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'SYSTEME DE COMMANDEDES-GRILLES DES REDRESSEURS ELECTRONIQUES EN VUE
DU REGLAGE DE LA TENSION.COTE COURANT CONTINU.
On sait que dans un redresseur électronique muni de grilles pour le réglage de la tensions, la conduction de chaque anode n'est permise que si la grille correspondante est, par rapport à la cathode, à un potentiel supé- rieur à celui d'arrêt. Par conséquente si au moment où les anodes peuvent s'allumer,les grilles correspondantes sont à un potentiel suffisamment po- sitif, la tension côté courant continu est à sa valeur maximum tandis que si les grilles correspondantes dépassent le potentiel d'arrêt avec un cer- tain retarda l'allumage des anodes sera retardé et par suite la valeur moyen- ne de la tension coté courant continu sera inférieure et cette valeur dimi- nuera avec l'augmentation du retard précitée
Dans la présente invention.,
le réglage de la tension est obtenu selon le principe exposé ci-dessus;, mais en appliquant aux grilles une ten- sion d'arrêt de base de valeur appropriée et en superposant à celle-ci une tension de forma quelconque à fréquence multiple par rapport à celle de la tension anodique, de phase réglable. Tout particulièrement., on pourra adop- ter une onde constituée par des impulsions à front raide de la forme souvent adoptée pour la commande des grillestoutefois, si ces impulsions ont une fréquence égale à n fois la fréquence fondamentale (n = 2,3,6), au lieu d'avoir un générateur d'impulsions pour chaque phase (ou pour chaque 2 phases), le nombre de générateurs sera 1/n du nombre des phases.
Par exemple : dans le cas d'un redresseur triphasée les trois gril- les peuvent être reliées entre elles et on peut appliquer au point commun, constamment maintenu à la tension d'arrêt, un système d'impulsions de tension dont la fréquence est triple de la fréquence fondamentale. Les trois grilles dépassent trois fois par période le potentiel d'arrêt et à chaque fois commen- ce la conduction de 1?anode, dont la valeur instantanée de tension est la plus élevée par rapport à la-cathode et s'arrête la conduction de 1?anode qui précédemment opérait la conduction,, Le réglage de la tension côté continu
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est obtenu en modifiant la phase du système des impulsions de tension.
Dans le cas d'un redresseur héxaphasé les six grilles peuvent être reliées entre elles etau point commun, maintenu en permanence à la tension d'arrêt, on peut appliquer un système d'impulsions de tension à fré- quence sextuple de la fréquence fondamentaleo Les six grilles dépassent le potentiel d'arrêt six fois dans une période et à chaque fois commence la conduction de l'anode, dont la valeur instantanée de tension est la plus éle- vée par rapport à la cathode et s'arrête la conduction de l'anode qui 'opé- rait précédemment la conduction. Le réglage de tension côté continu est obtenu en variant la phase des impulsions de tension.
En outre, dans le cas d'un redresseur héxaphasé, on peut aussi relier entre elles les trois grilles d'ordre impair (1^, 3, 5), et on peut appliquer au point commun., constamment maintenu à la tension d'arrêt, un sys- tème d'impulsions de tension à fréquence triple de la fréquence fondamentale un autre système d'impulsions de tension de fréquence triple en opposition de phase par rapport au précédent, est appliqué au point commun des grilles d'ordre pair (2^, 4^, 6^,).
Les trois grilles d'ordre impair et les trois grilles d'ordre pair deviennent donc alternativement trois fois positives dans une période et à chaque fois se termine la conduction de 1?anode qui opérait précédemment la conduction et commence la conduction de l'anode dont la valeur instantanée de la tension est la plus élevée. Le réglage de la tension côté courant continu est obtenu en modifiant en même temps la phase des deux systèmes d'impulsions de tension:,
Dans le cas de redresseurs héxaphasés, la commande des grilles par deux systèmes d'impulsions de tension de fréquence triple, permet un ré- glage de la tension dans un champ plus étendu que par la commande des gril- les avec un système d'impulsions de tension à fréquence sextuple.
Ceci étant posé, on déduit que pour la commande des grilles selon la présente invention, il faut a) un appareil générateur d'une tension à fréquence multiple.,
Cet appareil pourra soit agir directement sur les grilles à com- mander., soit alimenter et/ou piloter. b) un générateur d'impulsions.
Pour le réglage de la tension côté courant continu, il faudra ; c) un dispositif capable de faire varier la phase du dispositif a) ou du dispositif b) ou des deux. a) - générateur de tension à fréquence multiple. -
La tension à fréquence n-multiple pourra être obtenue au moyen d'un redresseur auxiliaire n-phasé. En particulier, ce redresseur peut être constitué par le circuit d'excitation du redresseur principal.
