FR2637426A1

FR2637426A1 - Device for regulating alternating voltage

Info

Publication number: FR2637426A1
Application number: FR8813049A
Authority: FR
Inventors: Jacques Chahbazian
Original assignee: Prana Recherche et Developpement SAS
Current assignee: Prana Recherche et Developpement SAS
Priority date: 1988-07-08
Filing date: 1988-10-05
Publication date: 1990-04-06

Abstract

The device comprises a transformer T supplied at the primary between A and B and controlled so as to regulate the secondary voltage between C and D. Means of comparison 5, 6 compare maximum and minimum reference voltages with a voltage which is the image of the voltage between C and D in order to control the forward and backward counting inputs of a binary forward/backward counter 9 with four outputs. These outputs control, in various combinations, the switching into circuit of elementary windings Ep1, Ep2, Ep3 in series with a base winding Ep absorbing a voltage corresponding to the minimum of the voltage applied between A and B, in order to modify the transformation ratio of the transformer in steps in a geometrical progression with ratio 2, so as to regulate the alternating voltage at the secondary.

Description

La présente invention est relative à un dispositif de régulation de tension alternative du type décrit d la demande de brevet franchais No. 8809347 et, plus particulièrement, à un tel dispositif conçu pour assurer une régulation fine d'une tension alternative présentant un taux de variation important, et ceci avec un nombre minimal de commutateurs électroniques et d'enroulements du transformateur. The present invention relates to an alternating voltage regulation device of the type described in French patent application No. 8809347 and, more particularly, to such a device designed to ensure fine regulation of an alternating voltage having a rate of variation important, and this with a minimum number of electronic switches and transformer windings.

On décrit au brevet précité un dispositif de régulation de tension alternative qui comprend un transformateur comportant au moins un enroulement primaire auquel, en fonctionnement, la tension alternative à roguler est appliquée, et au moins un enroulement secondaire délivrant au moins une tension alternative régulée, l'un au moins desdits enroulements étant subdivisé en plusieurs enroulements élémentaires, une source de tension(s) de référence, des moyens de comparaison de la tension de référence à une tension image de la tension alternative régulée, et des moyens de commutation électronique connectés auxdits enroulements élémentaires et commandés sélectivement en fonction du résultat de ladite comparaison pour modifier le rapport de transformation dudit transformateur par mise en conduction et hors-circuit desdits enroulements élémentaires. The aforementioned patent describes a device for regulating alternating voltage which comprises a transformer comprising at least one primary winding to which, in operation, the alternating voltage to be rogulated is applied, and at least one secondary winding delivering at least one regulated alternating voltage, l at least one of said windings being subdivided into several elementary windings, a reference voltage source (s), means for comparing the reference voltage with an image voltage of the regulated alternating voltage, and electronic switching means connected to said elementary windings and selectively controlled as a function of the result of said comparison in order to modify the transformation ratio of said transformer by switching on and off said elementary windings.

Les moyens de commutation électronique sont connectés à l'enroulement primaire du transformateur et les enroulements élémentaires sont constitués d'un enroulement unique pourvu de points de connexion intermédiaires. The electronic switching means are connected to the primary winding of the transformer and the elementary windings consist of a single winding provided with intermediate connection points.

Les moyens de commutation électronique comprennent plusieurs commutateurs électroniques commandables sélectivement et connectés chacun entre, d'une part, l'un desdits points intermédiaires ou l'une des extrémités de l'enroulement et, d'autre part, une borne d'application au dispositif de la tension à réguler. Ces commutateurs électroniques peuvent être par exemple des triacs
Les moyens de comparaison comprennent deux comparateurs auxquels sont appliquées, d'une part, respectivement une tension de référence maximale et une tension de référence minimale et, d'autre part, ladite tension image de la tension alternative régulée.The electronic switching means comprise several selectively controllable electronic switches each connected between, on the one hand, one of said intermediate points or one of the ends of the winding and, on the other hand, an application terminal to the voltage device to regulate. These electronic switches can for example be triacs
The comparison means comprise two comparators to which are applied, on the one hand, respectively a maximum reference voltage and a minimum reference voltage and, on the other hand, said image voltage of the regulated alternating voltage.

Le dispositif comprend un compteur-décompteur décimal dont les entrées de comptage et décomptage sont connectées, l'une à la sortie de l'un des comparateurs, l'autre à la sortie de l'autre comparateur, et les sorties du compteur-décompteur pilotent lesdits commutateurs électroniques par l'intermédiaire de circuits de commande respectifs. The device comprises a decimal up-down counter whose up and down counting inputs are connected, one at the output of one of the comparators, the other at the output of the other comparator, and the outputs of the up-down counter control said electronic switches via respective control circuits.

En partant d'une tension secteur sinusoïdale fortement instable, le dispositif de régulation suivants le brevet précité permet de délivrer une tension alternative finement régulée, sans parasitage décelable et sans distorsion de la forme de la tension sinusoïdale régulée. Starting from a highly unstable sinusoidal line voltage, the regulation device following the aforementioned patent makes it possible to deliver a finely regulated alternating voltage, without detectable interference and without distortion of the shape of the regulated sinusoidal voltage.

