CH619573A5

CH619573A5 -

Info

Publication number: CH619573A5
Application number: CH224878A
Authority: CH
Inventors: Michel Cailloux
Original assignee: Alsthom Cgee
Priority date: 1977-03-25
Filing date: 1978-03-02
Publication date: 1980-09-30
Also published as: GB1587347A; SE7803311L; FR2385252B1; JPS53120132A; FR2385252A1; SE444097B; DE2812376A1; US4188659A

Description

L'invention concerne un convertisseur statique alternatif/ alternatif à thyristors pour l'alimentation d'une machine synchrone à vitesse variable à partir d'un réseau triphasé comportant un pont de Graëtz appelé «pont machine» relié du côté alternatif à ladite machine synchrone dont le stator est bobiné en étoile et relié, du côté continu, au moyen de deux conducteurs, à un convertisseur statique alternatif/continu en pont appelé «pont réseau», connecté au dit réseau par l'intermédiaire d'un transformateur, ledit «pont réseau» et ledit «pont machine» comprenant chacun des moyens de commande d'allumage de leurs thyristors.

On sait que dans un tel ensemble, il existe une fréquence de marche de la machine synchrone en-dessous de laquelle le pont machine ne peut plus fonctionner en commutation naturelle.

Il est alors nécessaire d'obtenir l'extinction forcée des thyristors du pont machine en étant de conduction et en général, on fait fonctionner l'installation suivant le mode appelé parfois «séquentiel» qui est décrit plus loin, mais dans lequel l'on doit passer d'une configuration du pont machine à l'autre, on éteint les deux thyristors qui conduisaient en inversant la polarité du pont réseau avant d'établir l'allumage des deux thyristors correspondant à la nouvelle configuration du pont machine. Or à chaque commutation du pont machine, l'un des deux thyristors en état de conduction avant la commutation se retrouve en état de conduction après la commutation ; son extiction est donc inutile et même néfaste car durant la période d'extinction des deux thyristors, aucun courant ne circule dans la machine, et son couple électrique est alors nul.

La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient et a pour objet un convertisseur statique d'un type tel que défini ci-dessus caractérisé en ce que lesdits moyens de commande du pont réseau sont agencés'de manière à permettre d'obtenir, sur s les deux bornes reliées par ledits conducteurs à l'autre pont, soit une tension de polarité identique, soit des tensions de polarités contraires et en ce qu'il comporte en outre une connexion dont une première extrémité est branchée au centre du bobinage en étoile du stator de la machine synchrone et dont une deuxième io extrémité est branchée à un point tel que cette connexion permette aux courants circulant dans les conducteurs de liaison des deux ponts, lorsque la polarité aux deux dites bornes du pont réseau est identique, de se refermer l'un ou l'autre vers le transformateur accouplé au réseau alternatif triphasé, par Finis termédiaire de cette connexion.

Selon une première réalisation de l'invention, le convertisseur statique alternatif/continu relié au réseau est un pont de Graëtz unique, et le transformateur comporte un bobinage secondaire en étoile au centre duquel est branchée la deuxième 2o extrémité de ladite connexion.

Selon une deuxième réalisation de l'invention, le convertisseur statique alternatif/continu relié au réseau est constitué de deux ponts de Graëtz raccordés en série, et la deuxième extrémité de ladite connexion est branché au point assurant la mise 25 en série des deux ponts.

Ainsi, grâce à cette connexion, on peut commander indépendamment les deux ponts de Graëtz du pont réseau ou le demi-pont supérieur et inférieur du pont réseau et obtenir ainsi l'extinction de l'un des thyristors en étant de conduction du pont 30 machine par inversion de polarité de la seule borne du pont réseau, reliée à la moitié du pont machine comportant le thyris-tor à éteindre, alsors que le thyristor situé dans l'autre moitié du pont machine continue à conduire, le courant se refermant alors vers le transformateur par ladite connexion.

35 II s'en suit que le courant dans la machine n'est jamais nul d'où une amélioration considérable de la courbe du couple de cette machine.

D'autres avantages de la présente invention ressortiront de la description d'un exemple de réalisation de l'invention donné 40 ci-après en référence au dessin annexé dans lequel:

- La figure 1 montre un convertisseur statique alternatif/ alternatif selon l'art connu.

—La figure 2 est une représentation graphique de la valeur 45 du couple électrique de la machine synchrone de la figure 1 au moment d'une commutation sur le pont selon le mode séquentiel connu.

- La figure 3 montre un convertisseur statique alternatif/ alternatif selon l'invention.

so — La figure 4 est une représentation graphique de la valeur du couple électrique de la machine synchrone de la figure 3 au moment d'une commutation sur le pont machine.

