EP0197056A1 - Circuit d'alimentation en courant d'une charge essentiellement inductive - Google Patents

Circuit d'alimentation en courant d'une charge essentiellement inductive

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EP0197056A1
EP0197056A1 EP85904596A EP85904596A EP0197056A1 EP 0197056 A1 EP0197056 A1 EP 0197056A1 EP 85904596 A EP85904596 A EP 85904596A EP 85904596 A EP85904596 A EP 85904596A EP 0197056 A1 EP0197056 A1 EP 0197056A1
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circuit
load
voltage
supply
control circuit
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EP85904596A
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Inventor
Claude Oudet
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Portescap SA
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Portescap SA
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Publication date
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    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the present invention relates to a current supply circuit for an essentially inductive load, comprising the mounting, in series with said load, of at least one DC supply voltage source, of at least one switch controlled for each source, and of a current measurement resis ⁇ , and further comprising a control circuit of the said switch or switches, this control circuit being in turn controlled by the measurement voltage appearing at the terminals of the measurement resistor and by a reference voltage source with continuous or discontinuous variation, so that voltage pulses are supplied, at least one of whose characteristics among the duration, the height and the frequency of recurrence or the instant onset is determined based on the difference between the measurement voltage and the reference voltage.
  • Power supply circuits of this type used for example to power a coil of an electric motor or a needle printer head, and more particularly an iron coil, generally work according to the cutting principle of the supply voltage.
  • a supply voltage very much higher, for example twenty times, the nominal voltage of the load, that is to say the voltage drop across the load when it is traversed by the nominal working current, is applied to the load until the current reaches said nominal working current value, then the power supply is cut off. It is switched on again, via the control circuit, for example when the current has fallen below a minimum value, or periodically, for the periods necessary to maintain, on average, d '' a desired value of the current, the image of this current being provided by a reference voltage.
  • This operating principle makes it possible to supply an inductive load with a current which approximately follows a reference with continuous or discontinuous variation, the switching frequency generally being of an order of magnitude higher than the fundamental frequency of the variations of the reference voltage. .
  • the current flowing in the load has a sawtooth shape defined in time by the successive interruptions and interruptions of the supply voltage.
  • the amplitude of this current modulation is relatively large and the harmonic content of the current is high. It follows that the losses in the iron, generally coupled to the inductive load, are high and produce significant heating.
  • to reduce the amplitude of the modulation of the current it may be necessary to increase the switching frequency, which tends, however, to increase losses in the iron.
  • the invention aims to overcome the drawbacks of existing supply circuits and in particular to provide a relatively simple and high efficiency circuit, whereby the ripple of the current in the load is of low amplitude and poor in high frequency components.
  • the supply circuit according to the invention is characterized in that a capacitor is connected in parallel to the series connection of the load and of the measurement resis ⁇ , the capacity of this capacitor being chosen so that the resonance frequency determined by this capacitance and the inductance of the load, be small compared to the minimum recurrence frequency of periodic voltage pulse applied to the series connection of the load and the measurement resistance, and either greater than or approximately equal to the maximum frequency of the fundamental component of the reference voltage variation, and in that the load circuit, comprising the load, the measurement resistance and said capacitor, is inserted into the supply circuit by by means of switches controlled by said control circuit, except as regards the connection of the measurement resistor to the control circuit, this circuit of co mmande being arranged so that at least one of the switches connected in series with the load circuit in each loop capable of being closed throughout the circuit, is open outside the periods of application of voltage pulses to the load circuit, so that this load circuit is not part of any closed loop outside of said periods.
  • the circuit according to the invention may in particular comprise at least two supply voltage sources connected so as to supply the load with voltage pulses of opposite polarities or of the same polarity.
  • the circuit according to the invention further comprises at least one circuit for adjusting the supplied voltage. by the supply voltage source (s), controlled by said control circuit.
  • control circuit can be arranged so that, apart from the periodic pulses, occasional booster pulses are supplied to the load.
  • FIG. 1 is the electrical diagram of a power supply circuit according to the invention.
  • FIG. 2 represents the variation of the gain in. load circuit current as a function of frequency.
  • the load to be supplied is constituted by a coil 1 coupled with a magnetic iron circuit.
  • L be the inductance and R the ohmic resistance of this coil.
