FR2564258A1 - Apparatus for generating alternating power signals - Google Patents

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
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    • H02M7/538—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a push-pull configuration
    • H02M7/5381—Parallel type

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Abstract

This apparatus, operating from a DC source or from a rectified AC mains, comprises in combination with a controlled switch/filter assembly 2, 3 of known type, a transformer 4 to the primary of which is applied the unidirectional output signal from the said assembly 2, 3, means 5, 6, 7 being provided for reversing the direction of the said signal in the primary on every second occasion, a reference signal generator 12, means 10 for rectifying the AC output voltage from the secondary of the transformer 4, and a comparator 11 for comparing the said rectified voltage with the said reference signal and for providing an error signal for controlling the switch 2 of the said assembly 2, 3.

Description

La présente invention est relative à un générateur de signaux alternatifs de puissance à partir dtune source d'alimentation en courant continu ou d'un secteur alternatif redressé. The present invention relates to a generator of alternating power signals from a DC power source or from a rectified AC sector.

Dans des applications de plus en plus nombreuses, par exemple pour l'alimentation d'ordinateurs, de microordinateurs, d'appareils scientifiques de haute précision, d'appareils de laboratoire et autres, il est nécessaire de disposer d'une alimentation en courant alternatif symetri- que stabilisé ayant une tension, une amplitude, une fréquence et une forme d'onde quelconques déterminées et constantes
Les appareils connus jusqu'à présent pour réaliser une telle transformation du courant d'alimentation sont compliqués et donc coûteux et leur rendement n'est pas satisfaisant.In an increasing number of applications, for example for supplying computers, microcomputers, high-precision scientific apparatus, laboratory apparatus and the like, it is necessary to have an AC power supply stabilized symmetric having any determined and constant voltage, amplitude, frequency and waveform
The devices known hitherto for carrying out such a transformation of the supply current are complicated and therefore expensive and their performance is not satisfactory.

Suivant la technique connue on utilise généralement un amplificateur linéaire du type utilisé en électroacoustique. Ces appareils ont un rendement théorique d'environ 50%, ce qui conduit à réaliser des appareils encombrants en raison de la nécessité de dissiper sous forme de chaleur à peu près autant de puissance que celle obtenue à la sortie de l'appareil. According to the known technique, a linear amplifier of the type used in electroacoustics is generally used. These devices have a theoretical efficiency of around 50%, which leads to bulky devices due to the need to dissipate in the form of heat about as much power as that obtained at the outlet of the device.

L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en réalisant un appareil à composants solides permettant d'obtenir un courant alternatif symetrique ayant une forme, une amplitude et une fréquence constantes et stabilisées et sous une tension désirée à partir d'une source d'alimentation en courant continu, ou en courant alternatif sans qu'il soit nécessaire que sa tension soit constante et stabilisée, cet appareil étant de fabrication simple, peu coûteuse et ayant un encombrement réduit. The object of the invention is to remedy these drawbacks by producing a device with solid components making it possible to obtain a symmetrical alternating current having a constant, stabilized shape, amplitude and frequency and at a desired voltage from a source d 'DC power supply, or alternating current without the need for its voltage to be constant and stabilized, this device being simple to manufacture, inexpensive and having a reduced footprint.

L'invention a également pour but de réaliser un tel appareil fournissant un courant alternatif dont la forme d'onde puisse être à volonté pulsatoire, rectangulaire, triangula re,sinusoidale etc., à volonté.  The invention also aims to provide such an apparatus providing an alternating current whose waveform can be at will pulsating, rectangular, triangular, sinusoidal etc., at will.

L'invention a pour objet à cet effet un appareil générateur de signaux alternatifs de puissance à partir d'une source de courant continu ou d'un secteur alternatif redressé, caractérisé en ce qulil comprend, en combinaison avec un ensemble interrupteur commandé-filtre de type connu, un transformateur au primaire duquel est appliqué le signal de sortie unidirectionnel dudit ensemble, des moyens pour inverser une fois sur deux le sens dudit signal dans le primaire, un générateur de signal de référence, des moyens pour redresser la tension alternative de sortie apparaissant au secondaire du transformateur, et un comparateur pour comparer ladite tension redressée audit signal de référence et fournir un signal d'erreur pour commander l'interrupteur dudit ensemble. The subject of the invention is therefore an apparatus generating alternating power signals from a direct current source or from a rectified alternating sector, characterized in that it comprises, in combination with a controlled switch-filter assembly of known type, a transformer to the primary of which the unidirectional output signal of said assembly is applied, means for reversing the direction of said signal in the primary once every two years, a reference signal generator, means for rectifying the alternating output voltage appearing on the secondary of the transformer, and a comparator for comparing said rectified voltage with said reference signal and providing an error signal for controlling the switch of said assembly.

