FR2610461A1 - Convertisseur electronique courant alternatif-courant continu-courant alternatif - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN SYSTEME DE CONVERSION COURANT ALTERNATIF-COURANT CONTINU-COURANT ALTERNATIF. SELON L'INVENTION, IL COMPREND DEUX BORNES D'ENTREE 12, UN CIRCUIT REDRESSEUR 22, UN CIRCUIT INVERSEUR 34, UN CIRCUIT DE FILTRAGE 14, UN DETECTEUR DE COURANT 80, UN GENERATEUR D'ONDE SINUSOIDALE, UN MOYEN GENERATEUR DE SIGNAUX DE DIFFERENCE 76, 78, 102 ET UN CIRCUIT DE COMMANDE 74 DES COMMUTATEURS DU CIRCUIT INVERSEUR. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX SYSTEMES ELECTRONIQUES D'ALIMENTATION EN COURANT.
Description
La présente invention se rapporte à des convertisseurs et plus particulièrement à un convertisseur électronique pouvant transformer un courant alternatif en un courant continu et reconvertir le courant continu en un courant alternatif. Plus particulièrement encore, la présente invention se rapporte à un tel convertisseur courant alternatif-courant continu-courant alternatif ayant un inverseur pour la conversion des fréquences ou un isolement électrique et offrant en particulier la possibilité d'amélioration de la forme d'onde du courant.
En général, dans des systèmes électroniques d'alimentation en courant du type considéré, un inverseur transistorisé trouve son utilisation en combinaison avec des redresseurs en tant qu'alimentations en courant continu.
Des difficultés se posent lorsque les redresseurs re çoivent le courant alternatif du secteur. En effet, bien que la tension à l'entrée puisse être sinusoidale dans ce cas, le courant d'entrée ne l'est pas nécessairement et le facteur de puissance n'est pas nécessairement égal à l'unité. On connaît une solution conventionnelle au problème concernant la façon de rendre la forme d'onde du courant à l'entrée du redresseur aussi sinusoïdale que possible et le facteur de puissance aussi proche de l'unité que possible. La solution est trouvée à la figure l du dessin joint à l'article intitulé "Improvement of Input
Current Waveform of a Single-phase Rectifier Circuit" de
Isao Takahashi et autres dans Electrical Society Journal (B), Volume 105, NO 2, publié au Japon.Takahashi et autres enseignent la mise en place d'une bobine de réactance du côté entrée ou sortie d'un circuit pont redresseur, et d'un transistor de commutation connecté du côté sortie de la bobine de réactance et entre les deux lignes de sortie du redresseur. La forme d'onde du courant d'entrée est contrôlée par la commande marche-arrêt du transistor de commutation, avec mise en court-circuit conséquente périodique des lignes de sortie du redresseur.
Current Waveform of a Single-phase Rectifier Circuit" de
Isao Takahashi et autres dans Electrical Society Journal (B), Volume 105, NO 2, publié au Japon.Takahashi et autres enseignent la mise en place d'une bobine de réactance du côté entrée ou sortie d'un circuit pont redresseur, et d'un transistor de commutation connecté du côté sortie de la bobine de réactance et entre les deux lignes de sortie du redresseur. La forme d'onde du courant d'entrée est contrôlée par la commande marche-arrêt du transistor de commutation, avec mise en court-circuit conséquente périodique des lignes de sortie du redresseur.
Cette solution connue présente un inconvénient du au transistor de commutation lui-même, qui ne remplit pas d'autre but que de mettre périodiquement en courtcircuit les lignes de sortie du redresseur.
La présente invention a par conséquent pour objet l'amélioration des formes d'onde du courant d'entrée dans des alimentations en courant du type comprenant un circuit inverseur, d'une manière plus simple, plus économique et plus fiable que jusqu'à présent.
La présente invention peut être résumée comme un système de conversion courant alternatif-courant continucourant alternatif comprenant un circuit redresseur connecté à deux bornes d'entrée, par où doit être fournie une tension alternative sinusoïdale d'alimentation, pour convertir la tension alternative d'alimentation en une tension continue. A deux lignes de sortie du courant continu du circuit redresseur sont connectés un certain nombre de commutateurs formant un circuit inverseur pour reconvertir la tension continue en tension alternative.
Un circuit de filtrage comprenant une bobine de réactance est connecté pratiquement n'importe où entre les bornes d'entrée et le circuit inverseur pour améliorer la forme d'onde de la sinusoïde reçue aux bornes d'entrée.
Les commutateurs de l'inverseur servent non seulement à la conversion courant alternatif-courant continu mais également à l'amélioration de la forme d'onde du courant selon l'invention. Ainsi, pour actionner les commutateurs de l'inverseur pour atteindre l'objectif double, on prévoit un circuit de commande de commutateur qui produit un certain nombre de signaux de commande de commutateur en relation prescrite de phase les uns avec les autres pour une application aux commutateurs respectifs de l'inverseur.Les signaux de commande de commutateur comprennent de manière alternée un premier groupe de portions pour actionner les commutateurs de l'inverseur afin de reconvertir la tension continue à la sortie du circuit redresseur en une tension alternative et un second groupe de portions pour actionner les commutateurs de l'inverseur afin de mettre les deux lignes de sortie du courant continu du circuit redresseur en court-circuit pour rapprocher la forme d'onde du courant d'entrée du circuit inverseur d'une onde sinusoïdale de référence synchronisée avec la tension alternative d'alimentation.