  • a resistor, measuring 2 ' of value r is connected in series with the load between terminals 3 and 4 of the supply circuit.
  • the .circuit represented comprises a double supply, with two sources of continuous supply voltage of opposite polarity, the supply voltages appearing respectively between the terminals 5, 6 and 7, 6 of the circuit, the terminal 6 being at the same potential than terminal 4 above.
  • Two controlled switches, for example bipolar or MOS transistors, 8 and 9 are connected respectively between the terminals 5,3 and 7,3.
  • a control circuit 10 is connected to the control electrodes of these transistors via respective connections 11 and 12.
  • a capacitor 13, of capacitance C is connected between the terminals 3 and 4, thus forming with the inductance 1 a resonant circuit whose resonant frequency is designated by f in FIG. 2.
  • FIG. 2 represents the variation of the current gain Q of the above-mentioned resonant circuit as a function of the frequency f indicated on the abscissa.
  • periodic control pulses of frequency f are applied for example to the base of the transistor 8, so as to make the latter conductive during the duration of these pulses.
  • the frequency of recurrence f of the periodic control pulses also called chopping frequency, is chosen relative to the resonance frequency f so that f ⁇ ". f.
  • the resonant frequency f is of the order of one kHz, while f is of the order of 100 kHz.
  • the load circuit constituted by the inductance, the measurement resistance and the capacitance, does not form part of any external closed circuit loop, so that the current flowing in inductance 1 is determined by the stored energy and the operating laws of the second order system that constitutes the load circuit.
  • a filtering circuit constituted for example by a resistor 15 and a capacitor 16 is connected to the terminals 4.14 of the current measurement resistor, and the signal appearing at the terminal 17 constituted by the common point between 15 and 16, is applied to a first input of a voltage comparator 18.
  • a second input of this comparator is connected to a reference voltage source 19 which supplies a reference voltage V which can vary continuously or discontinuously, according to a determined program, with a maximum frequency of the fundamental component of this variation equal to f R.
  • the frequency f R is preferably substantially lower than the resonant frequency f, but it can also reach, in practice, values of the same order as f.
  • An amplifier schematically designated by 20 is connected to the output 21 of the comparator 18 and provides, by a connection 22, the amplified error signal, reflecting the difference between the filtered measurement voltage appearing at point 17, and the voltage reference V, to the control circuit 10.
  • a signal indicating the polarity of V_ is supplied, by a connection 36, to the circuit 10.
  • the control circuit determines the duration of the pulses of control at recurrence frequency f and that of the switches 8 or 9 which is to be controlled.
  • the frequency f is supplied to the control circuit 10 by a clock signal applied to an input 23 from an external source.
  • the control circuit 10 can also be programmed to control the switches 8 and 9 according to the particular use of the load 1.
  • each supply voltage source comprises one half of the secondary winding 24, 25 of a transformer 26 supplied by the network of frequency f, one half of a rectifier bridge 27, 28 with thyristors controlled by the control circuit 10 via respective connections represented diagrammatically by lines 29, 30 and a respective buffer capacitor 31, 32 connected between terminal 6, connected to the midpoint of the secondary winding 24, 25, and the respective terminals 5 and 7.
  • protective Zener diodes 33, 34 are preferably connected in parallel to the capacitors 31 and 32 so as to protect the latter against possible overloads when energy is returned to the source as may be the case in some applications, for example in the braking phase of an engine.
  • the control circuit 10 to which a clock signal of frequency 2f is supplied on an input 35, controls via the thyristors of the rectification bridge 27, 28 the level of the supply voltage supplied by the two sources at the terminals capacitors 31 and 32 respectively.
  • the voltage pulses applied to the load circuit are thus of a polarity, a level and a duration determined by the control circuit so as to control the current flowing in the load to the voltage. of reference V p .
  • the current in the load presents a ripple of low amplitude and poor in harmonics. This results from the behavior of the charging circuit which, as shown in FIG. 2, has a high damping of the high frequencies. This results in considerably reduced heating when the inductive load is coupled with an iron circuit and a very marked increase in the precision of the servo-control, the filtering of the measurement voltage appearing across the resistor 2 providing thanks to the low ripple of this voltage, a very good image of the value of the average current in the load.
  • the present circuit also has a series of advantages linked to the described operation, and in particular the following.