Ce dispositif présente en outre un temps de réponse relativement court et se montre capable de réguler des puissances électriques très élevées qui ne sont limitées que par la capacité du transformateur T et des interrupteurs électroniques C1 , C2 et Ca
On remarque cependant que dans le dispositif du brevet précité, la régulation s'effectue par mise horscircuit ou mise en conduction de l'enroulement élémentaire immédiatement voisin, suivant le sens détecté de variation de la tension secondaire.Si lton appelle +
Up % le taux de variation de la tension primaire exprimé en pourcentage de cette tension, le dispositif décrit permet d'obtenir un taux de variation de la tension secondaire Us % = Up %/n, où n représente le nombre choisi de commutateurs et donc d'enroulements élémentaires définis par les- points de connexion intermédiaires de l'enroulement primaire. La précision de la régulation est donc directement fonction du nombre de commutateurs électroniques.This device also has a relatively short response time and is capable of regulating very high electrical powers which are only limited by the capacity of the transformer T and the electronic switches C1, C2 and Ca
Note, however, that in the device of the aforementioned patent, the regulation is effected by switching off or switching on the immediately adjacent elementary winding, according to the detected direction of variation of the secondary voltage.
Up% the rate of change of the primary voltage expressed as a percentage of this voltage, the device described makes it possible to obtain a rate of change of the secondary voltage Us% = Up% / n, where n represents the chosen number of switches and therefore elementary windings defined by the intermediate connection points of the primary winding. The precision of the regulation is therefore directly a function of the number of electronic switches.

Si l'on souhaite alors réguler une tension secondaire susceptible de varier de + 15 %, par exemple, avec une précision de I %, il apparait immédiatement que l'enroulement primaire devra compter trente points intermédiaires et trente commutateurs électroniques, ces nombres devant être multipliés par 2 si l'on souhaite une précision de régulation de 0,5 %. Compte tenu du grand nombre de composants nécessaires, il n'est plus possible de réaliser économiquement un dispositif de régulation répondant à de telles spécifications. If it is then desired to regulate a secondary voltage liable to vary by + 15%, for example, with an accuracy of I%, it immediately appears that the primary winding must have thirty intermediate points and thirty electronic switches, these numbers having to be multiplied by 2 if you want a control accuracy of 0.5%. Given the large number of components required, it is no longer possible to economically produce a control device meeting such specifications.

La présente invention a donc pour but de réaliser un dispositif de régulation de tension alternative, du type décrit au brevet précité, mais modifié de manière à autoriser une régulation fine d'une tension susceptible de varier dans une grande plage, et ceci avec un petit nombre de composants (enroulements élémentaires, commutateurs) de manière à permettre une réalisation économique du dispositif. The object of the present invention is therefore to produce an alternative voltage regulation device, of the type described in the aforementioned patent, but modified so as to allow fine regulation of a voltage capable of varying over a large range, and this with a small number of components (elementary windings, switches) so as to allow an economical construction of the device.

On atteint ce but de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront dans la suite, avec un dispositif de régulation de tension alternative conforme au brevet précité, comprenant un transformateur comportant des premier et deuxième enroulements dont l'un constitue un enroulement primaire auquel, en fonctionnement, une tension alternative d'alimentation est appliquée, et l'autre un enroulement secondaire délivrant au moins une tension alternative régulée, l'un des enroulements étant subdivisé en plusieurs enroulements élémentaires, une source de tension(s) de référence, des moyens de comparaison de la tension de référence à une tension image de la tension alternative régulée, et des moyens de commutation électronique connectés auxdits enroulements élémentaires et commandés sélectivement en fonction du résultat de ladite comparaison pour modifier le rapport de transformation dudit transformateur par mise en conduction et hors-circuit desdits enroulements élémentaires, caractérisé en ce que ledit enroulement comprend plusieurs enroulements élémentaires définissant respectivement avec autre enroulement des rapports de transformation élémentaires en progression géométrique de raison 2 et en ce que lesdits moyens de commutation sont associés à des moyens de commande adaptés pour commander la connexion en série d'une combinaison desdits enroulements fonction du résultat de ladite comparaison. This object of the invention is achieved, as well as others which will appear below, with an alternating voltage regulation device in accordance with the aforementioned patent, comprising a transformer comprising first and second windings, one of which constitutes a primary winding. to which, in operation, an alternating supply voltage is applied, and the other a secondary winding delivering at least one regulated alternating voltage, one of the windings being subdivided into several elementary windings, a source of reference voltage (s) , means for comparing the reference voltage to an image voltage of the regulated alternating voltage, and electronic switching means connected to said elementary windings and selectively controlled according to the result of said comparison to modify the transformation ratio of said transformer by setting in conduction and off-circuit of said elé windings elements, characterized in that said winding comprises several elementary windings respectively defining with other winding elementary transformation ratios in geometric progression of reason 2 and in that said switching means are associated with control means suitable for controlling the connection in series of a combination of said windings as a function of the result of said comparison.

Un compteur-décompteur binaire est alimenté par les moyens de comparaison et comprend plusieurs sorties binaires commandant chacune, par l'intermédiaire des moyens de commutation, la mise en conduction ou hors circuit primaire d'un enroulement élémentaire associé, chaque sortie binaire commandant un enroulement élémentaire de meme rang que son poids, dans le sens croissant de la progression géométrique. A binary up-down counter is supplied by the comparison means and comprises several binary outputs each controlling, by means of the switching means, the setting in conduction or primary circuit of an associated elementary winding, each binary output controlling a winding elementary of the same rank as its weight, in the increasing direction of geometric progression.

L'enroulement comprenant plusieurs enroulements élémentaires comprend en outre un enroulement de base définissant avec l'autre enroulement un rapport de transformation prédéterminé. The winding comprising several elementary windings further comprises a base winding defining with the other winding a predetermined transformation ratio.

Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, l'enroulement de base fait partie du primaire du transformateur et il est dimensionné pour absorber une tension correspondant au minimum de la tension d'alimentation du primaire, le plus fort des enroulements élémentaires étant dimensionné pour absorber la moitié de l'amplitude totale des variations de cette tension d'alimentation. According to a preferred embodiment of the invention, the basic winding is part of the primary of the transformer and it is dimensioned to absorb a voltage corresponding to the minimum of the supply voltage of the primary, the strongest of the elementary windings being dimensioned to absorb half the total amplitude of the variations in this supply voltage.

Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, l'enroulement de base fait aussi partie du primaire du transformateur et il est dimensionné pour absorber une tension correspondant à la tension nominale moyenne de la tension d'alimentation du primaire, le plus fort des enroulements élémentaires étant dimensionné pour absorber la moitié de l'amplitude des variations de cette tension, de part et d'autre de cette valeur nominale. According to another embodiment of the invention, the basic winding is also part of the transformer primary and it is dimensioned to absorb a voltage corresponding to the average nominal voltage of the primary supply voltage, the strongest of the elementary windings being dimensioned to absorb half the amplitude of the variations of this voltage, on either side of this nominal value.

Au dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple
- la figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif de régulation de tension alternative suivant l'invention,
- la figure 2 est un schéma synoptique d'un deuxième mode de réalisation, préféré, du dispositif suivant l'invention et,
- la figure 3 représente un mode de réalisation d'un commutateur électronique utilisable dans les dispositifs des figures 1 et 2.In the accompanying drawing, given only by way of example
FIG. 1 is a block diagram of an AC voltage regulation device according to the invention,
FIG. 2 is a block diagram of a second preferred embodiment of the device according to the invention and,
FIG. 3 represents an embodiment of an electronic switch usable in the devices of FIGS. 1 and 2.

On se réfere à la figure 1 du dessin annexé où le dispositif représenté comprend un transformateur T à enroulement primaire (Ep, Ep1, Ep 2, Ep 3 ) et enroulement secondaire Es . Suivant un mode de réalisation de l'invention, l'enroulement primaire est constitue d'un enroulement de base Ep et de trois enroulements élémentaires Ep1, Ep 2, Ep3 L'enroulement primaire est relié à des bornes A et B destinées à être connectées à une source primaire produisant la tension alternative qu'il s'agit de réguler.La tension régulée est recueillie entre les bornes C et D de sortie de l'enroulement secondaire Es. S'il est nécessaire de disposer de plusieurs niveaux de tensions alternatives régulées, des sorties intermédiaires peuvent être prévues au secondaire
Es comme représenté en trait interrompu sur la figure. En variante, il peut être prévu plusieurs enroulements secondaires indépendants.Referring to Figure 1 of the accompanying drawing where the device shown comprises a transformer T primary winding (Ep, Ep1, Ep 2, Ep 3) and secondary winding Es. According to one embodiment of the invention, the primary winding consists of a base winding Ep and three elementary windings Ep1, Ep 2, Ep3 The primary winding is connected to terminals A and B intended to be connected to a primary source producing the alternating voltage to be regulated. The regulated voltage is collected between the output terminals C and D of the secondary winding Es. If it is necessary to have several levels of regulated alternating voltages, intermediate outputs can be provided at the secondary
Es as shown in broken lines in the figure. Alternatively, several independent secondary windings can be provided.

Suivant la présente invention, l'enroulement de base et les enroulements élémentaires Ep1 Ep2 Ep3 sont indépendants et sélectivement connectables en série grâce à des moyens de commutation tels que des commutateurs électroniques C1, C2, C3, C4, C5 réalisés à l'aide de triacs. Ces commutateurs seront décrits plus loin en détail, en liaison avec la figure 3. According to the present invention, the basic winding and the elementary windings Ep1 Ep2 Ep3 are independent and selectively connectable in series using switching means such as electronic switches C1, C2, C3, C4, C5 produced using triacs. These switches will be described later in detail, in conjunction with FIG. 3.

A la figure 1 les commutateurs C1, C2, C3, C4, C5, sont schématisés sous la forme d'interrupteurs à bascule pour la clarté de la figure. L'interrupteur C5, placé sur la borne B de l'alimentation et l'interrupteur C4, placé sur une borne de l'enroulement Ep dont l'autre borne est connectée à la borne A de l'alimentation, sont couplés de manière à occuper soit la position représentée à la figure où C5 est basculé sur l'enroulement Epl et C4 sur C3 soit la position opposée, où C5 est basculé sur C3 et C4 sur une borne de l'enroulement Epl, pour des buts qu? l'on expliquera plus loin. In Figure 1 the switches C1, C2, C3, C4, C5, are shown schematically in the form of rocker switches for clarity of the figure. The switch C5, placed on the terminal B of the power supply and the switch C4, placed on a terminal of the winding Ep, the other terminal of which is connected to the terminal A of the power supply, are coupled so as to occupy either the position shown in the figure where C5 is rocked on the winding Epl and C4 on C3 or the opposite position, where C5 is rocked on C3 and C4 on a terminal of the winding Epl, for purposes that? we will explain later.

Comme dans le dispositif de régulation du brevet précité, une tension de sortie régulée prélevée entre les bornes C et D est appliquée à un étage de redressement 1 suivi d'un circuit de filtrage 2 produisant au point 3 une tension continue qui est l'image de la tension alternative régulée recueillie entre les bornes C et D. Si le transformateur comporte plusieurs enroulements secondaires indépendants, de préférence un seul de ces enroulements secondaires (le plus susceptible d'instabilité) peut etre utilisé pour fournir la tension continue image de la-tension alternative régulée. As in the regulation device of the aforementioned patent, a regulated output voltage taken between the terminals C and D is applied to a rectification stage 1 followed by a filtering circuit 2 producing at point 3 a direct voltage which is the image of the regulated alternating voltage collected between terminals C and D. If the transformer has several independent secondary windings, preferably only one of these secondary windings (most likely to be unstable) can be used to supply the DC voltage image of the- regulated alternating voltage.