—La figure 5 montre une variante du convertisseur statique selon l'invention.

55 En se référant à la figure 1, le convertisseur comprend un premier pont de Graëtz référencé PM et comportant six thyristors 1,2,3,4„ 5 et 6 et un second pont de Graëtz référencé PR et comportant six.thyristors 1', 2', 3', 4', 5' et 6'. Les deux ponts de Graëtz sont réunis par un conducteur supérieur 7 et un 6o conducteur inférieur 8. Le pont PM est relié à une machine synchrone 9 et le pont PR est relié à un réseau alternatif triphasé 10 à fréquence fixe, par l'intermédiaire d'un transformateur 11. Une inductance 12 est placée dans le conducteur supérieur 7. Les deux ponts comportent des moyens de commande d'allu-65 mage des thyristors, non représentés. On sait qu'avec un tel ensemble, dans lequel la machine synchrone 9 fonctionne à fréquence variable et est exploitée à flux constant, il existe une fréquence de marche de la machine en-dessous de laquelle le

pont PM ne peut plus fonctionner en commutation naturelle.

Pour obtenir l'extinction forcée des thyristors correspondants, on fait fonctionner l'installation selon le mode séquentiel: soit par exemple à réaliser le passage de la conduction des thyristors 1 et 2 à la conduction des thyristors 2 et 3. Lorsque le capteur angulaire 13 placé en bout d'arbre de la machine 9 détecte la nécessité de réaliser cette commutation, le pont PR est mis en situation plein onduleur intervertissant la polarité de ses bornes à courant continu 14 et 15, la borne 15 devenant négative et aucune impulsion d'allumage n'étant plus envoyée vers les thyristors du pont PM. Le courant le circulant dans les conducteurs supérieur et inférieur 7 et 8 diminue alors sous l'action du pont PR. Lorsque ce courant le est nul, les thyristors 1 et 2 se réisolent. Dès l'annulation du courant le, on libère les impulsions d'allumage des thyristors 2 et 3 et on remet le pont PR en situation redresseur, la borne 15 redevenant alors positive et la borne 14 négative. Le courant le se rétablit alors dans les conducteur supérieur et inférieur 7 et 8.

On constate qu'au cours de cette commutation, les deux thyristors 1 et 2 qui conduisaient avant la commutation sont éteints alors qu'un d'entre eux, le thyristor 2 en l'occurence est rallumé après. Il s'en suit que le courant le est nul pendant tout le temps où aucun thyristor ne conduit donc aussi le couple de la machine 9 représenté sur la figure 2.

La figure 3 montre un convertisseur selon l'invention comprenant essentiellement les mêmes éléments que ceux référencés figure 1, mais comportant en outre une connexion 16 reliant le centre du bobinage statorique de la machine synchrone 9 réalisé en étoile au centre du bobinage secondaire 17, également en étoile, du transformateur 11. Grâce à cette liaison, on peut commander séparément le demi-pont PR supérieur par les thyristors 1 ', 3 ' et 5 ' et le demi-pont PR inférieur constitué par les thyristors 4', 6' et 2' et obtenir simultanément aussi bien la même polarité positive ou négative sur les deux bornes 14 et 15, qu'une polarité contraire, les courants circulant dans les conducteurs 7 et 8 pouvant alors se refermer l'un ou l'autre vers le transformateur 11 par la connexion 16. La commutation réalisant la conduction des thyristors 2 et 3 à la place des thyristors 1 et 2 se fait alors de la manière suivante: lorsque le compteur angulaire 13 détecte la nécessité de réaliser cette commutation, on met le demi-pont inférieur PR (4', 6', 2') en situation onduleur, la borne 14 devenant donc positive et on supprime toute émission d'impulsion d'allumage sur les thyristors 1,3 et 5 du demi-pont inférieur PM. Le courant le diminue alors rapidement dans le conducteur inférieur 8 et lorsqu'il s'annule, le thyristor 1 se réisole. Par contre, le courant circulant dans le conducteur supérieur 7 continue à s'écouler et se referme vers le transformateur 11 par la connexion 16. Dès que le courant s'est annulé dans le conducteur inférieur 8, on libère l'impulsion d'allumage du thyristor 3 et le demi-pont inférieur PR (4', 6', 2') est remis en situation redresseur la borne 14 redevenant négative. Le courant se rétablit alors dans le conducteur inférieur 8 et reprend une valeur égale à celle circulant dans le

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conducteur supérieur 7, tandis que le courant dans la connexion 16 s'annule.

Le processus est identique à chaque commutation à la différence près que c'est alternativement que le demi-pont supérieur PR (1 ', 3', 5') puis le demi-pont inférieur PR (4', 6', 2') sont placés en position onduleurs lors des commutations successives.

