CH693838A5 - Dispositif et procédé de commande d'une porte d'un inverseur à trois niveaux. - Google Patents

Description

La présente invention concerne un dispositif de commande de porte d'un inverseur à trois niveaux utilisant un élément de puissance à semi-conducteur du type à auto extinction d'arc, appelé ci-après: élément à auto extinction d'arc, ainsi qu'un procédé de commande de porte, et plus particulièrement un dispositif et un procédé de commande de porte d'un inverseur à trois niveaux qui évite l'endommagement de l'élément à auto extinction, par la formation de la plus courte boucle de commutation lors de l'opération de commutation.

Comme inverseur à trois niveau, on a par exemple le dispositif: "Loss balancing in three-level voltage source inverters applying active NPC switches" décrit dans PESC (2001), pp 1135 à 1140.

En se référant aux fig. 3 à 5 et au tableau III du document ci-dessus, des éléments à auto extinction d'arc T5 et T6 sont ajoutés comme commutateurs NPC actifs aptes à commuter entre les bornes N (-), P (+) et C (0).

De même, dans le cas où une borne de potentiel neutre d'une source à courant continu est connectée à l'inverseur à trois niveaux, quatre sortes de procédés de commande de porte sont décrits.

Un objet du document ci-dessus est d'effectuer une moyenne des pertes générées dans les éléments à auto extinction d'arc T5 et T6 constituant les inverseurs à trois niveaux, en sélectionnant judicieusement les quatre sortes de procédés de commande de porte.

En conséquence, l'opération de commutation prenant en compte l'inductance du câblage à l'intérieur de l'inverseur à trois niveaux n'est pas particulièrement considérée.

Puisque dans les dispositifs et procédés conventionnels de commande de porte d'inverseur à trois niveaux, l'opération de commutation prenant en compte l'inductance du câblage à l'intérieur de l'inverseur à trois niveaux n'est pas évaluée, comme décrit, on rencontre le problème faisant que la fiabilité de l'inverseur à trois niveaux est diminuée.

En particulier on rencontre le problème faisant que les éléments à auto extinction d'arc sont endommagés au moment de la commutation lorsque l'inductance (correspondant au nombre d'éléments de câblage) du câblage formant la boucle de commutation devient importante lors de la commutation entre les éléments à auto extinction d'arc respectifs des inverseurs à trois niveaux.

La présente invention est prévue pour résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus des dispositifs conventionnels, et ainsi un but de la présente invention et de fournir un dispositif et un procédé de commande d'une porte d'un inverseur à trois niveaux réduisant l'inductance d'une boucle de commutation afin d'empêcher l'endommagement des éléments à auto extinction d'arc, par la formation de la boucle de commutation la plus courte au moment de la commutation entre les éléments à auto extinction d'arc.

Un dispositif de commande de porte selon l'invention est décrit dans la revendication 1, alors qu'un procédé de mise en action de ce dispositif est décrit dans la revendication 6. Des formes d'exécution particulières et variantes sont décrites dans les revendications dépendantes.

Un dispositif de commande de porte pour un inverseur à trois niveaux comprenant trois bornes d'alimentation courant continu ayant chacune son niveau de potentiel, quatre premiers éléments à auto extinction d'arc connectés en série entre la première et la troisième borne d'alimentation en courant continu, deux diodes de blocage reliées en série entre un noeud reliant les premier et deuxième éléments à auto extinction d'arc et un noeud reliant les troisième et quatrième éléments à auto extinction d'arc, des cinquième et sixième éléments à auto extinction d'arc reliés individuellement en parallèle sur chacune desdites diodes de blocage, un noeud reliant les deux diodes de blocage et les cinquième et sixième éléments à auto extinction d'arc étant connecté à la deuxième borne d'alimentation en courant continu, associé à un dispositif de modulation en largeur d'impulsion fournissant un premier signal de commande de conduction au premier et au troisième élément à auto extinction d'arc ainsi qu'un deuxième signal de commande au deuxième et au quatrième élément à auto extinction d'arc ledit dispositif de commande de porte fournissant des signaux de commande de porte aux portes desdits six éléments à auto extinction d'arc sur la base desdits premier et deuxième signaux de commande de conduction, ledit dispositif de commande de porte comprenant deux inverseurs inversant chacun respectivement ledit premier signal de commande de conduction et ledit deuxième de commande de conduction et un groupe de retardateurs fournissant lesdits signaux de commande de porte sur la base desdits premier et deuxième signaux de commande de conduction et desdits premier et deuxième signaux de commande de conduction inversés, lesdits troisième et cinquième éléments à auto extinction d'arc étant simultanément conducteurs au moins durant une période déterminée, et lesdits deuxième et sixième éléments à auto extinction d'arc étant simultanément conducteurs au moins durant une autre période déterminée.

Ensuite un dispositif de commande de porte dans lequel ledit groupe de retardateurs comprenant quatre retardateurs d'allumage est complété par un premier circuit série comprenant un cinquième retardateur d'allumage et un premier retardateur d'extinction fournissant un cinquième signal de commande de porte au cinquième élément à auto extinction d'arc et un deuxième circuit série comprenant un sixième retardateur d'allumage et un deuxième retardateur d'extinction fournissant un sixième signal de commande de porte au sixième élément à auto extinction d'arc, un premier temps mort desdits premier et deuxième retardateurs d'extinction étant choisi pour être plus court qu'un temps mort desdits cinquième et sixième retardateurs d'allumage, un deuxième temps mort desdits quatre premiers retardateurs d'allumage étant choisi pour être plus long que le temps mort desdits cinquième et sixième retardateurs d'allumage, ledit cinquième élément à auto extinction d'arc étant conducteur au moins pendant deux périodes disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit troisième élément à auto extinction d'arc, et ledit sixième élément à auto extinction d'arc étant conducteur au moins pendant deux périodes disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit deuxième élément à auto extinction d'arc.

Ensuite un dispositif de commande de porte dans lequel ledit groupe de retardateurs comprenant quatre retardateurs d'allumage est complété par un premier circuit série comprenant un cinquième retardateur d'allumage et un premier retardateur d'extinction fournissant un cinquième signal de commande de porte au cinquième élément à auto extinction d'arc et un deuxième circuit série comprenant un sixième retardateur d'allumage et un deuxième retardateur d'extinction fournissant un sixième signal de commande de porte au sixième élément à auto extinction d'arc, un premier temps mort desdits premier et deuxième retardateurs d'extinction étant choisi pour être plus court qu'un temps mort desdits cinquième et sixième retardateurs d'allumage un deuxième temps mort desdits quatre premiers retardateurs d'allumage étant choisi pour être plus long que le temps mort desdits cinquième et sixième retardateurs d'allumage, associé à un comparateur de polarité positive et un comparateur de polarité négative fournissant des signaux de polarité de courant correspondant à la polarité du courant de sortie dudit inverseur à trois niveaux et un troisième et un quatrième inverseurs inversant chacun respectivement lesdits signaux de polarité provenant desdits comparateurs de polarité positive et de polarité négative, ledit dispositif de commande de porte comprenant en outre six dispositifs de sélection aptes à sélectionner lesdits signaux de commande de porte selon lesdits signaux respectifs de polarité de courant et les signaux de sortie respectifs desdits troisième et quatrième inverseurs, lesdits troisième et cinquième éléments à auto extinction d'arc étant simultanément mis en état de conduction dans le cas où ledit courant de sortie est positif, et lesdits deuxième et sixième éléments à auto extinction d'arc étant simultanément mis en état de conduction dans le cas où ledit courant de sortie est négatif.

Ensuite un dispositif de commande de porte comprenant en outre un premier circuit OR exclusif effectuant une addition logique exclusive du signal de sortie du troisième retardateur d'allumage et du signal de sortie dudit premier circuit série afin de fournir le signal de commande de porte au cinquième élément à auto extinction d'arc et un deuxième circuit OR exclusif effectuant une addition logique exclusive du signal de sortie du deuxième retardateur d'allumage et du signal de sortie dudit deuxième circuit série afin de fournir le signal de commande de porte au sixième élément à auto extinction d'arc, ledit cinquième élément à auto extinction d'arc étant maintenu non conducteur durant la période de conduction dudit troisième élément à auto extinction d'arc et étant mis en état de conduction durant deux périodes de durée correspondant au premier temps mort, disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit troisième élément à auto extinction d'arc et ledit sixième élément à auto extinction d'arc étant maintenu non conducteur durant la période de conduction dudit deuxième élément à auto extinction d'arc et étant mis en état de conduction durant deux périodes de durée correspondant au premier temps mort disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit deuxième élément à auto extinction d'arc.

