FR2650129A1 - Self-contained supply device with AC voltage output for electrical apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF D'ALIMENTATION AUTONOME A SORTIE DE TENSION
ALTERNATIVE POUR APPAREILLAGE ELECTRIQUE
La présente invention concerne un dispositif d'alimentation autonome à sortie de tension alternative pour appareillage électrique.AUTONOMOUS SUPPLY DEVICE WITH VOLTAGE OUTPUT
ALTERNATIVE FOR ELECTRICAL EQUIPMENT
The present invention relates to an autonomous power supply device with alternating voltage output for electrical equipment.
L'invention s'applique plus particulièrement à des appareillages électriques pour le fonctionnement desquels une coupure d'alimentation de faible durée n'est pas préjudiciable. The invention applies more particularly to electrical apparatus for the operation of which a short-term power cut is not detrimental.
On connatt principalement deux types d'alimentation autonome pour appareillages électriques. There are mainly two types of autonomous power supply for electrical equipment.
Un premier type est constitué par les groupes électrogènes qui utilisent comme source d'énergie des carburants à base de pétrole. Les groupes électrogènes sont capables de fournir de l'énergie électrique pendant des durées assez longues et ils peuvent accepter des charges de puissance plus ou moins élevées suivant leurs caractéristiques. Ils présentent en revanche un certain nombre d'inconvénients qui les rendent peu attirants, par exemple, pour un artisan effectuant des travaux à domicile à l'intérieur d'un bâtiment. Ces inconvénients sont notamment le bruit, l'encombrement, le rejet de fumée et l'emploi d'une source d'énergie autre que l'électricité. A first type consists of generator sets which use petroleum-based fuels as an energy source. The generator sets are capable of supplying electrical energy for fairly long periods of time and they can accept higher or lower power loads depending on their characteristics. On the other hand, they have a certain number of drawbacks which make them unattractive, for example, for a craftsman carrying out work at home inside a building. These drawbacks include noise, congestion, smoke rejection and the use of an energy source other than electricity.
Un deuxième type est constitué par les alimentations de secours communément appelées onduleurs, qui ne peuvent être réellement considérées comme des alimentations autonomes en raison de leur faible temps d'autonomie, excédant rarement une dizaine de minutes. De telles alimentations sont en général prévues et utilisées pour assurer la sécurité électrique des systèmes informatiques ; elles ont pour but de pallier aux microcoupures du secteur et de permettre la sauvegarde des informations en cas de coupure du réseau électrique.Ces alimentations de secours sont généralement constituées d'une série d'accumulateurs basse tension montés en parallèle, qui sont chargés par le secteur en période de repos et qui, en période d'utilisation, restituent l'énergie emmagasinée à la charge par l'intermédiaire d'un transformateur élévateur de tension et d'un convertisseur de courant continu en courant alternatif. L'inconvénient majeur dece type d'alimentations est leur faible rendement, notamment lié à l'utilisation d'un transformateur en période d'utilisation pour élever la tension de sortie des accumulateurs. A second type is constituted by emergency power supplies commonly called inverters, which cannot really be considered as autonomous power supplies because of their short autonomy time, rarely exceeding ten minutes. Such power supplies are generally provided and used to ensure the electrical security of computer systems; their purpose is to compensate for micro-cuts in the sector and to allow information to be saved in the event of a power cut. These backup power supplies generally consist of a series of low-voltage accumulators connected in parallel, which are charged by the sector in rest period and which, in period of use, restore the stored energy to the load via a step-up transformer and a converter from direct current to alternating current. The major drawback of this type of power supply is their low efficiency, in particular linked to the use of a transformer during periods of use to raise the output voltage of the accumulators.
La présente invention vise à réaliser un dispositif d'alimentation autonome pour appareillage électrique qui pallie aux inconvénients exposés ci-dessus, qui dispose d'une autonomie importante tout en étant d'un rendement élevé. The present invention aims to provide an autonomous power supply device for electrical equipment which overcomes the drawbacks exposed above, which has a large autonomy while being of high efficiency.
Selon sa caractéristique principale, la présente invention concerne un dispositif d'alimentation autonome à sortie de tension alternative pour appareillage électrique, comportant des bornes de sortie d'une tension alternative et une série d'accumulateurs basse tension en courant continu, lesdits accumulateurs étant destinés à restituer pendant une période d'utilisation tout ou partie de l'énergie électrique qu'ils ont emmagasinée pendant une période de charge, caractérisé en ce qutil comporte un circuit d'accumulation comportant outre lesdits accumulateurs, des moyens de commutation d'un montage en parallèle desdits accumulateurs en période de charge en un montage en série de ces derniers en période d'utilisation, et inversement, et des moyens de conversion d'un signal de tension continue délivré par lesdits accumulateurs en période d'utilisation en un signal de tension alternative destiné à être délivré auxdites bornes de ladite sortie de tension alternative. According to its main characteristic, the present invention relates to an autonomous power supply device with alternating voltage output for electrical equipment, comprising terminals for output of an alternating voltage and a series of low voltage direct current accumulators, said accumulators being intended to restore during a period of use all or part of the electrical energy which they have stored during a charging period, characterized in that it comprises an accumulation circuit comprising, in addition to said accumulators, means for switching an assembly in parallel of said accumulators during charging period in a series connection of the latter during period of use, and vice versa, and of means for converting a DC voltage signal delivered by said accumulators during period of use into a signal of alternating voltage intended to be supplied to said terminals of said alternating voltage output .
Le fait de réaliser des moyens de commutation d'un montage en parallèle des accumulateurs vers un montage en série de ces derniers permet d'éviter le besoin des dispositifs de l'art antérieur d'avoir recours à un transformateur élévateur de tension, ce qui augmente considérablement le rendement global d'un tel dispositif. The fact of making switching means from a parallel mounting of the accumulators to a series mounting of the latter makes it possible to avoid the need for the devices of the prior art to have recourse to a step-up transformer, which considerably increases the overall yield of such a device.
Les moyens de conversion comportent avantageusement un circuit convertisseur en H, constitué de quatre montages à phototransistors commandant chacun un circuit de puissance comportant au moins un transistor de puissance, et un circuit de commande dudit convertisseur en H constitué d'au moins un compteur piloté par une horloge un premier, deuxième, troisième et quatrième montage à phototransistors commandant respectivement un premier, deuxième, troisième et quatrième circuit de puissance dont le transistor associé est relié par son collecteur respectivement pour les premier et deuxième, directement à une borne de tension continue maximum dudit circuit d'accumulation, et pour les troisième et quatrième, respectivement à une première et à une seconde borne d'une sortie de tension. The conversion means advantageously comprise an H converter circuit, consisting of four phototransistor assemblies each controlling a power circuit comprising at least one power transistor, and a control circuit of said H converter consisting of at least one counter controlled by a clock a first, second, third and fourth assembly with phototransistors respectively controlling a first, second, third and fourth power circuit whose associated transistor is connected by its collector respectively for the first and second, directly to a maximum DC voltage terminal of said accumulation circuit, and for the third and fourth, respectively to a first and to a second terminal of a voltage output.
Etant donné que l'invention s'applique à un dispositif destiné à des appareillages électriques ne nécessitant pas une tension parfaitement sinusoidale, tels que de l'outillage à main, et qu'elle ne vise pas la protection contre des micro-coupures, on peut ainsi simplifier considérablement les moyens de conversion en obtenant à leur sortie une tension alternative pseudocarrée, ce qui permet de réduire de manière notable le coût d'un t-el dispositif. Since the invention applies to a device intended for electrical apparatuses which do not require a perfectly sinusoidal voltage, such as hand tools, and that it does not aim at protection against micro-cuts, can thus considerably simplify the conversion means by obtaining a pseudocarred alternating voltage at their output, which makes it possible to significantly reduce the cost of a device.