Une source de tension continue stabilisee 4 alimentée à partir de l'étage de redressement 1 délivre sur ses sorties S1 et S2 respectivement, une tension de référence maximale Ure f nax et une tension de référence minimale Urefmin. La différence entre ces deux tensions définie la précision de la régulation. La sortie S1 est connectée à l'entrée inverseuse d'un premier comparateur 5 et la sortie S2 est connectée à. l'entrée non inverseuse d'un second comparateur 6. La tension image produite au point 3 par l'étage de redressement 1 et le circuit de filtrage 2 est appliquée aux deux autres entrées des comparateurs 5 et 6.Les sorties des comparateurs 5 et 6 sont connectées à des moyens de commande de la connexion des enroulements primaires constitués, par exemple, par un compteur-décompteur binaire 9. Plus particulièrement, ces sorties sont connectés à l'entrée de comptage Cup et à l'entrée de comptage Cd Own, respectivement du compteur compteur binaire 9. Il s'agit là d'une caractéristique du dispositif suivant l'invention, qui le distingue du dispositif du brevet précité, équipé d'un compteurdécompteur à sorties décimales. On expliquera plus loin l'importance de cette modification. A stabilized DC voltage source 4 supplied from the rectification stage 1 delivers on its outputs S1 and S2 respectively, a maximum reference voltage Ure f nax and a minimum reference voltage Urefmin. The difference between these two voltages defines the precision of the regulation. The output S1 is connected to the inverting input of a first comparator 5 and the output S2 is connected to. the non-inverting input of a second comparator 6. The image voltage produced at point 3 by the rectifying stage 1 and the filtering circuit 2 is applied to the two other inputs of the comparators 5 and 6. The outputs of the comparators 5 and 6 are connected to means for controlling the connection of the primary windings constituted, for example, by a binary up-down counter 9. More particularly, these outputs are connected to the Cup counting input and to the Cd Own counting input , respectively of the binary counter counter 9. This is a characteristic of the device according to the invention, which distinguishes it from the device of the aforementioned patent, equipped with an up-down counter with decimal outputs. The importance of this modification will be explained later.

Un circuit 10 synchronise les comptages et decomptages avec une phase prédéterminée de la tension à reguler appliquée entre les bornes A et B autre que le passage à zéro afin d'éviter des variations des sorties du compteur-décompteur 9 aux commutations des triacs. A circuit 10 synchronizes the counting and down counting with a predetermined phase of the voltage to be regulated applied between the terminals A and B other than the zero crossing in order to avoid variations in the outputs of the up-down counter 9 at the switching of the triacs.

Suivant une autre caractéristique essentielle du dispositif selon l'invention, les nombres de spires des divers enroulements du primaire du transformateur sont choisis de la manière suivante, tous ces enroulements étant constitués avec des fils électriques identiques ou non suivant les résultats recherches. According to another essential characteristic of the device according to the invention, the numbers of turns of the various windings of the primary of the transformer are chosen in the following manner, all of these windings being formed with electric wires which may or may not be identical depending on the results sought.

Le nombre de spires de ltenrouleme;l-' de base Ep est choisi pour correspondre à la valeur de consigne U de la tension à reguler entre A et B pour stabiliser la tension entre les bornes C et D du secondaire Es du transformateur. Si on souhaite réguler une tension U susceptible de varier de + x *, on choisit les nombres de spires des enroulements élémentaires de manière à établir entre ceux-ci et l'enroulement secondaire des rapports de transformation élémentaires qui correspondent à l'absorption par ces enroulements des variations de tension suivantes
U.x pour Epl,
8
U.x pour Eu 2 1
4
U.x pour Ep3,
2
Ainsi, suivant l'invention, les variations de tension absorbables par les enroulements élémentaires sont-elles en progression géométrique de raison 2 (ou 1/2, suivant l'ordre dans lequel on considère ces variations).The number of turns of ltenrouleme; l- 'basic Ep is chosen to correspond to the set point U of the voltage to be regulated between A and B to stabilize the voltage between the terminals C and D of the secondary Es of the transformer. If one wishes to regulate a tension U likely to vary by + x *, one chooses the numbers of turns of the elementary windings so as to establish between these and the secondary winding of the elementary transformation ratios which correspond to the absorption by these windings of the following voltage variations
Ux for Epl,
8
Ux for Eu 2 1
4
Ux for Ep3,
2
Thus, according to the invention, the variations in voltage absorbable by the elementary windings are in geometric progression of reason 2 (or 1/2, according to the order in which these variations are considered).

A la figure 1 il apparaît encore que les quatre sorties binaires Qa, Qb, Qc, Qd du compteur 9, de poids croissant dans cet ordre, commandent respectivement les commutateurs C1, C2 , C3 et (C4 , C5 ) . Les commutateurs Cl,
C2, C3 commandent respectivement à leur tour la connexion ou la déconnexion, dans le circuit primaire, des enroulements Ep1, Ep 2 Ep3 . La sortie de poids fort Q commande la connexion en phase, ou en opposition de phase, des tensions aux bornes de l'enroulement de base Epr d'une part, et aux bornes des enroulements élémentaires Epir
Ep 2 r Ep3 d'autre part.Dans les positions représentées à la figure 1 pour les commutateurs C4 et C5, la connexion se fait en phase. Dans les positions opposées, elle se fait en opposition de phase, grâce aux lignes inverseuses il et 12 installees entre C4 et C5. In FIG. 1, it also appears that the four binary outputs Qa, Qb, Qc, Qd of the counter 9, of increasing weight in this order, respectively control the switches C1, C2, C3 and (C4, C5). Cl switches,
C2, C3 respectively control in turn the connection or disconnection, in the primary circuit, of the windings Ep1, Ep 2 Ep3. The most significant output Q controls the connection in phase, or in phase opposition, of the voltages at the terminals of the basic winding Epr on the one hand, and at the terminals of the elementary windings Epir
Ep 2 r Ep3 on the other hand. In the positions shown in Figure 1 for switches C4 and C5, the connection is made in phase. In the opposite positions, it is in phase opposition, thanks to the inverting lines 11 and 12 installed between C4 and C5.

