FR2736219A1 - Dispositif de protection de convertisseur de puissance pour systeme de puissance electrique - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de protection de convertisseur de puissance comprenant des transformateurs série (2) connectés en série à des lignes de puissance de phase (1a, 1b, 1c), d'un système de puissance électrique (1), des convertisseurs de puissance (3) connectés aux enroulements secondaires des transformateurs (2), un détecteur de courant (11) détectant des courants du système (I0 ) dans les lignes de puissance de phase, un détecteur de courant détectant des courants allant aux convertisseurs de puissance depuis les enroulements secondaires, un circuit de décision haute vitesse (12) délivrant un signal lorsqu'une défaillance du système est déterminée sur la base du courant du système, un interrupteur (12a) émettant une commande de tension de sortie nulle (E0 ) à la réception du signal de décision de défaillance, et un circuit générateur d'impulsions (15) contrôlant un signal d'impulsion de gâchette pour fixer à zéro les sorties de convertisseurs en réponse à la commande de tension de sortie nulle à un instant où le courant de convertisseur devient inférieur à un courant de rupture alloué à celui-ci.

Description

DISPOSITIF DE PROTECTION DE CONVERTISSEUR DE PUISSANCE

POUR SYSTEME DE PUISSANCE ELECTRIOUE

La présente invention concerne un dispositif de protection de convertisseur de puissance destiné à protéger des convertisseurs de puissance connectés en série ou en parallèle à un système de puissance électrique pour stabiliser celui-ci contre une

défaillance dans le système et/ou un court-circuit.

Afin d'avoir une meilleure compréhension de l'invention, le contexte technique de celle-ci sera brièvement passé en revue. La figure 14 est un schéma de circuit montrant une configuration d'un convertisseur de puissance classique connecté en série à un système de puissance électrique, qui est décrit, par exemple, dans "Transactions in The National Convention of Industrial Applications Section of The Institute of Electric Engineers of Japan", (1993), N 103, p.444. En référence à la figure, un convertisseur de tension du type à auto-excitation (désigné ci-après "convertisseurs de puissance") est connecté à l'enroulement secondaire d'un transformateur série 2 ayant un enroulement primaire connecté à une ligne de puissance de phase d'un système de puissance électrique 1. Le convertisseur de puissance 3 est mis en oeuvre sous la forme d'un circuit de pont triphasé comprenant des éléments de commutation à gâchette tels que des thyristors (désignés ci-après "éléments de commutation GTO") 3cl à 3c6 auxquels des diodes D sont connectées antiparallèlement, respectivement, dans lequel un condensateur à courant continu 6 destiné à délivrer une tension continue est connecté entre les lignes d'entrée à courant continu, les lignes de sortie à courant alternatif étant connectées à l'enroulement

secondaire du transformateur série 2.

Traditionnellement, le convertisseur de puissance 3 est connecté en parallèle au système de puissance électrique 1 dans le but de générer une puissance réactive dont la consommation permet d'assurer la stabilisation du système de puissance électrique. Par ailleurs, en connectant en série les convertisseurs de puissance 3 au système de puissance électrique 1, il est possible de faire varier l'impédance du système de puissance électrique 1. Ainsi, les convertisseurs de puissance agissent comme des moyens très efficaces de

stabilisation du système de puissance électrique.

Plus précisément, le convertisseur de puissance sert à générer en permanence une tension alternative orthogonale à un courant du système s'écoulant dans le système de puissance électrique. Ainsi, l'impédance du système de puissance électrique en question peut être modifiée en faisant varier l'amplitude de la tension alternative, ce qui est fonctionnellement équivalent à un contrôle continu d'un condensateur connecté en série au système de puissance électrique 1 et ce qui permet ainsi de réaliser avec une très grande efficacité la stabilisation du système de puissance électrique. Par ailleurs, dans la mesure o le convertisseur de puissance 3 génère toujours la tension alternative perpendiculaire au courant du système, il n'est pas nécessaire de fournir une source d'alimentation de puissance du côté continu du convertisseur de puissance

3.

Dans le dispositif convertisseur de puissance classique connu jusqu'à présent ayant les structures décrites ci-dessus, les convertisseurs de puissance connectés en série au système de puissance électrique sont très efficaces pour la stabilisation du système de puissance électrique. Toutefois, dans la mesure o les convertisseurs de puissance sont connectés en série au système de puissance électrique, une surtension peut apparaltre de manière inopportune dans le système de puissance électrique lorsqu'il se produit une défaillance dans le système de puissance électrique, lorsqu'il se produit une défaillance dans le dispositif convertisseur de puissance ou lors de la coupure des convertisseurs de puissance et donc de l'interruption du courant du système. Ainsi, on rencontre de grandes difficultés dans la protection et le contrôle du dispositif convertisseur de puissance connu jusqu'à présent. A la lumière de l'état actuel de la connaissance technique décrit ci-dessus, un objet général de la présente invention est de fournir un dispositif de protection de convertisseur de puissance capable de contrôler les convertisseurs de puissance connectés en série à un système de puissance électrique en permettant l'écoulement continu d'un courant de système, même lors de l'apparition d'une défaillance

dans le système de puissance électrique.

En vue de réaliser l'objet ci-dessus ainsi que d'autres qui deviendront apparents au cours de la

description, il est fourni, selon un aspect de la

présente invention, un dispositif de protection de convertisseur de puissance qui comprend des transformateurs connectés en série à des lignes de puissance de phase, respectivement, d'un système de puissance électrique, des convertisseurs de puissance connectés aux enroulements secondaires des transformateurs, respectivement, des premiers moyens de détection de courant destinés à détecter des courants de système s'écoulant dans les lignes de puissance de phase, des deuxièmes moyens de détection de courant destinés à détecter des courants du convertisseur s'écoulant dans les convertisseurs de puissance depuis les enroulements secondaires, respectivement, des moyens de décision de défaillance destinés à émettre un signal de décision lors de la détermination de l'apparition d'une défaillance dans le système sur la base du courant du système, des moyens de commande de tension de sortie destinés à délivrer une commande de tension de sortie nulle à la réception du signal de décision de défaillance, et des moyens de sortie de signal de contrôle destinés à délivrer un signal de contrôle aux convertisseurs de puissance pour fixer à zéro les sorties des convertisseurs de puissance en réponse à la commande de tension de sortie nulle lorsque le courant dans le convertisseur, tel qu'il est détecté pendant l'apparition de la défaillance dans le système, devient inférieur à un courant de rupture

alloué des convertisseurs de puissance.

Avec la structure du dispositif de protection de convertisseur de puissance décrit ci-dessus, la tension de sortie du convertisseur de puissance qui délivre une tension alternative perpendiculaire au courant du système est contrôlée de manière à devenir substantiellement égale à zéro lorsque l'apparition d'une défaillance dans le système de puissance électrique est détectée sur la base du courant du système s'écoulant dans la ligne de puissance, en commutant le courant de convertisseur du convertisseur de puissance vers des diodes de roue libre tout en contournant les éléments de commutation du convertisseur de puissance. Ainsi, le convertisseur de puissance peut être protégé d'une destruction ou d'un endommagement dû à un courant élevé produit lors de l'apparition de la défaillance du système. En outre, le courant de défaillance peut contourner les éléments de commutation constituant le convertisseur de puissance sans qu'il soit nécessaire de fournir un dispositif supplémentaire conçu spécialement pour cela. Par ailleurs, le fonctionnement du dispositif convertisseur de puissance peut être rétabli instantanément lorsque la défaillance dans le système disparaît. Ainsi, selon le premier aspect de l'invention, est fourni le dispositif de protection de convertisseur de puissance qui peut être mis en oeuvre avec une grande fiabilité

pour un faible coût.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif de protection de convertisseur de puissance peut comprendre en outre un coupe-circuit connecté en parallèle avec chacun des enroulements secondaires des transformateurs et un circuit à retard destiné à délivrer un signal de fermeture au coupe-circuit à la réception du signal de décision de défaillance provenant des moyens de décision de défaillance de manière continue pendant une

durée prédéterminée.