Suivant une; autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens pour inverser une fois sur deux le sens dudit signal dans le primaire du transformateur comprennent un système d'interrupteurs commandés alternativement par un générateur d'impulsions de commande. Next one; Another characteristic of the invention, said means for reversing every two times the direction of said signal in the transformer primary comprises a system of switches controlled alternately by a control pulse generator.

La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. The following description, with reference to the accompanying drawings by way of nonlimiting examples, will make it possible to understand clearly how the present invention can be put into practice.

La figure 1 est un schéma synoptique de l'appareil suivant l'invention, utilisant un transformateur dont le primaire comporte une prise médiane. Figure 1 is a block diagram of the apparatus according to the invention, using a transformer whose primary has a center tap.

La figure 2 montre un exemple d'un système d'interrupteurs utilisé avec un transformateur à primaire normal. Figure 2 shows an example of a switch system used with a normal primary transformer.

La figure 3 montre l'image du signal de l'onde à reproduire, fournie par le générateurs de sigmal de référence. FIG. 3 shows the image of the signal of the wave to be reproduced, provided by the reference sigmal generators.

La figure 4 montre l'image du courant alternatif symétrique obtenu à la sortie du secondaire du transformateur
Suivant l'exemple représenté à la figure 1; l'appareil suivant l'invention comprend un ensemble de type connu comportant une source î de courant continu, qui n'est pas nécessairement constante et qui peut être soit une batterie d'accumulateurs, un secteur alternatif redressé, des générateurs solaires etc., filtrée4 et dont la valeur nominale peut être quelconque. Cet ensemble comporte également un interrupteur commandé 2 relié à la sortie de la source 1, et un filtre 3 de régularisation comprenant, comme connu en soi, un bobinage, une diode et un condensateur. Cet ensemble fournit une tension régulée à la sortie du filtre 3.Figure 4 shows the image of the symmetrical alternating current obtained at the secondary output of the transformer
Following the example shown in Figure 1; the apparatus according to the invention comprises an assembly of known type comprising a source of direct current, which is not necessarily constant and which can be either a storage battery, a rectified alternating sector, solar generators, etc. filtered4 and whose nominal value can be arbitrary. This assembly also includes a controlled switch 2 connected to the output of the source 1, and a regulation filter 3 comprising, as known per se, a coil, a diode and a capacitor. This set provides a regulated voltage at the output of filter 3.

Suivant l'invention, la sortie du filtre 3 est appliquée au primaire d'un transformateur 4 qui, suivant l'exemple représenté à la figure 1, est un transformateur dont le circuit primaire comporte une prise médiane, et il est prévu un système à interrupteurs commandés par un circuit générateur d'impulsions 5. 6,7
Ce système comprend deux transistors/auxquels sont appliquées simultanément les impulsions fournies par le générateur 5, l'agencement étant tel que le transistor 6 conduit lorsque le transistor 7 ne conduit pas, et inversement, tour à tour. Le sens de passage du signal de sortie du filtre 3 est ainsi inversé une fois sur deux et il en résulte l'apparition aux bornes 8 du secondaire 9 du transformateur d'un courant alternatif symétrique.According to the invention, the output of the filter 3 is applied to the primary of a transformer 4 which, according to the example shown in FIG. 1, is a transformer whose primary circuit has a central tap, and a system is provided. switches controlled by a pulse generator circuit 5. 6.7
This system comprises two transistors / to which the pulses supplied by the generator 5 are applied simultaneously, the arrangement being such that the transistor 6 conducts when the transistor 7 does not conduct, and vice versa, in turn. The direction of passage of the output signal of the filter 3 is thus reversed every other time and this results in the appearance at the terminals 8 of the secondary 9 of the transformer of a symmetrical alternating current.

Ce courant alternatif est redressé au moyen d'un redresseur 10 dont la sortie est appliquée à une entrée d'un comparateur 11 dont l'autre entrée reçoit un signal de référence fourni par un générateur 12 de signal de référence. This alternating current is rectified by means of a rectifier 10, the output of which is applied to an input of a comparator 11, the other input of which receives a reference signal supplied by a generator 12 of the reference signal.

La sortie du comparateur 11 est représentative de l'erreur et est appliquée à un circuit de commande 13 qui commande l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur 2 de l'ensemble précité. The output of the comparator 11 is representative of the error and is applied to a control circuit 13 which controls the opening and closing of the switch 2 of the above-mentioned assembly.