  • the duration of the supply voltage pulses with a high recurrence frequency can be short compared to the period of these pulses, which facilitates control when using two or more sources of supply voltage.
  • the charging circuit being closed on itself outside the periods of application of the supply voltage, it it is not necessary to provide diodes to protect the switches and to close a discharge loop of the energy accumulated in the inductor.
  • the present supply circuit can in particular be used for supplying a synchronous electric motor with a permanent magnet as described for example in the American patent No. 4330727 or in the British patent application published under No. 2123618.
  • the circuit of FIG. 1 makes it possible to supply a coil of such a motor with pulses of opposite polarities whose duration and level are adjustable.
  • each of the characteristics of the supply voltage pulses that is to say their level, their duration, their frequency of recurrence or their instant of appearance can be used, alone or in combination with others, to determine the average current in the load.
  • the duration of the pulses could be constant and their frequency of recurrence variable or the beginning and the end of each pulse could be determined by the passage of the image of the average current through set values.
  • This operating mode makes it possible to supply the load with a metered pulse with great precision.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

La charge (1) est montée en série avec une résistance de mesure (2) et un condensateur (13) est branché en parallèle à ce montage. La capacité de (13) est choisie de façon que la fréquence de résonnance du circuit de charge, déterminée par 1 et 13, soit petite devant la fréquence de récurrence minimale d'impulsions de tension appliquées à ce circuit par l'intermédiaire d'interrupteurs (8 et 9) sous la commande d'un circuit d'asservissement et de commande (18, 19, 20, 10). L'invention permet d'obtenir dans la charge un courant présentant une ondulation de faible amplitude et pauvre en composantes de fréquences élevées.

Description

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN COURANT D'UNE CHARGE ESSENTIELLEMENT INDUCTIVE
La présente invention concerne un circuit d'alimentation en courant d'une charge essentiellement inductive, comportant le montage, en série avec ladite charge, d'au moins une source de tension continue d'alimentation, d'au moins un interrupteur commandé pour chaque source, et d'une résis¬ tance de mesure du courant, et comportant en outre un circuit de commande du ou desdits interrupteurs, ce circuit de commande étant commandé à son tour par la tension de mesure apparaissant aux bornes de la résistance de mesure et par une source de tension de référence à variation continue ou discontinue, de manière à ce que soit fournie à la charge des impulsions de tension dont au moins l'une des caractéristiques parmi la durée, la hauteur et la fréquence de récurrence ou l'instant d'apparition est déterminé en fonction de l'écart entre la tension de mesure et la tension de référence.
Les circuits d'alimentation de ce type, utilisés par exemple pour alimenter une bobine d'un moteur électrique ou d'une tête d'imprimante à aiguilles, et plus particulière¬ ment une bobine à fer, travaillent généralement selon le principe de découpage de la tension d'alimentation. Une tension d'alimentation très nettement supérieure, par exemple vingt fois, à la tension nominale de la charge, c'est à dire à la chute de tension aux bornes de la charge lorsque celle-ci est parcourue par le courant de travail nominal, est appliqué à la charge jusqu'à l'instant où le courant atteint ladite valeur nominale du courant de travail, puis l'alimentation est coupée. Elle est enclen¬ chée de nouveau, par l'intermédiaire du circuit de comman¬ de, par exemple lorsque le courant est tombé en dessous d'une valeur minimale, ou de façon périodique, pendant les durées nécessaires au maintien, en moyenne, d'une valeur souhaitée du courant, l'image de ce courant étant fournie par une tension de référence.
Ce principe de fonctionnement permet d'alimenter une charge inductive par un courant qui suit approximativement une référence à variation continue ou discontinue, la fréquence de découpage étant généralement d'un ordre de grandeur plus élevé que la fréquence fondamentale des variations de la tension de référence.
Dans de tels circuits à découpage connus, le courant circulant dans la charge présente une forme en dents de scie définie dans le temps par les enclenchements et interruptions successives de la tension d'alimentation. L'amplitude de cette modulation du courant est relative¬ ment importante et la teneur en harmoniques du courant est élevée. Il s'ensuit que les pertes dans le fer couplé généralement à la charge inductive, sont élevées et produi¬ sent un échauffe ent important. D'autre part, pour réduire l'amplitude de la modulation du courant, on peut être amené à augmenter la fréquence de découpage, ce qui tend toute¬ fois à accroître les pertes dans le fer.