Le circuit inverseur ne produit pas de tension de sortie'lorsque les lignes de sortie du courant continu du circuit redresseur sont mises en court-circuit par les commutateurs de l'inverseur. La tension est alors imprimée à la bobine de réactance, avec pour conséquence un stockage d'énergie dans celle-ci. Les commutateurs de l'inverseur peuvent bien entendu être actionnés à la manière usuelle pour la conversion courant continucourant alternatif. Les intervalles de temps pendant lesquels les lignes de sortie du redresseur sont mises en court-circuit par les commutateurs de l'inverseur peuvent être contrôlés pour une forme d'onde optimale du courant.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels
- la figure 1 est un schéma électrique d'un système d'alimentation en courant où est incorporé un convertisseur courant alternatif-courant continu-courant alternatif selon la présente invention;
- la figure 2 est un schéma montrant les formes d'onde de tension apparaissant dans les diverses parties du système de la figure 1;;
- la figure 3 donne un schéma-bloc montrant le générateur de signaux de commande des commutateurs de l'inverseur du système de la figure 1 en plus de détail, ainsi que certains composants associés de circuit;
- la figure 4 est un schéma des formes d'onde de tension apparaissant dans les diverses parties du circuit de la figure 3;
- la figure 5 est un schéma de forme d'onde du courant à l'entrée du système de la figure 1;
- la figure 6 est un schéma de forme d'onde du courant apparaissant dans les étages subséquents au circuit de filtrage du système de la figure 1;
- la figure 7 est un schéma électrique partiel d'une modification du système de la figure 1;
- la figure 8 est un schéma similaire d'une autre modification du système de la figure 1; et
- la figure 9 est un schéma similaire d'une autre modification du système de la figure 1.
- la figure 1 est un schéma électrique d'un système d'alimentation en courant où est incorporé un convertisseur courant alternatif-courant continu-courant alternatif selon la présente invention;
- la figure 2 est un schéma montrant les formes d'onde de tension apparaissant dans les diverses parties du système de la figure 1;;
- la figure 3 donne un schéma-bloc montrant le générateur de signaux de commande des commutateurs de l'inverseur du système de la figure 1 en plus de détail, ainsi que certains composants associés de circuit;
- la figure 4 est un schéma des formes d'onde de tension apparaissant dans les diverses parties du circuit de la figure 3;
- la figure 5 est un schéma de forme d'onde du courant à l'entrée du système de la figure 1;
- la figure 6 est un schéma de forme d'onde du courant apparaissant dans les étages subséquents au circuit de filtrage du système de la figure 1;
- la figure 7 est un schéma électrique partiel d'une modification du système de la figure 1;
- la figure 8 est un schéma similaire d'une autre modification du système de la figure 1; et
- la figure 9 est un schéma similaire d'une autre modification du système de la figure 1.
La présente invention sera maintenant décrite sous ses aspects les plus spécifiques, représentés par le système d'alimentation en courant 10 de la figure 1. Le système représentatif 10 a deux bornes d'entrée 12 pour l'introduction d'une tension alternative sinusoïdale du secteur à une fréquence, disons,de 50 Hertz. Les bornes d'entrée 12 sont connectées à un circuit de filtrage 14 pour l'amélioration de la forme d'onde du courant reçu, c'est-à-dire pour l'élimination des harmoniques. Le circuit de filtrage 14 comprend une bobine de réactance 16, un condensateur 18 et une autre bobine de réactance 20.
Le circuit de filtrage 14 a ses sorties connectées à un circuit redresseur 22 qui comprend un agencement en pont de quatre diodes 24, 26, 28 et 30 pour la conversion de la tension alternative d'alimentation en tension continue.
Aux deux lignes de sortie 32 du courant continu du circuit redresseur 22 est connecté un circuit inverseur 34 qui comprend un circuit de commutateurs 36 d'inverseur et un transformateur de sortie 38. Ainsi, la tension continue à la sortie du circuit redresseur 22 est reconvertie en une tension alternative par le circuit inverseur 34. Le circuit 36 de commutateurs de l'inverseur a une connexion en pont de premier 40, second 42, troisième 44 et quatrième 46 commutateurs, montrés ici par des transistors à effet de champ et autant de diodes 48, 50, 52 et 54 connectées en parallèle aux commutateurs respectifs.De préférence, bien que cela ne soit pas illustré, une diode et un circuit en parallèle d'une résistance variable et d'un condensateur peuvent être connectés en série entre les lignes 32 de sortie de l'inverseur afin de maintenir la somme de la tension d'alimentation entre les bornes d'alimentation en courant continu 12 et de la tension des bobines de réactance 16 et 20 entre des limites prédéterminées. Le transformateur 38 à la sortie du circuit inverseur 34 a un enroulement primaire 56 et un enroulement secondaire 58. L'enroulement primaire 56 a une extrémité connectée à un point médian entre les premier 40 et second 42 commutateurs et son autre extrémité est connectée à un point médian entre les troisième 44 et quatrième 46 commutateurs.
