CH634182A5 - Circuit de commande de grille pour convertisseur a thyristors. - Google Patents
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Description
La présente invention a pour objet un circuit de commande de grille pour convertisseur à thyristors comportant une pluralité d'embranchement de thyristors.
On a, depuis peu, utilisé un dispositif à faible largeur d'impulsions dans lequels on fournit une impulsion de commande de grille ayant une faible largeur à chacune des grilles d'une pluralité de thyristors connectés en série, c'est-à-dire un embranchement de thyristors, uniquement au moment de l'amorçage des thyristors.
Cependant, dans le cas où l'un ou plusieurs des thyristors connectés en série revient à un état de bloquage inverse lorsque la plupart des autres thyristors sont conducteurs, la totalité de la tension nominale qui est normalement appliquée à travers l'ensemble de tous les thyristors se trouvera appliquée aux thyristors qui sont revenus à l'état de polarisation inverse. Dans ces conditions, ces derniers thyristors seront détruits.
Il est possible d'éviter la destruction des thyristors qui sont revenus à l'état de polarisation inverse, dans les conditions qui viennent d'être indiquées, si on leur applique immédiatement l'impulsion de commande de grille de façon à les réamorcer.
Toutefois, dans les dispositifs connus, on choisit habituellement au hasard, dans l'embranchement de thyristors, un ou plusieurs des thyristors en vue de la détection de la tension de polarisation directe et inverse à travers cet embranchement. Si tous ces thyristors choisis au hasard sont à l'état conducteur, il est impossible de détecter la tension de polarisation directe de l'embranchement de thyrristors et, en conséquence, l'impulsion de commande de grille n'est pas produite.
Si l'on effectue la détection sur tous les thyristors conntectés en série, le coût de l'ensemble du système devient prohibitif. En outre, les dispositifs de détection connus dont il vient d'être question ont un prix de fabrication élevé du fait que les hautes tensions engendrées dans l'embranchement de thyristors requièrent l'utilisation, dans le circuit de détection, d'éléments capables de supporter les hautes tensions.
L'invention a donc pour objet de fournir un circuit de commande de grille pour convertisseur à thyristors permettant d'éviter d'exposer un ou plusieurs des thyristors connectés en série au risque d'être détruit, même dans le cas où l'arrêt d'un thyristor est effectué lorsque la plupart des autres thyristors sont à l'état conducteur après l'application d'une tension de polarisation inverse.
A cet effet, le circuit de commande selon l'invention présente les caractéristiques spécifiées dans la revendication 1.
L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemples, en se référant au dessin annexé dans lequel:
La figure 1 est un schéma bloc d'une forme d'exécution préférée du circuit de commande selon l'invention;
La figure 2 est un diagramme chronologique montrant la forme des signaux reçus et émis par les éléments constitutifs du circuit de commande représenté à la figure 1 ;
La figure 3 est un diagramme schématique du circuit de détection de la tension de polarisation directe et inverse représenté à la figure 1 ;
La figure 4 illustre une variante de la forme d'exécution du circuit représenté à la figure 1 ; et
Les figures 5 A et 5B sont des diagrammes illustrant la forme des signaux caractéristiques de l'embranchement de thyristors.
En se reportant maintenant au dessin, dans lequel les éléments identiques sont désignés, dans les différentes figures, par les mêmes chiffres de référence, et en considérant tout d'abord plus particulièrement la figure 1, on voit qu'un embranchement de thyristors 1 comprend une pluralité d'éléments de commutation capables d'être commandés, telles que des thyristors, qui sont connectés en série et constituent une partie d'un convertisseur à thyristors. L'embranchement de thyristors 1 est commandé dans un ordre prédéterminé en réponse à un signal de sortie «a» d'un circuit de référence, tel que le circuit générateur de signal de commande de grille 2, de type connu.
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Un circuit 3 de détection de tension de polarisation directe et inverse, désigné par la suite par le terme de circuit de détection FRV, et dont les détails sont représentés à la figure 3, est connecté entre l'anode et la cathode d'un ou plusieurs des thyristors de l'embranchement de thyristors 1 et il est en outre raccordé en parallèle avec un circuit amortisseur de type usuel, SC. Le circuit de détection FRV 3 produit un signal de polarisation directe «b» qui est détecté lorsque la tension à travers le thyristors connecté à ce circuit est une tension de polarisation directe et il produit un signal de tension de polarisation inverse «c» qui est détecté lorsque la tension du thyristor connecté à ce circuit est une tension de polarisation inverse.