Parmi les autres inconvénients de l'amplitude importante de la modulation du courant de charge et de sa richesse en harmoniques, on peut remarquer qu'elles conduisent à un bruit électrique, c'est-à-dire un rayonnement parasitaire non négligeable qui, notamment dans le cas de liaisons longues entre la charge et le circuit d'alimentation, peut être très gênant.
D'autre part, il est difficile dans les moteurs existants, de contrôler avec précision la valeur moyenne du courant, soit parce que l'on détecte des valeurs crêtes de la modulation, soit parce que l'on travaille, en modulation de largeur d'impulsion, avec un rapport cyclique proche de 0,5 et qu'une faible variation de ce rapport entraîne une variation importante du courant. L'invention vise à pallier les inconvénients des circuits d'alimentation existants et notamment à fournir un circuit relativement simple et à rendement élevé, par lequel l'ondulation du courant dans la charge est de faible amplitude et pauvre en composantes de fréquences élevées.
A cet effet, le circuit d'alimentation selon l'invention est caractérisé en ce qu'un condensateur est branché en parallèle au montage en série de la charge et de la résis¬ tance de mesure, la capacité de ce condensateur étant choisie de façon que la fréquence de résonance déterminée par cette capacité et l'inductance de la charge, soit petite devant la fréquence de récurrence minimale d'impul¬ sion de tension périodique appliquée au montage en série de la charge et de la résistance de mesure, et soit supérieure ou approximativement égale à la fréquence maximale de la composante fondamentale de la variation de tension de référence, et en ce que le circuit de charge, comportant la charge, la résistance de mesure et ledit condensateur, est inséré dans le circuit d'alimentation par l'intermédiaire d'interrupteurs commandés par ledit circuit de commande, sauf en ce qui concerne la connexion de la résistance de mesure au circuit de commande, ce circuit de commande étant agencé de façon qu'au moins l'un des interrupteurs connec¬ tés en série avec le circuit de charge dans chaque boucle susceptible d'être fermée dans l'ensemble du circuit, soit ouvert en dehors des périodes d'application d'impulsions de tension au circuit de charge, de sorte que ce circuit de charge ne fait partie d'aucune boucle fermée en dehors desdites périodes.
Le circuit selon l'invention peut notamment comporter au moins deux sources de tension d'alimentation connectées de façon à fournir à la charge des impulsions de tension de polarités opposées ou de même polarité.
De préférence, le circuit selon l'invention comporte en outre au moins un circuit de réglage de la tension fournie par la ou les sources de tension d'alimentation, commandé par ledit circuit de commande.
D'autre part, le circuit de commande peut être agencé pour que, en dehors des impulsions périodiques, des impulsions d'appoint occasionnelles soient fournies à la charge.
D'autres caractéristiques et avantages du présent circuit d'alimentation ressortiront de la description, donnée ci-après, d'un exemple de réalisation illustré dans le dessin annexé, dans lequel
la figure 1 est le schéma électrique d'un circuit d'alimen¬ tation selon l'invention, et
la figure 2 représente la variation du gain en. courant du circuit de charge en fonction de la fréquence.
Dans le circuit représenté à la figure 1, la charge à alimenter est constituée par une bobine 1 couplée avec un circuit magnétique en fer. Soient L l'inductance et R la résistance ohmique de cette bobine. Une résistance, de mesure 2 'de valeur r est connectée en série avec la charge entre des bornes 3 et 4 du circuit d'alimentation.
Le .circuit représenté comporte une alimentation double, à deux sources de tension d'alimentation continue de polari¬ tés opposées, les tensions d'alimentation apparaissant respectivement entre les bornes 5, 6 et 7, 6 du circuit, la borne 6 étant au même potentiel que la borne 4 susmentionnée. Deux interrupteurs commandés, par exemple des transistors bipolaires ou MOS, 8 et 9 sont connectés respectivement entre les bornes 5,3 et 7,3. Un circuit de commande 10 est relié aux électrodes de commande de ces transistors par l'intermédiaire de connexions 11 et 12 respectives. Ainsi, lorsque, sous la commande du circuit 10, l'un des interrupteurs 8 ou 9 est fermé, c'est-à-dire que le transistor est conducteur, la tension d'alimentation — — correspondante est appliquée aux bornes 3 et 4 du montage en série de la charge et de la résistance de mesure.