Le couple électrique développé dans la machine 9 est alors représenté par la courbe de la figure 4 quei ne s'annule plus puisque au moment des commutations il y a toujours une phase en fonctionnement: la courbe en pointillés (a) représente le couple électrique développé dans la machine avec du courant dans une seule phase. Le courant qui apparaît dans la connexion 16 est un courant alternatif de fréquence triple de la fréquence de la machine synchrone, à la limite, c'est-à-dire à vitesse nulle, ce courant est donc un courant continu. Quelques précautions, indiquées sur la figure 3, sont nécessaires pour assurer un bon fonctionnement de l'ensemble, notament des précautions de symétrie par rapport à la connexion neutre 16. C'est ainsi que l'inductance 12 de la figure 1 doit être partagée en deux inductances égales l'une 18 dans le conducteur supérieur 7 et l'autre 18' dans le conducteur inférieur 8. De même, plutôt que d'avoir une inductance par phase, d'ailleurs non représentés sur la figure 1, on place des inductances 19,20,21,22,23 et 24 dans les bras du pont PR.

Le transformateur 11 qui doit pouvoir s'accomoder de la présence d'un courant, éventuellement continu, sur sa connexion de neutre secondaire doit utiliser un circuit magnétique à flux forcé et de préférence être muni d'un enroulement triangle au primaire.

Si ces conditions ne peuvent être remplies par le transformateur, une bobine de point neutre artificiel, munie d'un enroulement auxiliaire triangle peut être utilisée.

Une inductance 30 est placée dans la connexion 16 particulier si l'on désire éviter d'avoir à interrompre cette dernière pendant la marche du pont PM en commutation naturelle. La connexion 16 n'est d'aucune utilité pendant la marche en commutation naturelle mais son maintien évite d'avoir à y interposer un appareil de coupure.

La figure 5 montre un exemple dans lequel le convertisseur statique pont réseau PR qui était constitué dans l'exemple de la figure 3 d'un pont de Graëtz unique est constitué de deux ponts de Graëtz 25 et 26 reliés entre eux par une connexion 27. Le transformateur 11 comporte alors deux secondaires 28 et 29 découplés l'un par rapport à l'autre et reliés respectivement aux ponts 25 et 26. Dans ce cas, la connexion 16 est bien entendu connectée à la connexion de raccordement 27 des deux ponts.

La commande séparée des deux moitiés inférieure et supérieure du pont PR, ou, éventuellement, celle des deux ponts de Graëtz montés en série pour constituer le pont réseau PR n'offre pas de difficulté. Il suffit que chacun de ces éléments dispose d'une commande de porte qui lui suffit propre; chacune de ces dernières peut alors être pilotée à partir de signaux de commande différents.

3

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25

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40

45

50

C

2 feuilles dessins

Claims

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1. Convertisseur statique alternatif/alternatif à thyristors, pour l'alimentation d'une machine synchrone à vitesse variable à partir d'un réseau tryphasé, comportant un pont de Graëtz, appelé pont machine, relié du côté alternatif à ladite machine synchrone done le stator est bobiné en étoile et relié du côté continu, au moyen de deux conducteurs, à un convertisseur statique alternatif/continu en pont, appelé pont réseau, connecté au dit réseau par l'intermédiaire d'un transformateur, ledit pont réseau et ledit pont machine comprenant chacun des moyens de commande d'allumage de leurs thyristors, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande du pont réseau sont agencés de manière à permettre d'obtenir, sur les deux bornes (14,15) reliées par lesdits conducteurs à l'autre pont, soit une tension de polarité identique, soit des tensions de polarités contraires et en ce qu'il comporte en outre une connexion (16) dont une première extrémité est branchée au centre du bobinage en étoile du stator de la machine synchrone et dont une deuxième extrémité est branchée à un point tel que cette connexion permette aux courants circulant dans les conducteurs de liaison des deux ponts, lorsque la polarité aus deux dites bornes du pont réseau est identique, de se refermer l'un ou l'autre vers le transformateur accouplé au réseau alternatif triphasé, par l'intermédiaire de cette connexion.

2. Convertisseur statique alternatif/alternatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit pont réseau est un pont de Graëtz, et en ce que ledit transformateur comporte un bobinage secondaire en étoile au centre duquel est branchée la deuxième extrémité de ladite connexion.

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REVENDICATIONS

3. Convertisseur statique alternatif/alternatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit pont réseau est constitué de deux ponts de Graëtz raccordés en série, et en ce que la deuxième extrémité de ladite connexion est branchée au point assurant la mise en série des deux ponts.

4. Convertisseur statique alternatif/alternatif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une inductance est insérée dans ladite connexion.