Le signal de sortie «a» du circuit générateur de signal de commande de grille 2 et le signal de tension de polarisation directe «b» du circuit de détection FRV 3 sont appliqués à un premier générateur d'impulsions, c'est-à-dire à une première porte logique 4, du type ET, qui engendre un signal de sortie «d» lorsque les deux signaux «a» et «b» sont à l'état logique «1». Le signal «d» indique qu'une tension de polarisation directe est appliquée à travers les thyristors, pendant la période d'enclenchement du signal de sortie «a» du circuit générateur de signal de commande de grille 2. Le signal de tension de polarisation inverse «c» du circuit de détection FRV 3 est appliqué à l'entrée d'un détecteur 5 de crêtes d'ondes négatives qui produit un signal «e» lorsque le signal «c» vient à chuter, ainsi qu'à l'entrée d'un circuit multivibrateur monostable (multivibrateur à simple effet) 8 qui produit un signal «h» ayant une largeur T] lorsque le signal «c» prend l'état logique «1». Le signal de sortie «a», le signal «e» de la crête descendante du circuit de détection 5 et le signal «h» du circuit multivibrateur monostable 8 sont appliqués à l'entrée d'un deuxième générateur d'impulsions, consistant en une seconde porte logique 6, du type ET, qui produit un signal «f» lorsque les signaux «a», «e» et «h» sont à l'état logique «1».
Le signal de sortie «d» de la première porte logique 4, de type ET, et le signal de sortie «f » de la seconde porte logique 6, de type ET sont appliqués à l'entrée d'un circuit d'addition, constitué par une porte logique 7, de type OU, qui fournit un signal «g» pour la commande des grilles des thyristors de l'embranchement 1.
A la figure 2, il est à remarquer que l'onde VA._K correspond à la tension entre l'anode et la cathode du thyristor soumis à la détection. La ligne horizontale FVL représente un niveau de détection d'une tension directe et la ligne horizontale RVL représente un niveau de détection d'une tension inverse.
En général, la largeur d'impulsion Tj du multivibrateur monostable 8 est réglée de manière à être égale ou approximativement égale au temps de déclenchement d'un thyristor.
En conséquence, dans le cas où l'on applique une tension inverse à l'embranchement de thyristors 1 pendant la période d'enclenchement de cet embranchement, compte tenu des caractéristiques du circuit extérieur, dans le cas où la période de tension inverse est supérieure à la période de T; du circuit multivibrateur monostable 8, la deuxième porte logique 6 du type ET est bloquée par l'arrivée du signal «h» qui provient du circuit multivibrateur monostable et se trouve alors à un niveau logique «0», de sorte que le signal «f» de commande de grille de l'embranchement de thyristors n'est pas engendré.
Toutefois, du fait que chacun des thyristors connectés en série va revenir à l'état de blocage dans le sens direct, lorsqu'on applique la tension directe à l'embranchement de thyristor 1, le circuit de détection FRV 3 produit un signal «b» de sorte que le signal de sortie «d» de la première porte logique 4, du type ET, est engendré et provoque l'enclenchement de l'embranchement de thyristors 1.
D'autre part, dans le cas où la période de tension inverse est plus courte que la période Tj du circuit multivibrateur monostable 8 au cours de la période d'enclenchement de l'embranchement de thyristors 1, du fait quela porte logique 6 du type ET n'est pas bloquée par le signal «h» (qui se trouve au niveu logique «1»), le signal de commande de grille «f» commandant la grille de l'embranchement de thyristors 1 est engendré au s moment où le signal «e» prend le niveau logique « 1 », c'est-à-dire quand le signal de sortie «c» tombe au niveau logique «0». Dans ce cas, du fait que la montée de la tension de polarisation directe à travers l'embranchement de thyristors est rapide, l'impulsion étroite pour la commande de l'embranchement de thy-îo ristors est suffisante. On va maintenant décrire en détail le circuit de détection FRV 3, représenté à la figure 1, en se référant à la figure 3. Le circuit de détection FRV 3 comprend les diodes photoémettrices LEDj et LED2 qui sont connectées par l'intermédiaire d'une résistance R à l'embranchement de thyristor 1. 15 Le circuit 3 comprend également deux circuits récepteurs de signaux, dont chacun comporte au phototransistor PTr[ et PTr2 et un transistor de commutation Trj et Tr2, respectivement, ces circuits récepteurs de signaux étant respectivement connectés aux diodes photoémettrices LEDj et LED2 par l'intermédiaire 20 des conducteurs lumineux LGj et LG2. Ces deux circuits récepteurs de signaux servent à la séparation de l'étage à basse tension notamment le circuit de commande, de l'étage à haute tension, tel que le circuit à thyristors.
