FR2548379A3 - Procede pour engendrer des signaux de commande, de phase predeterminable, montage pour mettre en oeuvre ce procede et utilisation de ce montage - Google Patents

Abstract

ON MESURE LA DUREE D'UN NOMBRE DE PERIODES PREDETERMINABLE DE LA TENSION ALTERNATIVE, EN COMPTANT LE NOMBRE DE PERIODES D'UN RYTHME AUXILIAIRE 9 PENDANT CETTE DUREE. EN OUTRE, ON COMPTE LES PERIODES D'UN SECOND RYTHME AUXILIAIRE 10 DE FREQUENCE SUPERIEURE, DIFFERENTE DE CELLE DU PREMIER, MAIS EN CORRELATION TEMPORELLE AVEC LUI. LORSQUE LE NOMBRE DE PERIODES DU SECOND RYTHME COMPTEES EST EGAL AU NOMBRE DES PERIODES COMPTEES DU PREMIER 15, LE SIGNAL DE COMMANDE UST EST ENGENDRE. ON PREDETERMINE LA PHASE SOUHAITEE EN MODIFIANT LES FREQUENCES DE RYTHME AUXILIAIRES, AINSI QUE LE NOMBRE DES PERIODES DE LA TENSION ALTERNATIVE MESUREES.

Description

Procédé pour engendrer des signaux de commande, de phase prédéterminable,

montage pour mettre en oeuvre ce procedé et

utilisation de ce montage.

La présente invention concerne un procédé pour engen5 drer des signaux de commande, de phase prédéterminable, par rapport à une tension alternative à fréquence stable au moins à court terme, en utilisant des impulsions de rythme auxiliaire

de haute fréquence, stable au moins à court terme.

Il est connu, de façon générale, qu'on peut déterminer 10 la période d'une fréquence quelconque au moyen d'une fréquence de rythme élevée, constante et connue En mesurant ainsi le nombre des périodes de rythme au- delà d'une première période de la fréquence choisie, on peut fixer des phases déterminées par rapport à cette fréquence choisie à l'aide des périodes de 15 rythme déjà comptées respectives, par exemple en délivrant un signal lorsque le compteur d'impulsions de rythme est dans une position prédéterminée La résolution ou précision est alors déterminée par la fréquence des impulsions Les conditions pour ce type de détermination de phase sont une connaissance 20 précise de la fréquence des impulsions de rythme et la constance dans le temps de la fréquence choisie et de la fréquence

des impulsions.

On connaît, en outre, des montages destinés à engendrer des signaux de commande présentant des phases déterminées par 25 rapport à une tension alternative, qui fonctionnent de façon purement analogique Ainsi trouve-ton, par exemple, dans la DE-A 2 816 592, un montage dans lequel on prélève la variation de la tension avec le temps et l'on fait correspondre une phase déterminée à une valeur de tension déterminée Lorsque 30 cette valeur de tension se présente (un sens de variation de la tension déterminé étant donné préalablement), un signal de commande est engendré La condition pour une commande exacte par cette méthode est alors la constance de la fréquence et

de l'allure de la tension alternative à prélever.

La présente invention a, par contre, pour objet un procédé de ce type pour engendrer des signaux de commande d'une phase prédéterminable par rapport à une tension alternative, fonctionnant pratiquement indépendamment de la fréquence, de la constance de la fréquence et de la valeur de la tension alternative et des fréquences des impulsions En outre, on vise à réaliser un montage pour mettre en oeuvre ce procédé, à fonctionnement purement numérique et pouvant donc être complètement intégré de façon simple. Pour atteindre cet objectif, selon l'invention, on détermine la durée d'un nombre prédéterminé de périodes de la tension alternative, en comptant les périodes d'un premier rythme auxiliaire tombant pendant cette durée, on compte les périodes d'un second rythme auxiliaire de fréquence différente, en corrélation temporelle avec le premier rythme auxiliaire, et l'on engendre le signal de commande lorsque les nombres

de périodes du premier rythme auxiliaire et du second coincident.

D'autres modes d'exécution préférés ressortiront de

la suite.