Un circuit redresseur de sortie 60 est illustré connecté à l'enroulement secondaire 58 du transformateur de sortie 38. Comme le premier circuit redresseur mentionné 22, le circuit redresseur de sortie 60 peut prendre la forme d'une connexion en pont de quatre diodes 62, 64, 66 et 68. Les deux lignes de sortie du circuit redresseur de sortie 60 sont respectivement connectées à deux bornes de sortie de courant continu 70, avec un condensateur de filtrage 72 connecté entre elles. Les bornes de sortie 70 peuvent être connectées, via un inverseur, non représenté,à un circuit souhaité de charge.
Les quatre commutateurs 40-46 du circuit 36 de commutateurs de l'inverseur sont non seulement actionnés pour l'opération usuelle de conversion courant continucourant alternatif de l'inverseur mais également utilisés pour la "commande de mise en court-circuit" des deux lignes 32 de courant continu afin d'améliorer la forme d'onde du courant d'entrée selon la présente invention. Les lignes 32 peuvent être bien entendu mises en court-circuit si les premier et second commutateurs 40 et 42 ou les troisième et quatrième commutateurs 44 et 46 sont mis en circuit simultanément.On a employé un circuit de commande de commutateurs d'inverseur également montré à la figure 1 et généralement désigné en 74, pour actionner les commutateurs 40-46 afin d'accomplir l'objectif double de conversion courant continu-courant alternatif et d'amélioration de la forme d'onde du courant, comme on le décrira plus en détail ci-dessous.
Le circuit de commande 74 des commutateurs de l'inverseur comprend des premier et second redresseurs double alternance 76 et 78. Le premier redresseur double alternance 76 a son entrée connectée à un détecteur de courant 80 qui est connecté entre le circuit de filtrage 14 et le circuit redresseur 22 pour détecter le courant i2 du coté entrée du condensateur 18 incorporé dans le circuit de filtrage. Le second redresseur double alternance 78 a son entrée connectée à une prise centrale sur le secondaire 82 d'un transformateur 84 employé comme détecteur de la tension d'entrée pour produire une onde sinusoïdale de référence à laquelle doit être comparé le courant i2 du côté sortie du condensateur 18. Ainsi, l'enroulement primaire 86 du transformateur 82 a ses extrémités opposées qui sont respectivement connectées à la paire de bornes d'entrée 12 de courant alternatif.
Bien entendu, une connexion en série de résistances de division de tension pourrait être employée en substitution du transformateur en tant que détecteur de tension d'entrée 84.
La sortie du premier redresseur double alternance 76 est directement connectée à l'entrée inverse d'un
amplificateur différentiel 88. La sortie du second redresseur double alternance 78 est connectée via un multiplicateur 90 à l'entrée directe de l'amplificateur différentiel 88. Ainsi, l'amplificateur différentiel 88 produit une sortie proportionnelle à la différence entre la référence sinusoïdale et le courant i2 comprenant une composante ondulatoire.
amplificateur différentiel 88. La sortie du second redresseur double alternance 78 est connectée via un multiplicateur 90 à l'entrée directe de l'amplificateur différentiel 88. Ainsi, l'amplificateur différentiel 88 produit une sortie proportionnelle à la différence entre la référence sinusoïdale et le courant i2 comprenant une composante ondulatoire.
Afin de contrôler le circuit 36 des commutateurs d'inverseur pour une tension constante de sortie, le circuit de commande de commutateurs 74 comprend un détecteur 92 de la tension de sortie qui est connecté entre les deux bornes 70 du courant continu à la sortie du système d'alimentation en courant 10. Le détecteur de tension de sortie 92 est illustré comme une connexion en série de deux résistances 94 de division de tension. La ligne de sortie de ce détecteur de tension 92 est connectée à une entrée inverse d'un second amplificateur différentiel 96, dont l'entrée directe est mise à la masse via une source 98 de tension de référence. Ainsi, le second amplificateur différentiel 96 produit une tension de sortie proportionnelle à la différence entre la tension de référence et la tension de sortie du système, pour application au multiplicateur 90.On peut par conséquent voir que la sortie du multiplicateur 90 est le produit de l'amplitude de l'onde sinusoïdale de référence du second redresseur double alternance 78 et de la tension à la sortie du second amplificateur différentiel 96. Cette sortie de multiplicateur est imprimée comme on l'a dit ci-dessus à l'entrée directe du premier amplificateur différentiel 88.
Le premier amplificateur différentiel 88 a sa sortie connectée, via un filtre passe-bas 100,à l'entrée inverse d'un comparateur de tension 102. L'entrée directe de ce comparateur de tension est connectée à un générateur 104 de dents de scie qui produit une onde en dent de scie
A2 représentée en (A) sur la figure 2. Le comparateur de tension 102 produit une sortie binaire représentative des résultats de la comparaison de l'onde en dent de scie A2 et de la sortie Al, également montrée en (A) sur la figure 2, du filtre passe-bas 100.