Lorsque la tension à travers l'embranchement de thyristors 25 1 correspond à la tension de polarisation directe, la diode LEDj émet de la lumière ce qui correspond à la production du signal «b» et, lorsque la tension à travers l'embranchement de thyristors 1 correspond à la tension de polarisation inverse, la diode LED2 émet de la lumière ce qui correspond à la production du 30 signal «c».
La figure 4 représente une variante du circuit selon l'invention, dans laquelle un circuit temporisateur 9 est intercalé entre la porte logique 6, du type ET, et la porte logique 7, du type OU. Le circuit temporisateur a pour fonction de protéger le 35 convertisseur à thyristors en retardant le temps pendant lequel il est possibile d'appliquer le signal de commande de grille à tous les thyristors d'une durée correspondant à la durée d'application de la tension directe. Le circuit temporisateur 9 a également pour fonction de diminuer la largeur de l'impulsion de com-40 mande de grille pour la commande des grilles de l'embranchement de thyristors 1 et, en conséquence, de réduire la puissance requise pour l'alimentation électrique (non représentée) utilisée pour la commande des grilles. Le signal «f» de commande des grilles se trouve retardé d'une durée td à partir du moment où le 45 signal «f» est engendré. En conséquence, le signal «f» est retardé jusqu'à ce que chaque thyristor ait recouvré son attitude du blocage dans la direction directe.
Dans le cas-où la période de la tension inverse pendant la durée d'enclenchement est supérieure à la période Tj, comme 50 représenté à la partie de droite de la figure 2, le signal de commande de grille «f» de la deuxième porte logique 6 de type ET n'est pas engendré, même en cas d'apparition du signal «e» du circuit de détection de crête négative. Dans ce cas, si la tension de polarisation directe apparaît après la période Tl5 le signal de 55 grille «d» de la première porte logique 4, de type ET, est engendré. D'autre part, dans le cas où la période de la tension inverse au cours de la durée d'enclenchement est plus courte que la période Tj, le signal de commande de grille «f» pour la commande de la grille de l'embranchement de thyristors 1 est en-60 gendré, avec un temps de retard td, si le signal «e» émis par le circuit de détection 5 de crête descendante apparaît au cours de la période Tj.
En conséquence, dans le cas où la période de tension inverse est supérieure à la période Tj, l'impulsion de commande de 65 grille n'est pas produite au cours de la période de tension inverse. En outre, dans le cas où la période de tension inverse est courte et le temps de montée de la tension de retour du thyristor à son état primitif et rapide, il est possibile de régler le retard td
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à une valeur correspondant au temps de retour du thyristor à son état initial et de réduire la largeur de l'impulsion de commande de grille.
En outre, il est généralement nécessaire de régler la largeur de l'impulsion de commande de grille «f», engendrée par la deuxième porte logique 6, de type ET, car le temps de montée de la tension de retour des thyristors à la direction directe varie en fonction de la période de la tension inverse.
Par exemple, la figure 5 A représente une onde de tension dans laquelle le temps de montée de la tension de retour est rapide et la figure 5B représente une onde de tension dans laquelle le temps de montée de la tension de retour est beaucoup plus long. A la figure 5A, du fait que la période de tension inverse est courte, c'est-à-dire que le temps de montée de la tension de retour est généralement rapide, la durée tj fondée sur la dispersion de la quantité Q des porteurs de charge restant des thyristors connectés en série est courte.
Au contraire, à la figure 5B, du fait que la période de tension inverse est longue et que la montée de la tension de retour est généralement lente, la durée t2 est longue.
En conséquence, dans le cas où le signal de tension du thyristor soumis à la détection est détecté comme indiqué par le chiffre de référence 100 aux figures 5A et 5B, la largeur de l'impulsion de commande de grille devient supérieure à celle qui est représentée à la figure 5A du fait qu'il est nécessaire de régler la largeur de l'impulsion de commande de grille engendrée par la seconde porte logique 6, de type ET, à la valeur t2 représentée à la figure 5B, ou à une valeur supérieure. Il est donc nécessaire d'utiliser une source d'énergie électrique ayant une plus grande capacité de puissance, pour l'entraînement de la grille.
Toutefois, conformément à l'invention, l'impulsion de commande engendrée par la deuxième porte logique 6 du type ET est produite au cours de la période T] dans le cas où le temps de montée de la tension de retour du thyristor à l'état initial est 5 rapide et cette impulsion est bloquée après la fin de la période T1; dans le cas où le temps de montée de la tension de retour du thyristor à l'état initial est retardé.