Le dispositif selon l'invention peut, soit fonctionner en alimentation de secours en cas de panne du secteur fourni par le réseau électrique, soit en groupe d'alimentation autonome portable, mis en charge au repos pour pouvoir être utilisé sur des lieux où il est difficile de se raccorder au secteur. The device according to the invention can either operate as a backup power supply in the event of a power failure provided by the electrical network, or in a portable autonomous power supply group, charged at rest so that it can be used in places where it is difficult to connect to the mains.
A cet effet, le dispositif selon l'invention comporte avantageusement un premier circuit de commutation à deux positions, de préférence de type électromécanique, dont une première entrée est reliée à des bornes d'une entrée secteur de tension alternative et dont une seconde entrée est reliée auxdites bornes de sortie desdits moyens de conversion, la sortie dudit circuit de commutation constituant ladite sortie de tension alternative du dispositif et ladite seconde entrée correspondant de préférence à un état de repos dudit premier circuit de commutation. To this end, the device according to the invention advantageously comprises a first two-position switching circuit, preferably of the electromechanical type, a first input of which is connected to terminals of an AC mains input and a second input of which is connected to said output terminals of said conversion means, the output of said switching circuit constituting said alternating voltage output of the device and said second input preferably corresponding to an idle state of said first switching circuit.
Le dispositif selon l'invention comporte également, de manière particulièrement avantageuse, un deuxième circuit de commutation, à deux positions, de préférence de type électromécanique dont une première entrée est propre à être reliée aux bornes d'une alimentation externe et dont une seconde entrée est en l'air, et un circuit chargeur dont des bornes d'entrée sont reliées à des bornes dudit deuxième circuit de commutation et dont des bornes de sortie sont reliées à des bornes d'entrée dudit circuit d'accumulation, ladite seconde entrée correspondant de préférence à un état de repos dudit deuxième circuit de commutation. The device according to the invention also comprises, in a particularly advantageous manner, a second switching circuit, with two positions, preferably of the electromechanical type, a first input of which is suitable for being connected to the terminals of an external power supply and of which a second input is in the air, and a charger circuit whose input terminals are connected to terminals of said second switching circuit and whose output terminals are connected to input terminals of said accumulation circuit, said second corresponding input preferably in an idle state of said second switching circuit.
La commutation du dispositif selon l'invention d'une période de charge des accumulateurs vers une période d'utilisation de l'énergie qu'ils ont emmagasinée s'effectue ainsi automatiquement, sans nécessité l'intervention de l'utilisateur. The switching of the device according to the invention from a period of charging the accumulators to a period of using the energy which they have stored is thus effected automatically, without the need for user intervention.
Dans le cas d'une alimentation de secours destinée à pallier les défaillances du réseau électrique, ladite alimentation externe est avantageusement constituée directement par le secteur et circuit chargeur comporte un transformateur abaisseur de tension et un convertisseur courant alternatif/courant continu (CA/CC) propre à convertir un courant alternatif basse tension délivré par le transformateur en un courant continu destiné à la charge des accumulateurs, ledit transformateur étant dimensionné pour abaisser la tension fournie par le secteur jusqu'à une valeur permettant que la tension de sortie dudit convertisseur CA/CC corresponde à la tension de charge des accumulateurs. In the case of an emergency power supply intended to compensate for the failures of the electrical network, said external power supply is advantageously constituted directly by the sector and charger circuit comprises a step-down transformer and an alternating current / direct current (AC / DC) converter suitable for converting a low-voltage alternating current supplied by the transformer into a direct current intended for charging the accumulators, said transformer being dimensioned to lower the voltage supplied by the sector to a value allowing the output voltage of said AC converter / CC corresponds to the charging voltage of the accumulators.
Il est bien entendu que ce dispositif peut également servir, non pas d'alimentation de secours mais d'alimentation autonome et transportable. Il suffit pour cela de mettre en charge le dispositif sur le secteur, puis de le débrancher pour l'acheminer vers son lieu d'utilisation. It is understood that this device can also serve, not as emergency power but as autonomous and transportable power. It is enough to charge the device on the sector, then unplug it to route it to its place of use.
Si l'application en alimentation de secours n'est pas souhaitée, il est également possible d'utiliser un dispositif selon l'invention dans lequel l'alimentation externe est avantageusement constituée d'une source alternative basse tension et ledit circuit chargeur comporte un convertisseur CA/CC propre à convertir le courant alternatif délivré par ladite source basse tension en un courant continu destiné à la charge des accumulateurs, ladite source alternative délivrant de préférence une tension permettant que la tension de sortie dudit convertisseur CA/CC corresponde à la tension de charge des accumulateurs. Il peut s'agir par exemple de panneaux capteurs solaires. If the application of emergency power supply is not desired, it is also possible to use a device according to the invention in which the external power supply advantageously consists of a low voltage alternative source and said charger circuit includes a converter AC / DC suitable for converting the alternating current delivered by said low voltage source into a direct current intended for the charging of accumulators, said alternating source preferably delivering a voltage allowing the output voltage of said AC / DC converter to correspond to the voltage of charging of accumulators. They may, for example, be solar collector panels.
On peut également prévoir que dans ce cas, le circuit chargeur comporte un commutateur permettant de déconnecter le convertisseur (CA/CC) pour permettre une charge directe des batteries sur une alimentation externe de courant continu, comme par exemple une batterie de véhicule. It can also be provided that in this case, the charger circuit includes a switch enabling the converter (AC / DC) to be disconnected to allow direct charging of the batteries on an external direct current supply, such as for example a vehicle battery.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse du dispositif selon l'invention, les moyens de commutation du circuit d'accumulation comportent avantageusement au moins un troisième circuit de commutation, à deux positions, de préférence de type électromécanique, chaque accumulateur étant relié par une borne négative à une entrée d'une cellule dudit troisième circuit de commutation, une première sortie de la cellule associée au premier accumulateur étant reliée à ladite borne de sortie de tension minimum dudit circuit d'accumulation, une première sortie de chaque autre cellule étant reliée d'une part à une borne positive de l'accumulateur précédent, elle-même reliée par l'intermédiaire d'une diode, à une desdites bornes de sortie du circuit chargeur correspondant à la tension maximum, et une seconde sortie de chaque cellule étant reliée à une borne de tension minimum, la borne positive du dernier accumulateur étant reliée d'une part à ladite borne de sortie de tension maximum dudit circuit d'accumulation et d'autre part, par l'intermédiaire d'une diode, à ladite borne de sortie du circuit chargeur correspondant à la tension maximum, la première sortie desdites cellules correspondant de préférence à un état de repos dudit troisième circuit de commutation. According to another particularly advantageous characteristic of the device according to the invention, the switching means of the accumulation circuit advantageously comprise at least a third switching circuit, with two positions, preferably of the electromechanical type, each accumulator being connected by a negative terminal to an input of a cell of said third switching circuit, a first output of the cell associated with the first accumulator being connected to said minimum voltage output terminal of said accumulation circuit, a first output of each other cell being connected of a part to a positive terminal of the preceding accumulator, itself connected via a diode, to one of said output terminals of the charger circuit corresponding to the maximum voltage, and a second output of each cell being connected to a minimum voltage terminal, the positive terminal of the last accumulator being connected on the one hand to the said maximum voltage output terminal of said accumulation circuit and on the other hand, via a diode, to said output terminal of the charger circuit corresponding to the maximum voltage, the first output of said cells preferably corresponding to an idle state of said third switching circuit.