A2 représentée en (A) sur la figure 2. Le comparateur de tension 102 produit une sortie binaire représentative des résultats de la comparaison de l'onde en dent de scie A2 et de la sortie Al, également montrée en (A) sur la figure 2, du filtre passe-bas 100.
Un générateur 106 de signaux de commande de commutateurs de l'inverseur est connecté à la sortie du comparateur de tension 102. Comme l'implique son nom, le générateur 106 produit des signaux pour contrôler les quatre commutateurs 40-46 du circuit de commutateurs 36 de l'inverseur en réponse à la sortie du comparateur de tension 102. Le générateur de signaux de commande 106 a quatre lignes de sortie qui sont connectées aux bornes de commande des commutateurs respectifs 40-46, c'est-à-dire aux portes des transistors à effet de champ dans ce mode de réalisation particulier.
La figure 3 est une représentation plus détaillée du générateur 106 de signaux de commande de commutateurs de l'inverseur, montré avec le comparateur de tension 102 et le générateur de dents de scie 104. Le générateur de signaux de commande 106 comprend un générateur de créneau 108 pour la production d'un créneau ayant une durée utile de 50%, comme cela est représenté en (8) sur la figure 2.
Le générateur 108 d'onde rectangulaire est directement connecté au premier commutateur 40 de l'inverseur pour sa commande marche-arrêt par les impulsions formées par le créneau. Par ailleurs, le générateur 108 de créneau est connecté via un circuit NON 110 au troisième commutateur 44 de l'inverseur de manière que ce dernier soit mis en circuit et hors circuit par l'inversion, montrée en (C) de la figure 2, du créneau à la sortie du générateur 108.
Le générateur 108 est de plus connecté directement au générateur de dents de scie 104 indiqué en se référant à la figure 1, pour synchroniser son onde en dent de scie de sortie sur l'onde rectangulaire ou en créneau produite par le générateur 108. Ainsi, comme on peut le voir de (A) et (8) de la figure 2, le générateur 104 produit l'onde en dent de scie qui prend deux valeurs fixes en synchronisme avec les flancs menant et arrière des impulsions à la sortie du générateur 108.
Dans le générateur 106 de signaux de commande des commutateurs de l'inverseur est également incorporé un générateur 112 d'impulsions de déclenchement qui est connecté à la sortie du comparateur de tension 102. Tandis que le comparateur 102 produit une série d'impulsions rectangulaires montrées en (A) sur la figure 4 par suite de la comparaison de ses deux entrées Al et A2, le générateur 112 émet une série d'impulsions de déclenchement, montrées en (B) sur la figure 4, en synchronisme avec les flancs menants des impulsions à la sortie du comparateur 102.
Le générateur 106 de signaux de commande des commutateurs de l'inverseur comprend de plus un multivibrateur bistable ou circuit flip-flop 114 ayant une entrée de déclenchement T qui est connectée au générateur 112. Le circuit multivibrateur 114 a une sortie directe Q qui est connectée au second commutateur 42 de l'inverseur et une sortie inverse Q connectée au quatrième commutateur 46 de l'inverseur. Placé à l'un ou l'autre de ses deux états stables par chaque impulsion reçue de déclenchement, le circuit multivibrateur 114 produit les deux sorties montrées en (D) et (E) sur la figure 2 et en (C) et (D) sur la figure 4 , en tant que signaux de commande des commutateurs de l'inverseur pour application aux second et quatrième commutateurs 42 et 46 de l'inverseur.On peut voir que la série des impulsions de commande des commutateurs de l'inverseur appliquées aux second et quatrième commutateur 42 et 46 de l'inverseur a également une durée utile de 50%, chaque impulsion de commande ayant une durée à peu près égale à l'espace entre les impulsions de déclenchement.
Typiquement, dans le montage de la figure 1, les bobines de réactance 16 et 20 du circuit de filtrage 14 peuvent toutes deux avoir une inductance de 100 microhenrys et le condensateur 18 peut avoir une capacité de 10 microfarads. L'onde en dent de scie A2, montrée en (A) sur la figure 2, produite par le générateur 104 du circuit de commande 74 des commutateurs de l'inverseur,peut avoir une fréquence de 100 kilohertz.
On décrira maintenant le fonctionnement du système d'alimentation en courant 10 de la figure 1.
Le système 10 n'a pas de condensateur connecté entre les deux lignes de sortie 32 du circuit redresseur 22 pour filtrer la forme d'onde redressée à double alternance de la tension d'alimentation reçue en courant alternatif.
On comprendra par conséquent que la tension à l'entrée du circuit de commutateurs d'inverseur 36 est un redressement à double alternance, par le circuit redresseur 22, de la somme de la tension d'alimentation en courant alternatif et de la tension due aux énergies stockées dans les bobines de réactance 16 et 20 du circuit de filtrage 14. Tandis que les quatre commutateurs 40-46 du circuit 36 sont mis en circuit et hors circuit, les courants d'entrée et de sortie du circuit redresseur 22 changent en conséquence.
