of charges est simultanée ; 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé charges is simultaneous; 3.- Method according to claim 1, characterized en ce que la sélection dans un in that the selection in a ordre. donné desdites charges s'établit suivant un ordre order. given of said charges is established according to an order dépendant de la fréquence de la source d'énergie élec depending on the frequency of the electric power source trique, et indexé à la période ou n-ième période de stick, and indexed to the period or n-th period of ladite frequence 4.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé said frequency 4.- A method according to claim 1, characterized en ce que la co mutation syn in that the syn syn mutation chrone s'effectue à l'aide d'un détecteu de passage à chrone is done using a passage detector at zéro pris comme référence de l'onde alternative de la zero taken as the reference of the alternative wave of the source d'énergie 5.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé energy source 5.- Method according to claim 1, characterized en ce que la commande synchrone in that the synchronous command peut être déphasée d'un certain angle par un circuit can be shifted by a certain angle by a circuit retard de type monostable ou compteur logique dans le monostable type delay or logic counter in the cas d'une onde trapézoidale de la source d'énergie, et case of a trapezoid wave of the energy source, and ce par rapport à l'origine de l'apparition de ladite this compared to the origin of the appearance of said onde trapézoldale.  trapezoidal wave.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0762598A2 (en) * 1995-08-08 1997-03-12 Eaton Corporation Transfer switch system with subnetwork

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0762598A2 (en) * 1995-08-08 1997-03-12 Eaton Corporation Transfer switch system with subnetwork
EP0762598A3 (en) * 1995-08-08 1998-08-05 Eaton Corporation Transfer switch system with subnetwork

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