FR2524997A1

FR2524997A1 - Regulateur de tension alternative par anticipation utilisant un transformateur elevateur-abaisseur et des circuits de commande analogiques et numeriques

Info

Publication number: FR2524997A1
Application number: FR8305867A
Authority: FR
Inventors: Johnny Floyd Brown
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1982-04-12
Filing date: 1983-04-11
Publication date: 1983-10-14
Also published as: CA1193655A; JPS58186814A; GB2118335B; GB8306939D0; US4429269A; GB2118335A; FR2524997B1; DE3312693A1

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES DE REGULATION DE TENSION. UN REGULATEUR DE TENSION ALTERNATIVE UTILISE UN TRANSFORMATEUR ELEVATEUR-ABAISSEUR 9 POUR APPLIQUER DES TENSIONS DE REGLAGE A UNE LIGNE DE TENSION ALTERNATIVE NON REGULEE. UN CIRCUIT ANALOGIQUE 8, 14 ECHANTILLONNE PERIODIQUEMENT LA TENSION D'ENTREE NON REGULEE ET LA COMPARE A UNE REPRESENTATION DE LA TENSION DESIREE. UN CIRCUIT NUMERIQUE 16 CONVERTIT L'INFORMATION RESULTANT DE L'ECHANTILLONNAGE ET DE LA COMPARAISON EN UNE INSTRUCTION QUI ACTIONNE UN ELEMENT DE COMMUTATION A SEMI-CONDUCTEUR APPROPRIE, ASSOCIE A UNE PRISE D'UN TRANSFORMATEUR A PRISES MULTIPLES. LA TENSION DE SORTIE DE CE DERNIER EST APPLIQUEE AVEC LA POLARITE APPROPRIEE AU TRANSFORMATEUR ELEVATEUR-ABAISSEUR POUR AMENER LA TENSION DE SORTIE REGULEE AU NIVEAU DESIRE. APPLICATION A LA REGULATION DE LA TENSION DU SECTEUR.

Description

Ia présente invention concerne un dispositif destiné à réguler la tension

d'une ligne de tension alternative, et elle porte plus particulièrement sur un régulateur électronique par anticipation destiné à réguler la tension d'une ligne de tension alternative. La régulation de la tension d'une ligne de tension

alternative a été effectuée précédemment de diverses manières.

Une technique classique consiste à employer un moteur pour en-

tra ner un transformateur variable (encore appelé Variac (mar-

que déposée)) Ia valeur du courant qui attaque le moteur est déterminée par le niveau de la tension d'entrée et ce courant entraîne l'arbre du transformateur variable pour produire une

tension de sortie supérieure si la tension d'entrée de la li-

gne est basse et, inversement, il entraîne le transformateur variable pour produire une tension de sortie inférieure si la tension d'entrée est élevée Une autre technique consiste à

utiliser un dispositif appelé Inductrol (marque déposée), en-

traîné par un moteur, dans lequel une inductance variable est placée en série avec la tension d'entrée de la ligne On fait varier l'inductance de la manière nécessaire pour élever ou

abaisser la tension de la ligne Une troisième technique con-

siste à effectuer une régulation par ferro-résonance, en in-

tercalant un enroulement de transformateur en série avec la tension d'entrée de la ligne la tension est stabilisée par le principe de la saturation magnétique, c'est-à-dire que lorsque la tension augmente, le circuit magnétique du transformateur se sature, et la tension de la ligne est réduite; inversement, lorsque la tension diminue, la charge du transformateur diminue et la tension de la ligne tend à augmenter On pourra voir par exemple les articles suivants: W Hemena, "Ferro-Resonant

Transformer with Power Supply Regulation", IBM Tech Discl.

Bull, volume 22, page 2903 ( 1979); et K Onerud, et col,

"Primary Switched Power Supplies with Ferro-resonant Stabiliza-

tion", Proceedings, Third International Telecommunications Energy Conference, pages 138-143 ( 1981),

Les inconvéie:lts inhérents aux' techniques de régu-

-Iation de tension alternative de l'art antérieur comprennent une réponse lente, l'usure de pièces mécaniques et de liaisons mécaniques (en particulier pour les transformateurs variables) et la dépendance vis-àvis de la fréquence (en particulier

pour la régulation par ferro-résonance) Ces inconvénients ap-

pellent le développement d'une régulation purement électroni-

que de tensions alternatives Une technique mettant en oeuvre une telle régulation purement électronique consiste à utiliser une série de triacs dans des branches de circuit entre un coté

de la ligne de tension alternative et diverses entrées d'enrou-

lements primaires d'un transformateur de commutation à plusieurs enroulements primaires, dans l'autre coté de la ligne de tension alternative En commutant en circuit un triac particulier à un instant quelconque, on peut obtenir une tension particulière en sortie Plus le nombre de triacs branchés entre un coté de la

ligne de tension alternative et les diverses entrées d'enroule-

ments primaires du transformateur de commutation à plusieurs en-

roulements primaires est élevé, plus la régulation est fine.

Cette technique nécessite cependant que la totalité du courant absorbé par la charge passe par le triac particulier qui est commuté en circuit Ainsi, dans le cas d'amplificateurs de puissance, on doit employer un triac ayant un courant nominal

élevé Ces triacs sont nécessairement codtelux et on peut s'at-

tendre à ce qu'ils manifestent des pertes d'énergie Voir par exemple le régulateur de ligne de tension alternative qui est

décrit dans le document: AC Line Regulator Brochure, Power-

M Katic, Inc, 7667 Vickers Street, San Diego, Californie 92111.