Il apparaît encore à la figure 1 que des portes OU
EXCLUSIF 13, 14, 15 et un inverseur 16 sont intercalés entre les sorties binaires Qat Qb, Q et Qd du compteur 9 et des lignes de commande 17, 18, 19 et 20 des commutateurs C1, C21 C3 et (C41 C5 ), respectivement. La sortie de l'inverseur 16 est par ailleurs connectée à une autre entrée de chacune des portes OU EXCLUSIF.It still appears in FIG. 1 that OR gates
EXCLUSIVE 13, 14, 15 and an inverter 16 are inserted between the binary outputs Qat Qb, Q and Qd of counter 9 and control lines 17, 18, 19 and 20 of switches C1, C21 C3 and (C41 C5), respectively . The output of the inverter 16 is also connected to another input of each of the EXCLUSIVE gates.

Le fonctionnement du dispositif de régulation de la figure 1 s'établit alors comme suit.. The operation of the regulation device of FIG. 1 is then established as follows.

L'état des sorties QD, QC, QB, QA du compteur- décompteur 9 est représentatif d'un nombre binaire S à quatre bits correspondant chacun à l'état d'une de ces sorties, le .compteur-décompteur 9 traduisant ainsi le résultat des comparaisons opérées en 5, 6 par un nombre
S- = 0000 quand la tension entre A et B est à une valeur minimale et un nombre S = 1111 quand la tension entre A et
B est à une valeur maximale
A la mise sous tension du dispositif suivant l'invention, la sortie du compteur-décompteur 9 etant
S = 0000, l'inverseur 16 convertit le niveau "zéro" de la sortie QD en un niveau 1 sur la ligne 20 pour faire basculer les commutateurs C4 et C5 dans la position opposée à celle représentée à la figure 1, de manière à assurer une connexion des enroulements élémentaires Ep1 à Eps, en opposition de phase avec l'enroulement de base Ep.The state of the outputs QD, QC, QB, QA of the up-down counter 9 is representative of a binary number S with four bits each corresponding to the state of one of these outputs, the up-down counter 9 thus translating the result of the comparisons made in 5, 6 by a number
S- = 0000 when the voltage between A and B is at a minimum value and a number S = 1111 when the voltage between A and
B is at a maximum value
When the device according to the invention is switched on, the output of the up-down counter 9 being
S = 0000, the inverter 16 converts the "zero" level of the QD output to a level 1 on line 20 to switch switches C4 and C5 in the position opposite to that shown in FIG. 1, so as to ensure a connection of the elementary windings Ep1 to Eps, in phase opposition with the basic winding Ep.

La sortie de l'inverseur 16 se trouvant alors à I, les portes OU EXCLUSIF 13, 14, 15 inversent les sorties Q' t Qr t Q. De S= 0000 à S = 0111 on passe donc d'une position où les enroulements élémentaires Epl à Ep3 sont en série et en opposition de phase avec l'enroulement de base Ep, à une position ou seul l'enroulement de base Ep est en circuit. The output of the inverter 16 then being at I, the gates OR EXCLUSIVE 13, 14, 15 invert the outputs Q 't Qr t Q. From S = 0000 to S = 0111 we therefore move from a position where the windings elementary Epl to Ep3 are in series and in phase opposition with the base winding Ep, at a position where only the base winding Ep is in circuit.

De S = 1000 à S = 1111, la sortie Q étant à 1, la sortie de l'inverseur 16 est à zéro et les commutateurs C4 et C5 reviennent chacun à la position représentée à la figure 1. De S = 1000 à S = 1111 on repasse alors progressivement d'une position où seul l'enroulement de base est en circuit primaire, à une position où tous les enroulements élémentaires Ep1 à Ep3 sont aussi en circuit primaire, en phase avec l'enroulement de base Ep On atteint alors la valeur maximale de la tension entre A et
B, à une extrémité de la plage des variations de cette tension absorbables par le dispositif de régulation suivant l'invention. From S = 1000 to S = 1111, the output Q being at 1, the output of the inverter 16 is at zero and the switches C4 and C5 each return to the position represented in FIG. 1. From S = 1000 to S = 1111 we then progressively return from a position where only the basic winding is in the primary circuit, to a position where all the elementary windings Ep1 to Ep3 are also in the primary circuit, in phase with the basic winding Ep We then reach the maximum value of the voltage between A and
B, at one end of the range of variations of this voltage absorbable by the regulating device according to the invention.

En somme, les portes OU EXCLUSIF "inversent" l'information contenue dans les sorties QA, QB, QC lorsque la tension est en-dessous de la valeur de consigne, et ne modifient pas cette information quand la tension est supérieure à cette valeur. In short, the EXCLUSIVE OR gates "invert" the information contained in the QA, QB, QC outputs when the voltage is below the set value, and do not modify this information when the voltage is greater than this value.

On comprend que les branchementsou débranchements des enroulements élémentaires Ep1, Ep2, Ep3, en phase ou en opposition de phase avec l'enroulement de base, interviennent en fonction de l'état des sorties binaires du compteur-décompteur 9, suivant toutes les combinaisons possibles de ces états. Ces branchements font varier le rapport de transformation du transformateur de manière à réguler la tension secondaire à sa valeur de consigne, avec une précision qui dépend de la valeur de l'enroulement qui compte le plus petit nombre de spires, soit l'enroulement Ep1. It is understood that the connections or disconnections of the elementary windings Ep1, Ep2, Ep3, in phase or in phase opposition with the basic winding, take place as a function of the state of the binary outputs of the up-down counter 9, according to all the possible combinations of these states. These connections vary the transformation ratio of the transformer so as to regulate the secondary voltage to its setpoint, with an accuracy which depends on the value of the winding which has the smallest number of turns, ie winding Ep1.