La figure 1 montre un circuit pour dériver une ten- sion à fréquence triple d'un circuit d'excitation (triphasé) d'un redresseur.
La tension redressée du circuit d'excitation et appliquée à la charge con- stituée par la résistance R et par le circuit L-C, accordé sur la fréquence triple, contient un pourcentage de la troisième ou de la sixième harmonique; la troisième harmonique est prélevée aux extrémités, du circuit accordé L-C.
Un autre système pour la génération d'une tension de fréquence triple est représenté par un transformateur avec primaire en étoile et se- condaire en triangle ouvert.
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La figure 2 montre un circuit de ce type pour la production de la fréquence triple, constitué par trois transformateurs fortement saturés avec le primaire monté -en étoile et le secondaire monté en triangle ouvert ; la fréquence triple est prélevée aux deux points qui constituent le sommet ouvert du triangle. b) - générateur d'impulsions -
La génération des impulsions de tension peut être obtenue au moy- en d'un tube thyratron.
La figure 3a) montre le circuit généra.teur d'un système dimpul- sions. Les grilles du thyratron sont alimentées par des tensions alterna- tives de fréquence multiple (par exemple triple pour le redresseur triphasé).
Le circuit anodique du thyratron est alimenté en. tension continue. Lorsque ce tube est éteint., le point A est au potentiel du point B et le condensa- teur C est en charge dès que se produit l'allumage du thyratron, le point A est porté au potentiel positif de l'anode diminué de la chute interne du thyratron; le circuit C1 - L1 du thyratron se comporte en circuit oscillant en engendrant dans le thyratron en un premier temps un courant de même sens que le courant principal engendré dans le dispositif d'alimentation, et en un deuxième temps un courant opposé; dès que ce dernier courant a atteint en valeur absolue la valeur du courant principal., le thyratron s'éteint et demeure éteint, à condition que sa' grille soit à un potentiel convenable.
Le potentiel du point A varie brusquement lors de l'allumage du thyratron de- puis le potentiel de B au potentiel du point D diminué de la chute interne du thyratron -. il demeure positif pour toute la durée d'allumage du thyratron et, lorsque ce dernier s'éteint, il revient au potentiel de B selon une loi que l'on peut déterminer par le calcul. Au point A, on branche les trois grilles du redresseur triphasé, au moyen des conducteurs 1, 2 et 3. Le conducteur 4 va à la cathode du redresseur.
La figure 3b) représente un circuit pour la commande des gril- les d'un redresseur héxaphasé avec deux systèmes en opposition de phase d'im- pulsions de tension à fréquence triple.
Les conducteurs 5, 6 et 7 aboutissent aux grilles d'ordre pair du redresseur, les conducteurs 8, 9,10 aboutissent aux grilles d'ordre pair tandis que le conducteur 11 va à la cathode de ce même redresseur.
Il est utile que la période pendant laquelle les grilles du re- dresseur sont à un potentiel supérieur à celui d'arrêt soit plutôt brève (tan- dis qu'avec le schéma indiquée il n'est pas d'autre part possible de réduire excessivement la période de conduction du thyratron, afin de ne pas avoir d' allumages intempestifs de celui-ci). On peut au contraire réduire la période d'allumage du thyratron., à condition que la tension agissant sur la grille de ce dernier ait une forme appropriée. Cela peut être obtenu soit en défor- mant convenablement la tension d'alimentation de la grille du thyratronou bien en recourant à l'artifice représenté sur le schéma de la figure 3c).
Dans celui-ci, le conducteur 12 est relié à la grille et le con- ducteur 13 à la cathode du redresseur.
A la-,figure 3d), les courbes a, g, h, b, b1 représentent l'al- lure des potentiels des points A, G, H, B, Bl : on voit comment le redres- seur R empêche que le point G atteigne intempestivement un potentiel supé- rieur à celui du point A. Naturellement, le circuit anodique du thyratron peut même être alimenté en tension alternative (figure 3 c) de fréquence éga- le à celle de la tension agissant sur sa grille, avec une phase appropriée par rapport à celle-ci.
A la figure 3c)les conducteurs 14 et 15 aboutissent respective- ment aux grilles et à la cathode du -redresseur.
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c) - dis ositif de ré la e àe 1 tension -
Pour le réglage de la tension, on pourra varier la phase de la tension à fréquence multiple engendrée dans le dispositif a) au moyen de 1' un des schémas connus représentés aux figures 4, 5 et 6. On pourra aussi régler la phase du dispositif b) en superposant sur la grille du thyra- tron à la tension engendrée par le dispositif a) une tension continue régla- ble.