Ensuite un dispositif de commande de porte comprenant en outre un cinquième et un sixième inverseurs inversant chacun respectivement les signaux de sortie des deuxième et troisième retardateurs d'allumage, un premier circuit AND effectuant le produit logique du signal de sortie dudit premier circuit série et du signal de sortie dudit cinquième inverseur, un premier circuit OR effectuant l'addition logique du signal de sortie du premier circuit OR exclusif et du signal de sortie dudit premier circuit AND afin de fournir le signal de commande de porte au cinquième élément à auto extinction d'arc, un deuxième circuit AND effectuant le produit logique du signal de sortie dudit deuxième circuit série et du signal de sortie dudit sixième inverseur, un deuxième circuit OR effectuant l'addition logique du signal de sortie du deuxième circuit OR exclusif et du signal de sortie dudit deuxième circuit AND afin de fournir le signal de commande de porte au sixième élément à auto extinction d'arc, ledit cinquième élément à auto extinction d'arc étant maintenu à l'état non conducteur sauf durant une période où lesdits premier et deuxième éléments à auto extinction d'arc sont simultanément mis en état de non conduction, ainsi que durant deux périodes de durée correspondant au premier temps mort, disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit troisième élément à auto extinction d'arc, ledit sixième élément à auto extinction d'arc étant maintenu à l'état non conducteur sauf durant une période où lesdits troisième et quatrième éléments à auto extinction d'arc sont simultanément mis en état de non conduction, ainsi que durant deux périodes de durée correspondant au premier temps mort, disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit deuxième élément à auto extinction d'arc.

Ensuite un procédé de mise en action d'un dispositif de commande de porte, comprenant les étapes où le troisième et le cinquième éléments à auto extinction d'arc sont simultanément conducteurs au moins durant une période déterminée, et le deuxième et le sixième éléments à auto extinction d'arc sont simultanément conducteurs au moins durant une autre période déterminée.

Ensuite un procédé de mise en action d'un dispositif de commande de porte comprenant les étapes où le cinquième élément à auto extinction d'arc est conducteur au moins pendant deux périodes disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction du troisième élément à auto extinction d'arc et le sixième élément à auto extinction d'arc est conducteur au moins pendant deux périodes disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction du deuxième élément à auto extinction d'arc.

Ensuite un procédé de mise en action d'un dispositif de commande de porte comprenant les étapes où si le courant de sortie dudit inverseur à trois niveaux est positif, lesdits troisième et cinquième éléments à auto extinction d'arc sont simultanément mis en état de conduction, et si ledit courant de sortie est négatif, lesdits deuxième et sixième éléments à auto extinction d'arc sont simultanément mis en état de conduction.

Ensuite un procédé de mise en action d'un dispositif de commande de porte comprenant les étapes où ledit cinquième élément à auto extinction d'arc est maintenu à l'état non conducteur durant la période de conduction dudit troisième élément à auto extinction d'arc et est mis en état de conduction durant deux périodes de durée correspondant au premier temps mort, disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit troisième élément à auto extinction d'arc et ledit sixième élément à auto extinction d'arc est maintenu à l'état non conducteur durant la période de conduction dudit deuxième élément à auto extinction d'arc et est mis en état de conduction durant deux périodes de durée correspondant au premier temps mort, disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit deuxième élément à auto extinction d'arc.

Ensuite un procédé de mise en action d'un dispositif de commande de porte comprenant les étapes où ledit cinquième élément à auto extinction d'arc est maintenu à l'état non conducteur sauf durant une période où lesdits premier et deuxième éléments à auto extinction d'arc sont simultanément mis en état de non conduction, ainsi que durant deux périodes de durée correspondant au premier temps mort, disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit troisième élément à auto extinction d'arc, ledit sixième élément à auto extinction d'arc est maintenu à l'état non conducteur sauf durant une période où lesdits troisième et quatrième éléments à auto extinction d'arc sont simultanément mis en état de non conduction, ainsi que durant deux périodes de durée correspondant au premier temps mort, disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit deuxième élément à auto extinction d'arc.

Ces buts ainsi que d'autres avantages de l'invention deviennent davantage apparents à partir de la description ci-dessous, qui est à considérer en regard du dessin annexé comportant les figures où: la fig. 1 est un schéma d'un dispositif permettant d'expliquer la boucle de commutation d'un dispositif de commande de porte d'un inverseur à trois niveaux selon les première à cinquième formes d'exécution de l'invention, la fig. 2 est un schéma montrant un dispositif de commande de porte appliqué au dispositif de commandé de porte d'un inverseur à trois niveaux selon la première forme d'exécution de l'invention, la fig. 3 est un diagramme temporel expliquant le fonctionnement du dispositif de commande de porte d'un inverseur à trois niveaux selon la première forme d'exécution de l'invention, la fig. 4 est un schéma montrant un dispositif de commande de porte appliqué au dispositif de commande de porte d'un inverseur à trois niveaux selon la deuxième forme d'exécution de l'invention, la fig. 5 est un diagramme temporel expliquant le fonctionnement du dispositif de commande de porte d'un inverseur à trois niveaux selon la deuxième forme d'exécution de l'invention, la fig. 6 est un schéma montrant un dispositif de commande de porte appliqué au dispositif de commande de porte d'un inverseur à trois niveaux selon la troisième forme d'exécution de l'invention, la fig. 7 est un diagramme temporel expliquant le fonctionnement du dispositif de commande de porte d'un inverseur à trois niveaux à l'état positif selon la troisième forme d'exécution de l'invention, la fig. 8 est un diagramme temporel expliquant le fonctionnement du dispositif de commande de porte d'un inverseur à trois niveaux à l'état négatif selon la troisième forme d'exécution de l'invention, la fig. 9 est un schéma montrant un dispositif de commande de porte appliqué au dispositif de commande de porte d'un inverseur à trois niveaux selon la quatrième forme d'exécution de l'invention, la fig. 10 est un diagramme temporel expliquant le fonctionnement du dispositif de commande de porte d'un inverseur à trois niveaux selon la quatrième forme d'exécution de l'invention, la fig. 11 est un schéma montrant un dispositif de commande de porte appliqué au dispositif de commande de porte d'un inverseur à trois niveaux selon la cinquième forme d'exécution de l'invention, la fig. 12 est un diagramme temporel expliquant le fonctionnement du dispositif de commande de porte d'un inverseur à trois niveaux selon la cinquième forme d'exécution de l'invention, Première forme d'exécution.

Une première forme d'exécution de l'invention est décrite ci-dessous en détail en se référant aux figures d'accompagnement.

La fig. 1 est un schéma d'un dispositif permettant d'expliquer la boucle de commutation d'un dispositif de commande de porte d'un inverseur à trois niveaux selon la première forme d'exécution de l'invention, montrant la structure d'un dispositif principal d'un inverseur général à trois niveaux pour une phase.

En se référant à la fig. 1, un inverseur à trois niveaux, appelé ci-après "inverseur" 1, comprend les bornes d'une alimentation en courant continu P, C et N.

Chacune des bornes P, C et N est à son propre potentiel (trois niveaux), respectivement "+", "0" et "-".

C1 et C2 sont des condensateurs à courant continu connectés en série entre les bornes P et N, avec le condensateur C1 connecté entre les bornes P et C et le condensateur C2 connecté entre les bornes C et N.

Des éléments à auto extinction d'arc T1, T2, T3 et T4 sont connectés en série entre les bornes P et N, un noeud intermédiaire entre les éléments à auto extinction d'arc T2 et T3 formant une borne de sortie de l'inverseur 1 afin de fourni un signal alternatif de sortie Vout.

Des diodes D1, D2, D3 et D4 sont individuellement connectées en parallèle en sens opposé sur respectivement chacun des éléments à auto extinction d'arc T1, T2, T3 et T4.

Une clamp diode D5 est connectée, du côté de la borne P, entre le noeud intermédiaire situé entre les éléments à auto extinction d'arc T1 et T2 et la borne C.

Une clamp diode D6 est connectée, du côté de la borne N, entre le noeud intermédiaire situé entre les éléments à auto extinction d'arc T3 et T4 et la borne C.

Des éléments à auto extinction d'arc T5 et T6 sont individuellement connectées en parallèle en sens opposé sur respectivement chacune des clamp diodes D5 et D6.

Quatre boucles de commutation L1, L2, L3 et L4 formées à l'intérieur de l'inverseur 1 sont établies de manière commutative par le fonctionnement ON/OFF des éléments à auto extinction d'arc respectifs T2, T3, T5 et T6.

En se référant à la fig. 1, la boucle de commutation L1 est formée au moment de la commutation entre l'élément à auto extinction d'arc T1 (ou la diode D1) et l'élément à auto extinction d'arc T5 (ou la clamp diode 5).

La boucle L1 est une boucle fermée passant par le condensateur C1, l'élément à auto extinction d'arc T1 (ou la diode D1) et l'élément à auto extinction d'arc T5 (ou la clamp diode D5) dans l'ordre.