L'invention a donc pour but de réaliser une régulation de tension d'une ligne de tension alternative par des moyens

purement électroniques.

L'invention a également pour but de réaliser une ré-

gulation électronique fiable de la tension d'une ligne de ten-

sion alternative.

L'invention a également pour but de réaliser une ré-

gulation électronique de la tension d'une ligne de tension al-

ternative au moyen de composants à semiconducteurs de faible puissance.

L'invention a également pour but de réaliser une ré-

gulation électronique d'une tension alternative qui n'affecte

pas notablement le facteur de puissance.

L'invention a également pour but de réaliser une ré-

gulation indépendante des phases d'une tension alternative po-

lyphasée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se

référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est un schéma synoptique d'ensemble du régulateur de tension alternative de l'invention; La figure 2 est un schéma synoptique des circuits de démarrage; la figure 3 est un schéma synoptique du générateur de signal de déclenchement analogique-numérique; la figure 4 est un schéma synoptique du circuit de commande de régulation;

la figure 5 est un schéma synoptique du transforma-

teur élévateur-abaisseur et du circuit de commande de polari-

té; la figure 6 est une table de vérité pour le circuit de commande de polarité; la figure 7 est un schéma synoptique du circuit de cadrage analogique; et la figure 8 est un schéma synoptique de la source de

tension de réglage.

Le régulateur de tension alternative à anticipation ou prédiction utilise un transformateur élévateur-abaisseur pour appliquer des tensions de réglage à une ligne de tension alternative non régulée Un circuit analogique échantillonne périodiquement le signal d'entrée de la ligne de tension alternative non régulée

et le compare à une représentation cadrée de la tension de li-

gne désirée On utilise un circuit numérique pour convertir

-l'information résultant de l'échantillonnage et de la compa-

raison analcgiques ern un ordre ou une instruction qui actionne un élé 1 meit de commutation à semiconducteur approprié, associé à une prise sur un transformateur à prises multiples qui est

connecté à la ligne de sortie de tension alternative régullée.

Les prises sont placées ern succession sur le transformateur à prises multiples de façon à fournir des tensions de réglage de

diverses valeurs qu'on peut sélectionner La tension de régla-

ge qui est mise ern circuit reçoit la polarité appropriée et elle est appliquée à 1 ' enroulement primaire du transformateur élévateurabaisseur, ce qui applique à l'enroulement secondaire la tension de réglage nécessaire pour amener au niveau désiré

la ligne de sortie de tension alternative régulée.

On accomplit la régulation électronique de la tension d'une ligne de tension alternative au moyen dtun transformateur

élévateur-abaisseur (encore appelé transformateur survolteur-

dévolteur), d'une manière prédictive, c'est-à-dire qu'on échan-

tillonne la tension d'entrée de la ligne de tension alternative, on la compare à une référence et, si nécessaire, on effectue un réglage sur la tension de la ligne pour produire le niveau de

tension désiré sur la ligne de sortie La ligne de tension al-

ternative d'entrée est ainsi non régulée, tandis que la ligne

de tension alternative de sortie est régulée Le gain des cir-

cuits d'échantillonnage, de comparaison et de réglage est né-

cessairement égal à l'unité, à cause des tecmhniques de régula-

tion en boucle ouverte qui sont utilisées.

Dans le régulateur électronique à prédiction de l'in-

vention, la tension de la ligne d'entrée est élevée ou abaissée

par ce qu'on appelle couramment un transformateur survolteur-

dévolteur, le terme "survolteur"' désignant l'augmentation de la tension de la ligne, tandis que le terme "dévolteur" désigne la

réduction de la tension de la ligne La tension régulée est di-

visée dans un transformateur supplémentaire à plusieurs segments, tel qu'un autotransformatevr-, pour prcduire une série de tensions incrémentielles qui sont disponibles pour être prélevées sur

des prises et renvoyées vers le trarnsformateur élévateur-abais-

seur, avec la polarité appropriée, pour prcduire la régulation

désirée Ces tensions de correction incrémentielles sont addi-

tionnées à la tension de la ligne, ou soustraites de celle-ci, comme l'exige le niveau de la tension d'entrée de la ligne,

pour régler la tension de sortie au niveau désiré pour la li-

gne On utilise des circuits logiques numériques pour traduire

toute discordance entre la ligne de tension alternative d'en-

trée et le niveau de référence désiré pour la ligre, en signaux qui actionnent des éléments de commutation à semiconducteur,

pour accéder à la position appropriée sur les enroulements (ap-

pelés quelquefois "prises") sur le transformateur supplémentai-

re à plusieurs segments La tension de correction incrémentiel-

le, si elle existe, est appliquée par le ci 2 rcuit de commande de

polarité à l'enroulement secondaire du transformateurz surl-vel-

teur-dévolteur L'action sur l'enroulement secondaire du trans-

fcrmateur élévateur-abai Eseur consiste en un réglage compensant tout écart non désiré dans la tension de la ligne d'entrée de

tension alternative La régulation électronique est de préfé-

rernce appliquée indépendamment à chaque phase de la tension de la ligne Ainsi, des corrections appropriées sont effectuées pour chaque phase et les corrections des diverses phases ne sont pas combinées pour donner une moyenne, pas plus qu'il n'y

a correction d'une seule phase avec correction seulement par-

tielle des autres La description qui suit porte sur la régula-

tion d'une seule phase Dans les installations utilisables en

pratique, on utiliserait trois régulateurs conformes à l'inven-

tion, ou plus, chacun d'eux régulant une phase particulière.