En particulier, dans le cas où l'on veut obtenir un réglage auto - matique, l'un des deux systèmes de réglage pourra être commandé par le régu- lateur automatique, tandis que 1?autre, en étant accouplé à un organe variant la valeur nominale de la grandeur à régler, pourra être employé pour permettre un fonctionnement du régulateur dans les conditions les plus avantageuses.
Par exemple, dans le cas d'une stabilisation automatique de tension, le ré- gulateur pourra fournir la tension continue variable à superposer à la ten- sion alternative à fréquence multiple agissant sur la grille du thyratron, tandis que l'on pourra avantageusement coupler à l'organe de réglage de la phase un potentiomètre branché sur la tension étalon de comparaison, de façon que l'on puisse obtenir une stabilisation sur une valeur quelconque (dans une certaine gamme) de tension sans pour cela modifier sensiblement les sen- sibilités du régulateur automatique, le champ de réglage, etc..
Le schéma de la figure 7 représente un ensemble de réglage selon ce qui a été décrit., dans lequel ont été prévus les deux systèmes de réglage indiqués plus haut. Les bornes 16 et 17 fournissent une tension continue du régulateur automatique.
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'' ELECTRONIC RECTIFIER GRID CONTROL SYSTEM IN VIEW
OF THE VOLTAGE ADJUSTMENT, CONTINUOUS CURRENT SIDE.
It is known that in an electronic rectifier fitted with grids for adjusting the voltage, conduction of each anode is only permitted if the corresponding grid is, with respect to the cathode, at a potential greater than that of stop. . Consequently, if at the moment when the anodes can ignite, the corresponding grids are at a sufficiently positive potential, the voltage on the direct current side is at its maximum value, while if the corresponding grids exceed the stop potential with a cer - tain delayed ignition of the anodes will be delayed and consequently the average value of the voltage on the direct current side will be lower and this value will decrease with the aforementioned increase in the delay.
In the present invention.
the adjustment of the voltage is obtained according to the principle explained above ;, but by applying to the gates a base stop voltage of appropriate value and by superimposing thereon any forma voltage at multiple frequency with respect to to that of the anode voltage, phase adjustable. In particular, it is possible to adopt a wave consisting of steep-fronted pulses of the form often adopted for controlling grills, however, if these pulses have a frequency equal to n times the fundamental frequency (n = 2,3,6 ), instead of having a pulse generator for each phase (or for each 2 phases), the number of generators will be 1 / n of the number of phases.
For example: in the case of a three-phase rectifier, the three grills can be linked together and a system of voltage pulses with a frequency of three can be applied to the common point, constantly maintained at the stop voltage. of the fundamental frequency. The three gates exceed the stopping potential three times per period and each time the conduction of the anode begins, the instantaneous value of which is the highest relative to the cathode and stops the conduction of the anode. 1? Anode which previously operated the conduction ,, The voltage adjustment on the DC side
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is obtained by changing the phase of the voltage pulse system.
In the case of a hexaphase rectifier, the six gates can be connected to one another and to the common point, permanently maintained at the stop voltage, a system of voltage pulses at a frequency six times the fundamental frequency can be applied. six gates exceed the stop potential six times in a period and each time begins the conduction of the anode, the instantaneous value of which is the highest voltage relative to the cathode and stops the conduction of the anode. 'anode which' previously carried out conduction. The voltage adjustment on the DC side is obtained by varying the phase of the voltage pulses.
In addition, in the case of a hexaphase rectifier, it is also possible to connect the three grids of odd order (1 ^, 3, 5) to each other, and it is possible to apply to the common point., Constantly maintained at the voltage of stop, a system of voltage pulses at a frequency triple of the fundamental frequency another system of voltage pulses of triple frequency in phase opposition to the previous one, is applied to the common point of the even-order grids ( 2 ^, 4 ^, 6 ^,).
The three odd-order grids and the three even-order grids therefore become alternately three times positive in a period and each time the conduction of the anode which previously operated the conduction ends and begins the conduction of the anode whose the instantaneous value of the voltage is the highest. The voltage adjustment on the direct current side is obtained by simultaneously changing the phase of the two voltage pulse systems :,
In the case of hexaphase rectifiers, the control of the gates by two systems of voltage pulses of triple frequency, allows a regulation of the voltage in a wider field than by the control of the gates with a system of pulses. voltage at sixfold frequency.
This being said, it is deduced that for the control of the gates according to the present invention, it is necessary a) a generator device of a voltage at multiple frequency.
This device can either act directly on the grids to be controlled, or supply and / or control. b) a pulse generator.