Dans le présent circuit un condensateur 13, de capacité C est branché entre les bornes 3 et 4, formant ainsi avec l'inductance 1 un circuit résonnant dont la fréquence de résonance est désignée par f dans la figure 2.
La figure 2 représente la variation du gain en courant Q du circuit résonnant susmentionné en fonction de la fréquence f indiquée en abscisse.
Lors du fonctionnement du circuit de la figure 1, des impulsions de commande périodiques de fréquence f sont appliquées par exemple à la base du transistor 8, de manière à rendre celui-ci conducteur pendant .la durée de ces impulsions. La fréquence de récurrence f des impul¬ sions de commande périodiques, appelée aussi fréquence de découpage, est choisie par rapport à la fréquence de résonance f de façon que f <«. f . Par exemple, la fré¬ quence de résonance f est de l'ordre d'un kHz, alors que f est de l'ordre de 100 kHz. Entre les périodes d'applica¬ tion de la tension d'alimentation, le circuit de charge constitué par l'inductance, la résistance de mesure et la capacité, ne fait partie d'aucune boucle de circuit fermée extérieure, de sorte que le courant circulant dans l'inductance 1 est déterminé par l'énergie emmagasinée et les lois de fonctionnement du système du deuxième ordre que constitue le circuit de charge.
Un circuit de filtrage constitué par exemple par une résistance 15 et un condensateur 16 est connecté au bornes 4,14 de la résistance de mesure du courant, et le signal apparaissant à la borne 17 constituée par le point commun entre 15 et 16, est appliqué à une première entrée d'un comparateur de tension 18. Une deuxième entrée de ce comparateur est reliée à une source de tension de référence 19 qui fournit une tension de référence V pouvant varier de façon continue ou discontinue, selon un programme déterminé, avec une fréquence maximale de la composante fondamentale de cette variation égale à fR. La fréquence fR est de préférence sensiblement inférieure à la fréquence de résonance f , mais elle peut également atteindre, dans la pratique, des valeurs du même ordre que f .
Un amplificateur désigné schématiquement par 20 est con¬ necté à la sortie 21 du comparateur 18 et fournit, par une connexion 22, le signal d'erreur amplifié, reflétant l'écart entre la tension de mesure filtrée apparaissant au point 17, et la tension de référence V , au circuit de commande 10. D'autre part, un signal indiquant la polarité de V_ est fourni, par une connexion 36, au circuit 10.En fonction de ces signaux, le circuit de commande détermine la durée des impulsions de commande à fréquence de récurrence f et celui des interrupteurs 8 ou 9 qui est à commander. La fréquence f est fournie au circuit de commande 10 par un signal d'horloge appliqué à une .entrée 23 à partir d'une source extérieure. Le circuit de commande 10 peut en outre être programmé pour commander les inter¬ rupteurs 8 et 9 en fonction de l'utilisation particulière de la charge 1.
Dans l'exemple illustré à la figure 1, chaque source de tension d'alimentation comporte une moitié de l'enroulement secondaire 24, 25 d'un transformateur 26 alimenté par le réseau de fréquence f , une moitié d'un pont redresseur 27, 28 à thyristors commandé par le circuit de commande 10 par l'intermédiaire de connexions respectives représentées schématiquement par des lignes 29, 30 et un condensateur tampon respectif 31, 32 connecté entre la borne 6, reliée au point milieu de l'enroulement secondaire 24, 25, et les bornes respectives 5 et 7. En outre, des diodes Zener 33,34 de protection sont de préférence branchées en parallèle aux condensateurs 31 et 32 de manière à protéger ceux-ci contre d'éventuels surcharges lorsque de l'énergie est renvoyée vers la source comme cela peut être le cas dans certaines applications, par exemple dans la phase de freinage d'un moteur.
Le circuit de commande 10 auquel on fournit un signal d'horloge de fréquence 2f sur une entrée 35, commande par l'intermédiaire des thyristors du pont de redressement 27, 28 le niveau de la tension d'alimentation fournie par les deux sources aux bornes des condensateurs 31 et 32 respec¬ tivement.