Ainsi, on peut mettre en oeuvre la procédure proposée, d'une part, en comptant le second rythme d'-impulsions à la suite du premier rythme d'impulsions; cela est particulié20 rement avantageux, lorsqu'on doit mettre en oeuvre le procédé avec des montages logiques fonctionnant en série, restant

très simples.

D'autre part, on peut mettre en oeuvre la procédure

en commençant à compter en même temps du premier rythme d'im25 pulsions auxiliaire et le second On obtient ainsi l'intervalle de temps le plus court possible entre le début du processus et la production du signal de commande.

Pour obtenir une corrélation temporelle aussi simple que possible entre les deux rythmes d'impulsions auxiliaires, 30 il est possible de tirer les rythmes d'impulsions auxiliaires l'un de l'autre ou d'un rythme de base supérieur, ce que l'on

peut faire en particulier par division.

Le montage permettant de mettre en oeuvre l'invention comprend des circuits numériques du type usuel, pouvant être 35 intégrés sans difficultés En particulier, lorsqu'on utilise ce montage dans un cadre plus large, on peut utiliser un rythme d'impulsions de type quelconque déjà disponible, du

fait qu'en dehors d'un niveau suffisant de la fréquence d'impulsions, on n'impose pas de conditions particulières de qualité du rythme.

On peut utiliser très avantageusement le montage pour commander un relais électromécanique qui présente un retard temporel sensiblement constant entre le moment o il est attaqué et le moment de la combustion effective En déterminant préalablement les différents paramètres du montage, on peut commander la commutation du relais, de façon que l'ouverture ou la fermeture des contacts de travail se trouve au voisinage

du passage par zéro d'une tension alternative à mettre en service,et que l'usure des contacts soit limitée au minimum.

D'autres modes d'exécution avantageux et avantages

de l'invention ressortiront de la description détaillée qui

va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif,dont: la Figure 1 est un schéma du montage selon l'invention; la Figure 2 est un schéma de principe d'un composant du schéma de montage de la Figure 1; la Figure 3 représente des courbes de la tension en

fonction du temps, en différents points du montage.

La présente invention concerne un procédé pour engendrer des signaux de commande d'une phase prédéterminée par rapport à une tension alternative U, c'est-à-dire que l'on 25 doit engendrer des signaux de commande Us dans une position déterminée à l'intérieur de chaque période To de la tension alternative U, par exemple à un angle de phase de 90 , ou n/4, après le début défini d'une période To Pour cela, on mesure la durée d'un nombre prédéterminé 30 N de périodes To de la tension alternative U, en comptant,

pendant cette durée, les périodes T d'un premier rythme auxiliaire de fréquence élevée.

Par suite, n To = k T 1 ( 1) k étant égal au nombre des périodes T 1 comptées du premier rythme auxiliaire La précision de cette mesure augmente avec le nombre N prédéterminé des périodes To de la tension alternative U et avec la fréquence croissante du premier rythme auxiliaire. En outre, on compte les périodes T 2 d'un second rythme d'impulsions auxiliaire, de fréquence également élevée et de valeur différente de la première Lorsque le nombre des périodes T 2 du second rythme auxiliaire coïncide avec le nombre k des périodes TI du premier, le signal de commande Us est émis, ce qui veut dire que la variation avec le temps de la tension alternative U atteint exactement l'angle de phase f résultant de l'équation suivante: k.T 2 = p To + f() ( 2) If avec f(P) = To ( 3 1) ou f(P) = 36 O To ( 3 2) (l'angle de phase W étant converti en unités de période To); 15 et p étant égal au nombre de périodes complètes To écoulées

pendant le comptage du second rythme auxiliaire.

En reportant l'équation ( 1) sous la forme To k =n T ( 4) dans l'équation ( 2), on obtient 20 T 2 n.To T = p To + f() ( 5); en reportant l'équation ( 3 1) (équivalente à l'équation ( 3 2))

et en simplifiant par n To, on obtient l'équation suivante: T 2:T 1 = (P + 2 M) N ( 6).

