FR2684511A1 - Method and devices contributing to the production of a network of electrical energy converters connected to a central unit - Google Patents

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Boudan Jacques Emile I Conseil
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B37/00Circuit arrangements for electric light sources in general
    • H05B37/02Controlling

Abstract

The invention relates in particular to variable-intensity lighting networks comprising medium-frequency generators supplying discharge lamps. A central unit 1.2 supplies a controlled direct current UL to the lines 1.3 to 1.5 joining generators 1.6 to 1.10 supplying lamps 1.11 to 1.15. The lines under the voltage UL convey both the energy and, via conversion circuits placed in the generators, the set-point I lamp current, so that the UL-I pair optimises the efficiency in the power range. <IMAGE>

Description

Lorsqu'un réseau d'énergie alimente des convertisseurs passifs montés en parallèle sur les lignes du réseau, répartis autour d'une source commune, il suffit de faire varier d'une manière contrôlée la tension de la source pour faire varier d'une manière connue la puissance des convertisseurs. When a power system supplies passive converters mounted in parallel on the lines of the network, distributed around a common source, it is sufficient to vary in a controlled manner the voltage source to vary in a manner known power converters.

Par contre, s'il s'agit de convertisseurs actifs, par exemple des régulateurs, la variation de la tension de la source n'est plus suffisante pour obtenir la réponse recherchée, une modification du point de consigne du régulateur étant aussi nécessaire. For against, in the case of active converters, such as regulators, the variation of the voltage of the source is no longer sufficient to obtain the desired response, a change in the regulator set point is also necessary.

Dans ce cas, on voit que deux types de transmission sont nécessaires pour assurer le fonctionnement suivant un programme une transmission d'énergie et une transmission d'information. In this case, we see that two types of transmission are needed to operate according to a program transmission of energy and information transmission.

L'objet de la présente invention est de réaliser ces transmissions d'une manière simple. The object of the present invention is to provide such transmissions in a simple manner. Pour permettre de préciser les conditions d'application de l'invention, nous décrirons à titre d'exemple un réseau d'éclairage représenté sur la figure 1, distribuant l'énergie sous la forme d'une tension continue vers des générateurs de moyenne fréquence alimentant des lampes à décharge à une intensité contrôlée. To enable to specify the conditions of application of the invention, we will describe by way of example a lighting system shown in Figure 1, distributing the energy in the form of a DC voltage to the medium frequency generators feeding gas discharge lamps at a controlled intensity.

Dans cette figure 1 :1.1 est le réseau général d'énergie. In this figure 1: 1.1 is the overall power network. 1.2 est un appareil fournissant une tension continue stabilisée réglable que nous appellerons Unité centrale dans la suite du texte. 1.2 is an apparatus providing adjustable stabilized DC voltage which we will call CPU in the following text. 1.3, 1.4, 1.5 sont des lignes du réseau d'éclairage. 1.3, 1.4, 1.5 are lines of the lighting network. 1.6 à 1.10 sont des générateurs de moyenne fréquence alimentant les lampes 1.11 à 1.15 à intensité contrôlée. 1.6 to 1.10 are average frequency generators supplying the lamps 1.11 to 1.15 at controlled intensity.

Le fonctionnement est le suivant The operation is as follows
Pour obtenir une utilisation rationnelle de l'énergie, l'éclairement varie en fonction du trafic. For a rational use of energy, the illumination varies depending on the traffic. L'installation doit donc fonctionner dans une certaine gamme de puissance. The installation must operate in a certain power range.

Les différents composants de l'installation sont déterminés pour permettre de fonctionner dans les meilleures conditions de rendement dans la gamme de puissance utilisée. The various components of the installation are determined to enable to operate in the best performance conditions in the power range used. Deux paramètres sont ajustables : la tension UL des lignes 1.3 à 1.5 et la consigne du courant lampe I. Two parameters are adjustable: UL voltage lines 1.3 to 1.5 and set the lamp current I.

L'unité centrale 1.2 génère localement ou reçoit par télétransmission la consigne de puissance qu'un circuit de type connu transforme en consigne de la tension UL appliquée aux lignes 1.3, 1.4, 1.5. The CPU generates 1.2 locally or by remote transmission receives the power set point that a known type of circuit set into the voltage UL applied to the lines 1.3, 1.4, 1.5.