La boucle de commutation L2 est formée au moment de la commutation entre l'élément à auto extinction d'arc T1 (ou la diode D1) et l'élément à auto extinction d'arc T3 (ou la clamp diode 3).

La boucle L2 est une boucle fermée passant par le condensateur C1, l'élément à auto extinction d'arc T1 (ou la diode D1), l'élément à auto extinction d'arc T2 (ou la diode D2), l'élément à auto extinction d'arc T3 (ou la diode D3) et l'élément à auto extinction d'arc T6 (ou la clamp diode D6), dans l'ordre.

La boucle de commutation L3 est formée au moment de la commutation entre l'élément à auto extinction d'arc T2 (ou la diode D2) et l'élément à auto extinction d'arc T4 (ou la diode 4).

La boucle L3 est une boucle fermée passant par le condensateur C2, l'élément à auto extinction d'arc T5 (ou la clamp diode D5), l'élément à auto extinction d'arc T2 (ou la diode D2), l'élément à auto extinction d'arc T3 (ou la diode D3) et l'élément à auto extinction d'arc T4 (ou la diode D4), dans l'ordre.

La boucle de commutation L4 est formée au moment de la commutation entre l'élément à auto extinction d'arc T6 (ou la clamp diode D6) et l'élément à auto extinction d'arc T4 (ou la diode 4).

La boucle L4 est une boucle fermée passant par le condensateur C2, l'élément à auto extinction d'arc T6 (ou la clamp diode D6) et l'élément à auto extinction d'arc T5 (ou la clamp diode D5), dans l'ordre.

Dans la description des boucles fermées L1 à L4, l'expression: "l'élément à auto extinction d'arc T1 (ou la diode D1)" par exemple, signifie que chacun des éléments élément à auto extinction d'arc T1 ou diode D1 est rendu conducteur selon la polarité du courant de sortie lout de l'inverseur 1.

En faisant attention à l'inductance de câblage des boucles de commutation L1 à L4, l'inductance de câblage des boucles de commutation L1 et L4 devient inférieure à l'inductance de câblage des boucles de commutation L2 et L3, en comparant le nombre d'éléments semi-conducteurs (éléments à auto extinction d'arc, diodes) en série formant les boucles fermées.

Un dispositif de commande de porte spécifique selon une première forme d'exécution de l'invention est maintenant décrit en se référant à la fig. 2.

Un dispositif PWM 2 fournit un signal de commande de conduction SP aux éléments à auto extinction d'arc T1 et T3 (voir fig. 1) du côté de la borne P et un signal de commande de conduction SN aux éléments à auto extinction d'arc T2 et T4 du côté de la borne N.

Un dispositif de commande de porte 3 connecté au dispositif PWM fournit les signaux de commande de porte ST1 à ST6 aux éléments à auto extinction d'arc T1 à T6 sur la base des signaux de commande de conduction SP et SN.

Dans le dispositif de commande de porte 3, les références 3P et 3N indiquent des dispositifs inverseurs inversant les signaux de commande de conduction SP et SN et les références 31 à 34 indiquent des dispositifs retardateurs chacun présentant un temps mort Td (en fait Td = plusieurs dizaines de mu s).

Le dispositif retardateur d'allumage 31 fournit un signal de porte ST1 à l'élément à auto extinction d'arc T1 basé sur le signal de commande de conduction SP.

Le dispositif retardateur d'allumage 32 fournit un signal de porte ST2 aux éléments à auto extinction d'arc T2 et T6 basé sur le signal de commande de conduction SN inversé par le dispositif inverseur 3N.

Le dispositif retardateur d'allumage 33 fournit un signal de porte ST3 aux éléments à auto extinction d'arc T3 et T5 basé sur le signal de commande de conduction SP inversé par le dispositif inverseur 3P.

Le dispositif retardateur d'allumage 34 fournit un signal de porte ST4 aux éléments à auto extinction d'arc T4 basé sur le signal de commande de conduction SN.

Le dispositif d'actionnement de porte 4 actionnant les portes respectives des éléments à auto extinction d'arc T1 à T6 fournit des impulsions PT1 à PT6 aux éléments à auto extinction d'arc respectifs T1 à T6 sur la base des signaux de porte respectifs ST1 à ST4 fournis par le dispositif de commande de porte 3.

A l'intérieur du dispositif d'actionnement de porte 4, les références 41 à 46 indiquent les portes correspondantes aux éléments à auto extinction d'arc respectifs T1 à T6.

Le fonctionnement de la commande de porte selon la première forme d'exécution de l'invention représentée à la fig. 2 est décrit en se référant aux fig. 1 et 3.

La fig. 3 est un diagramme temporel montrant le fonctionnement du dispositif de commande de porte 3 de la fig. 2.

En se référant à la fig. 3, la logique de fonctionnement stationnaire (à l'exception du temps de commutation) des signaux de commande de conduction SP et SN fournis par le dispositif PWM 2 a les trois modes suivants: "P", "0" et "N" selon la tension de sortie Vout de l'inverseur 1.

Le premier mode "P" correspond à un mode où SP = 1 et SN = 0 (état avant le temps t1), où les éléments à auto extinction d'arc T1 et T2 sont allumés (conducteurs) et le potentiel de sortie Vout de l'inverseur 1 est positif.

Le deuxième mode "0" est un mode où SP = 0 et SN = 0 (état entre t1 et t3 et entre t5 et t7) où les éléments à auto extinction d'arc T2, T3, T5 et T6 sont allumés et le potentiel de sortie Vout de l'inverseur 1 est nul.

Le troisième mode "N" est un mode où SP = 0 et SN = 1 (état entre t3 et t5) où les éléments à auto extinction d'arc T3 et T4 sont allumés et le potentiel de sortie Vout de l'inverseur 1 est négatif.

Comme décrit ci-dessus, avant t1, le mode correspond au premier mode "P" (SP = 1, SN = 0 et ST1 = ST2 = 1) et les impulsions de porte PT1 et PT2 sont fournies aux éléments à auto extinction d'arc T21 et T2.

Dans le cas où ST2 = 1, l'impulsion de porte PT6 est transmise à l'élément à auto extinction d'arc T6, mais vu que les éléments à auto extinction d'arc T3 et T4 sont éteints (non conducteurs), le courant de sortie lout ne peut s'écouler.

Ensuite, au temps t1, lorsque SP = 0 est satisfait, bien que ST1 vienne à 0, l'état se ST2 = 1 continue.

Ultérieurement, au temps t2, correspondant au temps Td, retard de fonctionnement du dispositif retardateur d'allumage 33, ST3 vient à 1 et les impulsions de porte PT3 et PT5 sont respectivement transmises aux éléments à auto extinction d'arc T3 et T5.

Dans cet exemple, on suppose que la polarité du courant de sortie lout de l'inverseur 1 (fig. 1) est positive; dans le cas où le courant de sortie lout est négatif durant la période séparant t1 de t2, le courant de sortie lout s'écoule dans la borne P par les diodes D2 et D1.

Au temps t2, lorsque les éléments à auto extinction d'arc T3 et T5 s'allument, les boucles de commutation L1 et L2 s'établissent simultanément. Dans ce cas, si la diode D1 est inversement rétablie, le courant de sortie lout est distribué de manière à s'écouler partiellement par la diode D2, l'élément à auto extinction d'arc T5 et la borne C, dans l'ordre et partiellement par l'élément à auto extinction d'arc T3, la clamp diode D6 et la borne C, dans l'ordre.

Dans cet exemple, comme décrit ci-dessus, puisque l'inductance de câblage de la boucle de commutation L1 est plus petite que celle de la boucle de commutation L2, le courant s'écoulant dans l'élément à auto extinction d'arc T5 à l'intérieur de la boucle de commutation L1 devient plus important que le courant s'écoulant dans l'élément à auto extinction d'arc T3 à l'intérieur de la boucle de commutation L2.

Ainsi, les inductances des boucles de commutation, équivalentes en parallèle entre elles peuvent être diminuées en comparaison avec l'inductance de la boucle de commutation L2 dans le cas où on n'a pas d'élément à auto extinction d'arc T5.

Ultérieurement durant la période séparant t2 de t3, le mode est le deuxième mode "0" (SP = 0, SN = 0, et ST2 = ST3 = 1), et les impulsions de porte PT, PT3, PT5 et PT6 sont respectivement transmises aux éléments à auto extinction d'arc T2, T3, T5 et T6.

Ensuite, au temps t1, lorsque SP = 0 et SN = 1 sont satisfaits, ST2 vient à 0 et les éléments à auto extinction d'arc T2 et T6 sont éteints.