Dans le dispositif de protection de convertisseur de puissance, la tension de sortie du convertisseur de puissance est contrôlée de manière à être fixée à zéro lorsque la défaillance de système persiste pendant une durée qui dépasse une durée de conduction de courant autorisée des éléments de commutation constituant le convertisseur de puissance, tandis que le coupe-circuit connecté en parallèle à l'enroulement secondaire du transformateur est fermé, de façon à permettre l'écoulement du courant à travers le coupe-circuit en évitant le convertisseur de puissance. Grâce à cet agencement, le convertisseur de puissance peut être protégé contre un courant de défaillance élevé même lorsque la défaillance dans le système persiste pendant une durée prolongée. La fiabilité du dispositif de protection du convertisseur de puissance peut ainsi

être encore améliorée.

Selon un autre aspect de l'invention, il est en outre fourni un dispositif de protection de convertisseur de puissance qui comprend des transformateurs série connectés en série aux lignes de puissance de phase, respectivement, d'un système de puissance électrique, des convertisseurs de puissance connectés aux enroulements secondaires des transformateurs série, respectivement, des éléments de commutation à semi-conducteur connectés chacun en parallèle à chacun des enroulements secondaires des transformateurs série, respectivement, des premiers moyens de détection de courant destinés à détecter des courants de système s'écoulant dans les lignes de puissance de phase, respectivement, et des moyens de décision de défaillance de système destinés à délivrer un signal de fermeture aux éléments de commutation à semi-conducteur et à délivrer simultanément un signal d'ouverture aux convertisseurs de puissance à la détermination de l'apparition d'une défaillance de

système sur la base du courant de système détecté.

Avec l'agencement du dispositif convertisseur de puissance décrit cidessus, l'élément de commutation à semi-conducteur connecté en parallèle à l'enroulement secondaire du transformateur série est rendu passant à la détection de la défaillance de système et, au même moment, les éléments de commutation constituant le convertisseur de puissance sont rendus bloqués pour permettre l'écoulement d'un courant de défaillance

élevé à travers l'élément de commutation à semi-

conducteur en contournant les éléments de commutation du convertisseur de puissance. Ainsi, la protection du convertisseur de puissance peut être assurée au moyen

d'une structure simple et peu onéreuse.

Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif de protection de convertisseur de puissance qui comprend les éléments de commutation à semi-conducteur tel que décrit ci- dessus peut comprendre en outre un coupe-circuit qui est connecté en parallèle avec chacun des enroulements secondaires des transformateurs série, et un circuit à retard destiné à délivrer un signal de fermeture au coupe-circuit à la réception du signal de décision de défaillance provenant des moyens de décision de défaillance du système de manière continue pendant une

durée prédéterminée.

Avec l'agencement de dispositif de convertisseur de puissance décrit cidessus, l'élément de commutation à semi-conducteur connecté en parallèle à l'enroulement secondaire du transformateur est rendu passant à la détection de la défaillance de système et, au même moment, les éléments de commutation constituant le convertisseur de puissance sont rendus bloqués pour permettre l'écoulement d'un courant de défaillance

élevé à travers l'élément de commutation à semi-

conducteur tout en contournant les éléments de commutation du convertisseur de puissance. Ensuite, lorsque la défaillance du système continue à s'écouler pendant une durée supérieure à la durée limite

autorisée de l'élément de commutation à semi-

conducteur, le coupe-circuit connecté en parallèle à l'enroulement secondaire du transformateur série est fermé de façon à permettre l'écoulement du courant de défaillance dans le coupe-circuit en contournant l'élément de commutation à semi-conducteur. Grâce à cet agencement, on peut utiliser un élément de commutation à semi- conducteur de faible capacité de courant et de faible capacité thermique, ce qui présente l'avantage que le dispositif de protection de convertisseur de puissance peut être réalisé à faible coût à petite échelle. Selon encore un autre mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif de protection de convertisseur de puissance peut comprendre en outre un limiteur de surtension prévu en association avec l'enroulement secondaire de chacun des transformateurs série dans le but d'empêcher l'application d'une

surtension au convertisseur de puissance.

Avec l'agencement du dispositif convertisseur de puissance décrit cidessus, la surtension qui peut apparaitre lorsque le côté secondaire du transformateur est ouvert en raison d'une défaillance du convertisseur de puissance peut être limitée au moyen du limiteur de surtension connecté en parallèle à l'enroulement secondaire du transformateur. Ainsi, le convertisseur de puissance peut être protégé contre l'application de la surtension. En d'autres termes, la protection du convertisseur de puissance peut être réalisée avec une

plus grande fiabilité.

Selon un autre aspect de l'invention, il est fourni un dispositif de protection de convertisseur de puissance qui comprend des transformateurs série ayant des enroulements primaires connectés en série aux lignes de puissance de phase, respectivement, d'un système de puissance électrique, chacun des transformateurs série ayant un enroulement secondaire divisé en une pluralité de sections d'enroulement, des groupes de convertisseurs de puissance prévus pour les lignes de puissance de phase, respectivement, du système de puissance électrique et connectés aux sections d'enroulement secondaire des transformateurs, respectivement, dans lequel des lignes d'entrée à courant continu des convertisseurs de puissance connectés aux sections secondaires d'un même étage des transformateurs prévus pour les lignes de puissance de phase, respectivement, sont connectées en commun et conduisent aux condensateurs à courant continu par l'intermédiaire de fusibles de protection,

respectivement, des moyens de détection de court-

circuit prévus en association avec les convertisseurs de puissance, respectivement, destinés à détecter l'apparition d'un court-circuit dans le convertisseur de puissance, des moyens de décision de court- circuit destinés à déterminer & quelle section d'enroulement secondaire est connecté le convertisseur de puissance subissant le court-circuit sur la base d'un signal de détection de court-circuit délivré par les moyens de détection de court-circuit, et un circuit d'amorçage forcé répondant à la détermination d'apparition d'un court-circuit dans un convertisseur de puissance donné, de façon à griller le fusible de protection connecté en commun aux lignes d'entrée à courant continu des convertisseurs de puissance prévus pour les lignes de puissance de phase, respectivement, et connectées aux sections d'enroulement secondaire, respectivement, d'un même étage que la section d'enroulement secondaire à laquelle est connectée le convertisseur de puissance

donné subissant le court-circuit.

Grâce à la structure du dispositif de protection de convertisseur de puissance décrit ci-dessus, on peut réaliser un système redondant car chacun des enroulements secondaires des transformateurs série, introduits en série sur la ligne de puissance du système de puissance électrique, est divisé en une pluralité de sections, un nombre correspondant de convertisseurs de puissance étant prévu pour chacune des lignes de puissance, dans lequel lors de l'apparition d'une défaillance dans un convertisseur de puissance donné prévu pour une ligne de puissance donnée, tous les éléments de commutation des convertisseurs de puissance prévus pour les autres lignes de puissance et connectés aux mêmes sections d'enroulement secondaire que le convertisseur de puissance donné sont rendus passants, de manière à griller le fusible de protection et déconnecter tous les convertisseurs de puissance connectés aux mêmes sections d'enroulement secondaire. Le fonctionnement du système peut être maintenu en permanence par les autres convertisseurs de puissance connectés aux autres sections d'enroulement secondaire. Ainsi, une caractéristique de sauvegarde du dispositif de protection du convertisseur de puissance peut être

obtenue à faible coût sur une échelle réduite.

Selon encore un autre mode de réalisation préféré de l'invention visant le dispositif de protection de convertisseur de puissance décrit ci- dessus, on peut en outre fournir des coupe-circuits qui sont connectés en parallèle aux enroulements secondaires des transformateurs, respectivement, et des circuits à retard dont chacun est prévu pour retarder le signal de fermeture délivré au coupe-circuit associé avec un retard d'une durée prédéterminée après la détermination

de court-circuit par les moyens de décision de court-

circuit. Grâce à la mise en oeuvre redondante du dispositif de protection de convertisseur de puissance comme décrit ci-dessus, dans lequel une pluralité de convertisseurs de puissance est prévue pour chacune des ligne de puissance, dans lequel, lors de l'apparition d'une défaillance dans un convertisseur de puissance donné prévu pour une ligne de puissance donnée, tous les éléments de commutation des convertisseurs de il puissance prévus pour les autres lignes de puissance et connectés aux mêmes sections d'enroulement secondaire que le convertisseur de puissance donné sont rendus passants de manière à griller le fusible de protection et déconnecter tous les convertisseurs de puissance

connectés aux mêmes sections d'enroulement secondaire.

Ensuite, les coupe-circuits connectés en parallèle aux mêmes sections d'enroulement secondaire sont fermés pour dériver les courants de court-circuit des convertisseurs de puissance concernés et les faire s'écouler dans les coupe-circuits. Ainsi, même lorsque le court-circuit persiste pendant une durée prolongée,

les convertisseurs de puissance non affectés (c'est-à-

dire les convertisseurs de puissance ne subissant pas de défaillance) peuvent être protégés contre un

endommagement ou une destruction.

Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention visant le dispositif de protection de convertisseur de puissance décrit ci- dessus, le dispositif de protection de convertisseur de puissance peut comprendre des transformateurs série connectés en série aux lignes de puissance de phase, respectivement, d'un système de puissance électrique, des convertisseurs de puissance connectés aux enroulements secondaires des transformateurs série, respectivement, des premiers moyens de détection de courant destinés à détecter des courants du système s'écoulant à travers les lignes de puissance de phase, des deuxièmes moyens de détection de courant destinés à détecter des courants du convertisseur s'écoulant des convertisseurs de puissance depuis les enroulements secondaires, respectivement, des moyens de décision de défaillance destinés à délivrer un signal de décision lors de la détermination de l'apparition d'une défaillance du système sur la base du courant de système détecté, des moyens de commande de tension de sortie destinés à délivrer une commande de tension de sortie nulle à la réception du signal de décision de défaillance, des moyens de sortie de signal de contrôle destinés à contrôler un signal de contrôle délivré aux convertisseurs de puissance afin de fixer à zéro les sorties des convertisseurs de puissance en réponse à la commande de tension de sortie nulle à un instant o le courant du convertisseur, tel qu'il a été détecté à l'apparition de la défaillance dans le système, devient inférieur à un courant de rupture alloué des convertisseurs de puissance, et un circuit à retard

destiné à délivrer un signal de fermeture au coupe-

circuit connecté en parallèle aux enroulements secondaires des transformateurs, respectivement, avec un retard d'une durée prédéterminée après la détermination de court-circuit dans les convertisseurs de puissance comme déterminé par les moyens de décision, ou bien avec un retard d'une durée prédéterminée après la détermination de l'apparition d'une défaillance du système effectuée par les moyens

de décision de défaillance.

Avec l'agencement du dispositif de protection de convertisseur de puissance de la structure redondante décrite ci-dessus, les convertisseurs peuvent être protégés non seulement contre la défaillance du système mais également contre le court-circuit. Ainsi, la fiabilité du dispositif de protection de convertisseur

de puissance peut être grandement améliorée.

Selon encore un autre mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif de protection de convertisseur de puissance peut comprendre en outre des interrupteurs séparateurs, dont chacun est introduit en série sur une ligne d'entrée à courant continu et une ligne de sortie à courant alternatif de chacun des

convertisseurs de puissance.

Avec la structure du dispositif de protection de convertisseur de puissance décrit ci-dessus, les interrupteurs séparateurs connectés au côté de l'entrée continue et au côté de la sortie alternative, respectivement, sont ouverts dans l'état o le courant

de court-circuit est dérivé par les coupe-circuits.

Ainsi, le convertisseur de puissance subissant la défaillance peut être retiré sans qu'il soit nécessaire d'arrêter le fonctionnement du système de puissance électrique. En d'autres termes, le dispositif de protection de convertisseur de puissance est amélioré

en ce qui concerne sa capacité de maintenance.

Selon encore un autre mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif de protection de convertisseur de puissance peut être conçu de manière à protéger les convertisseurs de puissance connectés en parallèle au système de puissance électrique à la place des convertisseurs de puissance connectés en série

contre une défaillance du système et/ou un court-

circuit. Dans le dispositif de protection de convertisseur de puissance décrit ci-dessus, les convertisseurs de puissance connectés en parallèle au système de puissance électrique peuvent être protégés contre la

défaillance du système et/ou le court-circuit.

Les objets ci-dessus ainsi que d'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront plus facilement compris à la lecture de la

description suivante des modes de réalisation préférés

de celle-ci, prise, seulement à titre d'exemple, en

conjonction avec les dessins joints.

Au cours de la description qui suit, il est fait

référence aux dessins, sur lesquels: la figure 1 est un schéma de circuit montrant de manière générale une configuration de circuit d'un dispositif de protection de convertisseur de puissance selon un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est un chronogranmme montrant une relation entre des signaux d'amorçage et un courant du système dans un dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le premier mode de réalisation de l'invention pour illustrer le fonctionnement du convertisseur de puissance dans l'état de fonctionnement normal du système de puissance électrique; la figure 3 est un chronogramme montrant une relation entre des signaux d'amorçage et un courant du système lors de l'apparition d'une défaillance du système dans un dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le premier mode de réalisation de l'invention; la figure 4 est un schéma de circuit montrant une structure d'un dispositif de protection de convertisseur de puissance selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention; la figure 5 est un chronogramme destiné à illustrer le fonctionnement du dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le deuxième mode de réalisation de l'invention; la figure 6 est un schéma de circuit montrant une configuration d'un dispositif de protection de convertisseur de puissance selon un troisième mode de réalisation de la présente invention; la figure 7 est un schéma de circuit montrant une structure d'un dispositif de protection de convertisseur de puissance selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention; la figure 8 est un schéma de circuit montrant une structure d'un dispositif de protection de convertisseur de puissance selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention; la figure 9 est un schéma de circuit montrant une structure d'un dispositif de protection de convertisseur de puissance selon un sixième mode de réalisation de la présente invention; la figure 10 est un schéma de circuit montrant une structure d'un dispositif de protection de convertisseur de puissance selon un septième mode de réalisation de la présente invention; la figure 11 est un schéma de circuit montrant une structure d'un dispositif de protection de convertisseur de puissance selon un huitième mode de réalisation de la présente invention; la figure 12 est un schéma de circuit montrant un dispositif de protection de convertisseur de puissance pour des convertisseurs de puissance connectés en parallèle à un système de puissance électrique; la figure 13 est un schéma de circuit montrant une structure d'un dispositif de protection de convertisseur de puissance selon un dixième mode de réalisation de la présente invention; et la figure 14 est un schéma de circuit montrant une configuration d'un convertisseur de puissance classique

connecté en série à un système de puissance électrique.

La présente invention va maintenant être décrite en détail en conjonction avec ce qui est à présent considéré comme des modes de réalisation préférés ou typiques de celle-ci en référence aux dessins. Dans la

description suivante, des caractères de référence

identiques désignent des parties identiques ou

correspondantes dans les différentes vues.

Premier mode de réalisation Un premier mode de réalisation de la présente invention va être décrit en référence aux dessins. La figure 1 est un schéma de circuit montrant de manière générale une configuration de circuit d'un dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le premier mode de réalisation de l'invention. En référence à la figure, le dispositif de protection de convertisseur de puissance comprend des transformateurs série 2a à 2c ayant des enroulements primaires connectés, respectivement, aux lignes de puissance de phase la à lc d'un système de puissance électrique 1, dans lequel des convertisseurs de puissance 3A à 3C sont connectés aux enroulements secondaires des transformateurs série 2a à 2c, de sorte que les courants au secondaire (courant de convertisseur) I des transformateurs série 2a à 2c, respectivement, s'écoulent vers les convertisseurs de puissance 3A à 3C, respectivement. Les lignes d'entrée de polarité positive ou + (désignées ci-après lignes d'entrée positive) des convertisseurs de puissance 3A à 3C sont connectées en commun et conduisent à une extrémité d'un condensateur à courant continu 6 au moyen d'un fusible de protection 5, tandis que les lignesd'entrée de polarité négative ou - (désignées ci-après lignes d'entrée négative) sont connectées entre elles et mènent à l'autre extrémité du condensateur à courant

continu 6.