Dans chaque générateur 1.6 à 1.10, des dispositifs électroniques suivant l'invention fournissent un signal consigne de courant fonction de la tension ligne, la relation entre la tension ligne et la consigne de courant étant déterminée pour obtenir le meilleur rendement dans toute la gamme de puissance utilisée. In each generator 1.6 to 1.10, electronic devices according to the invention provide a current set point signal according to the line voltage, the relationship between the line voltage and the current setpoint is determined to obtain the best performance in the entire power range used.

A titre d'exemple, un générateur équipé de dispositifs suivant l'invention est représenté d'une façon simplifiée sur la figure 2. For example, a generator equipped with devices according to the invention is shown in a simplified manner in Figure 2.

Les bornes 2.1 et 2.2 sont respectivement les pôles positifs et négatifs d'arrivée d'une ligne. The terminals 2.1 and 2.2 are respectively the positive and negative poles of arrival of a line. 2.3 et 2.4 sont des condensateurs jouant le rôle de diviseur de potentiel. 2.3 and 2.4 are capacitors acting as a potential divider. 2.5 est le primaire d'un transformateur moyenne fréquence qui a pour secondaires 2.6 et 2.8 et 2.7 et 2.9. 2.5 is the primary of a medium frequency transformer whose secondary 2.6 and 2.8 and 2.7 and 2.9.

2.10 est un condensateur de rampe. 2.10 is a ramp capacitor. 2.11 est la self inductance de stabilisation de l'arc de la lampe 2.12. 2.11 is the self arc stabilizing inductance of the lamp 2.12. 2.13 et 2.14 sont des commutateurs statiques de type MOS. 2.13 and 2.14 are MOS type semiconductor switches. Les blocs 2.15 et 2.16 contiennent les dispositifs suivant l'invention générant la consigne de courant lampe. Blocks 2.15 and 2.16 contain the devices according to the invention generating the lamp current setpoint.

La figure 3 représente le schéma simplifié de l'un de ces blocs. Figure 3 shows a simplified diagram of one of these blocks. Les repères de connection de ces blocs 2.21 à 2.29 pour le bloc 2.15 et 2.22 à 2.30 pour le bloc 2.16 indiqués sur la figure 2, sont reportés sur la figure 3. The connection pins of these blocks 2.21 to 2.29 for the block 2.15 and 2.22 to 2.30 2.16 for the block shown in Figure 2, are shown in Figure 3.

R1 est une résistance de faible valeur parcourue par le courant du commutateur. R1 is a resistance value low traversed by the current of the switch. R2 est la résistance de polarisation de gate du commutateur. R2 is the polarization resistance of the gate switch. R3 et R4 sont deux résistances formant un pont diviseur. R3 and R4 are two resistors forming a divider bridge.

T est un transistor, Z est une diode zenner. T is a transistor, Z is a zenner diode.

Le fonctionnement général est le suivant: dans la figure 2, les deux commutateurs et la charge complexe située entre les points milieu formant un relaxateur push pull série de type connu, génèrent au point milieu des commutateurs un signal de tension trapézoïdal de moyenne fréquence dont l'amplitude entre crêtes est égale à la tension UL. The general operation is as follows: In Figure 2, the two switches and the complex load between the midpoints forming a relaxer push known type of series sweater, generate the midpoint switches a trapezoidal voltage signal of average frequency which the amplitude between peaks is equal to the voltage UL.

La commande de blocage d'un commutateur est obtenue lorsque le courant dans le commutateur atteint un seuil provoquant le déblocage du transistor et déclenchant le renversement de la tension aux bornes de la charge en partie inductive, suivant une rampe déterminée par le condensateur 2.1 0. The lock control of a switch is obtained when the current in the switch reaches a threshold causing unblocking of the transistor and triggering the reversal of the voltage across the inductive load part, a ramp determined by the capacitor 2.1 0.

L'impédance d'entrée du transformateur étant grande devant l'impédance de la branche contenant la lampe lorsque celle-ci est en fonctionnement, il en résulte que les courants dans les commutateurs en fonctionnement, est pratiquement égal au courant lampe en valeur instantanée. The input impedance of the transformer is large compared to the impedance of the branch containing the lamp when the latter is in operation, it follows that the current in the switches in use, is substantially equal to the current lamp instantaneous value. Lors de la coupure d'un commutateur, la valeur du courant est liée à la valeur maximum du courant dans la lampe par une fonction de transfert de valeur très proche de l'unité. When switching off of a switch, the current value is related to the maximum value of the current in the lamp by a value transfer function very close to unity.