Dans cette situation, dans le cas où la polarité du courant de sortie lout est positive, le courant qui s'écoulait de manière distributive dans la borne C, la clamp diode D5 et l'élément à auto extinction d'arc T2, dans l'ordre ainsi que dans la borne C, l'élément à auto extinction d'arc T6 et la diode D3 dans l'ordre, commute selon un chemin passant par la borne N, la diode De et la diode D3 dans l'ordre, à cause des boucles de commutation L3 et L4.

Ainsi, les inductances des boucles de commutation, équivalentes en parallèle entre elles peuvent être diminuées en comparaison avec l'inductance de la boucle de commutation L3 dans le cas où on n'a pas d'élément à auto extinction d'arc T6.

Ultérieurement, au temps t4, correspondant au temps Td, retard de fonctionnement du dispositif retardateur 34, ST4 vient à 1 et l'impulsion de porte PT4 est transmise à l'élément à auto extinction d'arc T4.

Dans cette situation, puisque les impulsions de porte PT3, PT4 et PT5 sont transmises aux éléments à auto extinction d'arc T3, T4 et T5, le mode correspond au troisième mode "N".

Ensuite, au temps t5, si SN = 0 est satisfait, ST4 vient à 0 et l'élément à auto extinction d'arc T4 est éteint.

Ultérieurement, au temps t6, correspondant au temps Td, retard de fonctionnement du dispositif retardateur 32, ST2 vient à 1 et les impulsions de porte PT2 et PT6 sont transmises aux éléments à auto extinction d'arc T2 et T6.

Dans cet exemple, dans le cas où le courant de sortie lout est positif, et s'écoulait dans la borne N, la diode D4 et la diode D6 immédiatement avant t6, lorsque les éléments à auto extinction d'arc T2 et T6 sont éteints, le courant de sortie lout commute de manière à se distribuer selon les chemins passant par la borne C, la clamp diode D5 et l'élément à auto extinction d'arc T2 et par la borne C, l'élément à auto extinction d'arc T6 et la diode D3, à cause des boucles de commutation L3 et L4.

Ainsi, les inductances des boucles de commutation, équivalentes en parallèle entre elles peuvent être diminuées en comparaison avec l'inductance de la boucle de commutation L2 dans le cas où on n'a pas d'élément à auto extinction d'arc T5.

Ensuite au temps t7, lorsque SP1 vient 1, ST3 devient 0 et les éléments à auto extinction d'arc T3 et T5 sont éteints.

Dans cette situation, dans le cas où le courant de sortie lout est négatif, le courant est commuté selon un chemin passant par la diode D2, la diode D1 et la borne P, dans l'ordre, à cause des boucles de commutation L1 et L2, à partir de l'état où le courant s'écoulait de manière distribuée selon des chemins passant par la diode D2, l'élément à auto extinction d'arc T5 et la borne C, et par l'élément à auto extinction d'arc T3 la clamp diode D6 et la borne C.

De cette manière, les inductances des boucles de commutation, équivalentes en parallèle entre elles peuvent être diminuées en comparaison avec l'inductance de la boucle de commutation L2 dans le cas où on n'a pas d'élément à auto extinction d'arc T5.

Comme mentionné précédemment, le éléments à auto extinction d'arc T2 et T6 sont commandés de manière à être rendus conducteurs au même moment et les éléments à auto extinction d'arc T3 et T5 sont commandés de manière à être rendus conducteurs au même moment, afin que, dans le cas du deuxième mode "0", les éléments à auto extinction d'arc T2, T3, T5 et T6 soient à l'état de portes enclenchées.

Il en résulte que, puisque les boucles de commutation L1 et L2 (ou L3 et L4) sont produites simultanément au moment de la commutation, les inductances des boucles de commutation en parallèle entre elles peuvent être diminuées, permettant ainsi d'éviter l'endommagement des éléments à auto extinction d'arc formant la boucle de commutation. Deuxième forme d'exécution.

Dans la première forme d'exécution décrite ci-dessus, les temps morts respectifs Td des dispositifs retardateurs d'allumage 31 à 34 sont constants, mais les différents temps mort peuvent être fixés afin de décaler les durées d'allumage/extinction des éléments à auto extinction d'arc respectifs T4 à T6.

La fig. 4 est un schéma montrant le dispositif de commande de porte dans lequel les durées d'allumage/extinction des éléments à auto extinction d'arc T4 à T6 sont décalées selon une deuxième forme d'exécution de l'invention. Les mêmes éléments que ceux décrits dans la première forme d'exécution (voir fig. 2) sont désignés par la même référence ou un "a" peut suivre le chiffre de référence, leur description étant omise ici.

Sur la fig. 4, un circuit de commande de porte 3a, connecté au dispositif PWM 2, fournit des commandes de porte ST1 à ST6 aux éléments à auto extinction d'arc respectifs T1 à T6, sur la base des signaux de commande de conduction SP et SN.

Dans le dispositif de commande de porte 3a, les références 31a à 34a représentent des dispositifs retardateurs d'allumage chacun ayant un élément retardateur d'un deuxième temps mort Td2 (> Td), 32 et 33 représentent des dispositifs retardateurs d'allumage chacun ayant un élément retardateur d'un premier temps mort Td, et les références 35a et 36a représentent des dispositifs retardateurs d'extinction chacun ayant un élément retardateur du premier temps mort Td1 (< Td).

Le dispositif retardateur d'allumage 32 est connecté à la sortie du dispositif inverseur 3N et le dispositif retardateur d'allumage 33 est connecté à la sortie du dispositif inverseur 3P.

Les dispositifs retardateurs d'extinction 35a et 36a sont connectés respectivement aux dispositifs retardateurs d'allumage 33 et 32.

Les dispositifs retardateurs d'allumage 31a à 34a fournissent les commandes de porte ST1 à ST4 aux éléments à auto extinction d'arc T1 à T4 sur la base des signaux de commande de conduction Sp et SN comme pour les dispositifs retardateurs d'allumage 31 à 34 vus précédemment.

Le dispositif retardateur d'allumage 33 et le dispositif retardateur d'extinction 35a fournissent la commande de porte ST5 à l'élément à auto extinction d'arc T5 sur la base du signal de commande de conduction SP dont le signe a été inversé par l'inverseur 3P.

Le dispositif retardateur d'allumage 32 et le dispositif retardateur d'extinction 36a fournissent la commande de porte ST6 à l'élément à auto extinction d'arc T6 sur la base du signal de commande de conduction SN dont le signe a été inversé par l'inverseur 3N.

Les commandes de porte respectives ST1 à ST6 fournies par le dispositif de commande de porte 3a fournissent les impulsions de porte PT1 à PT6 par le dispositif d'actionnement de porte 4 qui sont ensuite fournies aux portes des éléments à auto extinction d'arc respectifs T1 à T6.

Le fonctionnement du dispositif de commande de porte 3a selon la deuxième forme d'exécution de la présente invention de la fig. 4 est maintenant décrit en se référant au diagramme temporel de la fig. 5, en relation avec la fig. 1.

Premièrement, au temps t1, lorsque SP passe à 0, ST1 passe à 0 et l'élément à auto extinction d'arc T1 est éteint.

Ensuite, au temps t2, après passage du temps mort Td à partir du temps t1, ST5 passe à 1 par le dispositif retardateur d'allumage 33 et l'élément à auto extinction d'arc T5 est allumé.

D'autre part, au temps t2', retardé relativement à t1 par le deuxième temps mort Td2 (appelé ultérieurement simplement "temps mort") par le dispositif retardateur d'allumage 33a, ST3 passe à 1 et l'élément à auto extinction d'arc T3 est allumé.

Dans cet exemple, puisque les temps morts Td et Td2 obéissent à la relation Td2 > Td, le temps d'allumage t2 de l'élément à auto extinction d'arc T5 précède le temps d'allumage t2' de l'élément à auto extinction d'arc T3.

Par conséquent, dans le cas où le courant de sortie tout est négatif, lorsque l'élément à auto extinction d'arc T5 s'allume au temps t2, le courant de sortie commute vers l'élément à auto extinction d'arc T5 à partir de la diode D1, à cause de la boucle de commutation L1, permettant ainsi de réduire l'inductance de commutation.

Par la suite, lorsque l'élément à auto extinction d'arc T3 s'allume au temps t2', le courant de sortie lout s'écoule en se distribuant selon un chemin passant par l'élément à auto extinction d'arc T3 et la clamp diode D6, dans l'ordre.

Ensuite, au temps t3, lorsque SN passe à 1, ST2 passe à 0 et l'élément à auto extinction d'arc T2 est éteint.

Dans cette situation, dans le cas où le courant de sortie lout est positif, le courant passant par la clamp diode D5 et l'élément à auto extinction d'arc T2, dans l'ordre, commute pour un chemin passant par l'élément à auto extinction d'arc T6 et la diode D3, dans l'ordre.