To adjust the voltage on the direct current side, you will need; c) a device capable of varying the phase of device a) or device b) or both. a) - multiple frequency voltage generator. -
The voltage at n-multiple frequency can be obtained by means of an n-phase auxiliary rectifier. In particular, this rectifier can be formed by the excitation circuit of the main rectifier.
Figure 1 shows a circuit for deriving a voltage at triple frequency from an excitation (three phase) circuit of a rectifier.
The rectified voltage of the excitation circuit and applied to the load constituted by resistance R and by circuit L-C, tuned to the triple frequency, contains a percentage of the third or sixth harmonic; the third harmonic is taken from the ends of the tuned circuit L-C.
Another system for the generation of a voltage of triple frequency is represented by a transformer with star primary and open delta secondary.
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FIG. 2 shows a circuit of this type for the production of the triple frequency, constituted by three highly saturated transformers with the primary mounted in star and the secondary mounted in open delta; the triple frequency is taken from the two points which constitute the open vertex of the triangle. b) - pulse generator -
The generation of the voltage pulses can be obtained by means of a thyratron tube.
Figure 3a) shows the generator circuit of a pulse system. The gates of the thyratron are supplied by alternating voltages of multiple frequency (eg triple for the three-phase rectifier).
The anode circuit of the thyratron is supplied with. continuous voltage. When this tube is switched off, point A is at the potential of point B and capacitor C is charged as soon as the thyratron is ignited, point A is brought to the positive potential of the anode minus the internal fall of the thyratron; the circuit C1 - L1 of the thyratron behaves in an oscillating circuit by first generating in the thyratron a current in the same direction as the main current generated in the supply device, and secondly an opposite current; as soon as this last current has reached in absolute value the value of the main current, the thyratron goes out and remains off, provided that its gate is at a suitable potential.
The potential of point A varies abruptly during ignition of the thyratron from the potential of B to the potential of point D minus the internal drop of the thyratron -. it remains positive for the entire duration of ignition of the thyratron and, when the latter goes out, it returns to the potential of B according to a law which can be determined by calculation. At point A, we connect the three grids of the three-phase rectifier, by means of conductors 1, 2 and 3. Conductor 4 goes to the cathode of the rectifier.
Figure 3b) shows a circuit for controlling the grills of a hexaphase rectifier with two opposing systems of triple frequency voltage pulses.
The conductors 5, 6 and 7 end at the even order gates of the rectifier, the conductors 8, 9,10 end at the even order gates while the conductor 11 goes to the cathode of this same rectifier.
It is useful that the period during which the rectifier gates are at a higher potential than the stop one is rather short (while with the indicated diagram it is not on the other hand possible to reduce excessively the conduction period of the thyratron, so as not to have inadvertent ignitions thereof). On the contrary, the ignition period of the thyratron can be reduced, provided that the voltage acting on the grid of the latter has an appropriate form. This can be obtained either by suitably deforming the supply voltage of the thyratron gate or by resorting to the device shown in the diagram of FIG. 3c).
In this, the conductor 12 is connected to the grid and the conductor 13 to the cathode of the rectifier.
In la-, figure 3d), the curves a, g, h, b, b1 represent the al- line of the potentials of the points A, G, H, B, Bl: we see how the rectifier R prevents the point G untimely reaches a potential higher than that of point A. Naturally, the anode circuit of the thyratron can even be supplied with alternating voltage (figure 3 c) of frequency equal to that of the voltage acting on its gate, with an appropriate phase in relation to it.
In FIG. 3c) the conductors 14 and 15 terminate respectively at the grids and at the cathode of the rectifier.
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c) - 1 voltage control device -
For the voltage adjustment, the phase of the multiple-frequency voltage generated in the device a) can be varied by means of one of the known diagrams shown in Figures 4, 5 and 6. The phase of the device can also be adjusted. b) by superimposing on the grid of the thyra- tron on the voltage generated by the device a) an adjustable direct voltage.
In particular, in the case where it is desired to obtain an automatic adjustment, one of the two adjustment systems can be controlled by the automatic regulator, while the other, by being coupled to a member varying the speed. nominal value of the quantity to be regulated, may be used to allow the regulator to operate under the most advantageous conditions.
For example, in the case of automatic voltage stabilization, the regulator will be able to supply the variable direct voltage to be superimposed on the multiple frequency alternating voltage acting on the thyratron gate, while it is advantageously possible to couple to the phase regulator a potentiometer connected to the standard comparison voltage, so that stabilization can be obtained on any voltage value (within a certain range) without significantly modifying the sensitivity of the automatic controller, the setting field, etc.
The diagram of FIG. 7 shows an adjustment assembly according to what has been described., In which the two adjustment systems indicated above have been provided. Terminals 16 and 17 provide direct voltage from the automatic regulator.