Une structure du circuit de protection pour le convertisseur de puissance 3C sera décrite comme étant représentative de celle des convertisseurs de puissance

3A à 3C, étant entendu que la description suivante

s'applique également aux circuits de protection de ces derniers. Le circuit de protection considéré se compose d'un détecteur de courant 7c servant de deuxième moyen de détection de courant pour détecter le courant de convertisseur I du transformateur série 2c, d'un circuit de décision de courant 8 destiné à délivrer un signal d'impulsion lorsque la valeur instantanée du courant de convertisseur I est inférieure à une valeur permise ou allouée, d'un détecteur de courant 11 servant de premier moyen de détection de courant pour détecter un courant du système Io, d'un circuit de décision haute vitesse 12 servant de moyen de décision de défaillance destiné à déterminer l'apparition d'une défaillance du système sur la base du courant de système Io détecté par le détecteur de courant 11, de manière à délivrer un signal de décision S lorsque l'apparition d'une défaillance du système est déterminée, d'un interrupteur 12a qui répond à l'entrée du signal de décision S de manière à être commuté vers une position de contact pour valider une commande de tension de sortie nulle E0 pour le convertisseur de puissance 3C, tout en étant autrement placé pour recevoir une commande de tension de sortie normale Ev d'un circuit de commande de tension de sortie normale 14 (servant de moyen de commande de tension de sortie), d'un circuit générateur d'impulsions 15 qui répond à la commande de tension de sortie nulle E0 délivrée au moyen de l'interrupteur 12a de manière à choisir ainsi un premier signal de forme d'onde triangulaire utilisé pour générer une impulsion de gâchette unique (impulsion unique) par cycle, tandis qu'il répond à l'entrée de la commande de tension de sortie normale Ev par l'intermédiaire de l'interrupteur 12a de manière à choisir un deuxième signal de forme d'onde triangulaire utilisé pour générer une pluralité d'impulsions de porte (impulsions multiples) par cycle, pour générer une impulsion de gâchette PG modulée en largeur d'impulsion en comparant le deuxième signal de forme d'onde triangulaire tel qu'il est choisi à une tension de contrôle indiquant une commande de tension de sortie, et d'un circuit ET 9 qui répond à l'entrée du signal d'impulsion P provenant du circuit de décision de courant 8 de manière à permettre aux impulsions de gâchette PG délivrées par le circuit générateur d'impulsions 15 de servir de signaux d'amorçage 3clS à 3c4S pour rendre passants les éléments de commutation GTO 3cl à 3c4 (tels que des thyristors GTO), respectivement. A ce niveau, il convient de mentionner que le circuit de décision de courant 8, le circuit ET 9 et le circuit générateur d'impulsions 15 constituent

ensemble un moyen de sortie de signal de contrôle.

Ensuite, on va décrire le fonctionnement du dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le mode de réalisation en question de l'invention. Comme il a été décrit précédemment, les transformateurs série 2a, 2b et 2c sont introduits en série sur les lignes de puissance de phase la, lb et lc, respectivement, du système de puissance électrique 1. En conséquence, le courant de convertisseur I de la valeur déterminée par le rapport de transformation est induit dans le côté secondaire de chacun des transformateurs série 2a, 2b et 2c. Ainsi, le transformateur série (désigné de manière représentative par la référence 2) fonctionne de manière similaire à un transformateur de courant. Dans

le système de convertisseur de puissance décrit ci-

dessus, la génération et le contrôle de la tension alternative orthogonale au courant du système Io au moyen des convertisseurs de puissance 3A, 3B et 3C sont équivalents à l'insertion d'éléments d'impédance variable dans la ligne de puissance, respectivement, du système de puissance électrique concerné dans le but d'assurer la stabilisation du système de puissance électrique. En se référant maintenant à la figure 2 qui montre

un chronogramme, la description vise le fonctionnement

du convertisseur de puissance 3C, représentatif des autres convertisseurs de puissance 3A et 3B, en supposant que le système de puissance électrique est à l'état normal. Tant que l'apparition d'une défaillance dans le système de puissance électrique 1 n'est pas détectée par le circuit de décision haute vitesse 12 sur la base du courant de convertisseur I détecté par le détecteur de courant 11, l'interrupteur 12a est commuté en position de contact et connecté au circuit de commande de tension de sortie normale 14 en réponse au signal de décision S, en conséquence de quoi une tension de contrôle basée sur la commande de tension de sortie normale Ev est délivrée au circuit générateur d'impulsions 15 par l'intermédiaire de l'interrupteur

12a.

Le circuit générateur d'impulsions 15 compare la tension de contrôle avec la première tension de forme d'onde triangulaire présélectionnée de manière à délivrer des signaux d'amorçage 3clS, 3c2S, 3c3S et 3c4S, contenant chacun une impulsion, aux éléments de commutation GTO 3cl, 3c2, 3c3 et 3c4, respectivement,

avec les temps de conduction illustrés sur la figure 2.

Parmi les quatre signaux d'amorçage 3clS à 3c4S, les signaux d'amorçage (signaux de gâchette) 3clS et 3c2S d'une part et les signaux d'amorçage (signaux de gâchette) 3c3S et 3c4S sont mutuellement déphasés de , respectivement, par rapport à la phase de la période de niveau haut (période de fonctionnement) et

ont une relation exclusive l'un par rapport à l'autre.

Les signaux d'amorçage 3clS à 3c4S ont la même largeur d'impulsion. Plus précisément, les largeurs des impulsions

d'amorçage ainsi que les instants de sortie de celles-

ci sont déterminées de manière à empêcher que les éléments de commutation GTO 3cl et 3c2 appartenant au même bras du circuit convertisseur en pont ne soient rendus passants simultanément, afin d'empêcher l'apparition d'un court-circuit dans la ligne à courant continu. En outre, pour générer la tension de sortie V conformément à la commande de tension de sortie normale Ev, les phases des signaux d'amorçage 3c2S et 3c4S sont déphasées l'une par rapport à l'autre. En conséquence, les phases des signaux d'amorçage (signaux de gâchette) 3c2S et 3c4S d'une part et des signaux d'amorçage (signaux de gâchette) 3c2S et 3c3S d'autre part sont superposées pendant une durée prédéterminée pendant la

période de sortie de signal d'amorçage.

Les éléments de commutation GTO 3cl à 3c4 sont rendus passants en réponse aux signaux de gâchette ou d'amorçage 3clS à 3c4S, respectivement, de manière à générer les tensions continues de polarité positive et négative, respectivement. Ainsi, une tension de sortie de convertisseur V conforme à la commande de tension de sortie Ev est générée. Le contrôle de la tension de sortie de convertisseur V peut être réalisé en augmentant ou en diminuant les parties des périodes de sortie sur lesquelles les signaux d'amorçage 3clS et 3c4S d'une part et les signaux d'amorçage 3c2S et 3c3S

d'autre part sont superposés.

Les signaux d'amorçage 3clS à 3c4S sont délivrés, respectivement, aux éléments de commutation 3cl à 3c4 selon les temps de conduction illustrés sur la figure 2, de sorte que les éléments de commutation GTO 3cl à

3c4 sont rendus passants et bloqués de manière répétée.

Chaque fois que l'élément de commutation GTO est rendu bloquant, le courant de convertisseur I qui le traverse

est interrompu à la valeur de courant à cet instant.

Dans le cas o le signal d'amorçage est une impulsion de gâchette unique, le courant de convertisseur est

interrompu à la valeur de courant indiquée en figure 2.

Cependant, lorsque le signal d'amorçage est constitué d'impulsions de gâchette multiples, les éléments de commutation GTO 3cl à 3c4 deviennent passants et bloqués de manière répétée aux instants correspondants

aux impulsions de gâchette, respectivement.

Lorsque le courant du système Io d'une amplitude plusieurs fois supérieure à celle du courant enregistré s'écoule à l'apparition d'une défaillance du système, un courant de convertisseur I correspondant élevé s'écoule vers chacun des convertisseurs de puissance 3A, 3B et 3C (les convertisseurs de puissance seront également désignés collectivement ci-après par la référence 3), lequel courant est déterminé par le rapport de transformation des transformateurs série 2a, 2b et 2c (également désignés de façon collective par la référence 2). Dans ce cas, lorsque les éléments de commutation GTO 3cl à 3c4 répètent les opérations de fermeture et d'ouverture avec les signaux d'amorçage comprenant chacun des impulsions multiples, de façon à interrompre ou couper le courant de système Io quelle que soit l'amplitude de sa valeur instantanée, il peut se produire une situation telle que les convertisseurs de puissance 3 bloquent le fonctionnement ou ne réussissent pas à interrompre le courant de système Io

lorsque le courant Io dépasse le courant alloué (c'est-

à-dire la marge de courant ou capacité de courant) par l'élément de commutation GTO et atteint le niveau de protection des convertisseurs de puissance 3, en conséquence de quoi les transformateurs série 2 sont placés à l'état charge à vide, provoquant une surtension dans les enroulements secondaires des

transformateurs série respectifs.