Ensuite, au temps t4', retardé relativement à t3 par le premier temps mort Td1 (appelé ultérieurement simplement "temps mort") par le dispositif retardateur d'extinction 36a, ST6 passe à 0 et l'élément à auto extinction d'arc T6 est éteint.

Il s'ensuit que, vu que le courant de sortie commute à la diode D4 par la boucle de commutation L4, l'inductance de commutation est réduite.

Ultérieurement, au temps t4, après passage du temps mort Td2 à partir du temps t3 par le dispositif retardateur d'extinction 34a, ST4 passe à 1 et l'élément à auto extinction d'arc T4 est allumé.

Dans cet exemple, vu que les temps morts Td, Td1 et Td2 satisfont à le relation suivante (1), l'intervalle de temps entre les temps t4' et t4 correspond au temps mort Td.

Td2-Td1=Td (1)

Ensuite, au temps t5, lorsque SN passe à 0, ST4 passe à 0 et l'élément à auto extinction d'arc T4 est éteint.

Ultérieurement au temps t6, après passage du temps mort Td à partir du temps t5 par le dispositif retardateur d'allumage 32, ST6 passe à 1 et l'élément à auto extinction d'arc T6 est allumé.

A ce moment, dans le cas où le courant de sortie lout est positif, le courant est commuté vers l'élément à auto extinction d'arc T6 à partir de la diode D4, à cause de la boucle de commutation L4, diminuant ainsi l'inductance de commutation.

Ultérieurement au temps t6', après passage du temps mort Td2 à partir du temps t5 par le dispositif retardateur d'allumage 32a, ST2 passe à 1 et l'élément à auto extinction d'arc T2 est allumé.

Il s'ensuit que le courant de sortie lout s'écoule selon un chemin passant par la clamp diode D5 et l'élément à auto extinction d'arc T2, dans l'ordre, à partir d'un chemin passant par l'élément à auto extinction d'arc T6 et la diode D3 dans l'ordre.

Ensuite, au temps t7, lorsque SP passe à 1, ST3 passe à 0 et l'élément à auto extinction d'arc T3 est éteint.

Dans cette situation, dans le cas où le courtant de sortie lout est négatif, le courant distribué selon un chemin passant par l'élément à auto extinction d'arc T3 et la clamp diode D6 dans l'ordre, est commuté selon un chemin passant par la diode D2 et l'élément à auto extinction d'arc T5.

Ensuite, au temps t8', retardé du temps mort Td1 par le dispositif retardateur d'extinction 35a, ST5 passe à 0 et l'��lément à auto extinction d'arc T5 est éteint.

Ainsi, puisque le courant de sortie commute à la diode D1 par la boucle de commutation L1, l'inductance de commutation est réduite.

Ensuite, au temps t8, retardé du temps mort Td2 relativement t7 par le dispositif retardateur d'allumage 31a, ST1 passe à 1 et l'élément à auto extinction d'arc T1 est allumé.

Par les commandes de porte susmentionnées, l'élément à auto extinction d'arc T5 commence à être conducteur en un temps précédent celui où l'élément à auto extinction d'arc T3 commence à être conducteur et termine sa conduction après un délai après le temps où l'élément à auto extinction d'arc T3 termine sa conduction.

Il en résulte que l'opération de commutation peut être effectuée par les boucles de commutation L1 et L4, réduisant ainsi encore l'inductance de commutation. Troisième forme d'exécution.

Dans la deuxième forme d'exécution ci-dessus, les commandes de porte ST1 à ST6 sont générées uniquement sur la base des signaux de commande de conduction SP et SN. En variante, les commandes de porte ST1 à ST6 peuvent être générées par commutation sur la base de la valeur de polarité détectée du courant de sortie lout.

La fig. 6 est un schéma montrant un inverseur à trois niveaux et un dispositif de commande de porte utilisant la valeur de polarité détectée du courant de sortie lout, selon une troisième forme d'exécution de l'invention.

Sur la fig. 6, les mêmes éléments que ceux décrits précédemment, (en référence aux fig. 1, 2 et 4) sont représentés par la même référence, ou un "b" suivant la référence est ajouté, leur description détaillée étant omise. De même, dans cet exemple, le dispositif d'actionnement de porte 4 est omis dans cette figure afin de la simplifier.

En se référant à la fig. 6, un dispositif de commande de porte 3b, connecté au dispositif PWM 2, fournit les commandes de porte ST1 à ST6 aux éléments à auto extinction d'arc T1 à T6 sur la base des signaux de commande de conduction SP et SN et du courant de sortie lout.

Dans ce cas, non seulement les signaux de commande de conduction SP et SN mais aussi les signaux de polarité de courant S6P, S6N ainsi que les signaux inversés des signaux de polarité de courant S6P, S6N respectifs, sont ajoutés comme signal d'entrée du dispositif de commande de porte 3b.

Un détecteur de courant 5 détecte le courant de sortie lout, un comparateur de polarité positive 6P détecte la polarité positive du courant de sortie lout, un comparateur de polarité négative 6N détecte la polarité négative du courant de sortie lout, un inverseur 6P1 inverse la polarité du signal S6P de sortie du comparateur de polarité positive 6P et un inverseur 6N1 inverse la polarité du signal S6N de sortie du comparateur de polarité négative 6N.

Le signal de sortie du détecteur de courant 5 est injecté dans les comparateurs de polarité positive 6P et négative 6N.

Les signaux de polarité de courant respectifs S6P et S6N sortant des comparateurs de polarité positive 6P et négative 6N sont directement transmis au dispositif de commande de porte 3b ainsi que les signaux résultant de l'inversion des signes des signaux respectifs de polarité S6P et S6N par les inverseurs respectifs 6P1 et 6N1.

A l'intérieur du dispositif de commande de porte 3b, chacun des dispositifs de sélection 3b1 à 3b6 et fait de deux circuits AND disposés en parallèle du côté de l'entrée et d'un circuit OR faisant l'addition logique des signaux de sortie des circuits AND respectifs.

Le dispositif de commande de porte 3b comprend les dispositifs de sélection 3b1 à 3b6 en plus des retardateurs d'allumage 31 à 34, 31a à 34a et des retardateurs d'extinction 35a, 36a.

Dans le dispositif de sélection 3b1, l'un des deux circuits AND permet à un signal de sortie du retardateur d'allumage 31a (temps mort Td2) de le traverser en réponse au signal de polarité de courant négatif S6N, l'autre circuit AND permettant à un signal de sortie du retardateur d'allumage 31 (temps mort Td) de le traverser en réponse à la valeur inversée du signal de polarité de courant S6N.

Dans le dispositif de sélection 3b2, l'un des deux circuits AND permet à un signal de sortie du retardateur d'allumage 32a (temps mort Td2) de le traverser en réponse au signal de polarité de courant positif S6P, l'autre circuit AND permettant à un signal de sortie du retardateur d'allumage 32 (temps mort Td) de le traverser en réponse à la valeur inversée du signal de polarité de courant S6P.

Dans le dispositif de sélection 3b3, l'un des deux circuits AND permet à un signal de sortie du retardateur d'allumage 33a (temps mort Td2) de le traverser en réponse au signal de polarité de courant négatif S6N, l'autre circuit AND permettant à un signal de sortie du retardateur d'allumage 33 (temps mort Td) de le traverser en réponse à la valeur inversée du signal de polarité de courant S6N.

Dans le dispositif de sélection 3b4, l'un des deux circuits AND permet à un signal de sortie du retardateur d'allumage 34a (temps mort Td2) de le traverser en réponse au signal de polarité de courant positif S6P, l'autre circuit AND permettant à un signal de sortie du retardateur d'allumage 34 (temps mort Td) de le traverser en réponse à la valeur inversée du signal de polarité de courant S6P.

Dans le dispositif de sélection 3b5, l'un des deux circuits AND permet à un signal de sortie des retardateur d'allumage 33 (temps mort Td) et d'extinction 35a (temps mort Td1) montés en série, de le traverser en réponse au signal de polarité de courant négatif S6N, l'autre circuit AND permettant à un signal de sortie du retardateur d'allumage 33 de le traverser en réponse à la valeur inversée du signal de polarité de courant S6N.

Dans le dispositif de sélection 3b6, l'un des deux circuits AND permet à un signal de sortie des retardateur d'allumage 32 (temps mort Td) et d'extinction 36a (temps mort Td1) montés en série, de le traverser en réponse au signal de polarité de courant positif S6P, l'autre circuit AND permettant à un signal de sortie du retardateur 32 de le traverser en réponse à la valeur inversée du signal de polarité de courant S6P.

Comme décrit ci-dessus, les signaux de sortie respectifs des retardateurs d'allumage 31 à 34, 31a à 34a ainsi que d'extinction 35a et 36a sont choisis selon les signaux de polarité S6P et S6N venant des comparateurs 6P et 6N et les signaux de sortie inversés venant des inverseurs 6P1 et 6N1, les commandes de porte ST1 à ST6 sont transmis au dispositif de commande de porte 4 (voir fig. 2) par les dispositifs de sélection 3b 1 à 3b 6.