Comme on peut le noter de (A)-(E) de la figure 2, les signaux de commande des commutateurs de l'inverseur appliqués de leur générateur 74 aux quatre commutateurs 40-46 sont à une fréquence de 50 kHz. Cette fréquence de commutation est tellement plus élevée que la fréquence (telle que 50 Hz) de la tension d'alimentation en courant alternatif que le courant i2 s'écoulant à travers la bobine de réactance 20, figure 1, du circuit de filtrage 14, prend la forme d'une onde sinusoïdale avec des ondulations à haute fréquence, comme cela est tracé à la figure 6, par suite de la commande marche-arrêt des commutateurs 40-46. Cependant, grâce au condensateur 18 prévu dans le circuit de filtrage 14, la forme d'onde d'entrée il est exempte des ondulations comme le montre la figure 5.
Dans le fonctionnement du système 10 d'alimentation en courant, l'onde en dent de scie A2 à fréquence constante est produite par le générateur 104 en synchronisme avec les signaux de commande des premier et troisième commutateurs 40 et 44 de l'inverseur , comme cela est représenté en (A)-(C) sur la figure 2. De même, comme cela est indiqué en (D) et (E) sur la figure 2, les signaux de commande des commutateurs ayant une différence de phase de pas moins de 180 des premier et troisième signaux de commande des commutateurs de l'inverseur sont produits et imprimés aux second et quatrième commutateurs 42 et 46.On décrira ci-après la façon dont les second et quatrième signaux de commande des commutateurs de l'inverseur sont produits comme en (D) et (E) de la figure 2 à la relation prescrite de phase par rapport aux premier et troisième signaux de commande des commutateurs qui sont donnés en (B) et (C) sur la figure 2.
En se référant à la figure 1, le premier amplificateur différentiel 88 du circuit de commande 74 des commutateurs de l'inverseur introduit (a) la sortie F1, le signal de courant avec la composante ondulatoire, montrée en (F) sur la figure 2, du premier redresseur double alternance 76; et (b) l'onde sinusoïdale de référence F2, également montrée en (F) sur la figure 2, du multiplicateur 90. Le signal Al résultant du filtre passe-bas 100 connecté à la sortie du premier amplificateur différentiel 88 contient l'intelligence du courant d'entréei2 et de la tension à la sortie du système. Ce signal Al est comparé par le comparateur 102 à l'onde en dent de scie A2 du générateur 104.Comme on peut le comprendre de (A) sur la figure 2, la sortie du comparateur 102 change d'un état à l'autre à chaque fois que le signal Al croise l'onde en dent de scie A2. Comme le signal A1 est imprimé à l'entrée inverse (-) du comparateur 102 et que l'onde en dent de scie A2 est imprimée à son entrée directe (+), la sortie de ce comparateur est haute par exemple entre tl et t2 , entre t3 et t4 etc., moments pendant lesquels la période de l'onde en dent de scie A2 est plus grande que celle du signal A1. La forme d'onde à la sortie du comparateur est montrée en (A) sur la figure 4.
Comme on l'a indiqué en se référant aux figures 3 et 4, le générateur 106 de signaux de commande des commutateurs de l'inverseur produit les second et quatrième signaux de commande montrés par (D) et (E) sur la figure 2, en réponse à la sortie du comparateur 102. Une étude de (A), (D) et (E) sur la figure 2 indiquera que le second signal de commande (D) passe à l'état bas, tandis que le quatrième signal de commande (E) passe à l'état haut tandis que la sortie du comparateur passe à l'état haut au temps tl. Par ailleurs, tandis que la sortie du comparateur passe de nouveau à l'état haut au temps subséquent t3 , le second signal de commande (D) passe à l'état haut tandis que le quatrième signal de commande (E) passe à l'état bas.Les second et quatrième signaux de commande ne changent pas de valeur aux temps t2, t4, etc., lorsque l'onde en dent en scie A2 croise le signal Al pendant son retour instantané à sa valeur initiale.
Ainsi, comme on peut le voir de (B) et (D) sur la figure 2 considérée en même temps que la figure 1, les premier et second commutateurs 40 et 42 de l'inverseur sont tous deux passants pendant les périodes de tO-tl et t4-t5, mettant ainsi les deux lignes en courant continu 32 en court-circuit. En conséquence, la grandeur du courant i2 qui s'écoule à travers la bobine de réactance 20 augmente pendant la période de tO-tl. Le second commutateur 42 est hors circuit pendant la période subséquente de tant2. Les deux lignes de courant continu 32 ne sont alors pas mises en court-circuit; au contraire, un circuit est formé qui comprend le premier commutateur 40, l'enroulement primaire 56 du transformateur de sortie 38 et le quatrième commutateur 46, avec pour résultat une diminution -de la grandeur du courant i2. De même, pendant cette période, la somme de la tension d'alimentation en courant alternatif et des tensions des bobines de réactance 16 et 20 est appliquée au circuit redresseur 22, donc la tension à l'entrée du circuit inverseur 34 est supérieure à la tension redressée d'alimentation de la tension des réactances.