Dans une telle installation triphasée, le conducteur électri-

quement actif (conducteur de phase) sera nécessairement régulé pour réaliser une régulation indépendante, tandis que dans une ligne monophasée, la régulation peut porter sur le conducteur

de phase ou le conducteur de neutre.

Le schéma synoptique de la figure 1 représente le ré-

gulateur de tension alternative à prédiction de ll'invention.

-Zn enroulement 9 (enroulement secondaire) du trarsforriateur élé-

vate- r-aiasseur 9 connecte la ligne de tension alternative

d'entrée non régulée à la ligre de tension alternative de sor-

tie rég-lée L'autre enroulement (enroulement primaire) est connecté au circuit de ccnmmande de polarité qui est représenté en détail sur: la figur-e 5 Comme on le décrira par la suite, une tension de correction provenant de la source de tension de réglage 18 est appliquée au transformateur élévateur-abaisseur 9, si nécessaire, par l'intermédiaire du circuit de commande de polarité 17 La valeurs absolue de la tension de réglage est déterminée par la source de tension de réglage 18 et le signe de la tension de réglage, qui détermine si elle est additive

ou soustractive, est fourni par le circuit de commande de pola-

rité 17 Ces tensions sont commutées en circuit de la manière appropriée par le circuit de commande numérique appartenant au circuit de commarnde de régulation 16, pour appliquer à la ligne de tension altern ative une tension additive (fonctionnement en survolteur) ou soustractive(fonctionnement enr dévolteur) Le circuit série qui comprend le transformateur de polarisation 11, le filtre-redresseur 12 et les régulateurs de polarisation/

alimentations 13 reçoit la tension d'entrée de la ligne de ten-

sion alternative non régulée, la transforme et la redresse et

il fournit l'énergie pour tous les éléments.

On met sous tension le régulateur électronique à pré-

diction en fermant l'interrupteur 20 Le circuit de démarrage a pour fonction de mettre sous tension les divers circuits et de les stabiliser pendant une courte durée, de l'ordre d'une

seconde, avant que la régulation ait lieu La tension de la li-

gne de tension alternative d'entrée est redressée par le re-

dresseur 18 et appliquée au circuit de cadrage analogique 14.

Le circuit de cadrage analogique 14 réduit la tension de la li-

gne de tension alternative d'entrée et la compare avec une ré-

férence interne qui représente le niveau désiré pour la ligne

de tension alternative Un signal d'erreur analogique repré-

sentant la différence entre le niveau réel de la ligne de tension alternative d'entrée et le niveau désiré est appliqué

au circluit de commande de régulation 16, qui convertit le si-

gnal d'erreur analogique sous une forme numérique Cette re-

présentation numérique constitue une instruction pour la sour-

ce de tension de réglage 18, de façon qu'elle mette en fonc-

tion le réglage de tension incrémentiel approprié pour corri-

ger la différence de tension Dans un mode de réalisation, cette instruction est produite périodiquement, une fois par

cycle de la tension alternative Les caractéristiques tempo-

relles avec lesquelles cette instruction est prcduite sont dé-

finies par le générateur de signal de déclenchement analogique-

numérique 15 Le limiteur de courant 19 a pour fonction de pro-

téger contre des surintensités les éléments de commutation à

semiconducteur qui font partie de la source de tension de ré-

glage 18 La source de tension de réglage 18 génère des ten-

sions de réglage en accédant sélectivement à un trarinsfornateur à plusieurs segments qui est connecté à la ligne de sortie de

tension alternative régulée.

Le circuit de démarrage est représenté en détail sur la figure 2 Il bloque la fonction de régulation du régulateur

jusqu'à ce que certaines conditions préalables soient remplies.

Ensuite, la régulation est accomplie aussi longtemps que la tension de la ligne de tension alternative est présente et que d'autres limites, telles que des limites de surintensité, ne sont pas dépassées Lorsqu'on bascule l'interrupteur 20 de la figure 1, le circuit de démarrage commute à l'état conducteur les éléments de commutation à semiconducteur appartenant au

circuit de commande de polarité 17, ce qui court-circuite vir-

tuellement le transfcrmateur élévateur-abaisseur 9 pendant en-

viron une seconde, pour permettre la stabilisation des alimen-

tations de polarisation ainsi que du circuit de cadrage analo-

gique 14 et du circuit de commande de régulation 16 Pendant cette période préliminaire, la tension de la ligne d'entrée de

tension alternative apparaît à la sortie A l'intérieur du cir-

cuit de démarrage 10, com:e le montre la figure 2, l ligne -i'entrèe de tension alternative est appliquée à un circuit

de validation de polarisation 30 qui empêche le fonctionne-

ment jusqu'à ce que la tension de polarisation atteigne un ni-

veau de fonctionnement acceptable prédéterminé La sortie du circuit de validation de polarisation 30 est connectée par un circuit de retard 31 à un circuit de positionnement 32 Il existe une fonction de bascule positionnement/restauration, 29, qui comporte un circuit de restauration 34 et une bascule