Les niveaux de comparaison respectifs des comparateurs de polarité positive 6P et de polarité négative 6N sont fixés de manière à être isolés du niveau 0, de manière à éviter que les signaux respectifs de polarité de courant S6P et S6N ne passent simultanément à 1, niveau haut, à cause de pulsations du courant de sortie lout.

En d'autres mots, comme on le voit sur la caractéristique de forme d'onde dans les blocs correspondants de la fig. 6, le niveau de comparaison Ip du comparateur de polarité positive 6P est choisi de manière à être plus élevé que le niveau 0 du courant de sortie lout et le niveau de comparaison Ip du comparateur de polarité négative 6N est choisi de manière à être plus faible que le niveau 0 du courant de sortie lout.

De plus, comme indiqué par les lignes discontinues dans les blocs correspondants de la fig. 6, dans les opérations de comparaison des comparateurs de polarité positive 6P et de polarité négative 6N, si on a une caractéristique de niveaux d'allumage/extinction avec hystérésis, une superposition de signaux peut être évitée.

Le fonctionnement du dispositif de commande de porte 3b est maintenant décrit en se référant au diagramme temporel de la fig. 7.

La fig. 7 montre le fonctionnement du dispositif de commande de porte 3b dans le cas où le courant de sortie lout de l'inverseur 1 est positif et dans lequel la commande de porte ST5 correspond à la forme d'onde vue à la fig. 3, alors que la commande de porte ST6 correspond à la forme d'onde vue à la fig. 5. Dans cette situation, le signal de polarité de courant S6P fourni par le comparateur de polarité positive 6P vaut 1 et le signal de polarité de courant S6N fourni par le comparateur de polarité négative 6N vaut 0.

La fig. 8 montre le fonctionnement du dispositif de commande de porte 3b dans le cas où le courant de sortie lout de l'inverseur 1 est négatif et dans lequel la commande de porte ST5 correspond à la forme d'onde vue à la fig. 5, alors que la commande de porte ST6 correspond à la forme d'onde vue à la fig. 3. Dans cette situation, le signal de polarité de courant S6P fourni par le comparateur de polarité positive 6P vaut 0 et le signal de polarité de courant S6N fourni par le comparateur de polarité négative 6N vaut 1.

Premièrement, comme on le voit à la fig. 7, dans le cas où le courant de sortie lout de l'inverseur 1 est positif, les conditions S6P = 1 et S6N = 0 sont satisfaites, et l'opération de sélection des commandes de porte respectives ST1 à ST6 par les dispositifs de sélection 3b1 à 3b6 se fait comme suit.

La sortie du retardateur d'allumage 31 comme commande de porte ST1, la sortie du retardateur d'allumage 32a comme commande de porte ST2, la sortie du retardateur d'allumage 33 comme commande de porte ST3, la sortie du retardateur d'allumage 34a comme commande de porte ST4, la sortie du retardateur d'allumage 33 comme commande de porte ST5 et la sortie du retardateur d'extinction 36a comme commande de porte ST6 sont respectivement sélectionnées.

Dans cet exemple, si le courant de sortie lout est positif au voisinage du temps t1 et du temps t7, puisque la diode D1 est à l'état non conducteur il n'est pas nécessaire que l'élément à auto extinction d'arc T5 commence à conduire avant le temps où l'élément à auto extinction d'arc T3 commence à conduire, et termine la conduction avec un retard à partir du temps de fin de conduction de l'élément à auto extinction d'arc T3 comme décrit ci-dessus (voir fig. 5).

Ensuite, à la fig. 7, si les éléments à auto extinction d'arc T3 et T5 ont été rendus conducteur simultanément sous la commande décrite plus haut (voir fig. 3) par exemple, la durée du temps t1 au temps t2 de l'élément à auto extinction d'arc T3 peut être réduite au temps mort Td, améliorant ainsi la réponse de la commande de porte par rapport au signal de sortie du dispositif PWM 2.

D'autre part, comme on le voit à la fig. 8, dans le cas où le courant de sortie lout de l'inverseur 1 dans le cas où le courant de sortie lout de l'inverseur 1 est négatif, les conditions S6P = 0 et S6N = 1 sont satisfaites, et l'opération de sélection des commandes de porte respectives ST1 à ST6 par les dispositifs de sélection 3b1 à 3b6 se fait comme suit.

La sortie du retardateur d'allumage 31a comme commande de porte ST1, la sortie du retardateur d'allumage 32 comme commande de porte ST2, la sortie du retardateur d'allumage 33a comme commande de porte ST3, la sortie du retardateur d'allumage 34 comme commande de porte ST4, la sortie du retardateur d'extinction 35a comme commande de porte ST5 et la sortie du retardateur d'allumage 32 comme commande de porte ST6 sont respectivement sélectionnées.

Dans cet exemple, si le courant de sortie lout de l'inverseur 1 est négatif au voisinage du temps t3 et du temps t5, puisque la diode D4 est à l'état non conducteur il n'est pas nécessaire que l'élément à auto extinction d'arc T6 commence à conduire avant le temps où l'élément à auto extinction d'arc T2 commence à conduire, et termine la conduction avec un retard à partir du temps de fin de conduction de l'élément à auto extinction d'arc T2 comme décrit ci-dessus (voir fig. 5).

Ensuite, à la fig. 8, si les éléments à auto extinction d'arc T2 et T6 ont été rendus conducteur simultanément sous la commande décrite plus haut (voir fig. 3) par exemple, la durée du temps t5 au temps t6 auquel les éléments à auto extinction d'arc T2 et T6 sont allumés, peut être réduite au temps mort Td, améliorant ainsi la réponse de la commande de porte par rapport au signal de sortie du dispositif PWM 2.

Comme décrit précédemment, les commandes de porte ST5 et ST6 sont commutées en réponse aux polarités positive ou négative du courant de sortie lout de l'inverseur 1 comme on le voit aux fig. 7 et 8 afin de diminuer le temps entre les temps t1 et t2 à cause de la commande de conduction simultanée des éléments à auto extinction d'arc T3 et T5, ou un diminution de temps entre les temps t5 et t6 à cause de la commande de conduction simultanée des éléments à auto extinction d'arc T2 et T6, améliorant ainsi la réponse de la commande de porte par rapport au signal de sortie du dispositif PWM 2. Quatrième forme d'exécution.

Dans la deuxième forme d'exécution décrite précédemment, les sorties des retardateurs d'extinction 35a et 36a sont introduites directement dans le dispositif de commande de porte 4. En variante, elles peuvent y être introduites via un circuit OR exclusif.

La fig. 9 est un schéma montrant un dispositif de commande de porte d'un inverseur à trois niveaux dans lequel un circuit OR exclusif est disposé, selon une quatrième forme d'exécution de l'invention.

Sur la fig. 9, les mêmes éléments que ceux décrits précédemment, (en référence à la fig. 4) sont représentés par la même référence, ou un "c" suivant la référence est ajouté, leur description détaillée étant omise.

Dans ce cas, le dispositif de commande de porte 3c comprend des circuits OR exclusifs 3c1 et 3c2 en plus des éléments mentionnés plus haut (en se référant à la fig. 5), et le circuit OR exclusif 3c1 effectue l'addition logique exclusive des signaux de sortie respectifs des retardateurs d'allumage 33a et 35a afin de générer la commande de porte ST5, et le circuit OR exclusif 3c2 effectue l'addition logique exclusive des signaux de sortie respectifs des retardateurs d'allumage 32a et d'extinction 36a afin de générer la commande de porte ST6.

Le fonctionnement du dispositif de commande de porte 3c selon la quatrième forme d'exécution de l'invention de la fig. 9 peut maintenant être décrit en se référant au diagramme temporel de la fig. 10.

Sur la fig. 10, seules les formes d'onde des commandes de porte respectives ST5 et ST6 sont différentes de celles vues plus haut (voir fig. 5).

En se référant à la fig. 10, puisque la commande de porte ST5 fournie par le circuit OR exclusif 3c1 est l'addition logique exclusive de la commande de porte ST3 issu du retardateur d'allumage 33a et du signal de sortie du retardateur d'extinction 35a (la commande de porte ST5 de la fig. 5) la commande de porte ST5 passe à 1 entre les temps t2 et t2' ainsi que t7 et t8' afin d'allumer ainsi l'élément à auto extinction d'arc T5.

De même, puisque la commande de porte ST6 fournie par le circuit OR exclusif 3c2 est l'addition logique exclusive de la commande de porte ST2 issu du retardateur d'allumage 32a et du signal de sortie du retardateur d'extinction 36a (la commande de porte ST6 de la fig. 5) la commande de porte ST6 passe à 1 entre les temps t3 et t4' ainsi que t6 et t6' afin d'allumer ainsi l'élément à auto extinction d'arc T6.