Ainsi, dans un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention conçu pour etre alimente par une source de tension de 220 volts à + 10 % de taux de variation, on utilise des enroulements Ep1, Ep2 et Ep3 susceptibles d'absorber des tensions de 2,75 v ; 5,5 v et 11 volts respectivement. Thus, in an embodiment of the device according to the invention designed to be supplied by a voltage source of 220 volts at + 10% rate of change, windings Ep1, Ep2 and Ep3 are used which are capable of absorbing voltages 2.75 v; 5.5 v and 11 volts respectively.

La précision non signée de la régulation sur la tension de sortie sera alors de 2,75 = 1,25 % soit 0,6 t
220 en précision signée.The unsigned precision of the regulation on the output voltage will then be 2.75 = 1.25% or 0.6 t
220 in signed precision.

Le dispositif suivant l'invention fonctionne par ailleurs comme celui du brevet précité. Ainsi, si la tension appliquée entre les bornes A et B tend à augmenter, il en va de même de la tension recueillie entre les bornes C et D et de sa tension image au point 3. Si la tension au point 3 vient à dépasser la tension Urefmax presente sur la sortie S1, la sortie du comparateur 5 passe au niveau haut et le compteur-decompteur 9 est incremente par son entrée de comptage. Il s'ensuit que l'état des sorties de ce dernier est modifié et que le compteur-decompteur 9 commande une mise en circuit sélective d'un au moins des enroulements Epl à Ep3r suivant un schéma correspondant au taux de variation à réduire de la tension entre A et B.Si la tension entre les bornes A et B tend à diminuer, les opérations de mise en circuit d'un au moins des enroulements élémentaires s'établissent de manière similaire, avec un basculement des commutateurs C4 et C5 dans les positions opposées à celles représentées à la figure 1. The device according to the invention also functions like that of the aforementioned patent. Thus, if the voltage applied between terminals A and B tends to increase, the same goes for the voltage collected between terminals C and D and its image voltage at point 3. If the voltage at point 3 comes to exceed the Urefmax voltage present on the output S1, the output of the comparator 5 goes to the high level and the up-down counter 9 is incremented by its counting input. It follows that the state of the outputs of the latter is modified and that the up-down counter 9 commands a selective circuiting of at least one of the windings Epl to Ep3r according to a diagram corresponding to the rate of variation to be reduced by the voltage between A and B. If the voltage between terminals A and B tends to decrease, the operations of switching on at least one of the elementary windings are established in a similar manner, with a switching of the switches C4 and C5 in the opposite positions to those shown in figure 1.

On se réfère maintenant à la figure3 pour décrire un mode de réalisation d'un des commutateurs électroniques C i à C5 utilisés dans le dispositif de la figure 1, par exemple C4 étant entendu que ceux-ci peuvent être tous identiques. Reference is now made to FIG. 3 to describe an embodiment of one of the electronic switches C i to C5 used in the device in FIG. 1, for example C4, it being understood that these can all be identical.

Sur cette figure 3 il apparaît que le commutateur comprend deux triacs 20 et 21 présentant une électrode commune e, la gâchette de chaque triac 20, 21 étant connectée à un circuit de synchronisation de déclenchement 22, 23 respectivement. Les circuits 22, 23 peuvent être constitués chacun par un circuit intégre MOC3040 de la société MOTOROLA qui comprend un opto-coupleur et un circuit de synchronisation permettant d'assurer que la commutation des triacs 20, 21, a lieu en synchronisme avec une phase déterminée de la tension à réguler, en l'occurence le passage par 0 de celle-ci. Ces circuits 23 et 22 sont commandés par une sortie binaire du compteurdecompteur 9 à travers un amplificateur tampon 24 et un inverseur 25, respectivement.Ainsi cette sortie du compteur 9 peut-elle bloquer un triac et rendre conducteur simultanément l'autre triac ou inversement, pour établir une conduction entre l'électrode e et l'électrode f du triac 21, ou entre l'électrode e et l'électrode g du triac 20, pour reproduire ainsi les connexions schématisées à la figure i. In this figure 3 it appears that the switch comprises two triacs 20 and 21 having a common electrode e, the trigger of each triac 20, 21 being connected to a trigger synchronization circuit 22, 23 respectively. The circuits 22, 23 can each be constituted by an integrated circuit MOC3040 from the company MOTOROLA which includes an opto-coupler and a synchronization circuit making it possible to ensure that the switching of the triacs 20, 21 takes place in synchronism with a determined phase of the voltage to be regulated, in this case the passage through 0 thereof. These circuits 23 and 22 are controlled by a binary output of the up-counter 9 through a buffer amplifier 24 and an inverter 25, respectively. Thus this output of the counter 9 can block one triac and make the other triac conductive simultaneously or vice versa, to establish a conduction between the electrode e and the electrode f of the triac 21, or between the electrode e and the electrode g of the triac 20, to thus reproduce the connections shown diagrammatically in FIG.

De l'exemple numérique donné ci-dessus, il ressort que le dispositif suivant l'invention permet de réguler avec une précision de + 0,6 % la tension de sortie d'un transformateur dont le primaire est alimente avec une source de 220 volts présentant un taux de variation de + 10 %. Ce résultat remarquable est atteint avec un dispositif qui ne comprend que quatre enroulements primaires et cinq commutateurs électroniques, soit dix triacs. From the digital example given above, it appears that the device according to the invention makes it possible to regulate with an accuracy of + 0.6% the output voltage of a transformer whose primary is supplied with a source of 220 volts with a rate of change of + 10%. This remarkable result is achieved with a device which comprises only four primary windings and five electronic switches, ie ten triacs.