Cela signifie que la phase du signal de commande Us produit est indépendante de la période To, ainsi donc que de la fréquence de la tension alternative U En outre, la position du signal de commande Us pour des nombres de périodes prédéterminées N (précision souhaite) et p (retard jusqu'à la délivrance du signal de commande Us) ne dépend que du rapport des périodes T 1, T 2, ou des fréquences des rythmes auxiliaires correspondantes, ce qui veut dire que les deux rythmes auxiliaires doivent être en corrélation temporelle l'un avec l'autre Il suffit donc, en ce qui concerne les fréquences de 35 la tension alternative U et des deux rythmes auxiliaires, de s'assurer qu'elles sont constantes à l'intérieur de l'intervalle du comptage des périodes du premier rythme et du second, donc entre le démarrage du procédé décrit ici et la génération du signal de commande Us, dans le cadre de la précision de l'angle de phase tp exigée C'est ce qu'il faut entendre par le concept de stabilité à court terme, ici et dans la suite. 5 Par contre, la fréquence absolue des rythmes auxiliaires n'a qu'une importance secondaire; elle intervient dans la précision de l'angle de phase y du signal de commande Us délivré, en même temps que le nombre N prédéterminé des périodes To de la tension alternative U Dans la mesure o le rapport 10 entre les fréquences des rythmes d'impulsions auxiliaires et de la tension alternative est suffisamment élevé, des variations de fréquence des rythmes auxiliaires, même d'un facteur deux, ne sont pas susceptibles de nuire au signal de

commande Us.

La précision avec laquelle le signal de commande Us est engendré sous un angle de phase y déterminé dépend, comme on l'a indiqué précédemment, d'abord du rapport entre la fréquence de la tension alternative U et la fréquence des rythmes d'impulsions auxiliaires: plus la fréquence du premier rythme 20 auxiliaire est elevée, plus le nombre N de périodes To de la tension alternative U peut être déterminé avec précision, ce

qui est la base du déclenchement du signal de commande Us.

En second lieu, la précision pouvant être obtenue dépend du nombre N des périodes To de la tension alternative U, 25 pendant lesquelles on peut compter le nombre k des périodes

T 1 du premier rythme auxiliaire.

La précision de la génération de signaux de commande augmente donc avec le retard à partir du moment du démarrage du procédé proposé avec lequel le signal de commande Us est 30 engendré, c'est-à-dire qu'elle augmente avec le nombre de

périodes N et, par suite, également avec k.

Pour réduire au maximum l'intervalle entre le début du processus et la génération du signal de commande, on peut d'abord choisir la fréquence du second rythme d'impulsions 35 auxiliaire au niveau le plus élevé possible (par rapport au premier rythme) On réduit ainsi la période T 2, ainsi que la durée de comptage k T 2 du second rythme d'impulsions auxiliaire,

à la fin de laquelle le signal de commande Us est engendré.

On applique ces conditions pour les fréquences de rythme lorsque le comptage du second rythme d'impulsions auxiliaire à lieu à la suite du comptage du premier En second lieu, on peut effectuer en même temps le comptage du premier rythme d'impulsions auxiliaire et du second, la période T 2 du second

rythme devant alors être supérieure à la période T 1 du premier, du fait que l'on doit déterminer d'abord le nombre k de périodes T 1 (égal à la durée de N périodes de To), avant de pouvoir 10 achever le comptage des périodes T 2 pour le nombre k.

On va décrire à présent un montage permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, en regard du dessin annexé. La Figure I représente un schéma d'un tel montage com15 portant un circuit de commande 1 attaqué par la tension alternative U, qui peut ouvrir ou fermer un premier interrupteur 4 et un second interrupteur 5 par l'intermédiaire de lignes de commande 2, 3 Le circuit de commande 1 actionne au moins le premier interrupteur 4 pour un déphasage défini de la tension 20 alternative U, de préférence au passage par zéro Les deux interrupteurs 4, 5 ferment ou ouvrent la liaison entre un circuit générateur d'impulsions de rythme 6 à plusieurs sorties 7, 8 devant produire différentes fréquences de rythme en correlation temporelle et un premier compteur de rythme 9 et un second 25 compteur de rythme 10, une entrée de comptage 11 du premier compteur 9 pouvant être reliée par le premier interrupteur 4 à l'une des sorties 7, et une entrée de comptage 12 du second compteur d'impulsions 10, par le second interrupteur 5, à l'une des sorties 8 du circuit générateur de rythme 6 Les sorties 13, 14 du premier compteur 9 et du second compteur 10 commandent un comparateur 15 qui compare la position des deux compteurs 9,10, dès que l'un des deux compteurs 9, 10 a une position différente de zéro, et entendre le signal de commande Us sur une ligne de sortie 16, lorsque les positions sont identiques En outre, le montage de commande 1 est attaqué par

le signal Us engendré par le comparateur 15.