Comme on le voit à la fig. 10, les éléments à auto extinction d'arc T5 et T5 sont rendus conducteurs sous commande, permettant ainsi de réduire l'inductance lors de la commutation et permettant de plus de réduire les durées des impulsions PT5 et PT6, réduisant ainsi la consommation du dispositif de commande de porte 4. Cinquième forme d'exécution.

Dans la quatrième forme d'exécution ci-dessus, seuls les circuits OR 3c1 et 3c2 sont ajoutés, mais on peut ensuite ajouter un circuit logique afin d'unifier la distribution de tension aux éléments à auto extinction d'arc T1 et T2 (ou T3 et T4) dans le cas où les éléments à auto extinction d'arc T1 et T2 (ou T3 et T4) délivrent l'impulsion de porte PT5 (ou PT6) à l'élément à auto extinction d'arc T5 (ou T6) au même moment durant la période d'extinction.

La fig. 11 est un schéma montrant un dispositif de commande de porte d'un inverseur à trois niveaux muni d'un circuit logique d'unification de distribution de tension selon une cinquième forme d'exécution de l'invention.

Sur la fig. 11, les mêmes éléments que ceux décrits précédemment, (en référence à la fig. 9) sont représentés par la même référence, ou un "d" suivant la référence est ajouté, leur description détaillée étant omise.

Dans ce cas, la commande de porte 3c comprend les inverseurs 3d1, 3d2, les circuits AND 3d3, 3d4, et les circuits OR 3d5, 3d6 en plus des éléments mentionnés précédemment (voir fig. 9).

Les inverseurs 3d1 et 3d2 inversent les signaux de sortie respectifs des retardateurs d'allumage 32a et 33a et ensuite envoient leur signal aux circuits AND 3d3 et 3d4 respectifs.

Le circuit AND 3d3 effectue le produit logique des signaux de sortie respectifs du retardateur d'extinction 35a et de l'inverseur 3d1 et envoie ce produit logique au circuit OR 3d5.

Le circuit AND 3d4 effectue le produit logique des signaux de sortie respectifs du retardateur d'extinction 36a et de l'inverseur 3d2 et envoie ce produit logique au circuit OR 3d6.

Le circuit OR 3d5 effectue l'addition logique des signaux de sortie respectifs du circuit OR 3c1 et du circuit AND 3d3 afin de former la commande de porte ST5.

Le circuit OR 3d6 effectue l'addition logique des signaux de sortie respectifs du circuit OR 3c2 et du circuit AND 3d4 afin de former la commande de porte ST6.

Le fonctionnement du dispositif de commande de porte 3d selon la cinquième forme d'exécution de l'invention de la fig. 11 peut maintenant être décrit en se référant au diagramme temporel de la fig. 12.

Sur la fig. 12, seules les formes d'onde des commandes de porte respectives ST5 et ST6 sont différentes de celles vues plus haut (voir fig. 5 et 10).

Dans ce cas, puisque la forme d'onde de sortie du circuit AND 3d3 est le produit logique du signal de sortie (la commande de porte ST5 de la fig. 5) du retardateur d'extinction 35a et du signal inversé du signal de sortie (la commande de porte ST2) du retardateur d'allumage 32a, la forme d'onde de sortie passe à 1 durant la période comprise entre les temps t3 et t6'.

Ainsi, puisque la commande de porte ST5 issue du circuit OR 3d5 est l'addition logique du signal de sortie (la commande de porte ST5 de la fig. 10) du circuit OR 3c1 et du signal de sortie du circuit AND 3d3, la commande de porte ST5 a une forme d'onde comme représentée à la fig. 12.

D'autre part, puisque la forme d'onde de sortie du circuit AND 3d4 est le produit logique du signal de sortie (la commande de porte ST6 de la fig. 5) du retardateur d'extinction 36a et du signal inversé du signal de sortie (la commande de porte ST3) du retardateur d'allumage 33a, la forme d'onde de sortie passe à 1 durant les périodes précédent le temps t2' et suivant le temps t7.

Ainsi, puisque la commande de porte ST6 issue du circuit OR 3d6 est l'addition logique du signal de sortie (la commande de porte ST6 de la fig. 10) du circuit OR 3c2 et du signal de sortie du circuit AND 3d4, la commande de porte ST6 a une forme d'onde comme représentée à la fig. 12.

Il en résulte que, dans le cas où l'impulsion PT5 est envoyée à l'élément à auto extinction d'arc T5 alors que les éléments à auto extinction d'arc T1 et T2 sont éteints au même moment, la distribution de tension des éléments à auto extinction d'arc T1 et T2 peut être unifiée sans considérer l'opération de commutation.

De même manière, dans le cas où l'impulsion PT6 est envoyée à l'élément à auto extinction d'arc T6 alors que les éléments à auto extinction d'arc T3 et T4 sont éteints au même moment, la distribution de tension des éléments à auto extinction d'arc T3 et T4 peut être unifiée sans considérer l'opération de commutation.

La description qui précède de formes d'exécution préférées de l'invention a été faite uniquement à titre d'illustration et de description. Elle n'est pas considérée comme exhaustive ou permettant de limiter l'invention aux formes précises décrites, des modifications ou variations de celles-ci pouvant être possibles dans le cadre de l'enseignement apporté ou peuvent être apportées lors de la mise en oeuvre de l'invention. Les formes d'exécution ont été choisies et décrites de manière à expliquer les principes de l'invention et son application pratique, permettant à l'homme du métier d'utiliser l'invention selon différentes formes d'exécution et avec diverses modifications pour s'adapter aux usages particuliers prévus. Il est entendu que l'envergure de l'invention est définie par les revendications qui suivent et leurs équivalents.

Claims (10)

1. Dispositif de commande de porte (3) pour un inverseur à trois niveaux (1) comprenant: trois bornes d'alimentation courant continu (P, C, N) ayant chacune son niveau de potentiel (+, 0, -); quatre premiers éléments à auto extinction d'arc (T1-T4) connectés en série entre la première (P) et la troisième (N) borne d'alimentation en courant continu; deux diodes de blocage (D5, D6) reliées en série entre un noeud reliant les premier et deuxième éléments à auto extinction d'arc (T1, T2) et un noeud reliant les troisième et quatrième éléments à auto extinction d'arc (T3, T4); des cinquième et sixième éléments à auto extinction d'arc (T5, T6) reliés individuellement en parallèle sur chacune desdites diodes de blocage (D5, D6), un noeud reliant les deux diodes de blocage (D5, D6) et les cinquième et sixième éléments à auto extinction d'arc (T5, T6) étant connecté à la deuxième borne d'alimentation en courant continu (C); associé à un dispositif de modulation en largeur d'impulsion (2) fournissant un premier signal de commande de conduction (SP) au premier (T1) et au troisième (T3) élément à auto extinction d'arc ainsi qu'un deuxième signal de commande (SN) au deuxième (T2) et au quatrième (T4) élément à auto extinction d'arc; ledit dispositif de commande de porte (3; 3a-3d) fournissant des signaux de commande de porte (ST1-ST4) aux portes desdits six éléments à auto extinction d'arc (T1, T6) sur la base desdits premier (SP) et deuxième (SN) signaux de commande de conduction, ledit dispositif de commande de porte (3) comprenant: deux inverseurs (3P, 3N) inversant chacun respectivement ledit premier signal de commande de conduction (SP) et ledit deuxième de commande de conduction (SN); et un groupe de retardateurs (31-34) fournissant lesdits signaux de commande de porte (ST1-ST4) sur la base desdits premier (SP) et deuxième (SN) signaux de commande de conduction et desdits premier et deuxième signaux de commande de conduction inversés, lesdits troisième (T3) et cinquième (T5) éléments à auto extinction d'arc étant simultanément conducteurs au moins durant une période déterminée, et lesdits deuxième (T2) et sixième (T6) éléments à auto extinction d'arc étant simultanément conducteurs au moins durant une autre période déterminée.

2. Dispositif de commande de porte selon la revendication 1, dans lequel ledit groupe de retardateurs comprenant quatre retardateurs d'allumage (31a-34a) est complété par: un premier circuit série comprenant un cinquième retardateur d'allumage (33) et un premier retardateur d'extinction (35a) fournissant un cinquième signal de commande de porte (ST5) au cinquième élément à auto extinction d'arc (T5); et un deuxième circuit série comprenant un sixième retardateur d'allumage (32) et un deuxième retardateur d'extinction (36a) fournissant un sixième signal de commande de porte (ST6) au sixième élément à auto extinction d'arc (T6); un premier temps mort (Td1) desdits premier et deuxième retardateurs d'extinction (35a, 36a) étant choisi pour être plus court qu'un temps mort (Td) desdits cinquième et sixième retardateurs d'allumage (33, 32), un deuxième temps mort (Td2) desdits quatre premiers retardateurs d'allumage (31a-34a) étant choisi pour être plus long que le temps mort (Td) desdits cinquième et sixième retardateurs d'allumage (33, 32), ledit cinquième élément à auto extinction d'arc (T5) étant conducteur au moins pendant deux périodes disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit troisième élément à auto extinction d'arc (T3), et ledit sixième élément à auto extinction d'arc (T6) étant conducteur au moins pendant deux périodes disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit deuxième élément à auto extinction d'arc (T2).