Lors du fonctionnement du circuit, les impulsions de tension appliquées au circuit de charge sont ainsi d'une polarité, d'un niveau et d'une durée déterminés par le circuit de commande de manière à asservir le courant circulant dans la charge à la tension de référence Vp. Par le présent circuit, le courant dans la charge présente une ondulation de faible amplitude et pauvre en harmoniques. Ceci résulte du comportement du circuit de charge qui présente, comme le montre la figure 2, un fort amortisse¬ ment des fréquences élevées. Il en résulte un échauffement considérablement réduit lorsque la charge inductive est couplée avec un circuit en fer et une très nette augmenta¬ tion de la précision de l'asservissement , le filtrage de la tension de mesure apparaissant aux bornes de la résis¬ tance 2 fournissant grâce à la faible ondulation de cette tension, une très bonne image de la valeur du courant moyen dans la charge.
Le présent circuit présente en outre une série d'avantages liés au fonctionnement décrit, et notamment les suivants. La durée des impulsions de tension d'alimentation à fré¬ quence de récurrence élevée peut être courte par rapport à la période de ces impulsions, ce qui facilite la commande lors de l'utilisation de deux ou plusieurs sources de tension d'alimentation.
Le circuit de charge étant fermé sur lui-même en-dehors des périodes d'application de la tension d'alimentation, il n'est pas nécessaire de prévoir des diodes pour protéger les interrupteurs et de fermer une boucle de décharge de l'énergie accumulée dans l'inductance.
Le courant circulant entre la bobine et le reste du circuit étant très peu ondulé et pauvre en harmoniques, le bruit électrique pouvant émaner des connexions entre le circuit et la charge est extrêmement faible.
Le présent circuit d'alimentation peut notamment servir à l'alimentation d'un moteur électrique synchrone à aimant permanent tel que décrit par exemple dans le brevet améri¬ cain No. 4330727 ou dans la demande de brevet britannique publiée sous le No. 2123618.
Le circuit de la figure 1 permet de fournir à une bobine d'un tel moteur des impulsions de polarités opposées dont la durée et le niveau sont ajustables. D'une façon géné¬ rale, chacune des caractéristiques des impulsions de tension d'alimentation, c'est-à-dire leur niveau, leur durée, leur fréquence de récurrence ou leur instant d'appa¬ rition peut être utilisée, seule ou en combinaison avec d'autres, pour déterminer le courant moyen dans la charge. Ainsi, par exemple, -la durée des impulsions pourrait être constante et leur fréquence de récurrence variable ou le début et la fin de chaque impulsion pourraient être déter¬ minés par le passage de l'image du courant moyen par des valeurs de consigne.
D'autre part, au lieu de l'alimentation double selon la figure 1, une alimentation simple pourrait être utilisée, le circuit de charge étant alors inséré dans un circuit en H, c'est-à-dire qu'une tension d'alimentation d'une seule polarité serait appliquée entre les bornes 5 et 7 de la figure 1 et deux interrupteurs similaires aux interrupteurs 8 et 9 seraient en plus connectés entre les bornes 5, 4 et 4, 7 respectivement, ces interrupteurs étant également commandés à partir du circuit de commande. Il est à noter que dans ce cas comme dans celui de la figure 1, aucune diode de protection n'est nécessaire en parallèle au chemin de conduction des interrupteurs commandés. De même, les autres avantages du circuit restent acquis, mais la tension de mesure au bornes de la résistance 2 devra être prélevée par l'intermédiaire, par exemple, d'un amplificateur différentiel. Par ailleurs, il est à noter que dans les différentes formes d'exécution du présent circuit d'alimen¬ tation le rendement du circuit est élevé puisque le courant ne circule à l'extérieur du circuit de charge que pendant les courtes durées de l'application de la tension d'alimen¬ tation.
Dans certaines utilisations il peut être nécessaire d'ap¬ pliquer entre deux impulsions de même polarité une impul¬ sions de polarité opposée et, dans ce cas, une relativement courte durée des impulsions par rapport à leur période permet de décaler les impulsions positives et négatives, par exemple d'une demi-période, de manière à éviter toute interférence entre elles.
Il peut également être intéressant de prévoir deux alimen¬ tations de niveaux différents et de fournir par exemple à la charge une première impulsion d'un niveau élevé, approximativement égal au niveau souhaité, puis une deu¬ xième impulsion d'ajustement d'un niveau sensiblement infé¬ rieur, la durée de cette deuxième impulsion étant plus longue et donc plus facile à régler. Ce mode de fonctionne¬ ment permet de fournir à la charge une impulsion dosée avec une grande précision.