Selon encore une autre caractéristique, le dispositif comporte avantageusement un circuit limiteur de puissance associé aux moyens de conversion et propre à bloquer la commande des moyens de conversion lorsque la puissance prélevée sur la sortie du circuit d'accumulation atteint une valeur limite supérieure prédéterminée. According to yet another characteristic, the device advantageously comprises a power limiting circuit associated with the conversion means and capable of blocking the control of the conversion means when the power taken from the output of the accumulation circuit reaches a predetermined upper limit value.
Un tel circuit limiteur de puissance permet d'éviter que le dispositif ne soit endommagé lorsque l'appareillage électrique constituant la charge du dispositif tire une intensité trop importante sur les bornes de sortie. Such a power limiting circuit makes it possible to prevent the device from being damaged when the electrical equipment constituting the load of the device draws too great an intensity on the output terminals.
Afin que l'appareillage électrique branché sur le dispositif de l'invention fonctionne de manière convenable, le dispositif selon l'invention comporte avantageusement un circuit limiteur de tension associé aux moyens de conversion et propre à bloquer la commande des moyens de conversion lorsque la tension présente sur la sortie du circuit d'accumulation atteint une valeur limite inférieure prédéterminée. So that the electrical equipment connected to the device of the invention functions properly, the device according to the invention advantageously comprises a voltage limiting circuit associated with the conversion means and suitable for blocking the control of the conversion means when the voltage present on the output of the accumulation circuit reaches a predetermined lower limit value.
La valeur limite inférieure de la tension de sortie peut être déterminée en fonction de l'appareillage électrique utilisé. Ceci permet d'une part de ne pas décharger les accumulateurs lorsque la tension qu'ils sont capables de fournir n'est plus suffisante pour assurer un bon fonctionnement de l'appareillage électrique. Ils se rechargent de ce fait plus rapidement. The lower limit value of the output voltage can be determined depending on the electrical equipment used. This makes it possible on the one hand not to discharge the accumulators when the voltage which they are capable of supplying is no longer sufficient to ensure correct operation of the electrical equipment. They recharge more quickly.
Selon d'autres caractéristiques particulièrement avantageuses du dispositif selon l'invention - lesdits accumulateurs sont de type électrochimique - et ledit circuit d'accumulation comporte vingt accumulateurs basse tension d'une tension nominale de 12 V de sorte que la tension alternative délivrée soit de l'ordre de 220 V. According to other particularly advantageous characteristics of the device according to the invention - said accumulators are of the electrochemical type - and said accumulation circuit comprises twenty low voltage accumulators with a nominal voltage of 12 V so that the alternating voltage delivered is of l of 220 V.
On obtient ainsi un dispositif d'alimentation autonome ne subissant pas de baisse de tension selon la charge qui y est connectée, pouvant fournir des puissances élevées pour un faible encombrement et un faible poids, et qui est en outre d'un rendement particulièrement élevé par rapport aux dispositifs de l'art antérieur. An autonomous power supply device is thus obtained which does not undergo a voltage drop depending on the load connected to it, capable of providing high powers for a small footprint and a low weight, and which is also of particularly high efficiency by compared to the devices of the prior art.
On décrira maintenant plus en détails une forme de réalisation particulière de l'invention qui en fera mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, étant entendu toutefois que cette forme de réalisation est choisie à titre d'exemple et qu'elle n'est nullement limitative. Sa description est illustrée par les dessins annexés, dans lesquels
- la figure 1 représente un schéma synoptique d'un dispositif d'alimentation autonome selon l'inventiôn
- la figure 2 représente sous forme simplifiée, le schéma électronique des moyens de conversion représentés à la figure 1
- la figure 3 représente sous forme de chronogrammes, la forme des signaux présents en différents points des moyens de conversion représentés à la figure 2
- et la figure 4 représente une forme de réalisation d'un circuit de commande des moyens de conversion du dispositif selon l'invention, lesquels ne sont représentés qu'en partie sur cette figure.A particular embodiment of the invention will now be described in more detail which will make it better understand the essential characteristics and the advantages, it being understood however that this embodiment is chosen by way of example and that it is in no way limiting. Its description is illustrated by the accompanying drawings, in which
- Figure 1 shows a block diagram of an autonomous power supply device according to the invention
- Figure 2 shows in simplified form, the electronic diagram of the conversion means shown in Figure 1
- Figure 3 shows in the form of timing diagrams, the shape of the signals present at different points of the conversion means shown in Figure 2
- And Figure 4 shows an embodiment of a control circuit of the device conversion means according to the invention, which are only shown in part in this figure.
Le dispositif d'alimentation autonome représenté à la figure 1 comporte essentiellement un circuit d'accumulation 1, à 20 accumulateurs A 101 à A 120, et des moyens de conversion de tension 2. L'ensemble sert à alimenter une charge 5, par l'intermédiaire d'un premier circuit de commutation 7, qui permet par ailleurs de connecter la charge 5 à une alimentation secteur 9. Un circuit chargeur 6 a pour rôle de charger le circuit d'accumulation à partir de l'alimentation 9, par l'intermédiaire d'un second circuit de commutation 8. Le circuit d'accumulation 1 inclut lui-même des moyens de commutation, qui constituent un troisième circuit de commutation, déterminant le montage des accumulateurs en série ou en parallèle.Quant aux moyens de conversion 2, ils comportent principalement des éléments appartenant à un circuit convertisseur 23 et un circuit de commande 3, et il est associé à un circuit 4 de protection de fronts de signaux (figures 2 et #). The autonomous supply device represented in FIG. 1 essentially comprises an accumulation circuit 1, with 20 accumulators A 101 to A 120, and voltage conversion means 2. The assembly serves to supply a load 5, by l intermediary of a first switching circuit 7, which moreover makes it possible to connect the load 5 to a mains supply 9. A charger circuit 6 has the role of charging the accumulation circuit from the supply 9, by l intermediary of a second switching circuit 8. The accumulation circuit 1 itself includes switching means, which constitute a third switching circuit, determining the mounting of the accumulators in series or in parallel. 2, they mainly comprise elements belonging to a converter circuit 23 and a control circuit 3, and it is associated with a circuit 4 for protecting signal edges (FIGS. 2 and #).
Dans le circuit d'accumulation 1, les 20 accumulateurs A101 à A120 sont de type électrochimique. Ils présentent chacun une tension nominale de 12 V et fonctionnent sous basse tension en courant continu. Ils sont destinés à restituer pendant une période d'utilisation, tout ou partie de l'énergie électrique qu'ils ont pu emmagasiner pendant une période de charge. In the accumulation circuit 1, the 20 accumulators A101 to A120 are of the electrochemical type. They each have a nominal voltage of 12 V and operate under low voltage in direct current. They are intended to restore during a period of use, all or part of the electrical energy that they were able to store during a charging period.
A cet effet, le circuit d'accumulation I comporte deux bornes d'entrée 11 et 12, acceptant une tension continue de 12 V fournie par le circuit chargeur 6 (qui sera décrit par la suite) et destinée à la charge des accumulateurs, la borne 11 étant une entrée + 12 V et la borne 12 étant une entrée 0 V. To this end, the accumulation circuit I comprises two input terminals 11 and 12, accepting a direct voltage of 12 V supplied by the charger circuit 6 (which will be described later) and intended for charging the accumulators, the terminal 11 being a + 12 V input and terminal 12 being a 0 V input
En période de charge, ctest-à-dire lorsque les accumulateurs doivent emmagasiner de l'énergie électrique, les bornes positives des accumulateurs A101 à A120 sont reliées chacune respectivement aux cathodes de diodes D101 à D120 dont les anodes sont toutes reliées à la borne 11. During the charging period, that is to say when the accumulators have to store electrical energy, the positive terminals of the accumulators A101 to A120 are each connected respectively to the diode cathodes D101 to D120, the anodes of which are all connected to the terminal 11 .