Il apparaît clairement, d'après la description qui précède, que l'utilisation du circuit selon l'invention permet d'éviter d'ex-îoposer un ou plusieurs des thyristors au risque de destruction car, même si une tension de polarisation inverse vient à se produire à travers l'embranchement de thyristors après que tous les thyristors soient déclenchés, le signal de commande de grille est engendré et fourni à tous les thyristors dans le cas où la tension de 15 polarisation inverse est détectée pendant la période prédéterminée Tj ou en cas de détection de la tension directe.
En outre, conformément à l'invention, le fait d'engendrer 20 l'impulsion de commande de grille résultant de la détection du signal de tension inverse pendant la période d'enclenchement permet de faire fonctionner de manière sûre le convertisseur à thyristors même dans le cas où l'on ne peut pas détecter la tension directe de l'un ou plusieurs des thyristors. 25 En outre, du fait que la largeur de l'impulsion de commande de grille de l'embranchement de thyristors est limitée, il est possibile de réduire la puissance de la source d'énergie nécessaire pour la commande des grilles de l'embranchement de thyristors. Ceci permet d'obtenir un circuit de commande de grille 30 économique et sûr pour un convertisseur à thyristors utilisé pour la transmission d'énergie électrique en courant continu.
C
1 feuille dessins
Claims (6)
- 634 1822REVENDICATIONS1. Circuit de commande de grille pour convertisseur à thyris-tors comportant une pluralité d'embranchements de thyristors dont chacun comprend une pluralité de thyristors (1) connectés en série, caractérisé par le fait que ce cuircuit comprend: s un premier générateur d'impulsions (4) permettant d'engendrer une impulsion de commande de grille lorsqu'une tension de polarisation directe est détectée dans l'un des embranchements de thyristors pendant une période de conductivité de cet embranchement; 10un deuxième générateur d'impulsion (6) permettant d'engendrer une impulsion de commande de grille lorsqu'une tension de polarisation inverse, détectée d Stia CCt embranchement de thyristors vient à chuter pendant une période de conductivité de cet embranchement ; 15et des moyens (8) permettant de bloquer le signal de sortie de ce deuxième générateur d'impulsions lorsque la durée de la période de maintien de la tension de polarisation inverse dans l'embranchement de thyristors dépasse une valeur prédéterminée. 20
- 2. Circuit de commande de grille selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un circuit générateur de signal de commande de grille pour commander ledit embranchement de thyristors selon un ordre prédéterminé, ce circuit générateur de signal de commande de grille étant con- 25 necté auxdits premier (4) et deuxième (6) générateur d'impulsions.
- 3. Circuit de commande de grille selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre:un premier détecteur permettant de détecter une tension de 30 polarisation directe à travers l'un des thyristors dudit embranchement de thyristors, le signal de sortie de ce premier détecteur étant appliqué à l'entrée dudit premier générateur d'impulsions (4);un deuxième détecteur permettant de détecter une tension 35 de polarisation inverse à travers ledit thyristor de cet embranchement de thyristors;un détecteur (5) de crête négative, permettant d'engendrer un signal lorsque le niveau du signal de sortie du deuxième détecteur vient à chuter, le signal de sortie de ce détecteur (5) de 10 crête négative étant appliqué à l'entrée de ce deuxième générateur d'impulsion (6); et un circuit multivibrateur monostable (8), connecté à la sortie du deuxième détecteur, ce multivibrateur étant agencé de manière à permettre d'engendrer une impulsion lors de la détec- 45 tion d'un signal provenant du deuxième détecteur, le signal de sortie de ce circuit multivibrateur étant appliqué à l'entrée dudit deuxième générateur d'impulsions (6).
- 4. Circuit de commande de grille selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un circuit logi- 50 que (7) pour additionner les signaux de sortie desdits premier(4) et deuxième (6) générateurs d'impulsions.
- 5. Circuit de commande selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un circuit logique (7) pour additionner les signaux de sortie desdits premier (4) et deuxième 55 (6) générateurs d'impulsions.
- 6. Circuit de commande selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un circuit temporisateur (9), disposé entre la borne de sortie dudit deuxième générateur d'impulsions (6) et ledit circuit logique (7), ce circuit temporisa- 60 teur (7) étant agencé de manière à permettre de retarder le signal de sortie de ce deuxième générateur d'impulsions (6).65
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