Avec le montage décrit ici, on déclenche le processus qu'il permet de mettre en oeuvre en ramenant à zéro les deux compteurs 9, 10 par une ligne de déclenchement 16 ', au moyen d'une impulsion de déclenchement Ust De ce fait, le signal 5 de commande Us n'est plus engendré sur la ligne de sortie 16 (les deux compteurs 9, 10 présentent normalement, ce qui provient du processus précédent, la même position de comptage, par suite le comparateur 15 engendre le signal de commande Us), le circuit de commande 1 ferme l'un ou chacun des deux interrup10 teurs 4, 5, par exemple au passage par zéro suivant de la tension alternative U, et les deux compteurs 9, 10 commencent à compter Le premier compteur 9 est arrêté, du fait que le circuit de commande 1 ouvre le premier interrupteur 4, dès que le nombre prédéterminé N de périodes To de la tension alter15 native U a été parcouru, de préférence de nouveau à un passage par zéro de la tension alternative U Le second compteur 10 est stoppé, du fait que le circuit de commande 1 ouvre le second interrupteur 5, dès que le circuit de commande 1 reçoit du comparateur 15 le signal de commande Us que le comparateur 15 20 engendre sur sa ligne de sortie 16, lorsque les deux compteurs

d'impulsions 9, 10 sont dans la même position.

La fourniture préalable du déphasage y par rapport à la tension alternative U, pour laquelle le signal de commande Us est engendré, est déterminée par le choix des deux fré25 quences de rythme aux sorties 7, 8 du circuit générateur de rythme 6, ou de leur rapport (pour un nombre prédéterminé n de périodes To de la tension alternative U à mesurer) Le circuit générateur de rythme 6 comprend, par suite, de préférence, un oscillateur 17 qui engendre un rythme de base supérieur et un diviseur à plusieurs étages 18 qui lui fait suite et produit sur plusieurs sorties 7, 8 du générateur 6 des fréquences de rythme différentes, qui sont entre elles dans des rapports déterminés (selon le dimensionnement du diviseur 18) Deux inverseurs 19, 20 ou des moyens techniques équivalents per35 mettent de régler les rapports des fréquences de rythme à envoyer aux deux compteurs 9, 10 pour le déphasage T envisagé dans chaque cas On peut aussi, de préférence, utiliser un

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diviseur programmé 18 On peut supprimer les inverseurs 19, , alors que des moyens connus pour mémoriser les fréquences de rythme préprogrammées ou leurs rapports, ou les rapports

de division correspondants, sont présents.

La Figure 2 représente le schéma de principe d'un circuit de commande 1 selon la Figure 1, dans lequel les interrupteurs 4, 5 peuvent être attaqués par l'intermédiaire des lignes de commande 2, 3 de façon que les deux compteurs d'impulsions de rythme 9, 10 fonctionnent successivement De façon détaillée, le circuit de commande 1 comprend, dans cet exemple d'exécution, un circuit d'entrée 21 attaqué par la tension alternative U qui modifie la forme dela tension alternative U de façon à pouvoir effectuer un traitement numérique ultérieur, par exemple à chaque passage par zéro de la tension 15 alternative U, un flanc positif est produit Par cette tension alternative U de forme modifiée, un compteur préréglable 23 est attaqué par l'intermédiaire d'un interrupteur commandé 22, compteur qui compte, de préférence, les flancs positifs produits par le circuit d'entrée 21 Le compteur préréglé 23 comprend, par exemple, un compteur courant 24 et un comparateur 25 qui compare la position de comptage à une valeur prédéterminable et engendre, à l'égalité, un signal sur une ligne de commande 26 Par l'intermédiaire de cette ligne de commande 26, l'interrupteur commandé 22 est réouvert et, par suite, le 25 compteur préréglable 23 est arrêté Le signal présent sur la ligne de commande 26 et le signal de commande Us présent sur la ligne de sortie 16 du comparateur 10 de la Figure 1 s'accompagnent, gràce à un réseau logique, de la production des tensions d'attaque sur les lignes de commande 2, 3, qui com30 mandent les interrupteurs 3, 4 de la Figure 1 En même temps,

le compteur préréglable 23 est ramené à zéro avec l'interruption du signal de commande Us.