Ensuite, l'opération de protection des convertisseurs de puissance réalisée à l'apparition d'une défaillance du système va être décrite en référence au chronogramme de la figure 3. Le circuit de décision haute vitesse 12 détermine si une défaillance du système s'est produite ou non sur la base de la valeur du courant du système Io détecté par le détecteur de courant 11. Lorsque l'apparition d'une défaillance du système est déterminée, l'interrupteur 12a est commuté, par le signal de décision S, à la position de contact à laquelle la tension de contrôle correspondant à la commande de tension de sortie nulle

Eo est délivrée au circuit générateur d'impulsions 15.

En réponse à la commande de tension de sortie nulle E0, dans le circuit générateur d'impulsions 15, la deuxième tension de forme d'onde triangulaire destinée à générer le signal à impulsions multiples est commutée vers la première tension de forme d'onde triangulaire pour

générer le signal d'amorçage à impulsion unique.

Ainsi, le circuit générateur d'impulsions 15 génère un signal à impulsion unique modulé en largeur d'impulsion en comparant la tension de contrôle avec la première tension de forme d'onde triangulaire. A l'instant o la valeur instantanée du courant de convertisseur I devient proche de zéro et tombe dans la plage de courant allouée, comme l'illustre la figure 3, le circuit de décision de courant 8 délivre un signal

d'impulsion P de niveau élevé au circuit ET 9.

Ainsi, lorsque le courant de convertisseur I tombe dans la plage de courant allouée, le circuit ET 9 délivre l'impulsion unique fournie par le circuit générateur d'impulsions 15 au convertisseur de puissance 3C sous la forme des signaux d'amorçage 3clS à 3c4S. Sur la figure 3, sont illustrés les signaux d'amorçage 3clS à 3c4S pour les éléments de commutation GTO 3cl à 3c4, respectivement, ainsi que le courant de convertisseur I lorsque se produit une défaillance du système. Comme on peut le voir d'après la figure, les éléments de commutation GTO 3cl et 3c4 sont rendus passants/bloqués simultanément, tandis que les éléments de commutation GTO 3c2 et 3c3 sont rendus passants/bloqués simultanément. En conséquence, aucun chevauchement de la période de conduction (c'est-à-dire la période pendant laquelle l'élément de commutation GTO est passant) ne se produit entre les éléments de commutation GTO 3cl et 3c4 d'une part, et entre les éléments de commutation 3c2 et 3c3 d'autre part. Ainsi, la tension de sortie de convertisseur V prend la valeur zéro. En conséquence, dans le convertisseur de puissance 3C, seul le mode roue libre est valide, ce qui provoque le passage du courant de convertisseur I à travers les diodes de roue libre connectées antiparallèlement aux éléments de commutation GTO 3cl à

3c4, respectivement.

Bien que le courant de convertisseur I puisse prendre une valeur élevée correspondant au courant de système Io à l'état de défaillance du système, chacun des éléments de commutation 3cl à 3c4 est rendu passant/bloqué à un instant o le courant de convertisseur I devient environ zéro. Ainsi, l'interruption de la surintensité peut être évitée. Par ailleurs, en utilisant un élément de commutation GTO dont les caractéristiques lui permettent de supporter le courant de défaillance de courte durée (par exemple 4 à 8 cycles), il ne survient pratiquement pas de problème. Ce qui est décrit ci-dessus équivaut à l'apparition d'un court-circuit dans les enroulements secondaires des transformateurs série, du point de vue du système de puissance électrique. En conséquence, les convertisseurs de puissance peuvent être protégés sans qu'il soit besoin de prévoir des circuits de shuntage haute vitesse supplémentaires en association aux enroulements secondaires des transformateurs série 2, respectivement. Comme il est évident d'après ce qui précède, grâce à l'agencement du dispositif de protection selon le premier mode de réalisation de l'invention, les convertisseurs de puissance peuvent être protégés des coupures et/ou destruction dues à une surintensité lorsqu'une défaillance du système se produit. En outre, comme le courant de défaillance (c'est-à-dire le courant qui s'écoule lorsqu'il se produit une défaillance dans le système de puissance électrique) peut être shunté ou dévié au moyen des diodes de roue libre, non seulement il n'est plus nécessaire de prévoir les circuits de shuntage pour les enroulements secondaires des transformateurs série 2, mais encore le fonctionnement peut être rétabli instantanément lorsque la défaillance disparaît. Ainsi, on peut réaliser le dispositif de protection offrant une fiabilité élevée

et pouvant être mis en oeuvre à faible coût.

Deuxième mode de réalisation Dans le cas du dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le premier mode de réalisation de l'invention, on suppose que chacun des éléments de commutation GTO 3cl à 3c4 est capable de supporter le courant de défaillance sur une période comprise entre 4 et 8 cycles. En conséquence, à moins que la défaillance ne soit éliminée ou ne disparaisse durant cette période, la capacité de supporter le courant de défaillance (c'est-à-dire le courant de conduction alloué) des éléments de commutation GTO 3cl

à 3c4 peut être dépassée.

Dans ces circonstances, il est proposé selon l'invention, telle qu'elle est mise en oeuvre dans un deuxième mode de réalisation, de prévoir, outre les fonctions du dispositif de protection du premier mode de réalisation, une fonction destinée à conserver le courant de conduction des éléments de commutation 3cl à

3c4 dans la plage de courant de conduction alloué.

La figure 4 est un schéma de circuit montrant une structure d'un dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention. Sur la figure, les références similaires à celles de la figure 1 désignent les mêmes composants ou des composants équivalents à ceux de la figure 1. En référence à la figure 4, un coupe-circuit 4 est connecté entre les lignes de sortie à courant alternatif de chacun des convertisseurs de puissance 3. En outre, il est également fourni un circuit à retard 16 qui sert à délivrer un signal de contrôle de coupe-circuit Sc lorsque le signal de décision S indiquant la

défaillance du système disparait.

Dans ce qui suit, le fonctionnement du dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le mode de réalisation concerné de l'invention va être expliqué en prenant comme exemple le convertisseur de puissance 3C représentatif des autres convertisseurs en référence au chronogramme de la figure 5. Dans le fonctionnement normal du système, chacun des éléments de commutation GTO 3cl à 3c4 du convertisseur de puissance 3C est rendu passant/bloqué de manière répétée en réponse aux signaux d'amorçage à impulsions multiples, de manière à générer la tension de sortie de convertisseur V conformément à la commande de tension de sortie normale Ev. Dans ce cas, lorsque le circuit de décision haute vitesse 12 détermine l'apparition d'une défaillance dans le système, le signal d'amorçage à impulsion unique remplace le signal d'amorçage à impulsions multiples et est appliqué aux éléments de commutation GTO 3cl à 3c4 conformément à la commande de tension de sortie nulle Eo aux instants illustrés sur la figure 5, de manière à ce que la tension de sortie

du convertisseur soit fixée à zéro.

A ce moment-là, le signal de décision S indiquant la défaillance du système généré par le circuit de décision haute vitesse 12 est délivré également au circuit à retard 16. Lorsque ce signal de décision S indiquant la défaillance du système est délivré également au circuit à retard 16 de manière continue pendant une période prédéterminée (4 à 8 cycles), le signal à retard 16 délivre le signal de contrôle de coupecircuit Sc au coupe-circuit 4, de façon à fermer le coupe-circuit 4. En conséquence, le courant de convertisseur I s'écoule dans le coupe- circuit 4 tout en contournant le convertisseur de puissance 3C, de sorte que le courant I traversant le convertisseur de puissance 3C devient nul. Ainsi, le courant de conduction de l'élément de commutation GTO lorsque celui-ci est bloqué peut être maintenu dans la plage de courant allouée. Dans la mesure o le courant de convertisseur I devient nul, chacun des éléments de commutation GTO 3cl à 3c4 peut être bloqué à l'état de non conduction en éliminant les impulsions de gâchette

de ces éléments de commutation ou thyristors GTO.

Ensuite, lorsque la défaillance du système disparaît, les éléments de commutation GTO 3cl à 3c4 du convertisseur de puissance 3C sont rendus passants et bloqués de manière répétée tandis que le circuit de

retard 16 est libéré du signal de contrôle de coupe-

circuit Sc en contrôlant de manière correspondante la commande de tension de sortie nulle E0. Le fonctionnement du coupe- circuit 4 est ensuite interrompu pour permettre au courant de convertisseur I de traverser les convertisseurs de puissance, de sorte que le fonctionnement conforme à la commande de tension

de sortie normale Ev est rétabli.