Le fonctionnement du dispositif suivant la figure 3 est le suivant : le courant passant dans les commutateurs provoque une tension aux bornes de la résistance R1. Operation of the device according to Figure 3 is as follows: the current flowing through the switches causes voltage across resistor R1. Pendant la phase de croissance du courant, la tension de la borne 225 ou 226 du secondaire 28 ou 29 est négative, de valeur fixe, déterminée par le rapport de transformation et la valeur actuelle de la tension ligne UL. During the current growth phase, the voltage of 225 or 226 of the secondary terminal 28 or 29 is negative, a fixed value determined by the transformation ratio and the current value of the line voltage UL.

La valeur de la tension de la diode zenner Z, de la tension de base du transistor T et du pont diviseur R3 R4, détermine la valeur du seuil provoquant le blocage, donc la valeur maximum du courant lampe. The value of the voltage of the diode zenner Z, the base voltage of the transistor T and the divider bridge R3 R4, determines the value of the threshold causing the blockage, so the maximum value of the lamp current. On voit que cette valeur est une fonction approximativement linéaire de It is seen that this value is an approximately linear function of
UL, dont les coefficients sont fixés par les valeurs R1, R2, R3, tension UL, whose coefficients are determined by the values ​​R1, R2, R3, voltage
Uz de Z. Uz Z.

Par exemple, pour R1 = 2 ohm, R2 = 10 ohm, R3 = 200 ohm, Uz = 9 V, tension de base = 0,6 V, rapport de transformation = 8. For example, for R 1 = 2 ohm, R2 = 10 Ohm R3 = 200 Ohm, Uz = 9 V, base voltage = 0.6 V, transformation ratio = 8.

Les équations du circuit établissent, en négligeant les facteurs d'influence de second ordre, la relation The equations of the circuit set, neglecting the second order of influencing factors, the relationship
I = UL - 1,8 I = UL - 1.8
64 64
Une variante économique du dispositif suivant l'invention est représentée d'une manière simplifiée sur la figure 4. R1 a le même rôle que dans la figure 3. D est une diode rapide compensant la tension de base du transistor T. R3 et R4 constituent le pont diviseur. An economical variant of the device the invention is shown in a simplified manner in Figure 4. R1 has the same function as in Figure 3. D is a fast diode compensating base voltage of the transistor T. R3 and R4 are the divider bridge.

R5 est une résistance de polarisation du transistor T. R5 is a transistor T. bias resistor

Ce montage ne demande qu'un seul enroulement secondaire par bloc. This arrangement requires only one secondary winding block.

Le fonctionnement est le suivant le seuil de blocage du commutateur est atteint lorsque la tension aux bornes de R1 est égale à la tension d'émetteur fixée par le pont diviseur. The operation is as following the switch of the blocking threshold is reached when the voltage at the terminals of R1 is equal to the emitter voltage set by the divider bridge. La relation entre I et UL est proportionnelle en négligeant les facteurs de deuxième ordre. The relationship between I and UL is proportional neglecting the second order factors.

La figure 5 représente une variante du dispositif suivant l'invention, utilisée lorsque la lampe alimentée nécessite un amorceur. 5 shows a variant of the device according to the invention, used when the supplied lamp requires an initiator.

Les éléments R1, R2, R3, R4, R5, T, D ont le même rôle que dans la figure 4. Un filtre passe-haut de type connu est utilisé comme un élément du circuit de transformation en série dans le pont diviseur. The elements R1, R2, R3, R4, R5, T, D have the same function as in Figure 4. A known type of high-pass filter is used as an element of the serial transforming circuit in the divider bridge.

Par exemple ce filtre peut être constitué par un condensateur C monté en série dans la résistance R.4. For example, this filter may be constituted by a capacitor C connected in series in the R.4 resistance. La valeur de la constante de temps The value of the time constant
C.R4 est proche de celle de la période lorsque la lampe est en fonctionnement. C.R4 is close to that of the period when the lamp is operating.