Dans le même temps les bornes négatives de ces accumulateurs sont directement reliées à la borne 12, correspondant à une masse flottante fournie par le circuit chargeur 6.At the same time the negative terminals of these accumulators are directly connected to terminal 12, corresponding to a floating mass supplied by the charger circuit 6.
Pendant les périodes de charge, les accumulateurs se trouvent donc montés en parallèle sur les bornes d'entrée de tension continue 11 et 12. During charging periods, the accumulators are therefore mounted in parallel on the DC voltage input terminals 11 and 12.
En période d'utilisation, chaque borne positive d'un accumulateur AlOi à A119 est respectivement reliée à la borne négative d'un autre accumulateur A102 à A120, en cascade. La borne négative du premier accumulateur A101 étant reliée à une borne de sortie de tension minimum 13 du circuit d'accumulation. La borne positive du dernier accumulateur A120 est reliée à une borne de sortie de tension maximum 14 de ce même circuit. During the period of use, each positive terminal of an accumulator AlOi at A119 is respectively connected to the negative terminal of another accumulator A102 to A120, in cascade. The negative terminal of the first accumulator A101 being connected to a minimum voltage output terminal 13 of the accumulation circuit. The positive terminal of the last accumulator A120 is connected to a maximum voltage output terminal 14 of this same circuit.
Les accumulateurs sont donc, pendant les périodes d'utilisation, connectés en série de manière à présenter sur les bornes de sortie du circuit d'accumulation, une tension continue égale à la somme des tensions présentes aux bornes de chaque accumulateur, ce qui permettra d'obtenir une tension alternative d'environ 220 V. The accumulators are therefore, during the periods of use, connected in series so as to present on the output terminals of the accumulation circuit, a direct voltage equal to the sum of the voltages present at the terminals of each accumulator, which will allow d '' obtain an AC voltage of approximately 220 V.
Afin de permettre la commutation du montage série des accumulateurs en période de charge vers le montage parallèle de ces derniers en période d'utilisation, et inversement, le circuit d'accumulation 1 comporte des moyens de commutation, constitués par le troisième circuit de commutation 15, de type électromécanique à deux positions, qui comprend un nombre de cellules de commutation identique au nombre d'accumulateurs, à savoir 20 dans la réalisation décrite. In order to allow the switching from the series mounting of the accumulators during the charging period to the parallel mounting of the latter during the period of use, and vice versa, the accumulation circuit 1 comprises switching means, constituted by the third switching circuit 15 , of electromechanical type with two positions, which comprises a number of switching cells identical to the number of accumulators, namely 20 in the embodiment described.
On peut commander ces cellules de commutation à l'aide de relais électromécaniques de type courant, par exemple à trois cellules, en en plaçant plusieurs dans le circuit de commutation, tous les relais alors utilisés étant commandés simultanément. Toutefois, pour des raisons de clarté on a représenté sur la figure 1, un seul relais
K1, qui commande 20 cellules de commutation.These switching cells can be controlled using electromechanical relays of the current type, for example with three cells, by placing several in the switching circuit, all the relays then used being controlled simultaneously. However, for reasons of clarity, there is shown in Figure 1, a single relay
K1, which controls 20 switching cells.
Chacune des cellules de commutation a sa borne commune ou borne d'entrée reliée à la borne négative d'un accumulateur. Une première borne commandée ou borne de sortie de chacune des cellules associées aux accumulateurs
A102 à A120 est respectivement reliée à la borne positive de chacun des accumulateurs A101 à A119. La première borne de sortie de la cellule associée à l'accumulateur A101 est reliée à la borne de sortie de tension minimum 13 du circuit d'accumulation, alors que l'ensemble des deuxièmes bornes commandées ou bornes de sortie de toutes les cellules sont reliées à la masse correspondant à la borne 12 du circuit d'accumulation.Each of the switching cells has its common terminal or input terminal connected to the negative terminal of an accumulator. A first controlled terminal or output terminal of each of the cells associated with the accumulators
A102 to A120 is respectively connected to the positive terminal of each of the accumulators A101 to A119. The first output terminal of the cell associated with the accumulator A101 is connected to the minimum voltage output terminal 13 of the accumulation circuit, while all of the second controlled terminals or output terminals of all the cells are connected to the ground corresponding to terminal 12 of the accumulation circuit.
La commande du relais K1 s'effectue directement par la tension présente à l'entrée du circuit d'accumulation, et la position au repos du relais KI est telle que celle représentée à la figure 1, de sorte qu'en période d'utilisation, aucune énergie ne soit nécessaire pour la commande de ces moyens de commutation. The relay K1 is controlled directly by the voltage present at the input of the accumulation circuit, and the rest position of the relay KI is as that shown in Figure 1, so that during use , no energy is necessary for the control of these switching means.
Les moyens de conversion 2 du dispositif d'alimentation assurant la transformation du signal de tension continue délivré par le circuit d'accumulation 1 en un signal de tension alternative délivré sur des bornes de sortie 21 et 22 de ces moyens de conversion. Les moyens de conversion 2 seront décrits par. la suite à l'aide de la figure 2. The conversion means 2 of the power supply device ensuring the transformation of the DC voltage signal delivered by the accumulation circuit 1 into an AC voltage signal delivered on output terminals 21 and 22 of these conversion means. The conversion means 2 will be described by. following using Figure 2.
Le circuit d'accumulation 1 et les moyens de conversion 2, tels que décrit ci-dessus, peuvent constituer un dispositif d'alimentation autonome à sortie de tension alternative pour un appareillage électrique constitué par la charge 5, qui peut être branchée directement sur les bornes de sortie de tension alternative 21 et 22 des moyens de conversion. The accumulation circuit 1 and the conversion means 2, as described above, can constitute a self-contained supply device with alternating voltage output for an electrical apparatus constituted by the load 5, which can be connected directly to the AC voltage output terminals 21 and 22 of the conversion means.
'Le circuit chargeur 6 est réalisé avec des moyens connus. Il comporte un transformateur abaisseur de tension et un convertisseur CA/CC propre à convertir un courant alternatif basse tension délivré par le transformateur en un courant continu destiné à la charge des accumulateurs. 'The charger circuit 6 is produced with known means. It includes a step-down transformer and an AC / DC converter capable of converting a low-voltage alternating current delivered by the transformer into a direct current intended for charging the accumulators.
La réalisation du circuit chargeur 6 étant à la portée de l'homme du métier, il ne sera pas plus précisément décrit.The realization of the charger circuit 6 being within the reach of those skilled in the art, it will not be described more precisely.
Le premier circuit de commutation 7 est constitué par un relais électromécanique K2 à deux positions, qui présente deux cellules de commutation utilisées. La borne commune 71 ou 72 de chacune des cellules constitue une borne de sortie de tension alternative destinée à alimenter la charge 5. Les premières bornes commandées ou premières entrées 73 et 74 appartenant respectivement aux deux cellules sont reliées chacune à l'une des deux bornes d'une entrée secteur 9 de tension alternative en 220 V. Les deuxièmes bornes commandées ou bornes d'entrée 75 et 76 des deux cellules sont respectivement reliées aux bornes de sortie 21 et 22 des moyens de conversion 2. The first switching circuit 7 is constituted by an electromechanical relay K2 with two positions, which has two switching cells used. The common terminal 71 or 72 of each of the cells constitutes an AC voltage output terminal intended to supply the load 5. The first controlled terminals or first inputs 73 and 74 belonging respectively to the two cells are each connected to one of the two terminals a mains input 9 of alternating voltage at 220 V. The second controlled terminals or input terminals 75 and 76 of the two cells are respectively connected to the output terminals 21 and 22 of the conversion means 2.