Par comparaison, il faut remarquer qu'avec le dispositif du brevet précité et un même taux de variation de la source d'alimentation l'exigence de précision de la tension régulée étant limite à + 0,5 *1' il faudrait incorporer au dispositif vingt enroulements primaires et vingt interrupteurs (soit vingt triacs). By comparison, it should be noted that with the device of the aforementioned patent and the same rate of variation of the power source the requirement for precision of the regulated voltage being limited to + 0.5 * 1 'should be incorporated into the device twenty primary windings and twenty switches (twenty triacs).

Il resulte donc de l'utilisation du dispositif conforme à la figure 1 une très importante économie de réalisation ainsi qu'un accroissement correlatif de fiabilité. It therefore results from the use of the device according to Figure 1 a very significant saving in production as well as a correlative increase in reliability.

Ce résultat remarquable est encore amélioré avec le dispositif de régulation de -la figure 2 qui permet de réduire le nombre de composants électriques et électroniques à utiliser. On retrouve notamment sur cette figure des circuits ou éléments 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, les commutateurs C1 , C2 , C3 qui sont identiques aux parties correspondantes du dispositif de la figure l et qui ne seront donc pas décrits de nouveau. This remarkable result is further improved with the regulation device of FIG. 2 which makes it possible to reduce the number of electrical and electronic components to be used. We find in particular in this figure circuits or elements 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, the switches C1, C2, C3 which are identical to the corresponding parts of the device of FIG. 1 and which will therefore not be described again.

Ce mode de réalisation se distingue essentiellement du précédent en ce que, tout en presentant des performances identiques. il compte un commutateur, un inverseur et trois portes OU EXCLUSIF en moins. This embodiment differs essentially from the previous one in that, while presenting identical performances. it has a switch, an inverter and three doors EXCLUSIVE OR less.

Suivant ce mode de réalisation de l'invention, le primaire du transformateur utilisé comprend un enroulement de base absorbant une tension U - x % correspondant au minimum de la fourchette de variation de la tension d'alimentation connectee entre A et B de valeur nominale
U. Le primaire comprend en outre quatre enroulements élémentaires Ep1, Ep 2 Ep3î Ep4 susceptibles d'absorber des variations de tension égales à x.U , x.U , x.U
8 4 2 et x.U respectivement, qui sont donc en progression géométrique de raison 2, comme dans le dispositif de la figure 1.According to this embodiment of the invention, the primary of the transformer used comprises a basic winding absorbing a voltage U - x% corresponding to the minimum of the range of variation of the supply voltage connected between A and B of nominal value
U. The primary also comprises four elementary windings Ep1, Ep 2 Ep3î Ep4 capable of absorbing voltage variations equal to xU, xU, xU
8 4 2 and xU respectively, which are therefore in geometric progression by reason 2, as in the device of FIG. 1.

Les variations de tension détectées par les moyens de comparaison agissent sur les entrées de comptage et de décomptage du compteur-décompteur 9 comme dans le mode de réalisation précédent, pour modifier l'état des sorties binaires Q' Q r Q r Q qui commandent les commutateurs Ci, C2, C3 C4 respectivement, associés aux enroulements élémentaires Ep 1 1 Ep 2 ' Eu 3 1 Ep 4 î respectivement. La connexion ou déconnexion des enroulements élémentaires dans le circuit primaire s'effectuent comme précédemment en fonction de l'état des sorties binaires du compteur 9. The voltage variations detected by the comparison means act on the counting and down counting inputs of the up-down counter 9 as in the previous embodiment, to modify the state of the binary outputs Q 'Q r Q r Q which control the switches Ci, C2, C3 C4 respectively, associated with the elementary windings Ep 1 1 Ep 2 'Eu 3 1 Ep 4 î respectively. The connection or disconnection of the elementary windings in the primary circuit is carried out as previously depending on the state of the binary outputs of the counter 9.

En regulant ainsi la tension à partir de la limite inférieure de la fourchette de variation de la tension d'alimentation du primaire et non pas à partir de la valeur moyenne de cette tension, on supprime l'inverseur (C4, C) ) du mode de réalisation precédent qui permettait de connecter les enroulements élémentaires à l'enroulement de base de manière que les tensions soient en phase ou en opposition de phase. On supprime aussi les portes OU
EXCLUSIF et l'inverseur place sur la sortie Q. By thus regulating the voltage from the lower limit of the range of variation of the primary supply voltage and not from the average value of this voltage, the inverter (C4, C)) is removed from the mode of previous embodiment which made it possible to connect the elementary windings to the basic winding so that the voltages are in phase or in phase opposition. We also delete the OR doors
EXCLUSIVE and the inverter places on exit Q.