35, et cette fonction ne peut être activée que pendant un si-

gnral prc-venant du détecteur de passage per zéro, 33 Ceci em-

pecbe q- e l'ordre de validation 28 soit transmis au circuit

de commande de régulation 16, pour que les éléments de commu-

tation à semiconducteur appartenant à la source de tension de

réglage 18 ne soient pas actionnés Le circuit de cadrage ana-

logique 14, le générateur de signal de déclenchement analogi-

que-numérique 15 et les circuits qui appartiennent au circuit de commande de régulation 16 peuvent ainsi se stabiliser au début du fonctionnement A partir du moment o 1 'interrupteur

20 est fermé, le transformateur de polarisation 11 est connec-

té à la ligne d'entrée de tension alternative, ce qui fait que

les circuits logiques qui se trouvent dans le circuit de ca-

drage analogique 14, le générateur de signal de déclenchement analogiquenumérique 15 et le circuit de commande de régulation 16 sont mis sous tension A la fin de cette période de retard,

l'entrée supérieure du circuit de positionnement 32 est activée.

Ensuite, lorsque le détecteur de passage par zéro 33 détecte le passage par zéro suivant dans le signal alternatif, l'entrée inférieure du circuit de positionnement 32 est activée A ce

point, la bascule 35 est positionnée et l'élément de commuta-

tion 36 met hors Fonction le récepteur de courant d'auto-pola-

risation 37 Jusqu'à ce moment, le courant est passé par le ré-

cepteur de courant 37 et a circulé vers les circuits de com-

mande à éléments de commutation à semiconducteur du circuit de

commande de polarité 17, court-circuitant ainsi le transforma-

teur élévateur-abaisseur 9 Ceci ne se produit que pendant la période de retard La fonction de bascule à positionnement/

restauration 29 n'est restaurée que lorsque la tension de po-

larisation devient inférieure à un niveau de fonctionnement de sécurité. Le circuit de cadrage analogique 14 est représenté

en détail sur la figure 7 Le redresseur 8 fournit la repré-

sentation redressée de la tension de la ligne d'entrée de

tension alternative Dans un mode de réalisation, une référen-

ce de précision 91 applique une tension de 5,12 V au circuit de commande de régulation 16 et une tension divisée de 2,56 V à l'amplificateurséparateur 92 qui fournit une référence de

2,56 V au comparateur de cadrage 93 Lorsque la tension d'en-

trée de la ligne de tension alternative est de 120 V, le si-

gnal de sortie du comparateur de cadrage 93 est une tension d'erreur zéro de 2,56 V Si la tension d'entrée de la ligne de tension alternative s'écarte de 120 V, le signal de sortie du

comparateur de cadrage varie de façon correspondante Le si-

gnal de sortie du comparateur de cadrage 93 fait fonction de

signal d'erreur pour imposer le réglage que le circuit de com-

mande de régulation 16 doit sélectionner dans la source de tension de réglage 18 Le signal de sortie du comparateur de

cadrage 93, et donc le signal que le circuit de cadrage analo-

gique 14 applique au circuit de commande de régulation 16, pas-

sent au-dessus ou au-dessous de 2,56 V, selon que la tension d'entrée de la ligne de tension alternative est supérieure ou inférieure à 120 V Dans un mode de réalisation, la variation est de 160 m V pour chaque variation d'un volt de la tension de la ligne Le signal de sortie continu du circuit de cadrage analogique 14 est appliqué au circuit de commande de régulation 16.

Le circuit de commande de régulation 16 est représen-

té en détail sur la figure 4 Le signal d'erreur analogique provenant du circuit de cadrage analogique 14 est appliqué au convertisseur analogiquenumérique 54 qui convertit le signal d'erreur en un nombre Le signal d'erreur est la tension de sortie du comparateur 93 dans le circuit de cadrage analogique 14, et sa valeur représente l'écart au-dessus ou audessous de

la tension de ligne désirée Du fait que les tensions de ré-

glage peuvent être sélectionnées par incréments d'un seul volt,

chaoue incrément de 160 m V à partir du niveau désiré fait ac-

céder à une nouvelle adresse numérique dans le convertisseur

analogique-numérique 54 Un circuit d'hystérésis assure la sé-

lection effective d'une nouvelle adresse une fois que le signal d'erreur entre dans la bande d'hystérésis autour des signaux

d'erreur précis correspondant à des incréments d'un seul volt.

Ainsi, même si le signal d'erreur varie légèrement au-dessus ou audessous d'un écart précis de 160 m V, l'adresse numérique associée au réglage nécessaire est sélectionnée Ce circuit

fcnctionne selon la manière classique des bascules de Schmitt.

Ainsi, comme le montre le tableau 1, en annexe, une correction

exigée est associée à chaque signal d'erreur Par exemple, en-

tre 2,40 V et 2,72 V, aucune correction n'est nécessaire, en-

tre 3,84 et 4,00 V une correction additive de 8 V est nécessai-

re, et entre 1,76 et 1,60 V, une correction soustractive de 5 V

est nécessaire Ces corrections sont appliquées dès que le si-

gnal d'erreur atteint la bande de tension située autour de chaque signal d'erreur; cette bande a de façon caractéristique une largeur de 20 m V, avec 10 m V de part et d'autre du signal

d'erreur précis qui correspond à une tension de correction dé-

terminée Un réglage donné demeure appliqué jusqu'à ce que le signal d'erreur tombe à l'extérieur de la bande d'hystérésis

et il cesse d'être appliqué dans ce cas.