On obtient la tension d'attaque du premier interrupteur 4 en combinant le signal de commande inversé Us (inver35 seur 27) avec le signal de sortie inversé du comparateur 25 (inverseur 28)au moyen d'une porte ET 29 On obtient la tension d'attaque du second interrupteur 5 en combinant le signal de commande inversé Us (inverseur 27) avec le signal de sortie

non inversé du comparateur 25 au moyen d'une porte ET 30.

Pour comprendre le déroulement dans le temps des fonctions des circuits des Figures 1 et 2, on a représenté, sur 5 la Figure 3, un diagramme tension-temps en différents points importants du montage.

La partie (a) de la Figure 3 montre la tension alternative U dans une forme prête au traitement ultérieur numérique par le circuit d'entrée 21 Pour les autres modes d'exécution, 10 le début d'une période To est défini par le flanc positif de cette tension alternative U. La partie (b) de la Figure 3 représente la tension d'attaque du premier circuit 4, et la partie (c) la tension d'attaque du second circuit 5. 15 La partie (d) de la Figure 3 représente, enfin, le

signal de commande Us présent sur la ligne de sortie 16.

Le signal de déclenchement Ust non représenté sur la Figure 3 ramène les deux compteurs 9, 10 à zéro et la période

de comptage du compteur 9 (Figure 3 b) et du compteur préré20 glable 23 (instant A) commenee avec le flanc positif suivant.

Apres le comptage d'un nombre prédéterminé N de périodes To de la tension alternative U, le compteur préréglable 23 s'arrête et engendre sur la ligne de commande 26 un signal qui

arrête le premier compteur d'impulsions de rythme 9 (instant B 25 sur la Figure 3 b) et fait démarrer le second compteur 10 (instant B sur le Figure 3 c).

Une fois atteinte l'égalité des positions du premier compteur 9 et du second compteur 10, le signal de commande Us

est délivré (instant C sur la Figure 3 d), signal qui arrête 30 également le second compteur 10 (instant C sur la Figure 3 c).

L'intervalle de temps entre l'instant C de production du signal de commande Us et le dernier flanc positif passé de la tension alternative U (instant D) indiquele déphasage T Pour redéclencher le processus, les deux compteurs 9, 10 doivent être rame35 nés à zéro par le signal de déclenchement (de démarrage) Ust.

On peut réaliser, de même, un circuit de commande 1 dans lequel les tensions d'attaque des deux interrupteurs 4, 5 sont engendrées de telle façon que les compteurs 9, 10 ne comptent pas successivement, mais commencent en même temps à compter Il faut alors cependant prendre garde que les deux compteurs 9,-10 présentent dans le temps pendant la phase de démarrage du comptage, en particulier lorsque les fréquences 5 de rythme auxiliaires différent un peu, la même position de comptage Pour empêcher que le comparateur 15 engendre déjà un signal de commande Us, le comparateur 15 doit être empêché de délivrer le signal de commande, au moins pendant la phase de démarrage On peut le faire, de préférence, en blo10 quant la ligne de sortie 16 du comparateur 15, tant que l'interrupteur 4 est fermé, c'est-à-dire tant que le premier compteur 9 fonctionne On peut, par suite, insérer, de façon très simple, dans la ligne de sortie 15 un second interrupteur

commandé, attaqué par la tension d'attaque du premier inter15 rupteur 4 inversée.

Comme on l'a décrit précédemment, un tel montage peut

aussi être avantageusement utilisé pour attaquer des interrupteurs commandés, comme par exemple des relais électromécaniques.