Ce circuit de commutation 7 sert à alimenter la charge 5, soit directement par le secteur de tension alternative 220 V, soit par le dispositif d'alimentation autonome en l'absence de tension présente sur le secteur. This switching circuit 7 is used to supply the load 5, either directly by the AC voltage sector 220 V, or by the autonomous supply device in the absence of voltage present on the sector.
La commande du relais électromécanique K2 est de préférence réalisée de sorte qu'il soit excité lorsqu'une tension est présente sur l'entrée secteur 9. La position au repos des contacts de ses cellules correspond alors à mettre en liaison les sorties 71 et 72 avec les entrées 75 et 76 reliées. aux moyens de conversion 2, afin qu'en l'absence de tension secteur, aucune énergie ne soit consommée par la commande des moyens de commutation 7.The electromechanical relay K2 is preferably controlled so that it is energized when a voltage is present on the mains input 9. The position at rest of the contacts of its cells then corresponds to linking the outputs 71 and 72 with inputs 75 and 76 connected. to the conversion means 2, so that in the absence of mains voltage, no energy is consumed by the control of the switching means 7.
Le deuxième circuit de commutation 8 est constitué d'un relais électromécanique K3 à deux positions, dont deux cellules de commutation sont utilisées. La borne commune ou sortie 81 et 82 de chacune des cellules, est reliée à une des bornes d'entrée du circuit chargeur 6. Les premières bornes commandées ou premières entrées 83 et 84 des cellules sont reliées aux bornes d'entrée secteur de tension alternative 9. La deuxième borne commandée ou deuxième entrée 85 et 86 de chacune des cellules est "en l'air". La position au repos du relais électromécanique K3 correspond à la position de contact des bornes 81 avec 85 et 82 avec 86 de sorte que le chargeur 6 est déconnecté de l'alimentation secteur 9.La commande de ce relais K3 est ainsi réalisée de sorte qu'il se trouve excité lorsqu'une tension est présente aux bornes d'entrée secteur 9 afin qu'aucune énergie ne soit consommée lorsque le circuit chargeur 6 ne se trouve pas en période de charge. The second switching circuit 8 consists of an electromechanical relay K3 with two positions, two switching cells of which are used. The common terminal or output 81 and 82 of each of the cells is connected to one of the input terminals of the charger circuit 6. The first commanded terminals or first inputs 83 and 84 of the cells are connected to the AC voltage input terminals 9. The second controlled terminal or second input 85 and 86 of each of the cells is "in the air". The rest position of the electromechanical relay K3 corresponds to the contact position of the terminals 81 with 85 and 82 with 86 so that the charger 6 is disconnected from the mains supply 9. The control of this relay K3 is thus carried out so that 'it is excited when a voltage is present at the mains input terminals 9 so that no energy is consumed when the charger circuit 6 is not in the charging period.
Il ressort du schéma représenté à la figure 1, ainsi que de la manière dont sont commandés les relais K1,
K2 et K3, que ceux-ci se trouvent actionnés simultanément, avec éventuellement un très faible retard pour le relais Ki par rapport aux relais K2 et K3.It appears from the diagram shown in FIG. 1, as well as from the way in which the relays K1 are controlled
K2 and K3, that these are actuated simultaneously, with possibly a very small delay for the relay Ki compared to the relays K2 and K3.
Un tel montage permet d'obtenir un dispositif d'alimentation autonome sur lequel est branché un appareillage électrique et qui est lui-même branché sur le secteur de tension alternative 220 V. Lorsque le secteur fournit de la puissance, la charge 5 est directement alimentée.par le secteur et les accumulateurs sont en période de charge, ils emmagasinent de l'énergie électrique que leur fournit le chargeur 6. Lorsqu'il se produit une coupure dans l'alimentation secteur, les circuits de commutation 7, 8 et 15 commutent vers leurs positions de repos respectives, et les accumulateurs se retrouvent en période d'utilisation ; la charge est donc alimentée par le montage en série de ces accumulateurs. Such an arrangement makes it possible to obtain an autonomous supply device to which an electrical apparatus is connected and which is itself connected to the 220 V alternating voltage sector. When the sector supplies power, the load 5 is directly supplied by the sector and the accumulators are in charge period, they store electrical energy supplied to them by the charger 6. When there is a cut in the mains supply, the switching circuits 7, 8 and 15 switch towards their respective rest positions, and the accumulators are found in period of use; the load is therefore supplied by the series connection of these accumulators.
Il est bien sûr évident que le dispositif décrit ci-dessus peut, dans un premier temps, être branché sur le secteur afin de charger ses accumulateurs, sans qu'aucune tension ne soit prélevée à sa sortie, puis débranché afin d'etre transporté dans des lieux où il est difficile de se procurer de l'énergie électrique, l'appareillage électrique étant alors alimenté par les accumulateurs qui se trouvent en période d'utilisation. It is of course obvious that the device described above can, firstly, be connected to the mains in order to charge its accumulators, without any voltage being taken at its outlet, then disconnected in order to be transported in places where it is difficult to obtain electrical energy, the electrical apparatus then being supplied by the accumulators which are in period of use.
Selon une autre forme de réalisation de l'invention, le circuit chargear 6 est alimenté par une source basse tension, par exemple celle de panneaux solaires ou de la batterie d'un véhicule. Dans ce cas, les liaisons des bornes 73 et 74 du circuit de commutation 7 avec les bornes d'entrée 9 ne sont pas nécessaires, et le dispositif est utilisé en alimentation nécessitant une période de charge préalable avant que puisse lui être branchée une charge constituée d'un appareillage électrique. According to another embodiment of the invention, the chargear circuit 6 is supplied by a low voltage source, for example that from solar panels or from the battery of a vehicle. In this case, the connections of the terminals 73 and 74 of the switching circuit 7 with the input terminals 9 are not necessary, and the device is used in power supply requiring a prior charge period before a load consisting of it can be connected to it. electrical equipment.
L'adaptation du dispositif d'alimentation autonome selon l'invention de l'une vers l'autre des variantes décrites ci-dessus ne demande qu'une modification du circuit chargeur 6, sans qu'il soit nécessaire d'apporter des modifications ni au circuit d'accumulation 1, ni aux moyens de conversion 2. The adaptation of the autonomous supply device according to the invention from one of the variants described above requires only a modification of the charger circuit 6, without the need for modifications or to the accumulation circuit 1, nor to the conversion means 2.
La figure 2 représente une forme de réalisation des moyens de conversion 2 du dispositif selon l'invention. FIG. 2 represents an embodiment of the conversion means 2 of the device according to the invention.
On y retrouve les bornes d'entrée, reliées respectivement aux bornes de sortie 13, 14 du circuit d'accumulation et les bornes de sortie 21 et 22 vers la charge à alimenter.There are the input terminals, connected respectively to the output terminals 13, 14 of the accumulation circuit and the output terminals 21 and 22 to the load to be supplied.
Ces moyens de conversion 2 sont constitués par le circuit convertisseur 23 dit en H, et le circuit de commande 3 de ce convertisseur. These conversion means 2 are constituted by the converter circuit 23 said to be H, and the control circuit 3 of this converter.