Claims

REVENDICATIONS
1. Circuit d'alimentation en courant d'une charge essen¬ tiellement inductive, comportant le montage, en série avec ladite charge, d'au moins une source de tension continue d'alimentation, d'au moins un interrupteur commandé pour chaque source, et d'une résistance de mesure du courant, et comportant en outre un circuit de commande du ou desdits interrupteurs, ce circuit de commande étant commandé à son tour par la tension de mesure apparaissant aux bornes de la résistance de mesure et par une source de tension de référence à variation continue ou discontinue.
2. Circuit d'alimentation en courant d'une charge essen¬ tiellement inductive, comportant le montage, en série avec ladite charge, d'au moins une source de tension continue d'alimentation, d'au moins un interrupteur commandé pour chaque source, et d'une résistance de mesure du courant, et comportant en outre un circuit de commande du ou desdits interrupteurs, ce circuit de 'commande étant commandé à son tour par la tension de mesure apparaissant aux bornes de la résistance de mesure et par une source de tension de référence à variation continue ou discontinue, de manière à ce que soient fournies à la charge des impulsions de tension dont au moins l'une des caractéristiques parmi la durée, la hauteur et la fréquence de récurrence ou l'ins¬ tant d'apparition est déterminée en fonction de l'écart entre la tension de mesure et la tension de référence, caractérisé en ce qu'un condensateur est branché en paral¬ lèle au montage en série de la charge et de la résistance de mesure, la capacité de ce condensateur étant choisie de façon que la fréquence de résonance déterminée par cette capacité et l'inductance de la charge soit petite devant la fréquence de récurrence minimale d'impulsions de tension périodiques appliquées au montage en série de la charge et de la résistance de mesure, et soit supérieure ou approximativement égale à la fréquence maximale de la composante fondamentale de la variation de la tension de référence, et en ce que le circuit de charge, comportant la charge, la résistance de mesure et ledit condensateur, est inséré dans l'ensemble du circuit d'alimentation par l'intermédiaire d'interrupteurs commandés par ledit circuit de commande, sauf en ce qui concerne la connexion de la résistance de mesure au circuit de commande, ce circuit de commande étant agencé de façon qu'au moins l'un desdits interrupteurs connectés en série avec le circuit de charge dans chaque boucle susceptible d'être fermée dans l'en¬ semble du circuit, soit ouvert en dehors des périodes d'application d'impulsions de tension au circuit de charge, de sorte que ce circuit de charge ne fait partie d'aucune boucle fermée en dehors desdites périodes.
3. Circuit d'alimentation selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux sources de tension d'alimentation connectées de façon à fournir à la charge des impulsions de tension de polarités opposées.
4. Circuit d'alimentation selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux sources de tension d'alimentation connectées de façon à fournir à la charge des impulsions de tension de même polarité.
5. Circuit d'alimentation selon les revendications 3 ou 4 , caractérisé en ce que les deux sources fournissent des tensions de niveaux sensiblement différents.
6. Circuit d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un circuit de réglage de la tension fournie par la ou les sources de tension d'alimentation, ce circuit étant commandé par ledit circuit de commande.
7. Circuit d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le circuit de commande est agencé pour que, en dehors des impulsions périodiques, des impulsions d'appoint occasionnelles soient fournies à la charge.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8938978B2 (en) 2011-05-03 2015-01-27 General Electric Company Gas turbine engine combustor with lobed, three dimensional contouring

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2085243B (en) * 1980-09-03 1984-11-21 Cheltenham Induction Heating L Apparatus for driving a heating load circuit
DE3214669C2 (de) * 1982-04-21 1986-03-27 Norka Norddeutsche Kunststoff- Und Elektro-Gesellschaft Staecker & Co., 3091 Huelsen Anordnung zum Betrieb von Entladungslampen
EP0125588B1 (fr) * 1983-05-16 1987-03-18 General Electric Company Régulation de tension d'une charge pour un onduleur à circuit résonant

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO8602211A1 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8938978B2 (en) 2011-05-03 2015-01-27 General Electric Company Gas turbine engine combustor with lobed, three dimensional contouring

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