Les troisième et quatrième commutateurs 44 et 46 de l'inverseur sont tous deux passants entre t2 et t3, comme cela est montré en (C) et (E) sur la figure 2. La mise en court-circuit conséquente de la paire des lignes de courant continu 32 provoque de nouveau une augmentation de la grandeur du courant i2. Au temps t3, lorsque le quatrième commutateur 46 est mis hors circuit, un circuit est formé qui comprend le troisième commutateur 44, le primaire 56 du transformateur de sortie 38 et le second commutateur 42, donc le courant i2 commence à diminuer.
Comme la tension alternative d'alimentation est sinusoïdale et est appliquée en tant que référence à l'amplificateur différentiel 88, le courant i2 change également avec la tension sinusoïdale. Le circuit 36 de commutateurs de l'inverseur ne produit pas de tension de sortie pendant les périodes tO-tl, t2-t3 et t4-t5.
Cependant, comme les commutateurs 40-46 forment les trajets de mise en court-circuit pendant ces intervalles de temps, le courant s'écoule à travers les bobines de réactance 16 et 20. Il est par conséquent possible de contrôler l'amplitude du courant d'entrée i2 approximativement à une onde sinusoïdale. On notera également que la sinusoïde de référence à comparer au courant détecté i2 par le premier amplificateur différentiel 35 est dérivée de la tension entre les deux bornes d'alimentation 12.
En conséquence, la tension d'entrée et le courant peuvent être mis en phase l'un avec l'autre , donc le facteur de puissance peut être égal à l'unité.
Tout changement de la tension continue à la sortie du système 10 est détecté par la détecteur 92 de tension de sortie. Comme la grandeur de sortie du second amplificateur différentiel 96 change de manière correspondante, la grandeur de sortie du multiplicateur 90 change également et par conséquent l'amplitude de la sinusoïde de référence appliquée au premier amplificateur différentiel 88. Le changement résultant de la grandeur à la sortie du premier amplificateur différentiel 88 se manifeste par une variation du temps T, figure 2, pendant lequel les deux lignes de courant continu 32 sont mises en court-circuit soit par les commutateurs d'inverseur 40 et 42 ou par les commutateurs 44 et 46. La tension de sortie peut ainsi être contrôlée.
Dans une légère modification du mode de réalisation
de la figure 1, que l'on peut voir à la figure 7, la
bobine de réactance 20 est connectée du côté sortie du
circuit redresseur 22 au lieu de l'être de son côté
entrée. En d'autres termes, le circuit de filtrage 14
employé dans le mode de réalisation de la figure 1 pour
l'élimination de la composante à haute fréquence est
divisé dans cet autre mode de réalisation en une première
section 14a comprenant la réactance 16 et le condensateur
18 et une seconde section 14b comprenant la réactance 20.
de la figure 1, que l'on peut voir à la figure 7, la
bobine de réactance 20 est connectée du côté sortie du
circuit redresseur 22 au lieu de l'être de son côté
entrée. En d'autres termes, le circuit de filtrage 14
employé dans le mode de réalisation de la figure 1 pour
l'élimination de la composante à haute fréquence est
divisé dans cet autre mode de réalisation en une première
section 14a comprenant la réactance 16 et le condensateur
18 et une seconde section 14b comprenant la réactance 20.
Sous une autre modification du mode de réalisation
de la figure 1, le circuit complet de filtrage 14 peut être agencé sur la paire de lignes de sortie 32 du circuit redresseur 22, comme cela est illustré à la figure 8. Le détecteur de courant 80 du mode de réalisation de la figure 1 peut être remplacé par un détecteur de courant continu 80a connecté entre le condensateur 18 du circuit de filtrage 14 et le circuit inverseur 34. Il sera apparent que le redresseur double alternance 76 utilisé dans le circuit de commande 74 des commutateurs de l'inverseur du système de la figure 1 est inutile parce que le détecteur de courant continu 80a est connecté dans un étage subséquent du circuit redresseur 22. Ainsi, le détecteur de courant continu 80a peut être directement connecté à l'amplificateur différentiel 88 du circuit de commande de commutateurs de l'inverseur.Un détecteur similaire de courant continu pourrait être connecté du côté sortie du circuit redresseur 22 dans le mode de réalisation des figures 1 et 7, également.
de la figure 1, le circuit complet de filtrage 14 peut être agencé sur la paire de lignes de sortie 32 du circuit redresseur 22, comme cela est illustré à la figure 8. Le détecteur de courant 80 du mode de réalisation de la figure 1 peut être remplacé par un détecteur de courant continu 80a connecté entre le condensateur 18 du circuit de filtrage 14 et le circuit inverseur 34. Il sera apparent que le redresseur double alternance 76 utilisé dans le circuit de commande 74 des commutateurs de l'inverseur du système de la figure 1 est inutile parce que le détecteur de courant continu 80a est connecté dans un étage subséquent du circuit redresseur 22. Ainsi, le détecteur de courant continu 80a peut être directement connecté à l'amplificateur différentiel 88 du circuit de commande de commutateurs de l'inverseur.Un détecteur similaire de courant continu pourrait être connecté du côté sortie du circuit redresseur 22 dans le mode de réalisation des figures 1 et 7, également.