Dans le circuit de commande de régulation 16, repré-

senté en détail sur la figure 4, le détecteur de passage par zéro 50 reçoit à partir des alimentations de polarisation 13

une représentation redressée et réduite de la tension de ligne.

Un train d'impulsions A 1 contient une seule impulsion pouf un passage par zéro, c'est-à-dire aussi bien pour un passage par zéro en sens positif que pour un passage en sens négatif Le train d'impulsions A 1 passe par une porte de validation 51 qui s'ouvre à la réception d'un ordre de validation sur la ligne 28, provenant du circuit de démarrage 10; ceci se produit après la durée de retard au démarrage et seulement au moment d'un passage par zéro Le train d'impulsions A 2 est appliqué à une bascule de type D, 55, de façon que le signal de sortie

numérique du convertisseur analogique-numérique 54 ne soit in-

troduit dans les décodeurs à mémoire morte programmable 56 et 57 qu'au moment des passages par zéro Le train d'impulsions A 2 est introduit indépendamment dans des circuits d'attaque d'Séléments de commutation 58 et 59, de façon que, dans tous les cas, les signaux de commutation provenant des décodeurs à mémoire morte programmable 56 et 57 ne soient transmis vers les éléments de commutation à semiconducteur dans la source de tension de réglage 18, que lorsque des passages par zéro se produisent Ainsi, une fois pour chaque passage par zéro de la tension de la ligne de tension alternative, une adresse numérique pour une mémoire morte programmable particulière

est transmise au circuit de réglage de tension 18 par l'inter-

médiaire des circuits d'attaque d'éléments de commutation 58

et 59.

La source de tension de réglage 18 est représentée en détail sur la figure 8 Un autotransformateur 111 comporte des segments 101, 102, 103, avec des prises associées 97, 98, 99 Le nombre de segments et leurs tensions relatives déterminent la finesse de la régulation On accède à chaque

segment par sa prise associée, au moyen d'un élément de commu-

tation à semiconducteur, par exemple un triac 94 qui est com-

muté par un réseau RC associé, un pont redresseur 88 et un opto-isolateur 85 qui reçoit son instruction des décodeurs à

mémoire morte programmable 58 ou 59 De cette manière, on ac-

cède à une prise particulière associée à un segment particu-

lier de l'autotransformateur, conformément à une instruction qui provient du circuit de commande numérique dans le circuit de commande de régulation 16 Lorsqu'on accède à une prise, la

tension de réglage associée est traisrnmise au circuit de com-

-mande de polarité 17, et ensuite à l'enroulement primaire du

transformateur élévateur-abaisseur 9 Dans un mode de réali-

sation, le transformateur élévateur-abaisseur 9 a un ra-port 10/i entre cet enroulement primaire et l'enroulement secondai- re connecté entre les parties régulée et non régulée de la lire de tension alternative Ainsi, pour une correction de deux volts, la tension de réglage provenant de la source de

tension de réglage est de 20 volts On peut choisir les carac-

téristiques du transformateur élévateur-abaisseur ainsi que le découpage en segments de l'autotransformateur de la source

de tension de réglage pour obtenir la régulation optimale.

Le circuit de co=mmande de polarité 17, représenté

en détail sur la figure 5, a pour fonction d'affecter les ten-

sions de réglage de polarité appropriées que fournit la source

de tension de réglage 18 L'information de polarité est incor-

porée dans l'instruction de correction numérique que produit le décodeur à mémoire morte programmable 56 dans le circuit de commande de régulation 16, comme le montrent les colonnes 3 et

4 de la table de vérité du décodeur à mémoire morte prcgramma-

ble qui est représentée dans le tableau en annexe La tension de réglage produite par la source de tension de réglage 18 est appliquée à des c 8 tés opposés d'un circuit en pont formé par

des éléments de commutation à semiconducteur 80, 81, 83, 82.

L'enroulement secondaire du transformateur élévateur-abaisseur 9 est connecté à chacun des deux autres côtés du pont Ce pont

a pour fonction d'appliquer la tension de réglage à l'enroule-

ment primaire soit directement soit avec une polarité inversée,

pour définir ainsi la polarité du réglage La commande des élé-

men-s de commutation à semiconducteur 80, 81, 83, 82 est effec-

* tuée par des paires opto-isolateur/pont redresseur, 72, 73;

71, 74; 77, 78; et 75, 79, conformément aux signaux de polari-

té qui proviennent du circuit de commande de régulation 16 On

peut voir le principe de la commutation en se référant à la ta-

ble de vérité de la figure 6.

On expliquera le procédé de fonctionnement du régu-

lateur électronique à prédiction de l'invention en examinant la régulation qui est accomplie pour divers niveaux de tension

pour la tension d'entrée de la ligne de tension alternative.