Le circuit convertisseur en H est destiné à transformer la tension continue présente entre les bornes 13 et 111 (délivrée par le montage série des 20 accumulateurs 12 V) en une tension alternative de forme pseudo-carrée sur les bornes 21 et 22, par inversion périodique du courant transmis à la charge 5 lorsque celleci est branchée à ces bornes par l'intermédiaire du circuit de commutation 7. The H converter circuit is intended to transform the DC voltage present between terminals 13 and 111 (delivered by the series mounting of the 20 12 V accumulators) into an alternating voltage of pseudo-square shape on terminals 21 and 22, by periodic inversion of the current transmitted to the load 5 when it is connected to these terminals via the switching circuit 7.
A cet effet, le convertisseur en H 23 comporte quatre montages à phototransistors M231, M232, M233, M234, à chacun desquels est associé un circuit de puissance constitué d'un transistor NPN de puissance, respectivement
T231 à T 234, d'une résistance, respectivement R231 à R2311, et d'une diode, respectivement D231 à D234. To this end, the H converter 23 comprises four phototransistor assemblies M231, M232, M233, M234, to each of which is associated a power circuit consisting of a power NPN transistor, respectively
T231 to T 234, a resistor, respectively R231 to R2311, and a diode, respectively D231 to D234.
La base de chacun des transistors T231 à T234 est reliée à la sortie puissance du montage à phototransistors qui lui est associé. Son émetteur est relié à l'anode de la diode qui lui est associée, par l'intermédiaire de la résistance respectivement R231 à R 234. Le collecteur des transistors T231 et T232 est relié à la borne de tension continue maximum 14, par l'intermédiaire d'une résistance,
R235, alors que le collecteur du transistor T233 est relié d'une part à la cathode de la diode D231 et d'autre part à la borne de sortie 21 et que le collecteur du transistor
T234 est relié d'une part à la cathode de la diode T232 et d'autre part à la borne de sortie 22.The base of each of the transistors T231 to T234 is connected to the power output of the phototransistor assembly which is associated with it. Its transmitter is connected to the anode of the diode associated with it, via the resistor respectively R231 to R 234. The collector of the transistors T231 and T232 is connected to the maximum continuous voltage terminal 14, by the intermediary of a resistance,
R235, while the collector of transistor T233 is connected on the one hand to the cathode of diode D231 and on the other hand to output terminal 21 and that the collector of transistor
T234 is connected on the one hand to the cathode of the diode T232 and on the other hand to the output terminal 22.
La cathode des diodes D233 et D234 est reliée à la borne d'entrée de tension continue minimum 13. The cathode of diodes D233 and D234 is connected to the minimum DC voltage input terminal 13.
La borne d'entrée de puissance de chacun des montages phototransistors M231 à M234 est reliée au collecteur du transistor qui lui est associé. De plus, les bornes de sortie 21 et 22 sont chacune reliées d'une part à l'anode d'une diode, respectivement D235 et D236, dont la cathode est reliée au point commun entre les collecteurs des transistors T231 et T232, et donc à la borne 14 par l'intermédiaire de la résistance R235, et d'autre part à la cathode d'une diode, respectivement D237 et D238, dont l'anode est reliée au point commun des cathodes des diodes
D233 et D234, donc directement à la borne 13.The power input terminal of each of the phototransistor assemblies M231 to M234 is connected to the collector of the transistor which is associated with it. In addition, the output terminals 21 and 22 are each connected on the one hand to the anode of a diode, respectively D235 and D236, the cathode of which is connected to the common point between the collectors of the transistors T231 and T232, and therefore to terminal 14 via resistor R235, and on the other hand to the cathode of a diode, respectively D237 and D238, the anode of which is connected to the common point of the cathodes of the diodes
D233 and D234, therefore directly to terminal 13.
Le déclenchement des montages à phototransistors s'effectue par l'intermédiaire d'une diode émettrice, respectivement P231 à P234, constitutive de chacun de ces montages, qui, lorsqu'elle se trouve dans un état passant, débloque un phototransistor, respectivement PT231 à Pu234, qui lui est associé et qui lui-même débloque le transistor de puissance correspondant, respectivement T231 à T234, permettant ainsi la circulation d'un courant dans le circuit de puissance correspondant. The triggering of phototransistor assemblies is carried out by means of a transmitting diode, respectively P231 to P234, constituting each of these assemblies, which, when it is in a passing state, unlocks a phototransistor, respectively PT231 to Pu234, which is associated with it and which itself unlocks the corresponding power transistor, respectively T231 to T234, thus allowing the circulation of a current in the corresponding power circuit.
Lorsqu'une diode émettrice se trouve dans un état bloqué, le circuit de puissance associé au montage à phototransistors dont elle fait partie se trouve également bloqué. When a transmitting diode is in a blocked state, the power circuit associated with the phototransistor circuit of which it is a part is also blocked.
La commande des montages à phototransistors est réalisée au moyen du circuit de commande 3 dont une forme de réalisation est représentée à la figure 4. Ce circuit est réalisé de sorte à alterner la conduction des circuits de puissance deux par deux, la conduction Edes transistors
T231 et T234 alternant avec la conduction des transistors
T232 et T233. On obtient ainsi une inversion du courant dans la charge branchée aux bornes 21 et 22 à chaque commutation du convertisseur en H.The control of the phototransistor assemblies is carried out by means of the control circuit 3, an embodiment of which is shown in FIG. 4. This circuit is produced so as to alternate the conduction of the power circuits two by two, the conduction Edes transistors
T231 and T234 alternating with the conduction of the transistors
T232 and T233. This gives an inversion of the current in the load connected to terminals 21 and 22 each time the converter is switched to H.
A cet effet, la sortie commande des montages à phototransistors M231 et M232, correspondant à la cathode de leur diode émettrice respective P231 et P232, est reliée à l'anode d'un thyristor, respectivement D24 et D25, dont la cathode est reliée à l'émetteur d'un transistor NPN, respectivement T24 et T25, l'émetteur de ce dernier étant au potentiel 0 V. La base du transistor T24 est reliée à une sortie Q2 du circuit de commande 3 alors que la base du transistor T25 est reliée à une sortie Q3 du même circuit de commande 3 ; la gâchette des thyristors D24 et D25 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance, respectivement R24 et R25, à une sortie Q1 du circuit de commande 3. For this purpose, the output controls phototransistor assemblies M231 and M232, corresponding to the cathode of their respective emitting diode P231 and P232, is connected to the anode of a thyristor, respectively D24 and D25, whose cathode is connected to the emitter of an NPN transistor, respectively T24 and T25, the emitter of the latter being at 0 V potential. The base of the transistor T24 is connected to an output Q2 of the control circuit 3 while the base of the transistor T25 is connected to an output Q3 of the same control circuit 3; the gate of thyristors D24 and D25 is connected via a resistor, respectively R24 and R25, to an output Q1 of the control circuit 3.