Comme il est évident d'après ce qui précède, la fonction de secours de l'opération de protection de convertisseur de puissance au cas o une défaillance du système persiste pendant une période prolongée est en outre incorporée dans le dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le mode de réalisation concerné de l'invention. La fonction de secours de l'opération de protection peut être réalisée à faible coût car l'installation d'un dispositif ayant une capacité de courant élevée pour supporter une défaillance ou quelque chose d'anormal dans le système

de puissance n'est pas nécessaire.

Troisième mode de réalisation Dans le cas du dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le premier et le deuxième mode de réalisation de l'invention, le courant peut traverser chacun des éléments de commutation GTO 3cl à 3c4 en réalisant l'opération consistant à fixer à zéro la tension de sortie du convertisseur de puissance. Cependant, il est possible de shunter les enroulements secondaires des transformateurs série tout en bloquant les éléments de commutation GTO lors de l'apparition d'une défaillance du système, en produisant ainsi substantiellement le même effet que dans le cas des dispositifs de protection de convertisseur de puissance selon les modes de

réalisation précédents.

La figure 6 est un schéma de circuit montrant une configuration d'un dispositif de protection de convertisseur de puissance selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. Sur cette figure, les références similaires à celles de la figure 1 désignent les mêmes composants ou des composants équivalents à ceux de la figure 1. En référence à la

figure 6, il est fourni un interrupteur rapide à semi-

conducteur 10 qui est mis en oeuvre au moyen d'une

paire d'éléments de commutation rapide à semi-

conducteur tels que des thyristors connectés antiparallèlement les uns avec les autres et d'un circuit de décision haute vitesse 17 servant de moyen de décision de défaillance destiné à délivrer un signal d'amorçage ou signal de gâchette SG à l'interrupteur rapide à semi-conducteur 10, de manière à fermer l'interrupteur rapide à semi-conducteur 10, tout en générant un signal d'ouverture afin d'ouvrir chacun des éléments de commutation GTO 3cl à 3c4 du convertisseur de puissance 3C lorsque l'apparition d'une défaillance dans le système de puissance électrique 1 est déterminée. Le fonctionnement du dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le mode de réalisation concerné va maintenant être expliqué en considérant le convertisseur 3C comme représentatif des autres convertisseurs. Le circuit de décision haute vitesse 17 détermine l'apparition d'une défaillance du système sur la base du courant du système Io détecté par le détecteur de courant 11. Lorsque l'apparition d'une défaillance du système est déterminée, le circuit de décision haute vitesse 17 délivre le signal d'amorçage ou signal de gâchette SG à l'interrupteur rapide à semi-conducteur 10 afin de le fermer tout en délivrant simultanément le signal d'ouverture à chacun des éléments de commutation GTO 3cl à 3c4 du convertisseur de puissance 3C de manière à ouvrir les éléments de

commutation GTO 3cl à 3c4.

En conséquence de l'opération décrite ci-dessus, le courant de défaillance du système est commuté vers l'interrupteur rapide à semi-conducteur 10 en contournant le convertisseur de puissance 3C. Ainsi, le courant du convertisseur I du convertisseur de puissance 3C devient nul. Par ailleurs, le courant de conduction des éléments de commutation GTO peut être maintenu dans une plage de courant allouée lors de l'ouverture de ceux-ci. De cette manière, lorsqu'une période d'écoulement d'un courant du système Io élevé se prolonge pour une raison quelconque, les éléments de commutation GTO 3cl à 3c4 peuvent être ouverts sans

défaillance car le courant du convertisseur I est nul.

Une fois que le système de puissance électrique retrouve l'état normal, le circuit de décision haute vitesse 17 contrôle l'ouverture et la fermeture de chacun des éléments de commutation GTO 3cl à 3c4 selon les temps indiqués sur la figure 3, de manière à contrôler la tension de sortie à zéro, tout en ouvrant l'interrupteur rapide à semi- conducteur 10. Le fonctionnement des convertisseurs de puissance est alors rétabli. L'agencement permettant au courant de défaillance du système de contourner le convertisseur de puissance tel qu'il est décrit ci-dessus peut être réalisé à faible coût dans une structure simple et compacte. Ouatrième mode de réalisation Dans le cas du dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le troisième mode de réalisation de l'invention décrit précédemment, l'interrupteur rapide à semi-conducteur 10 est prévu au secondaire des transformateurs série 2, afin que le courant de défaillance du système contourne

l'enroulement secondaire du transformateur série 2.

Cependant, lorsque l'état de défaillance du système de puissance électrique se prolonge pour une raison quelconque, il peut se produire une situation telle que l'interrupteur rapide à semi-conducteur 10 n'ait plus la capacité nécessaire pour supporter le courant de défaillance. Pour faire face à cette situation, on peut adopter un agencement dans lequel le courant de

défaillance traversant l'interrupteur rapide à semi-

conducteur 10 est commuté vers un coupe-circuit ayant une capacité de courant élevée, lorsque le courant de défaillance continue à s'écouler pendant une période prolongée. Un quatrième mode de réalisation de

l'invention vise à fournir cet agencement.

La figure 7 est un schéma de circuit montrant une configuration d'un dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le quatrième mode de réalisation de la présente invention. Sur cette figure, les références similaires à celles de la figure 6 désignent les mêmes composants ou des composants équivalents à ceux de la figure 6. En référence à la figure 7, un coupe-circuit 4 est connecté en parallèle avec l'interrupteur rapide à semi-conducteur 10. Un circuit à retard est prévu afin de délivrer un signal de contrôle de coupe-circuit Sc au coupe-circuit 4 en réponse aux signaux de sortie du circuit de décision haute vitesse 17 lorsque le courant de défaillance du système continue à s'écouler pendant une période supérieure à une durée prédéterminée, tout en éliminant le signal de contrôle de coupe-circuit Sc lorsque la défaillance du système de puissance électrique disparaît.

La description concerne maintenant le

fonctionnement du dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le mode de réalisation concerné de l'invention en considérant le convertisseur de puissance 3C comme représentatif. Le circuit de décision haute vitesse 17 détermine à haute vitesse l'apparition d'une défaillance dans le système de puissance électrique sur la base du courant du système Io détecté par le détecteur de courant 11. Lorsqu'il est déterminé qu'il y a une défaillance dans le système, le circuit de décision haute vitesse 17 délivre le signal de gâchette SG à l'interrupteur rapide à semi-conducteur 10 afin de le fermer et délivre au même moment un signal d'ouverture à chacun des éléments de commutation GTO 3cl à 3c4 du convertisseur de puissance 3C afin de mettre ces éléments de commutation à l'état bloqué (état de non conduction). Lorsque la défaillance du système persiste pendant une période supérieure à une durée prédéterminée, le circuit à retard 16 délivre le signal de contrôle de

coupe-circuit Sc de manière à fermer le coupe-

circuit 4. Ainsi, le courant du convertisseur est shunté par le coupecircuit 4. Lorsque la défaillance disparaît, le circuit de décision haute vitesse 17 réalise le contrôle d'ouverture/fermeture de chacun des éléments de commutation GTO 3cl à 3c4 de manière à fixer la tension de sortie à zéro tout en enlevant le signal de contrôle de coupe-circuit Sc du circuit à retard 16 de manière à ouvrir le coupe-circuit 4, le

fonctionnement normal étant ainsi rétabli.

Avec l'agencement de circuit décrit ci-dessus, le courant de défaillance du système peut être shunté au moyen d'une structure simple et sans recourir à

l'utilisation d'un interrupteur rapide à semi-

conducteur ayant une capacité de courant élevée qui nécessiterait un mécanisme de refroidissement de grande capacité. Cinquième mode deréalisation Dans le cas du dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le quatrième mode de réalisation décrit précédemment, les interrupteurs rapides à semi-conducteur 10 et les coupe-circuits 4 sont connectés en parallèle aux enroulements secondaires des transformateurs série 2, respectivement, de sorte qu'à l'apparition d'une défaillance dans le système de puissance électrique, le courant du convertisseur I est commuté vers l'interrupteur rapide à semi-conducteur 10 avant que le courant de convertisseur I n'augmente de façon excessive, et on fait ensuite circuler le courant du convertisseur I dans le coupe-circuit 4 tout en contournant l'interrupteur rapide à semi-conducteur 10,

de manière à ouvrir les éléments de commutation GTO.