Si l'un utilise de tels interrupteurs commandés pour commuter 20 des alimentations alternatives de haute puissance, on place, de préférence, l'instant de commutation à un passage par zéro de la tension alternative Cela réduit d'une part les perturbations électromagnétiques produites par la commutation, ou réduit le cot de blindage, et réduit l'usure, en particulier 25 en présente de contacts de commutation mécaniques La commutation au passage par zéro est souvent compliquée, dans le cas d'interrupteurs commandés, par l'existence d'un retard entre l'instant d'attaque et l'instant de commutation lui-même Le montage indiqué précédemment permet à présent d'engendrer un 30 signal de commande Us qui occupe une phase y définie par rapport à la tension alternative U à couper En choisissant un rapport approprié pour les deux fréquences de rythme auxiliaires, il est alors possible de régler l'angle de phase L de façon que (pour une fréquence constante de la tension alter35 native U), le temps de retard de l'interrupteur commandé qui se présente soit compensé de telle façon que l'instant de commutation coïncide avec un passage par zéro de la tension alternative U.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 Procédé pour engendrer des signaux de commande, de phase prédéterminable, par rapport à une tension alternative de fréquence stable au moins à court terme, en utilisant des impulsions de rythme auxiliaire de haute fréquence, stable au moins à court terme, caractérisé en ce qu'on détermine la durée d'un nombre prédéterminable (n) de périodes (To) de la tension alternative (U) en comptant les périodes (T 1) d'un premier rythme d'impulsions auxiliaire tombant pendant cette durée, on compte les périodes (T 2) d'un second rythme d'impulsions auxiliaire de fréquence différente en correlation temporelle avec le premier train auxiliaire, et l'on engendre le signal de commande (Us) lorsque les nombres de périodes (k)

du premier rythme d'impulsions auxiliaire et du second colnci15 dent.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le comptage des périodes (T 1,T 2) des deux rythmes d'impulsions auxiliaires commence en même temps, la fréquence du second rythme auxiliaire étant inférieure à celle du premier. 20 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on compte les périodes (T 2) du second rythme d'impulsions auxiliaire à la suite du comptage des périodes (T 1) du premier, la fréquence du second rythme étant, de préférence, supérieure

à celle du premier.

4 Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 3, caractérisé en ce que les deux rythmes d'impulsions auxiliaires proviennent d'un rythme de base de haute fréquence,

commun, de préférence par division.

Montage pour mettre en oeuvre le procédé selon

l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce

qu'un circuit de commande ( 1) peut fermer un premier interrupteur ( 4) pour un nombre prédéterminable (n) de périodes (To) de la tension alternative (U), en ce qu'un premier compteur d'impulsions de rythme ( 9) est relié par le premier interrup35 teur ( 4), et un second compteur d'impulsions de rythme ( 10) par un second interrupteur ( 5) à un circuit générateur d'impulsions de rythme ( 6), et en ce que le second interrupteur ( 5) peut être fermé par le montage de commande ( 1) et ouvert au plus tôt lors de l'égalité des positions de comptage

(des compteurs ( 9) et ( 10)).

6 Montage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de commande ( 1) comporte un compteur préré5 glable ( 23) qui engendre, après le passage d'un nombre (n) prédéterminé de périodes (To) de la tension alternative (U), un signal de sortie pour commander au moins le premier interrupteur ( 4)

7 Montage selon l'une quelconque des revendications 10 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comporte un comparateur ( 15)

pour comparer les positions de comptage du premier -compteur

9) et du second compteur ( 10).

8 Montage selon la revendication 7, caractérisé en ce

que le comparateur ( 15) n'est activé que lorsque le premier 15 interrupteur ( 4) est ouvert.

9 Montage selon l'une quelconque des revendications

à 8, caractérisé en ce que lé premier compteur ( 9) et le second compteur ( 10) peuvent commuter entre des fréquences initiales différentes du circuit générateur de rythme ( 6). 10 Montage selon la revendication 9, caractérisé en ce que le circuit générateur de rythme ( 6) comprend un oscillateur ( 17) et un diviseur à plusieurs étages intercalés à la suite, de préférence programmable ( 18), le rapport des fréquences initiales des compteurs ( 9) et ( 10) pouvant être choisi. 25 11 Utilisation d'un montage selon l'une quelconque des

revendications 5 à 10, pour attaquer un interrupteur commandable, de préférence un relais électromagnétique avec un retard

entre l'instant d'attaque et l'instant de commutation, de

façon que l'instant de commutation coïncide avec un passage 30 par zéro de la tension alternative (U).