La figure 9 montre une autre modification du mode de réalisation de la figure 1, laquelle modification présente un circuit inverseur en parallèle 34a qui ne comprend que deux transistors de commutation 40 et 42 et un transformateur à prise centrale 38a. Chacun des transistors de commutation 40 et 42 est connecté entre une extrémité de l'enroulement primaire 56 du transformateur et l'une des lignes de sortie de courant continu 32 du circuit redresseur 22. L'autre des lignes de sortie 32 est connectée à la prise centrale du primaire 56 du transformateur . Le circuit inverseur modifié 34a peut être placé en conversion courant continu-courant alternatif en mettant alternativement en circuit et hors circuit les transistors 40 et 42, et en contrôle de la forme d'onde du courant d'entrée en les mettant simultanément en circuit et hors circuit.
L'invention peut être représentée sous d'autres formes, par exemple, au lieu des deux bornes d'alimentation en courant alternatif 12, on peut employer des bornes d'alimentation en courant alternatif triphasé,en combinaisont avec un circuit redresseur double alternance triphasé et un circuit inverseur triohasé.
Claims (15)
1.- Système de conversion courant alternatifcourant continu-courant alternatif, caractérisé en ce qu'il comprend
(a) deux bornes d'entrée (12) pour introduira une
tension sinusoïdale d'alimentation en courant
alternatif;
(b) un circuit redresseur (22) connecté aux bornes
d'entrée pour convertir la tension alternative
d'alimentation en tension continue, le circuit
redresseur ayant deux lignes de sortie de courant
continu pour produire la tension continue;
(c) un circuit inverseur (34) ayant un certain
nombre de commutateurs connectés entre les deux
lignes de sortie de courant continu du circuit
redresseur pour reconvertir la tension continue
en tension alternative;
(d) un circuit de filtrage (14) comprenant une
bobine de réactance et connecté entre les deux bornes
d'entrée et le circuit inverseur pour améliorer la
forme d'onde d'un courant reçu aux deux bornes
d'entrée;;
(e) un détecteur de courant (80) pour produire un
signal de courant de la bobine de réactance repré
sentatif du courant s'écoulant à travers la bobine
de réactance;
(f) un générateur d'onde sinusoïdale pour
produire une onde sinusoïdale de référence en
synchronisme avec la tension d'alimentation en
courant alternatif;
(g) un moyen générateur de signaux de différence
(76, 78, 102) connecté au détecteur de courant et
au générateur d'onde sinusoïdale pour produire un
signal de différence proportionnel à la différence
entre le signal du courant de la bobine de réactance
et l'onde sinusoïdale; et
(h) un circuit de commande de commutateurs (74)
connecté entre le moyen générateur de signaux de
différence et les commutateurs de l'inverseur pour
produire un certain nombre de signaux de commande
de commutateurs en relation prescrite de phase
les uns aux autres pour l'actionnement des commu
tateurs respectifs d'inverseur, les signaux de
commande de commutateurs comprenant alternativement
un premier groupe de portions pour actionner les
commutateurs dtinverseur afin de reconvertir la
tension continue en tension alternative et un
second groupe de portions pour actionner les
commutateurs d'inverseur afin de mettre les deux
lignes de sortie de courant continu du circuit
redresseur en court-circuit pour rapprocher la
forme d'onde du courant d'entrée du circuit
inverseur de l'onde sinusoïdale de référence.
2.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine de réactance (16) du circuit de filtrage est connectée entre les deux bornes d'entrée et le circuit redresseur.
3.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de filtrage comprend de plus un condensateur (18) connecté entre les deux bornes d'entrée et entre les bornes d'entrée et la bobine de réactance.
4.- Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de filtrage comprend de plus une autre bobine de réactance (20) connectée entre les deux bornes d'entrée et le condensateur.
5.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine de réactance du circuit de filtrage est connectée entre le circuit redresseur (22) et le circuit inverseur (34).
6.- Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de filtrage comprend de plus un condensateur connecté entre les deux lignes de sortie du courant continu du circuit redresseur et entre le circuit redresseur et la bobine de réactance.
7.- Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit de filtrage comprend de plus une autre bobine de réactance (20) qui est connectée entre le circuit redresseur et le condensateur.
8.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les commutateurs (40, 42, 44, 46) de l'inverseur sont agencés en pont et forment un circuit de commutateurs d'inverseur, et le circuit inverseur comprend de plus un transformateur de sortie (38) connecté au circuit de commutateurs de l'inverseur.
9.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur d'onde sinusoïdale est connecté aux deux bornes d'entrée pour dériver l'onde sinusoidale de référence de la tension alternative sinusoïdale d'alimentation.
10.- Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que le détecteur de courant est connecté entre les deux bornes d'entrée et le circuit redresseur.