Cependant, lorsque les éléments de commutation GTO sont ouverts non seulement à l'apparition d'une défaillance dans le système mais encore en raison d'une

défaillance dans le convertisseur de puissance 3 lui-

même, il peut se produire une situation telle que le côté secondaire du transformateur série 2 est ouvert, ce qui provoque l'apparition d'une surtension. Par ailleurs, à l'apparition d'une défaillance dans le coupe-circuit 4, le côté secondaire du transformateur série 2 sera ouvert, provoquant une surtension dans

l'enroulement secondaire.

La figure 8 est un schéma de circuit montrant une structure d'un dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le cinquième mode de réalisation de la présente invention qui est conçu pour résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus. Sur la figure 8, les mêmes références désignent des composants identiques ou équivalents à ceux décrits dans les modes de réalisation précédents. Comme on peut le voir sur la figure 8, un limiteur de surtension 13 est prévu, connecté en parallèle à l'enroulement secondaire du

transformateur série 2 avec le coupe-circuit 4.

Maintenant, en supposant que l'apparition d'une défaillance est déterminée par un circuit de décision haute vitesse 18 sur la base du signal de sortie du transducteur 11, le circuit de décision 18 délivre le signal de contrôle de coupe-circuit Sc, en réponse duquel le coupe-circuit 4 est fermé pour permettre au courant du convertisseur I de s'écouler à travers le coupe-circuit 4 tandis que les éléments de commutation

GTO 3cl à 3c4 sont ouverts.

A cet instant, lorsque le circuit au secondaire du transformateur série 2 est ouvert en raison d'une défaillance du convertisseur de puissance 3 ou lorsque le coupe-circuit 4 ne peut pas être fermé pour une raison quelconque quand le convertisseur de puissance 3 se met à l'état de non fonctionnement, une surtension est générée. Cependant, comme le limiteur de surtension 13 est prévu, la surtension est limitée à un niveau prédéterminé, de sorte que le convertisseur de puissance 3 peut être protégé contre l'application de

la surtension.

Comme il est évident d'après ce qui précède, en prévoyant le limiteur de surtension 13 connecté en parallèle à l'enroulement secondaire du transformateur série 2 avec le coupe-circuit 4, ce dernier peut être actionné dans une durée limitée nécessaire au limiteur de surtension pour fonctionner lors de l'apparition d'une défaillance dans le système. En d'autres termes, grâce à la combinaison du limiteur de surtension 13 et du coupe-circuit 4 dans le dispositif de protection pour le convertisseur de puissance 3 tel qu'il est décrit précédemment, la surtension appliquée au convertisseur de puissance peut être supprimée efficacement. Sixième mode de réalisation Dans les modes de réalisation précédents 1 à 5, la

description concernait les circuits de dérivation

destinés à faire face à une défaillance dans le système. Cependant, il est souhaitable de prendre des mesures destinées à éviter qu'une défaillance d'un convertisseur de puissance endommage le système de puissance électrique. Plus concrètement, supposons que les éléments de commutation GTO connectés dans les bras supérieur et inférieur du circuit en pont du convertisseur de puissance soient hors d'usage à l'état de conduction, provoquant ainsi un court-circuit dans

la ligne d'entrée à courant continu correspondante.

Dans ce cas, le système de puissance électrique sera endommagé. Afin de résoudre ce problème, il est proposé selon l'invention, telle qu'elle est mise en oeuvre dans le sixième mode de réalisation, de fournir un système de protection redondant dans lequel une pluralité de convertisseurs de puissance est prévue pour chacune des lignes de puissance, dans lequel tout convertisseur de puissance subissant une défaillance est déconnecté du système dont le fonctionnement est maintenu en mettant en service un autre convertisseur

de puissance normal.

La figure 9 est un schéma de circuit montrant une structure du dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le sixième mode de réalisation de l'invention. Comme on peut le voir sur la figure, l'enroulement secondaire de chacun des transformateurs série 2a à 2c introduits en série sur les lignes de puissance de phase la à lc, respectivement, est divisé en l étages ou l sections d'enroulement, o un convertisseur de puissance supplémentaire est connecté à chacune des l sections d'enroulement. En d'autres termes, l convertisseurs de puissance sont connectés à

chacune des lignes de puissance de phase la à lc.

Les lignes d'entrée positive des convertisseurs de puissance connectés aux sections d'enroulement secondaire (par exemple 2al, 2bl, 2cl) du même étage des transformateurs série 2a à 2c, respectivement, sont connectées ensemble en commun puis connectées à une extrémité d'un condensateur à courant continu 6 par l'intermédiaire d'un fusible de protection 5a, tandis que les lignes d'entrée négative correspondantes sont connectées ensemble en commun puis connectées à l'autre extrémité du condensateur à courant continu 6. En outre, dans chacun des convertisseurs de puissance, des bobines de détection de courant C sont enroulées autour des lignes de connexion d'une paire d'éléments de commutation GTO supérieur et inférieur (par exemple 3cl

et 3c2; 3c3 et 3c4), respectivement.

Lorsqu'un courant de court-circuit traverse la bobine de détection de courant C, une tension apparaît aux bornes de la bobine de détection de courant C. Lorsque cette tension est détectée par un détecteur de court-circuit 19, un signal de décision de défaillance

Ss est délivré à un circuit de décision de court-

circuit 20 sous la forme d'un signal pouvant identifier la section d'enroulement secondaire à laquelle est connecté le convertisseur de puissance 3 subissant la défaillance. En réponse, le circuit de décision de court-circuit 20 envoie le signal de détection de court- circuit Ss à un circuit d'amorçage forcé 21, qui répond alors au signal Ss afin de délivrer les signaux d'amorçage aux éléments de commutation GTO de tous les convertisseurs de puissance qui sont connectés aux sections d'enroulement secondaire du même étage que celui auquel est connecté le convertisseur de puissance

subissant la défaillance.

Entre parenthèses, le condensateur à courant continu 6 connecté en parallèle aux lignes d'entrée à courant continu des convertisseurs de puissance a habituellement une grande capacité, ce qui signifie que l'impédance du circuit à courant continu est faible. En conséquence, lorsqu'un court-circuit se produit en cascade dans les éléments de commutation GTO constituant le convertisseur de puissance, un courant élevé s'écoule à travers le circuit série, rendant impossible la protection des éléments de

commutation GTO.

La description concerne maintenant le

fonctionnement du dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le mode de réalisation

concerné de l'invention. En supposant qu'un court-

circuit se produise en cascade simultanément dans les éléments de commutation 3cl à 3c2 du convertisseur de puissance 3C-1 qui est connecté à la section d'enroulement secondaire 2cl du premier étage du transformateur série 2c qui est connecté en série à la

ligne de puissance de phase lc, un courant de court-

circuit correspondant s'écoule à travers la bobine de détection de courant C, induisant ainsi une tension dans cette bobine C. Cette tension est détectée par le détecteur de court-circuit 19, de sorte que le signal de détection de court-circuit Ss est délivré au circuit de décision de court-circuit 20 sous la forme d'un signal d'identification qui identifie la section d'enroulement secondaire 2cl du premier étage du transformateur série 2c à laquelle est connecté le

convertisseur de puissance 3C-1 subissant le court-

circuit. Le circuit de décision de court-circuit 20 détermine alors, sur la base du signal de détection de court-circuit Ss, pour identifier l'étage de la section d'enroulement secondaire 2cl à laquelle est connecté le

convertisseur de puissance 3C-1 subissant le court-

circuit en cascade. Lorsqu'il est déterminé que le court-circuit en cascade se produit dans le convertisseur de puissance 3C-1 connecté au premier étage de la section d'enroulement secondaire 2cl, le circuit d'amorçage forcé 21 est activé de manière à délivrer les signaux d'amorçage à tous les éléments de commutation GTO des convertisseurs de puissance (3A-l, 3B-l, 3C-1) connectés aux sections d'enroulement secondaire (2al, 2bl, 2cl) du premier étage des transformateurs série (2a, 2b et 2c) introduits en

série sur les lignes triphasées, respectivement.