3. Dispositif de commande de porte selon la revendication 1, dans lequel ledit groupe de retardateurs comprenant quatre retardateurs d'allumage (31a-34a) est complété par: un premier circuit série comprenant un cinquième retardateur d'allumage (33) et un premier retardateur d'extinction (35a) fournissant un cinquième signal de commande de porte (ST5) au cinquième élément à auto extinction d'arc (T5); et un deuxième circuit série comprenant un sixième retardateur d'allumage (32) et un deuxième retardateur d'extinction (36a) fournissant un sixième signal de commande de porte (ST6) au sixième élément à auto extinction d'arc (T6); un premier temps mort (Td1) desdits premier et deuxième retardateurs d'extinction (35a, 36a) étant choisi pour être plus court qu'un temps mort (Td) desdits cinquième et sixième retardateurs d'allumage (33, 32), un deuxième temps mort (Td2) desdits quatre premiers retardateurs d'allumage (31a-34a) étant choisi pour être plus long que le temps mort (Td) desdits cinquième et sixième retardateurs d'allumage (33, 32), associé à: un comparateur de polarité positive (6P) et un comparateur de polarité négative (6N) fournissant des signaux de polarité de courant (S6P, S6N) correspondant à la polarité du courant de sortie dudit inverseur à trois niveaux (1); et un troisième et un quatrième inverseurs (6P1, 6N1) inversant chacun respectivement lesdits signaux de polarité provenant desdits comparateurs de polarité positive (6P) et de polarité négative (6N), ledit dispositif de commande de porte (3b) comprenant en outre six dispositifs de sélection (3b 1, 3b6) aptes à sélectionner lesdits signaux de commande de porte selon lesdits signaux respectifs de polarité de courant et les signaux de sortie respectifs desdits troisième et quatrième inverseurs (6P1, 6N1), lesdits troisième (T3) et cinquième (T5) éléments à auto extinction d'arc étant simultanément mis en état de conduction dans le cas où ledit courant de sortie est positif, et lesdits deuxième (T2) et sixième (T6) éléments à auto extinction d'arc étant simultanément mis en état de conduction dans le cas où ledit courant de sortie est négatif.

4. Dispositif de commande de porte (3c) selon la revendication 2 comprenant en outre: un premier circuit OR exclusif (3c1) effectuant une addition logique exclusive du signal de sortie du troisième retardateur d'allumage (33a) et du signal de sortie dudit premier circuit série afin de fournir le signal de commande de porte (ST5) au cinquième élément à auto extinction d'arc (T5), et un deuxième circuit OR exclusif (3c2) effectuant une addition logique exclusive du signal de sortie du deuxième retardateur d'allumage (32a) et du signal de sortie dudit deuxième circuit série afin de fournir le signal de commande de porte (ST6) au sixième élément à auto extinction d'arc (T6), ledit cinquième élément à auto extinction d'arc (T5) étant maintenu non conducteur durant la période de conduction dudit troisième élément à auto extinction d'arc (T3), et étant mis en état de conduction durant deux périodes de durée correspondant au premier temps mort (Td1), disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit troisième élément à auto extinction d'arc (T3), et ledit sixième élément à auto extinction d'arc (T6) étant maintenu non conducteur durant la période de conduction dudit deuxième élément à auto extinction d'arc (T2), et étant mis en état de conduction durant deux périodes de durée correspondant au premier temps mort (Td1), disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit deuxième élément à auto extinction d'arc (T2).

5. Dispositif de commande de porte (3d) selon la revendication 4 comprenant en outre: un cinquième et un sixième inverseurs (3d1, 3d2) inversant chacun respectivement les signaux de sortie des deuxième et troisième retardateurs d'allumage (32a, 33a); un premier circuit AND (3d3) effectuant le produit logique du signal de sortie dudit premier circuit série et du signal de sortie dudit cinquième inverseur (3d1); un premier circuit OR (3d5) effectuant l'addition logique du signal de sortie du premier circuit OR exclusif (3c1) et du signal de sortie dudit premier circuit AND (3d3) afin de fournir le signal de commande de porte (ST5) au cinquième élément à auto extinction d'arc (T5); un deuxième circuit AND (3d4) effectuant le produit logique du signal de sortie dudit deuxième circuit série et du signal de sortie dudit sixième inverseur (3d2); un deuxième circuit OR (3d6) effectuant l'addition logique du signal de sortie du deuxième circuit OR exclusif (3c2) et du signal de sortie dudit deuxième circuit AND (3d4) afin de fournir le signal de commande de porte (ST6) au sixième élément à auto extinction d'arc (T6), ledit cinquième élément à auto extinction d'arc (T5) étant maintenu à l'état non conducteur sauf durant une période où lesdits premier et deuxième éléments à auto extinction d'arc (T1, T2) sont simultanément mis en état de non conduction, ainsi que durant deux périodes de durée correspondant au premier temps mort (Td1), disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit troisième élément à auto extinction d'arc (T3), ledit sixième élément à auto extinction d'arc (T6) étant maintenu à l'état non conducteur sauf durant une période où lesdits troisième et quatrième éléments à auto extinction d'arc (T3, T4) sont simultanément mis en état de non conduction, ainsi que durant deux périodes de durée correspondant au premier temps mort (Td1), disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit deuxième élément à auto extinction d'arc (T2).

6. Procédé de mise en action du dispositif de commande de porte selon la revendication 1, comprenant les étapes où: le troisième (T3) et le cinquième (T5) éléments à auto extinction d'arc sont simultanément conducteurs au moins durant une période déterminée, et le deuxième (T2) et le sixième (T6) éléments à auto extinction d'arc sont simultanément conducteurs au moins durant une autre période déterminée.

7. Procédé de mise en action du dispositif de commande de porte selon la revendication 2, comprenant les étapes où: le cinquième élément à auto extinction d'arc (T5) est conducteur au moins pendant deux périodes disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction du troisième élément à auto extinction d'arc (T3), et le sixième élément à auto extinction d'arc (T6) est conducteur au moins pendant deux périodes disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction du deuxième élément à auto extinction d'arc (T2).

8. Procédé de mise en action du dispositif de commande de porte selon la revendication 3, comprenant les étapes où: si le courant de sortie dudit inverseur à trois niveaux (1) est positif, lesdits troisième (T3) et cinquième (T5) éléments à auto extinction d'arc sont simultanément mis en état de conduction, et si ledit courant de sortie est négatif, lesdits deuxième (T2) et sixième (T6) éléments à auto extinction d'arc sont simultanément mis en état de conduction.

9. Procédé de mise en action du dispositif de commande de porte selon la revendication 4, comprenant les étapes où: ledit cinquième élément à auto extinction d'arc (T5) est maintenu à l'état non conducteur durant la période de conduction dudit troisième élément à auto extinction d'arc (T3), et est mis en état de conduction durant deux périodes de durée correspondant au premier temps mort (Td1), disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit troisième élément à auto extinction d'arc (T3), et ledit sixième élément à auto extinction d'arc (T6) est maintenu à l'état non conducteur durant la période de conduction dudit deuxième élément à auto extinction d'arc (T2), et est mis en état de conduction durant deux périodes de durée correspondant au premier temps mort (Td1), disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit deuxième élément à auto extinction d'arc (T2).

10. Procédé de mise en action du dispositif de commande de porte selon la revendication 5, comprenant les étapes où: ledit cinquième élément à auto extinction d'arc (T5) est maintenu à l'état non conducteur sauf durant une période où lesdits premier et deuxième éléments à auto extinction d'arc (T1, T2) sont simultanément mis en état de non conduction, ainsi que durant deux périodes de durée correspondant au premier temps mort (Td1), disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit troisième élément à auto extinction d'arc (T3), ledit sixième élément à auto extinction d'arc (T6) est maintenu à l'état non conducteur sauf durant une période où lesdits troisième et quatrième éléments à auto extinction d'arc (T3, T4) sont simultanément mis en état de non conduction, ainsi que durant deux périodes de durée correspondant au premier temps mort (Td1), disposées immédiatement avant et immédiatement après la conduction dudit deuxième élément à auto extinction d'arc (T2).