La figure 3 montre l'image du signal à reproduire et la figure 4 montre l'image du courant alternatif symétrique régulé obtenu aux bornes 8 du secondaire du transformateur.  FIG. 3 shows the image of the signal to be reproduced and FIG. 4 shows the image of the regulated symmetrical alternating current obtained at the terminals 8 of the secondary of the transformer.

On comprend, bien entendu, que le générateur 12 fournit l'image du signal de l'onde à reproduire sous la forme d'une tension unidirectionnelle (figure 3) à une fréquence double de celle désirée à la sortie 8 du secondaire du transformateur 4. It is understood, of course, that the generator 12 provides the image of the signal of the wave to be reproduced in the form of a unidirectional voltage (FIG. 3) at a frequency twice that desired at the output 8 of the secondary of the transformer 4 .

L'énergie est fournie de la source 1 par l'interrupteur 2, qui est un semi-conducteur d'un type adapté à la commutation de courants et de fréquences élevés. Energy is supplied from source 1 by switch 2, which is a semiconductor of a type suitable for switching high currents and frequencies.

La fonction du filtre 3 est de restituer la valeur moyenne et donc de reproduire le signal fourni par le générateur 12 avec la puissance désirée, en provenance de la source 1. Le rendement de cette transformation est satisfaisant si l'on utilise des fréquences de hachage élevées,
de l'ordre de quelques dizaines de Khz.The function of the filter 3 is to restore the average value and therefore to reproduce the signal supplied by the generator 12 with the desired power, coming from the source 1. The efficiency of this transformation is satisfactory if chopping frequencies are used high,
on the order of a few tens of Khz.

On a représenté à la figure 2 un exemple d'un système d'interrupteurs pouvant être utilisé dans le cas d'un transformateur à primaire simple. FIG. 2 shows an example of a switch system which can be used in the case of a transformer with a single primary.

Dans ce cas le conducteur 14 de sortie du filtre 3 est relié dans le circuit au moyen de deux paires d'interrupteurs 15,16 et 17,18. Les interrupteurs de la paire 15, 16 sont reliés en série et les interrupteurs de la paire 17, 18 sont également reliés en série. La jonction entre les interrupteurs 15,16 est reliée à une extrémité du primaire et la jonction entre les interrupteurs 17,18 est reliée à l'éxtrémité opposée du primaire. In this case, the output conductor 14 of the filter 3 is connected in the circuit by means of two pairs of switches 15, 16 and 17, 18. The switches of the pair 15, 16 are connected in series and the switches of the pair 17, 18 are also connected in series. The junction between the switches 15,16 is connected to one end of the primary and the junction between the switches 17,18 is connected to the opposite end of the primary.

Le circuit de commande 5 est relié aux quatre interrupteurs et l'agencement est tel qu'un interrupteur de l'une des paires, par exemple l'interrupteur 15, est fermé simultanément avec l'interrupteur opposé 18 de l'autre paire tandis que les deux autres interrupteurs opposés sont ouverts simultanément, faisant ainsi passer le signal de sortie du filtre 3 dans le sens de la flèche A; la commutation inverse étant effectuée alternativement,avec les interrupteurs 17,16 fermés et les interrupteurs 15,18 ouverts, simultanément, faisant passer le signal de sortie du filtre 3 dans le sens de la flèche B. The control circuit 5 is connected to the four switches and the arrangement is such that a switch of one of the pairs, for example the switch 15, is closed simultaneously with the opposite switch 18 of the other pair while the two other opposite switches are open simultaneously, thereby passing the output signal of the filter 3 in the direction of arrow A; the reverse switching being carried out alternately, with the switches 17,16 closed and the switches 15,18 open, simultaneously, passing the output signal of the filter 3 in the direction of the arrow B.

L'utilisation, suivant l'invention, d'un transformateur permet d'obtenir les signaux de puissance alternatifs à toute tension désirée, indépendamment de la tension de la source continue 1 et de ses variations. The use, according to the invention, of a transformer makes it possible to obtain the alternating power signals at any desired voltage, independently of the voltage of the DC source 1 and of its variations.

En effet, la tension alternative de sortie prélevée aux bornes 8 du secondaire et redressée par le redresseur 10 est comparée avec la tension unidirectionnelle du générateur 12 par le comparateur 11 qui réagit à toute différence pour corriger la position instantanée de l'interrupteur 2; (ouvert ou fermé).  Indeed, the alternating output voltage taken from the terminals 8 of the secondary and rectified by the rectifier 10 is compared with the unidirectional voltage of the generator 12 by the comparator 11 which reacts to any difference to correct the instantaneous position of the switch 2; (open or closed).