La référence à laquelle la tension de la ligne est régulée est le niveau nominal de la ligne, égal à 120 V. Exemple 1: Surtension de 2 V Le premier exemple décrit correspond à la première condition de tension détectée sur la partie non régulée de la ligne de tension alternative, après le démarrage du régulateur

de tension Lorsqu'on ferme l'interrupteur 20, la tension ins-

tantanée de la ligne de tension alternative, sur la partie non

régulée de cette ligne, est de 122 V Cette condition est dé-

tectée dans le circuit de démarrage 10 et dans le transforma-

teur de polarisation 11 Immédiatement, comme décrit précédem-

ment, le récepteur de courant appartenant au circuit de démar-

rage 10 est actionné pour amorcer les éléments de commutation à semiconducteur dans le circuit de commande de polarité, ce qui courtcircuite le transformateur élévateur-abaisseur 9, jusqu'à ce que les circuits de commande se stabilisent.

Le circuit de cadrage analogique 14 reçoit une re-

présentation redressée et réduite de la tension de ligne non régulée, de 122 V La représentation réduite de la tension de ligne de 122 V est comparée dans le comparateur de cadrage 93 avec la référence interne établie par la référence de précision 91 Comme décrit ci-dessus, dans un mode de réalisation, le

signal de sortie du comparateur de cadrage 93, et donc le si-

gnal de sortie du circuit de cadrage analogique 14, est fixé à 2,56 V si le signal d'entrée représente 120 V sur la ligne d'entrée de tension altérnative non régulée Chaque écart d'un

volt par rapport à la valeur désirée de 120 V produit une va-

riation de 160 m V Ainsi, dans ce cas, le signal de sortie est

de 2,88 V, c'est-à-dire 2,56 V plus 2 x 0,160 V (voir le ta-

bleau en annexe)4 Le circuit de cadrage analogique 14 présente

ce signal de sortie au circuit de commande de régulation 16.

Conmme le montre la figsure 4, dans le circuit de com-

-.ande de régulation 16, le convertisseur analogique-numérique 54 reçoit le sigral d'erreur analogique Une instruction de

correction numérique est générée sous la dépendance de l'ana-

lyse à hystérésis qu'effectue le circuit 53 Comrme l'indique le tableau en annexe, la tension de 2,88 V correspond à une

instruction de correction numérique 01110 dans le coniertis-

seur analogique-numérique 54 Cette instruction de correction est transmise à la bascule de type D 55 Cette bascule fait fonction de mémoire pour retenir l'information précédente

jusqu'à ce qu'un signal d'horloge A 2 soit appliqué par l'in-

termrédiaire de la porte de validation 51, à partir du détec-

teur de passage par zéro 50 Au passage par zéro immédiatement

suivant, l'instruction de correction binaire 01110 est appli-

quée aux décodeurs à mémoire morte programmable 56 et 57 En se référant à nouveau au tableau en annexe, on peut voir que

l'instruction de correction binaire 01110 produit une condi-

tion 00100100 sur la sortie à huit lignes du décodeur à mémoi-

re morte programmable 56 La signification de cette condition est qu'une correction soustractive de 2 V est nécessaire sur l'enroulement secondaire du transformateur 9 Ceci est traduit en une instruction adressée au circuit d'attaque d'éléments de

commutation 59, et ensuite au segment approprié de l'autotrans-

formateur 111 dans la source de tension de réglage 18 Le si-

gral de sortie du circuit de décodage à mémoire morte program-

mable 56 est également appliqué au circuit de commande de po-

larité 17, pour produire une correction soustractiveo Dans ce

cas, le triac 94 est amorcé, ce qui applique un signal de cor-

rection de 20 V sur la ligne 105, et donc au circuit de com-

mande de polarité 17 Le circuit de commande de polarité 17 donne une polarité négative au signal de correction de 20 V, et il l'applique à l'enrculement primaire du transformateur 9, en tant que correction de 2 V, du fait que le transformateur 9 est un transformateur 10/1 Ceci réduit la tension d'entrée non régulée de la ligne de tension alternative, égale à 122 V,

pour donner une tension de sortie régulée de la ligne de ten-

sion alternative, égale à 120 V O Ce réglage appliqué à la li-

gne de sortie de tension alternative régulée est maintenu jusqu'au passage par zéro suivant de la ligne d'entrée de tension alternative non régulée, ou jusqu'à ce que le circuit

de commande de régulation exige une correction différente.

Exerrnle 2: Sous-tension de 3 V

Dans ce second exemple, on considère que la sous-

tension se produit après le démarrage et qu'il s'agit d'une seule étape de régulation parmi une suite continue d'étapes de régulation Le circuit de cadrage analogique 14 reçoit la représentation réduite et redressée de la tension de ligne non régulée, à 117 V Cette représentation réduite de la tension de ligne de 117 V est comparée dans le comparateur de cadrage

93 avec la référence interne fournie par la référence de pré-

cision 91 Du fait que le comparateur de cadrage 93 donne en sortie une tension de 2,56 V s'il reçoit la tension de ligne désirée, et un écart de 160 m V pour tout volt de surtension ou de sous-tension, il y a une diminution de 3 X 0,160 V pour la sous-tension de 3 V Une tension de 2,08 V est donc présentée

au circuit de commande de régulation 16.