11.- Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que le moyen générateur de signaux de différence comprend
(a) un premier redresseur double alternance (76)
connecté au détecteur de courant;
(b) un second redresseur double alternance (78)
connecté au générateur d'onde sinusoïdale;
(c) un amplificateur différentiel (102) ayant deux
entrées connectées respectivement aux premier et
second redresseurs double alternance; et
(d) un filtre passe-bas (100) connecté à une sortie
de l'amplificateur différentiel.
12.- Système selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend de plus
(a) un circuit de redressement et de filtrage (60, 72)
connecté au circuit inverseur;
(b) un moyen détecteur de la tension de sortie (92)
pour détecter la tension à la sortie du circuit
redresseur et de filtrage;
(c) une source de tension de référence (98);
(d) un second amplificateur différentiel (96) ayant
deux entrées connectées respectivement au moyen
détecteur de tension de sortie et à la source de
tension de référence pour produire une sortie
proportionnelle à la différence entre la tension
de sortie du circuit redresseur et de filtrage et
la tension de référence; et
(e) un multiplicateur (90) ayant une sortie connectée
à l'une des deux entrées du premier amplificateur
différentiel et ayant également deux entrées
connectées respectivement au second redresseur
double alternance et au second amplificateur
différentiel, le multiplicateur multipliant une
sortie du second redresseur double alternance et
la sortie du second amplificateur différentiel et
appliquant le produit résultant au premier
amplificateur différentiel.
13.- Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que le détecteur de courant est connecté à l'une des lignes de sortie en courant continu du circuit redresseur.
14.- Système selon la revendication 13, caractérisé en ce que le moyen générateur de signaux de différence comprend
(a) un redresseur double alternance (76) connecté au
générateur d'onde sinusoldale
(b) un amplificateur différentiel (102) ayant deux
entrées connectées respectivement au détecteur de
courant et au redresseur double alternance; et
(c) un filtre passe-bas (100) connecté à une sortie de
l'amplificateur différentiel.
15.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les commutateurs du circuit inverseur comprennent des premier et second commutateurs qui sont connectés en série entre les deux lignes de sortie de courant continu du circuit redresseur et des troisième et quatrième commutateurs qui sont connectés en série entre les deux lignes de sortie de courant continu du circuit redresseur, et en ce que le circuit de commande de commutateurs comprend
(a) un générateur de créneau (108) pour produire un
créneau ayant une durée utile de 50%, le généra
teur étant connecté au premier commutateur de
l'inverseur pour l'actionner par le créneau;
(b) un circuit NON (lao) connecté entre le générateur
de créneau et le troisième commutateur de l'inver
saur pour actionner ce dernier avec une inversion
du créneau;;
(c) un générateur de dents de scie (104) connecté au
générateur de créneau pour produire une onde en
dent de scie en synchronisme avec l'onde en
créneau;
(d) un comparateur (102) ayant une première entrée connectée
au moyen générateur de signaux de différence et
une seconde entrée connectée au générateur de dents
de scie, le comparateur produisant une sortie qui
prend alternativement des première et seconde
valeurs fixes;
(e) un générateur d'impulsions de déclenchement (114)
connecté au comparateur pour produire une série
d'impulsions de déclenchement en synchronisme
avec les transitions de la sortie du comparateur
de la première à la seconde valeur; et
(f) un moyen générateur d'impulsions de commande
connecté au générateur d'impulsions de déclenche
ment pour produira, en réponse aux impulsions de
déclenchement, deux séries d'impulsions de
commande en créneau en opposition de phase l'une
relativement à l'autre, qui ont une durée utile
de 50%, chaque impulsion de commande ayant une
durée égale à l'espace entre les impulsions de déclenchement, le moyen générateur d'impulsions de commande étant également connecté aux second et quatrième commutateurs d'inverseur pour les actionner par la série respective d'impulsions de commande en créneau
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62019453A JPH0634577B2 (ja) | 1987-01-29 | 1987-01-29 | 電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2610461A1 true FR2610461A1 (fr) | 1988-08-05 |
Family
ID=11999738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8800986A Pending FR2610461A1 (fr) | 1987-01-29 | 1988-01-28 | Convertisseur electronique courant alternatif-courant continu-courant alternatif |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634577B2 (fr) |
| KR (1) | KR910003789B1 (fr) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0398722A2 (fr) * | 1989-05-18 | 1990-11-22 | Hirotami Nakano | Dispositif d'alimentation de puissance ininteruptible et sa méthode d'isolation |
| EP0470607A2 (fr) * | 1990-08-09 | 1992-02-12 | System Homes Company, Ltd. | Onduleur |
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| JPH0449848A (ja) * | 1990-06-19 | 1992-02-19 | Fujitsu Denso Ltd | スイッチングレギュレータ |
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- 1987-01-29 JP JP62019453A patent/JPH0634577B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| EP0470607A3 (en) * | 1990-08-09 | 1992-05-06 | System Homes Company, Ltd. | Inverter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0634577B2 (ja) | 1994-05-02 |
| KR880009469A (ko) | 1988-09-15 |
| KR910003789B1 (ko) | 1991-06-12 |
| JPS63190557A (ja) | 1988-08-08 |
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