Le fonctionnement est le suivant : lorsque la lampe n'est pas amorcée, I'impédance de charge est donnée par le primaire 2.5 du transformateur. The operation is as follows: when the lamp is not started, the impedance load is given by the primary of the transformer 2.5. A courant I égal, la période de relaxation est plus élevée que lorsque la lampe fonctionne. A current I equal, the relaxation period is higher when the lamp is operated. Dans la branche C-R4-R3, le condensateur atteint en fin de demi-période un niveau de charge limitant le courant dans la branche et réduisant la tension de seuil. In the branch C-R4-R3, the capacitor reaches the end of the half-cycle a load level limiting the current in the branch and reducing the threshold voltage. En conséquence, le courant maximum dans le commutateur est fortement diminué lorsque la lampe n'est pas amorcée, ce qui permet de réduire les dimensions du circuit magnétique de transformation. As a result, the maximum current in the switch is greatly reduced when the lamp is not initiated, which reduces the size of the magnetic processing circuit.

Claims (5)

    REVENDICATIONS générateurs 1.6 à 1.10 caractérisé par le fait que les lignes 1.3 à 1. Procédé de transmission entre une unité centrale 1.2 et des CLAIMS generators 1.6 to 1.10 characterized in that the lines 1.3 to 1. A method of transmission between a central unit 1.2 and
  1. 1.5 reliant les éléments sont alimentées à partir de l'unité 1.5 connecting the components are fed from the unit
    centrale, une tension continue régulée délivrant l'énergie plant, a regulated DC voltage supplying energy
    nécessaire au fonctionnement des générateurs dans une gamme required to operate generators in a range
    de puissances déterminée et que cette même tension continue of determined powers and the same DC voltage
    détermine par l'intermédiaire d'un circuit de transformation situé determined by means of a processing circuit located
    dans chaque générateur une consigne de fonctionnement du each generator in an operating setpoint
    générateur, de manière que le couple de grandeurs tension generator so that voltage magnitudes of torque
    consigne permette de modifier la puissance des générateurs en setpoint allows to modify the power of the generators
    conservant un fonctionnement optimum. maintaining optimum operation.
  2. 2. Système suivant la revendication 1 utilisé pour l'éclairage, 2. System according to claim 1 used for illumination,
    caractérisé par le fait qu'une unité centrale alimentée par le characterized in that a central processing unit supplied with the
    réseau d'énergie alimente en tension continu un groupe de network energy continuous voltage feeds a group
    générateurs alimentant chacun une lampe à décharge. generators, each supplying a discharge lamp.
  3. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il 3. Device according to Claim 1, characterized by the fact that
    établit une relation entre la tension continue d'alimentation du establishes a relationship between the voltage feed
    générateur et la valeur de consigne de courant dans la lampe, et generator and the reference current value in the lamp, and
    qu'il comprend au moins les éléments suivants : une résistance R1 it comprises at least the following: a resistor R1
    de mesure de courant, un point diviseur R3 R4 relié d'une part à la current measurement, a R3 R4 divider point connected firstly to the
    base d'un transistor T, d'autre part au pôle 225/226 de base of a transistor T, on the other hand to 225/226 pole
    l'enroulement 28/29 par l'intermédiaire d'une diode zenner Z. the 28/29 winding via a diode zenner Z.
  4. 4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il 4. Device according to Claim 1, characterized by the fact that
    établit une relation entre la tension continue d'alimentation du establishes a relationship between the voltage feed
    générateur et la valeur de consigne de courant dans la lampe, et generator and the reference current value in the lamp, and
    qu'il comprend au moins les éléments suivants : une résistance RI it comprises at least the following elements: an IR resistance
    de mesure de courant, un pont diviseur R3 R4 relié d'une part à current measurement, a R3 R4 divider bridge connected firstly to
    l'émetteur d'un transistor T, d'autre part au pôle 223/224 de the emitter of a transistor T, on the other hand the cluster 223/224
    l'enroulement 26/27. the winding 26/27.
  5. 5. Dispositif suivant les revendications 1 et 4, caractérisé par le fait 5. Device according to claims 1 and 4, characterized in
    qu'un filtre passe-haut d'un type connu est utilisé comme élément a high-pass filter of a known type is used as component
    du circuit de transformation. Transformation circuit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3212339A1 (en) * 1982-03-12 1983-09-22 Manfred Frankauer Illumination installation, especially for use underground in mining
EP0208083A2 (en) * 1985-07-11 1987-01-14 TRILUX-LENZE GmbH &amp; Co. KG Dimmer circuit for an electronic ballast circuit for a fluorescent lamp
US4855646A (en) * 1987-05-27 1989-08-08 Techni-Quip Corp. Fluorescent illuminator with inverter power supply

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