Le convertisseur analogique-numérique 54 appartenant au circuit de commande de régulation 16 détecte la tension de 2,08 V que fournit le circuit de cadrage analogique 14, et l'instruction de correction numérique 10011 est produite Cette

instruction est transmise par la bascule de type D 55 aux dé-

codeurs à mémoire morte programmable 56 et 57 La ligne 13 du décodeur à mémoire morte programmable 56 est adressée pour

produire la condition 00100010 sur la sortie à huit lignes.

Cette instruction de correction attaque le circuit d'attaque

d'éléments de commutation 59 qui commute en circuit les élé-

ments de commutation à semiconducteur appropriés dans la sour-

ce de tension de réglage 18 Ceci indique au circuit de comi-

mande de polarité 17 qu'une correction additive doit être ef-

fectuée Comme le montre la figure 8, le triac 96 est amorcé de façon qu'un signal de 32 V soit appliqué à la ligne 105 et -ensuite au circuit de conmmande de polarité 17 Finalement,

une tension de correction de + 3 V est appliquée à l'enrroule-

ment -riraire du transformateur élévateur-abaisseur 9 Le circuit de cormande de cpolarité 17 applique le signe positif

à la tension de façon à produire un réglage additif.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être aportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir

du cadre de l'invention.

A N N E X E

T A B L E A U

SignalRéglage

d'erreur néces-

(MV)saire (V)

Adresse du con-

vertisseur

AIN 54

Décodeur 56 ( 32 x 8)

UV OV + 1 2 3

B 7 B 6 85 B 4 B 3 B 2 81 B O

Décodeur 57 ( 32 x 8)

6 7 8 9 10 11 12

B 7 B 6 B 5 84 B 3 B 2 81 B O

A 4 A 3 A 2 A 1 A O

0 00 00 O O 110 O 000

0 00 01 1 O 110 O 000

0 00 10 2 O 110 O 000

0 00 11 3 O 110 O 000

0 01 00 4 O 010 O 000

0 01 01 5 O 010 O 000

0 01 10 6 O 010 O 000

0 01 11 7 O 010 O 000

0 10 00 a O 010 O 000

01 OO 9 O O 1 OOO O O

0 1 G 10 10 O 010 O 000

0 10 11 1 10 010 O 000

0 11 00 1 20 010 O 001

0 11 01 1 30 010 O 010

0 11 10 1 40 010 O 100

0 0000 00

0 0000 01

0 0000 10

0 0001 00

0 0010 00

0 0100 00

0 1000 00

1 0000 00

0 0000 00

I.-I I-J 4,48 4,32 4,16 4,00 3,84 3,68 3, 52 3,36 3,20 3,04 2,88 -12 -il 10 4. tu Ln t'a 4- \ O \ O 1.4 Signal Réglage

d'erreur néces-

(mv) saire (V)

Adresse du con-

vertîsseur

AIN 54

Décodeur 56 ( 32 x 8) Décodeur 57 ( 32 x 8)

UV OV + 1 2 3 4

B 7 86 85 B 4 83 82 Bl B O

6 7 8 910 11 1 2

B 7 B 6 85 B 4 B 3 82 Bl B O

A 4 A 3 'à 2 A 1 A O

2,72 2, 56 2,40 2,24 2 e 08 1,92 1,76 1,60 1,44 1 28 1,1 2 0,96 0 y 80 OP 64 + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9

+ 10

+ 11 + 1 2

0 11 11

1 00 00

1 00 01

1 00 10

1 00 11

1 01 00

1 01 01

1 01 10

1 01 11

1 10 00

1 10 01

1 10 10

1 10 11

1 11 00

1 5 O O 1

1 6 O O 1

1 7 O O O

1 8 O O O

1 9 O O O

O O O

21O O O

22O O O

23O O O

24O O O

O O O

26O O O

27O O O

28O O O

0 10 00

1 00 00

1 10 00

1 01 00

1 00 10

1 00 01

1 00 00

00 O 00

00 O C O

O 00

01 O 00

00 1 00

00 O 10

00 O 01

00 O 00

00 O 00 O 00 O 00 O 00 O 00 O 00 O 00 O 00 O 00 O 00 O O 01 O 00 1 F Co r 4 j Ln NI) %O I-J

Adresse du con-

Sertisseur

AIN 54

Signal Réglage

d'erreur néces-

(m V) saire' (V) Décodeur 56 ( 32 x 8)

UV OV + 1 2 3 4

B 7 B 6 B 5 B 4 B 3 B 2 Bl B O

29 1 O O 1 O O O O

1 O O 1 O O O O

31 1 O O 1 O O O O

Décodeur 57 ( 32 x 8)

6 7 8 9 10 11 12

B 7 86 B 5 84 83 82 Bl B O

0 O O O O O O 1

A 4 A 3 A 2 A 1 A O

1 1 1 O 1

1 1 1 1 O

1 1 1 1 1

1- W- rla un r%) -C- %O RE Fli DICAITI O îI 1 Régulateur électronique à anticipationdestiné à

réguler la tension sur une ligne de tension alternative, ca-

ractérisé en ce qu'il comprend: un transformateur élévateur-

abaisseur ( 9) ayant un premier enroulement placé sur la ligne

de tension alternative, entre la partie non régulée et la par-

tie régulée de cette ligne; un circuit analogique ( 8, 14) connecté électriquement à la partie non régulée de la ligne de tension alternative, ce circuit analogique comprenant un