Dans une réalisation pratique, conçue pour une alimentation de 220 volts + 10 %, les enroulements Epl, Ep2 t Ep3, Ep4 absorbent respectivement 2,75 v ; 5,5 v ; 11 v et 22 volts, l'enroulement de base absorbant 220 - 220 x 10 % = 198 volts. La précision de larégulation sur la tension de sortie est encore de + 0,6 %. In a practical embodiment, designed for a supply of 220 volts + 10%, the windings Epl, Ep2 t Ep3, Ep4 respectively absorb 2.75 v; 5.5 v; 11 v and 22 volts, the basic winding absorbing 220 - 220 x 10% = 198 volts. The accuracy of the regulation on the output voltage is still + 0.6%.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée- aux modes de réalisation décr-its et de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. C'est ainsi que le nombre d'enroulements élémentaires de l'enroulement primaire et le nombre correspondant de commutateurs electroniques n'est pas limité, ce nombre dependant de la precision que l'on veut obtenir sur la tension de sortie compte tenu des variations possibles de la tension d'entrée. Ainsi, grâce à l'invention on peut, à volonté, accroître soit la précision de la régulation de sortie, soit la plage des variations de- la tension d'alimentation à réguler, en ajoutant un ou plusieurs enroulements élémentaires sur le primaire du transformateur. De même, d'autres moyens peuvent être utilisés pour comparer la tension de sortie à une ou plusieurs tensions de référence, pour exploiter l'information résultante et piloter les commutateurs électroniques. Ces derniers pourraient, en outre, prendre des formes, bien connues dans la technique, autres que celle donnee à la figure 3. Of course, the invention is not limited to the embodiments described and numerous modifications can be made thereto without departing from its scope. Thus the number of elementary windings of the primary winding and the corresponding number of electronic switches is not limited, this number depending on the precision that one wants to obtain on the output voltage taking into account the variations input voltage possible. Thus, thanks to the invention, it is possible, at will, to increase either the precision of the output regulation, or the range of variations of the supply voltage to be regulated, by adding one or more elementary windings on the primary of the transformer. . Likewise, other means can be used to compare the output voltage with one or more reference voltages, to exploit the resulting information and control the electronic switches. The latter could, moreover, take forms, well known in the art, other than that given in FIG. 3.

En outre, l'invention n'est pas limite à un dispositif de régulation comprenant, comme moyen de commande, un compteur-decompteur binaire. Les commutations pourraient être commandées par un microprocesseur, par exemple, élaborant des commandes adequates à partir d'informations reçues des moyens de comparaison. Furthermore, the invention is not limited to a regulation device comprising, as control means, a binary up-down counter. The switches could be controlled by a microprocessor, for example, developing adequate commands from information received from the comparison means.

De même, la numération binaire utilisée pour déterminer le "poids" relatif des divers enroulements élémentaires pourrait être remplacée par des numérations de base autres que 2. Similarly, the binary numeration used to determine the relative "weight" of the various elementary windings could be replaced by basic numeration other than 2.

Claims

l. AC voltage regulation device comprising a ------------------------------------------ - transformer (T) comprising first and second windings, one of which constitutes a primary winding which, in operation. an alternating supply voltage is applied, and the other a secondary winding delivering at least one regulated alternating voltage, one of the windings being subdivided into several elementary windings, a source (4) of reference voltage (s), means ( 5, 6) of comparison of the reference voltage to an image voltage of the regulated alternating voltage, and of the electronic switching circuits connected to said elementary windings and selectively controlled as a function of the result of said comparison to modify the transformation ratio of said transformer by turning on and off said elementary windings, characterized in that said winding comprises several elementary windings defining respectively with the other winding elementary transformation ratios in geometric progression of reason 2 and in that said switching means are associated with means of control adapted to control the serial connection of a combination of said windings according to the result of said comparison.

2. Device according to Claim 1, characterized in that the said control means consist of a binary up-down counter (9) supplied by the comparison means and having several binary outputs each controlling, by means of the switching means , putting an associated elementary winding into conduction or off-circuit, each binary output controlling an elementary winding of the same rank as its weight in the increasing direction of the geometric progression.

3. Device according to any one of claims l and 2, characterized in that said winding comprising several elementary windings further comprises a base winding defining with the other winding a predetermined transformation ratio.

4. Device according to claim 3, characterized in that the base winding (Ep) is part of the transformer primary, this winding being dimensioned to absorb a voltage corresponding to the minimum of the primary supply voltage, the most strong elementary windings being dimensioned to absorb half of the total amplitude of the variation of this supply voltage.

5. Device according to claim 3, characterized in that the base winding (Ep) is part of the transformer primary, this winding being dimensioned to absorb a voltage corresponding to the average nominal voltage of the primary supply voltage , the strongest of the elementary windings being dimensioned to absorb half the amplitude of the variations of this voltage, on either side of this nominal value.

6. Device -conform to claim 5, characterized in that an inverter (16) is mounted on the output (QD) of greater weight of the up-down counter (9), between this output and electronic switches (C4,

C5) forming part of the switching means, these switches being excited by the output of the inverter to reverse the connection direction of the elementary windings put into primary circuit by these switching means.

7. Device according to claim 6, characterized in that it comprises EXCLUSIVE OR doors (13, 14, i5) each connected by an input to an associated output of the up-down counter (9) other than that of stronger weights and switches (C ,, C2, C3 Y forming part of the switching means and controlled by an associated output of one of the doors (13, 14, 15) for switching on or off an associated elementary winding, the EXCLUSIVE OR doors (13, 14, 15) each having another input supplied by the output of the inverter (16).

8. Device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the comparison means comprise two comparators (5, 6) to which are applied, on the one hand, respectively, a maximum reference voltage and a voltage minimum reference and, on the other hand, said image voltage of the alternating voltage regulated at the transformer secondary.

9. Device in accordance with claim 8, characterized in that the counting and down counting inputs of the binary up-down counter (9) are connected, one to the output of one of the comparators (5), the other to the output of the other comparator (6).

10. Device according to any one of claims 6 to 9, characterized in that said electronic switches (cry t C2, C3 t C4, C5) each consist of two triacs (20, 21) connected by an electrode d common input (e), the output electrodes (f, g) of the triacs (20, 21) being connected to an elementary winding and to means for switching off this winding, respectively, one of the triggers of the triacs (20, 21) being connected to a binary output of the up-down counter (9) through a buffer amplifier (24) and a trigger circuit in synchronism with a predetermined phase of the voltage to be regulated (23), the other trigger being connected to this same output through an inverter (25) and a trigger synchronization circuit (22) identical to the circuit (23), the triggers being thus controlled to block one of the triacs while the other leads, Or vice versa.

11. Device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that it comprises a rectification and filtering circuit (1, 2) connected between the secondary winding (E) and said comparison means (5, 6) and delivering said image voltage of the regulated voltage.