Le circuit de commande 3 comporte une sortie QO qui est reliée à un circuit de protection des fronts de transition 4 (figures 2 et 4). Celui-ci comporte un transistor NPN T41 dont l'émetteur est relié à l'anode de deux diodes D26 et D27. La cathode de la diode D26 est reliée à l'entrée du montage à phototransistors M233 correspondant à l'anode de la diode émettrice P233, tandis que la cathode de la diode D27 est reliée à l'entrée du montage à phototransistor M234 correspondant à l'anode de la diode émettrice P234.La sortie commande du montage M233 correspondant à la cathode de la diode émettrice P233 est reliée à l'entrée commande du montage M232 correspondant à l'anode de la diode émettrice P232, et la sortie commande du montage M234 correspondant à la cathode de la diode émettrice P234 est reliée à l'entrée commande du montage
M231 correspondant à l'anode de la diode émettrice P231.The control circuit 3 includes an output QO which is connected to a circuit for protecting the transition fronts 4 (FIGS. 2 and 4). This includes an NPN transistor T41, the emitter of which is connected to the anode of two diodes D26 and D27. The cathode of the diode D26 is connected to the input of the phototransistor circuit M233 corresponding to the anode of the emitting diode P233, while the cathode of the diode D27 is connected to the input of the phototransistor circuit M234 corresponding to the the anode of the emitting diode P234. The command output of the M233 assembly corresponding to the cathode of the emitting diode P233 is connected to the command input of the M232 assembly corresponding to the anode of the emitting diode P232, and the command output of the assembly. M234 corresponding to the cathode of the emitting diode P234 is connected to the control input of the assembly
M231 corresponding to the anode of the emitting diode P231.
Le fonctionnement du circuit de protection des fronts de transition 4 est tel qu'en l'absence de tension positive sur son entrée, le transistor T41 conduit, et qu'en présence d'une tension positive sur son entrée, il se trouve dans l'état bloqué. The operation of the transition edge protection circuit 4 is such that in the absence of a positive voltage on its input, the transistor T41 conducts, and that in the presence of a positive voltage on its input, it is in the 'blocked state.
Le circuit 4 ne sera pas décrit en détail, mais il peut comporter également un circuit limiteur de puissance propre à agir sur la base du transistor T111 afin de bloquer ce dernier lorsque la puissance tirée sur le circuit d'accumulation excède une valeur limite prédéterminée, et un circuit limiteur de tension propre à bloquer le transistor T41 lorsque la tension présente sur les bornes d'entrée du circuit convertisseur en H, descend en dessous d'une valeur limite prédéterminée. Circuit 4 will not be described in detail, but it may also include a power limiting circuit capable of acting on the base of transistor T111 in order to block the latter when the power drawn from the accumulation circuit exceeds a predetermined limit value, and a voltage limiting circuit capable of blocking the transistor T41 when the voltage present on the input terminals of the converter circuit in H, drops below a predetermined limit value.
La puissance que peut fournir le dispositif selon l'invention est déterminée par le dimensionnement des accumulateurs A101 à A120. Les circuits de puissance du circuit convertisseur en H doivent être adaptés à cette puissance. The power which the device according to the invention can provide is determined by the dimensioning of the accumulators A101 to A120. The power circuits of the H converter circuit must be adapted to this power.
Bien qu'un seul circuit de puissance ait été représenté comme étant associé à chaque montage à phototransistors, on notera qu'à cet effet, si la puissance de chaque transistor de puissance n'est pas suffisante, il suffit de rajouter un nombre adéquat de circuits de puissance identiques en parallèle aux circuits de puissance décrits. Le montage en parallèle s'effectue alors en reliant les collecteurs et respectivement les bases de chaque transistor de puissance associé à un même montage à phototransistors à un point commun, et en reliant la cathode de chaque diode de chaque circuit de puissance associé à un même montage à phototransistors à un point commun. Although only one power circuit has been represented as being associated with each phototransistor arrangement, it will be noted that for this purpose, if the power of each power transistor is not sufficient, it suffices to add an adequate number of identical power circuits in parallel to the power circuits described. Parallel mounting is then carried out by connecting the collectors and the bases of each power transistor associated with the same phototransistor arrangement respectively to a common point, and by connecting the cathode of each diode of each power circuit associated with the same phototransistors mounting at a common point.
De ce fait, on voit que pour augmenter la puissance d'un dispositif d'alimentation selon l'invention, il suffit d'une part d'augmenter la capacité de charge des accumulateurs et d'autre part d'augmenter le nombre des circuits de puissance des moyens de conversion. Therefore, we see that to increase the power of a power supply device according to the invention, it is sufficient on the one hand to increase the charging capacity of the accumulators and on the other hand to increase the number of circuits of power of the conversion means.
La figure 3 représente sous forme de chronogrammes les différents signaux présents à la sortie du circuit de commande 3, ainsi qu'un chronogramme de la tension disponible entre les bornes 21 et 22, ce qui permet de mieux comprendre le fonctionnement des moyens de conversion 2. FIG. 3 represents in the form of timing diagrams the various signals present at the output of the control circuit 3, as well as a timing diagram of the voltage available between the terminals 21 and 22, which allows a better understanding of the operation of the conversion means 2 .
Le premier chronogramme représente le signal obtenu au niveau de la sortie QO qui est reliée à l'entrée du montage 4. Lorsque le signal présent sur cette sortie QO est à l'état haut, aucun courant ne circule dans les commandes des montages à phototransistors et la tension présente aux bornes de sortie des moyens de conversion est nulle. The first timing diagram represents the signal obtained at the QO output which is connected to the input of the assembly 4. When the signal present on this QO output is in the high state, no current flows in the controls of the phototransistor assemblies. and the voltage present at the output terminals of the conversion means is zero.
Le chronogramme suivant correspond au signal présent sur la sortie Q1, qui contribue à la protection des fronts de transition, en déclenchant par son état haut celui des thyristors D24 ou D25 qui conduit. The following timing diagram corresponds to the signal present on the output Q1, which contributes to the protection of the transition fronts, by triggering by its high state that of the thyristors D24 or D25 which leads.
Les deux chronogrammes suivants correspondent aux signaux présents sur les sorties Q2 et Q3, qui commandent chacun respectivement soit le transistor T24, soit le transistor T25, permettant ainsi l'alternance de la conduction des circuits de puissance associés deux à deux. The following two timing diagrams correspond to the signals present on the outputs Q2 and Q3, which each respectively control either the transistor T24 or the transistor T25, thus permitting the alternation of the conduction of the power circuits associated two by two.
Le dernier chronogramme correspond à la forme de la tension présente entre les bornes 21 et 22 ; on voit que le signal de tension alternative obtenu a une forme pseudocarrée. Il résulte de l'application des signaux provenant des sorties QO, Q1, Q2 et Q3 sur des éléments des moyens de conversion tels que le transistor T41, les thyristors D24 et D25 et les transistors T24 et T25 qui contribuent à la commande de la conduction des diodes émettrices P231 et P234 des montages à phototransistors M231 à M234.Les deux diodes émettrices P 231 et P 234 étant en série avec le thyristor D24 et le transistor T24 par son collecteur et les extrémités de ce montage série étant reliées d'une part à O V par l'émetteur du transistor T24 et d'autre part à l'émetteur du transistor T41 dont le collecteur est porté à un potentiel positif, dès qu'un des éléments se trouve dans un état bloqué aucun courant ne circule dans les diodes émettrices P231 et P234 et les transistors de puissance
T231 et T234 sont dans un état bloqué. Le fonctionnement est identique pour les diodes émettrices P232 et P233 commandées par le transistor T25, le thyristor D25 et le transistor T41. The last timing diagram corresponds to the form of the voltage present between terminals 21 and 22; we see that the AC voltage signal obtained has a pseudo-square shape. It results from the application of the signals coming from the outputs QO, Q1, Q2 and Q3 on elements of the conversion means such as the transistor T41, the thyristors D24 and D25 and the transistors T24 and T25 which contribute to the control of the conduction emitting diodes P231 and P234 of phototransistor assemblies M231 to M234. The two emitting diodes P 231 and P 234 being in series with thyristor D24 and transistor T24 by its collector and the ends of this series assembly being connected on the one hand at OV by the emitter of transistor T24 and on the other hand to the emitter of transistor T41 whose collector is brought to a positive potential, as soon as one of the elements is in a blocked state no current flows in the diodes P231 and P234 transmitters and power transistors
T231 and T234 are in a blocked state. The operation is identical for the emitting diodes P232 and P233 controlled by the transistor T25, the thyristor D25 and the transistor T41.