élément de circuit ( 91) destiné à générer une tension de réfé-

rence interne représentant le niveau de tension désiré pour la

ligne de tension alternative, et comprenant en outre un élé-

ment de circuit ( 93) destiné à comparer le niveau de tension

détecté sur la partie non régulée de la ligne de tension al-

ternative avec la tension de référence interne, et à générer

un signal d'erreur qui représente la discordance entre la ten-

sion de référence interne et la tension détectée sur la partie non régulée de la ligne de tension alternative; un circuit de commande numérique ( 16) connecté électriquement au circuit analogique de façon à recevoir le signal d'erreur analogique et à générer en réponse à celui-ci une instruction numérique

qui correspond à une tension de correction incrémentielle par-

ticulière qui est nécessaire pour régler la tension sur la li-

gne de tension alternative au niveau de tension désiré; un transformateur segmenté ( 111) comportant des prises multiples ( 97, 98, 99), avec un enroulement de ce transformateur

segmenté connecté électriquement à la partie régulée de la li-

gne de tension alternative; un réseau d'éléments de commuta-

tion à semiconducteurs( 94, 95, 96 o), chacun de ces éléments de commutation étant connecté entre une prise particulière sur

le transformateur segmenté ( 111) et le circuit de commande nu-

mérique ( 16), et ces éléments de commutation étant actionnés sélectivement par l'instruction numérique de façon que le transformateur segmenté fournisse une tension de correction

incrémentielle particulière; et un circuit de commande de po-

larité ( 17) connecté électriquement entre le réseau d'éléments de commutation à semiccnducteurs( 94, 95, 96) et un second

enroulement du transformateur élévateur-abaisseur ( 9), de fa-

çon à recevoir la tension de correction incrémentielle parti-

culière provenant du réseau d'élmrents de commutation et à l'appliquer au second enroulement avec la polarité nécessaire

pour assurer la régulation.

2 Régulateur électronique à anticipation selon la re-

vendieation 1, caractérisé en ce que le transformateur segmen-

té consiste en un autotransformateur segmenté ( 111).

3 Régulateur électronique à anticipation selon la re-

vendication 2, caractérisé en ce qu'il est combiné avec un gé-

nérateur de signal de déclenchement ( 15), connecté électrique-

ment entre la ligne de tension alternative non régulée et le circuit de commande numérique ( 16), grâce à quoi ce dernier

est actionné périodiquement.

* 4 Régulateur électronique à anticipationselon la re-

vendication 3, caractérisé en ce que la périodicité avec la-

quelle le circuit de commande numérique ( 16) est actionné est

fonction de la périodicité de la tension sur la partie non ré-

gulée de la ligne de tension alternative.

Régulateur électronique à anticipation selon la re-

vendication 4, caractérisé en ce que la périodicité de l'ac-

tionnement est d'une fois par cycle de la ligne de tension al-

ternative.

6 Régulateur électronique à anticipation selon la re-

vendication 3, caractérisé en ce que le circuit analogique comprend des moyens redresseurs ( 8) connectés électriquement à la ligne de tension alternative non régulée et des moyens de

cadrage analogiques ( 14) qui sont connectés aux moyens redres-

seurs ( 8) de façon à comparer une représentation redressée du

niveau de tension de la ligne de tension alternative non régu-

lée, provenant des moyens redresseurs, avec une tension de ré-

férence générée de façon interne.

7 Régulateur électronique à anticipation selon la re-

vendication 2, caractérisé en ce que le transformateur éléva-

-teur-abaisseur ( 9) présente mun rapport de transformation de /1 entre le second enroulement (enroulement primaire) et le rremier enroulement (enroulement secondaire) 8 Régulateur électronique à anticipation selon la re-

verndication 7, caractérisé en ce que les segments de l'auto-

transformateur ( 111) consistent en parties égales de l'enrou-

lement de cet autotransformate-ar.

9 Régulateur électronique à anticipation selon la re-

vendication 3, caractérisé eai ce qu'il est combiné avec des moyens de limitation de courant ( 19) connectés électriquement à la ligne de tension alternative et au réseau d'éléments de

commutation à semiconducteurs( 94, 95, 96), de façon que l'ac-

tionnement périodique du circuit de commande numérique ( 16) et l'actionnement des éléments de commutation à semiconducteurs

soient bloqués en cas de détection d'une condition de surinten-

sité.

Régalateur électronique à anticipation selon la re-

vendication 3, caractérisé el ce qu'il est combiné avec un cir-

cuit de démarrage ( 10) connecté électriquement à la partie non régulée de la ligne de tension alternative et au circuit de commande numérique ( 16), pour emp Ccher l'actionnement du réseau d'éléments de commutation à semioonducteurs( 94, 95, 96) pendant une durée de stabilisation finie avant le commencement

de la régulation.

11 Régulateur électronique à anticipation selon la re-

vendic( ation 1, caractérisé en ce que le réseau d'éléments de commutation à semiconducteursconsiste en un réseau de triacs

( 94, 95, 96).

12 Régulateur électronique à anticipation selon la re-

verndication 11, caractérisé en ce que les triacs ( 94, 95, 96) sont conrnectésindividuellemenrt au circuit de commande numérique ( 16) par l'intermédiaire d'un pont redresseur ( 88, 89, 90)

et d'un optoélectronique ( 85, 86, 87 o).