Claims (9)

REVENDICATIONS 1- Appareil générateur de signaux alternatifs de puissance à partir d'une source de courant continu ou d'un secteur alternatif redressé, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison avec un ensemble interrupteur commandéfiltre (2,3) de type connu, un transformateur (4) au primaire duquel est appliqué le signal de sortie unidirectionne-l dudit ensemble (2,3), des moyens (5,6,7,15,16,17,18) étant prévus pour inverser une fois sur deux le sens dudit signal dans le primaire, un générateur (12) de signal de référence, des moyens (10) pour redresser la tension alternative de sortie du secondaire du transformateur, et un comparateur (11) pour comparer ladite tension redressée audit signal de référence et fournir un signal d'erreur pour commander l'interrupteur (2) dudit ensemble. 1- Apparatus for generating alternating power signals from a direct current source or from a rectified alternating sector, characterized in that it comprises, in combination with a filter-controlled switch assembly (2,3) of known type, a transformer (4) to the primary of which is applied the unidirectional output signal-l of said assembly (2,3), means (5,6,7,15,16,17,18) being provided for reversing every other time the direction of said signal in the primary, a generator (12) of reference signal, means (10) for rectifying the alternating output voltage of the secondary of the transformer, and a comparator (11) for comparing said rectified voltage with said reference signal and providing an error signal to control the switch (2) of said assembly. 2- Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour inverser une fois sur deux le sens dudit signal dans le primaire du transformateur (4) comprennent un système d'interrupteurs (6,7,15,16,17,18) commandés alternativement par un circuit (5) générateur d'inpulsîons de commande. 2- Apparatus according to claim 1, characterized in that said means for reversing once in two the direction of said signal in the primary of the transformer (4) comprises a system of switches (6,7,15,16,17,18 ) alternately controlled by a circuit (5) generating control pulses. 3- Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le système d'interrupteurs comprend deux paires (15,16 et 17,18), les interrupteurs de chaque paire étant reliés en série et la jonction entre les interrupteurs de chaque paire étant reliée à une extrémité du primaire du transformateur (4). 3- Apparatus according to claim 2, characterized in that the switch system comprises two pairs (15,16 and 17,18), the switches of each pair being connected in series and the junction between the switches of each pair being connected at one end of the transformer primary (4). 4- Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'un interrupteur (15 ou 17) de chaque paire est ouvert en même temps que l'interrupteur opposé (18 ou 16)de l'autre paire tandis que les deux autres interrupteurs opposés sont simultanément fermés par ledit circuit (5) générateur d'impulsions de commande, et inversement, de façon alternative. 4- Apparatus according to claim 3, characterized in that a switch (15 or 17) of each pair is opened at the same time as the opposite switch (18 or 16) of the other pair while the other two opposite switches are simultaneously closed by said circuit (5) generating control pulses, and vice versa, alternately. 5- Appareil suivant la revendication 2, caractéri sé en ce que le primaire du transformateur (4) comporte une prise médiane à laquelle est appliqué ledit signal de sortie unidirectionnel du filtre (3), ledit système d'interrupteurs comprenant deux interrupteurs (6,7) reliés chacun entre une extrémité du primaire et ledit générateur (12) d'impulsions de commande pour être l'un fermé et l'autre ouvert et inversement, de façon alternative. 5- Apparatus according to claim 2, characterized in that the transformer primary (4) has a central tap to which is applied said unidirectional filter output signal (3), said switch system comprising two switches (6, 7) each connected between one end of the primary and said generator (12) of control pulses to be one closed and the other open and vice versa, alternatively. 6- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens pour redresser la tension alter.lative de sortie aux mornes 8) du secondaire comprennent un redresseur (10) relié entre les extrémités du secondaire et dont la sortie est appliquée à une entrée dudit comparateur (11).  6- Apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said means for rectifying the altern.lative output voltage to the hills 8) of the secondary comprises a rectifier (10) connected between the ends of the secondary and the output is applied to an input of said comparator (11). 7- Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ledit signal de référence est appliqué à l'autre entrée dudit comparateur (11). 7- Apparatus according to claim 6, characterized in that said reference signal is applied to the other input of said comparator (11). 8 -Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le signal de sortie du comparateur (11), représentatif de l'erreur entre la tension redressée et le signal de référence est appliqué à un circuit de commande (13) de l'interrupteur dudit ensemble interrupteur commandé-filtre. 8 -An apparatus according to claim 7, characterized in that the comparator output signal (11), representative of the error between the rectified voltage and the reference signal is applied to a control circuit (13) of the switch of said controlled switch-filter assembly. 9-Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits interrupteurs (2,6,7,15,16,17,18) sont des transistors.  9-Apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said switches (2,6,7,15,16,17,18) are transistors.
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