La figure 4 représente une forme de réalisation particulière du circuit de commande 3 permettant d'obtenir les signaux QO à Q3. FIG. 4 represents a particular embodiment of the control circuit 3 making it possible to obtain the signals Q0 to Q3.
Ce circuit de commande se compose d'une horloge 31, pilotant deux compteurs 32 et 33, diviseurs par 10, dont les sorties vont fournir les signaux QO à Q3. La borne d'entrée d'horloge du compteur 32 est reliée à l'horloge 31 alors que la borne d'entrée d'horloge du compteur 33 est reliée à la borne de sortie d'horloge du compteur 32. La fréquence d'horloge du compteur 33 est ainsi divisée par 10 par rapport à celle du compteur 32. This control circuit consists of a clock 31, driving two counters 32 and 33, dividers by 10, the outputs of which will supply the signals QO to Q3. The clock input terminal of the counter 32 is connected to the clock 31 while the clock input terminal of the counter 33 is connected to the clock output terminal of the counter 32. The clock frequency of the counter 33 is thus divided by 10 with respect to that of the counter 32.
Seules les deux premières des dix sorties de comptage du compteur 32 sont utilisées. Une première sortie 320, fournissant le signal QO, est reliée par l'intermédiaire d'une diode D320 à l'entrée du circuit de protection des fronts de transition 4. Une seconde sortie 321, fournissant le signal Q1, est reliée par l'intermédiaire d'une diode D321 aux bornes de commande des thyristors D24 et D25 du circuit convertisseur en H 23 par l'intermédiaire des résis#tances respectives R24 et R25. Only the first two of the ten counting outputs of counter 32 are used. A first output 320, supplying the signal QO, is connected by means of a diode D320 to the input of the protection circuit of the transition edges 4. A second output 321, supplying the signal Q1, is connected by the via a diode D321 at the control terminals of thyristors D24 and D25 of the converter circuit in H 23 via the respective resistors R24 and R25.
Les dix sorties de comptage 330 à 339 du compteur 33 servent à obtenir les signaux Q2 et Q3. A cet effet une sur deux des sorties, à savoir les sorties 330, 332, 334, 336 et 338 sont chacune reliées à l'anode d'une diode respectivement D330, D332, D334, D336 et D338. Les cathodes de ces diodes sont reliées à un point commun fournissant le signal Q3 qui est appliqué par l'intermédiaire d'une résistance R34 à la base du transistor T25. L'autre des sorties sur deux (à savoir les sorties 331, 333, 335, 337 et 339, sont chacune reliées à l'anode d'une diode, respectivement D331, D333, D335, D337 et D339. Les cathodes de ces diodes sont reliées à un point commun fournissant le signal Q2 qui est appliqué par l'intermédiaire d'une résistance R35 à la base du transistor T24. The ten counting outputs 330 to 339 of counter 33 are used to obtain signals Q2 and Q3. For this purpose one in two of the outputs, namely the outputs 330, 332, 334, 336 and 338 are each connected to the anode of a diode D330, D332, D334, D336 and D338 respectively. The cathodes of these diodes are connected to a common point providing the signal Q3 which is applied via a resistor R34 at the base of the transistor T25. The other of the two outputs (namely outputs 331, 333, 335, 337 and 339, are each connected to the anode of a diode, respectively D331, D333, D335, D337 and D339. The cathodes of these diodes are connected to a common point providing the signal Q2 which is applied via a resistor R35 at the base of the transistor T24.
On obtiendrait sensiblement le même résultat en utilisant que les deux premières sorties du compteur 33, mais on préfère un montage tel que celui représenté à la figure 4 pour des raisons de stabilité de la période des signaux et pour éviter d'avoir à remettre à zéro le compteur 33 à chaque fois que la deuxième sortie utilisée repasse à l'état bas. We would obtain substantially the same result using the first two outputs of the counter 33, but we prefer a circuit such as that shown in Figure 4 for reasons of stability of the signal period and to avoid having to reset the counter 33 each time the second output used returns to the low state.
Les bases des transistors T24 et T25 sont par ailleurs reliées au potentiel 0 V par l'intermédiaire de résistances respectivement R36 et R37, chaque résistance servant à la polarisation du transistor auquel elle est associée. The bases of the transistors T24 and T25 are also connected to the 0 V potential by means of resistors R36 and R37 respectively, each resistor serving for the biasing of the transistor with which it is associated.
A titre d'exemple, afin d'obtenir à la sortie du convertisseur en H 23 une tension alternative d'une fréquence de 50 Hz, on effectue le comptage à une fréquence d'horloge appropriée, par exemple 1 MHz, et on obtient ainsi une périodicité des signaux Q2 et Q3 correspondant à la fréquence de 50 Hz. For example, in order to obtain an AC voltage at a frequency of 50 Hz at the output of the H 23 converter, counting is carried out at an appropriate clock frequency, for example 1 MHz, and thus a periodicity of the signals Q2 and Q3 corresponding to the frequency of 50 Hz.
Selon une variante de réalisation du circuit de commande 3, celui-ci ne comporte qu'un seul compteur diviseur par 10 piloté par une horloge. Les deux premières sorties de comptage fournissent comme précédemment, les signaux QO et Q1, mais elles contribuent par ailleurs à l'obtention des signaux Q2 et Q3. De fait, les cinq premières sorties du compteur sont reliées par l'intermédiaire de diodes à un point commun fournissant le signal Q2 et les cinq dernières sorties sont reliées également par l'intermédiaire de diodes à un point commun fournissant le signal Q3. According to an alternative embodiment of the control circuit 3, the latter comprises only a single divider counter by 10 controlled by a clock. The first two counting outputs provide, as before, the signals QO and Q1, but they also contribute to obtaining the signals Q2 and Q3. In fact, the first five outputs of the counter are connected via diodes to a common point providing the signal Q2 and the last five outputs are also connected via diodes to a common point providing the signal Q3.
A titre d'exemple on obtient ainsi en effectuant le comptage à une fréquence appropriée, par exemple 500 Hz, des impulsions d'une durée d'environ 2 ms à une fréquence de 50 Hz pour les signaux QO et Q1 et des impulsions cinq fois plus longues à la même fréquence pour les signaux Q2 et Q3. By way of example, thus obtaining by counting at an appropriate frequency, for example 500 Hz, pulses of duration of approximately 2 ms at a frequency of 50 Hz for the signals QO and Q1 and pulses five times longer at the same frequency for Q2 and Q3 signals.
Naturellement, l'invention n'est en rien limitée par les particularités qui ont été spécifiées dans ce qui précède ou par les détails des modes de réalisation particuliers choisis pour illustrer l'invention. Toutes sortes de variantes peuvent être apportées aux réalisations particulières qui ont été décrites à titre d'exemples et à leurs éléments constitutifs sans sortir pour autant du cadre de l'invention. Cette dernière englobe ainsi tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons. Naturally, the invention is in no way limited by the features which have been specified in the foregoing or by the details of the particular embodiments chosen to illustrate the invention. All kinds of variations can be made to the particular embodiments which have been described by way of examples and to their constituent elements without thereby departing from the scope of the invention. The latter thus includes all the means constituting technical equivalents of the means described as well as their combinations.
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| FR2719722A1 (en) * | 1994-05-06 | 1995-11-10 | Orque | Electricity supply used as emergency back=up supply |
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Also Published As
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