De cette manière, lorsque le court-circuit en courant continu se produit dans un bras de pont à l'état o les éléments de commutation GTO appartenant à ce bras sont tous les deux passants, tous les éléments de commutation GTO des convertisseurs de puissance connectés aux sections d'enroulement secondaire du même étage sont amorcés, de manière à augmenter le courant traversant le fusible de protection Sa selon une fonction donnée par I t (o I représente le courant et t représente un intervalle de temps) de manière à griller le fusible de protection 5a avec le courant de court-circuit avant qu'il dépasse la capacité de courant alloué des éléments de commutation GTO. Lorsque le fusible de protection 5a est grillé, les convertisseurs de puissance connectés aux sections d'enroulement secondaire du premier étage des transformateurs série introduits sur les lignes triphasées, respectivement, sont déconnectés du condensateur à courant continu 6. En forçant l'amorçage de tous les éléments de commutation GTO, les enroulements secondaires des transformateurs série 2 se trouvent à l'état de court-circuit. Cependant, les courants au secondaire s'écoulant dans les enroulements secondaires sont limités à une valeur déterminée par le rapport de transformation. Ainsi, on évite l'apparition

d'une surintensité.

De cette manière, en divisant par n l'enroulement secondaire de chacun des transformateurs série et en adoptant la combinaison comprenant le fusible de protection 5a et le circuit d'amorçage forcé 21 dans chacun des convertisseurs de puissance (3A, 3B, 3C), tel que décrit précédemment, on peut assurer la protection des éléments de commutation GTO des convertisseurs de puissance. En outre, lorsqu'il se produit un court-circuit, les convertisseurs de puissance, connectés aux sections d'enroulement secondaire du même étage que le convertisseur de puissance subissant le court- circuit, sont déconnectés du condensateur à courant continu et le fonctionnement du système est maintenu en permanence par les convertisseurs de puissance qui sont connectés aux sections d'enroulement secondaire des autres étages (N-l). Ainsi, le dispositif de protection de convertisseur de puissance d'une structure redondante assurant une haute fiabilité peut être réalisé à faible

coût sous une forme compacte.

La description précédente a été faite en liaison

avec les convertisseurs de puissance connectés aux sections d'enroulement secondaire du premier étage (2al, 2bl, 2cl). Cependant, il va sans dire que la protection peut être assurée pour les convertisseurs de puissance connectés à n'importe quel étage de la section d'enroulement secondaire avec une configuration de circuit similaire présentant une redondance. Septième mode de réalisation Dans le cas du dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le sixième mode de réalisation de l'invention, lorsqu'un court-circuit en cascade se produit dans un convertisseur de puissance connecté à un étage donné de la section d'enroulement secondaire du transformateur série 2, tous les éléments de commutation GTO des convertisseurs de puissance connectés aux sections d'enroulement secondaire du même étage que l'étage donné sont amorcés de manière à griller le fusible de protection 5a afin de déconnecter tous les convertisseurs de puissance 3 connectés aux sections d'enroulement secondaire susmentionnées du circuit à courant continu pour assurer la protection

des éléments de commutation GTO.

Dans cette condition, il convient toutefois de noter que même si le convertisseur de puissance subissant le court-circuit en cascade est déconnecté du circuit à courant continu, un courant de court-circuit excessivement élevé peut s'écouler vers le convertisseur de puissance subissant le court-circuit depuis l'enroulement secondaire associé du transformateur série, de sorte que les éléments de commutation GTO peuvent être endommagés. En conséquence, il est souhaitable d'empêcher le courant de court-circuit de s'écouler vers les convertisseurs de puissance. Par ailleurs, il est préférable d'interrompre le courant circulant dans le système de puissance électrique afin de retirer le convertisseur de puissance subissant le court-circuit du système de

puissance électrique.

La figure 10 est un schéma de circuit montrant une structure d'un dispositif de protection de convertisseur de puissance selon un septième mode de réalisation de la présente invention qui est conçu pour faciliter la maintenance des convertisseurs de puissance. Sur la figure 10, des références identiques à celles utilisées sur la figure 9 désignent les mêmes composants ou des composants équivalents. En référence à la figure 10, un interrupteur séparateur 23 est introduit sur la ligne à courant continu de chaque convertisseur de puissance. En outre, un interrupteur séparateur 24 est introduit entre la ligne de sortie à courant alternatif du convertisseur de puissance 3 et l'enroulement secondaire, tandis qu'un coupe-circuit

est connecté en parallèle à l'enroulement secondaire.

De plus, un circuit à retard 22 est prévu pour permettre au signal de contrôle de coupe-circuit Sc d'être délivré au coupe-circuit 4 par le circuit de décision de court-circuit 20 lorsque s'est écoulée une durée prédéterminée après l'entrée du signal de détection de court- circuit Ss dans le circuit de décision de court-circuit 20. Les interrupteurs séparateurs 23 et 24, le coupe-circuit 4 et le circuit à retard 22 sont prévus en association avec chacun des convertisseurs de puissance connectés aux sections

respectives d'enroulement secondaire.

Ensuite, on va décrire le fonctionnement du dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le mode de réalisation concerné de l'invention en prenant comme exemple représentatif le convertisseur de puissance 3C-1. On suppose, à titre d'exemple, qu'un court-circuit en cascade se produit dans le convertisseur connecté à la section d'enroulement secondaire 2cl du premier étage du transformateur série

* 2c introduit sur la ligne de puissance de phase lc.

Ensuite, les convertisseurs de puissance 3 connectés au premier étage des sections d'enroulement secondaire de tous les transformateur série (2a, 2b, 2c) sont mis à l'état de conduction par la coopération du circuit de décision de court-circuit 20 et du circuit d'amorçage forcé 21 comme décrit précédemment, de sorte que le fusible de protection 5a associé est grillé pour déconnecter tous les convertisseurs de puissance 3 connectés aux sections d'enroulement secondaire du

premier étage (2al, 2bl, 2cl), respectivement.

Dans ce cas, lorsque le convertisseur de puissance 3C-1 subissant le court-circuit en cascade est maintenu connecté à l'enroulement secondaire, un courant de court-circuit élevé peut traverser ce convertisseur de puissance et en endommager les éléments de commutation GTO en bon état. En conséquence, lorsque le signal de détection de court-circuit Ss est émis de façon continue par le circuit de décision de court circuit 20 pour une durée supérieure à une durée prédéterminée, le circuit à retard 22 délivre le signal de contrôle de coupe-circuit Sc au coupe-circuit 4 connecté du côté de sortie à courant alternatif du convertisseur de puissance subissant le court-circuit en cascade afin de

court-circuiter l'enroulement secondaire associé (2cl).

En conséquence, le courant de court-circuit peut être commuté vers le coupe-circuit 4 tout en évitant le

convertisseur de puissance subissant le court-circuit.

En outre, en ouvrant les interrupteurs séparateurs 23 et 24 introduits, respectivement, du côté de l'entrée à courant continu et du côté de la sortie à courant alternatif du convertisseur de puissance subissant le court-circuit afin de déconnecter le convertisseur de puissance subissant le court-circuit du système de puissance électrique, il est possible de réparer ce convertisseur de puissance tout en maintenant le système de puissance électrique en fonctionnement. Huitième mode de réalisation Comme il a été décrit précédemment, dans le cas du dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le septième mode de réalisation de l'invention, lorsque le court-circuit en cascade se produit dans un convertisseur de puissance donné connecté à une section d'enroulement secondaire d'un transformateur série, les éléments de commutation GTO de tous les convertisseurs de puissance connectés aux sections d'enroulement secondaire du même étage que celle à laquelle est connecté le convertisseur de puissance subissant le court-circuit sont fermés afin de griller le fusible de protection 5 de manière à déconnecter tous les convertisseurs de puissance susmentionnés des circuits à courant continu afin de protéger les éléments de commutation GTO. En outre, l'écoulement du courant de court-circuit dans le convertisseur de puissance subissant le court-circuit est évité en fermant le coupe- circuit. Le dispositif de protection de convertisseur de puissance selon cet agencement peut de préférence être équipé d'un dispositif de protection de convertisseur de puissance contre les défaillances du système comme il a été décrit précédemment en relation avec le premier mode de réalisation de l'invention. La figure 11 est un schéma de circuit montrant une structure d'un dispositif de protection de convertisseur de puissance qui comprend un circuit de protection contre les courts-circuits et un circuit de protection contre les défaillances dans le système

selon le huitième mode de réalisation de l'invention.

Sur la figure 11, les références identiques à celles utilisées sur les figures 1 et 10 désignent les mêmes composants ou des composants équivalents. En référence à la figure 11, il est fourni un circuit de commande de fermeture de coupe-circuit 25 qui répond au signal de décision S délivré par le circuit de décision haute vitesse 12 ou au signal de détection de court-circuit

Ss délivré par le circuit de décision de court-

circuit 20 pour délivrer un signal de contrôle de coupe-circuit Sc au coupe-circuit 4 avec un retard

d'une durée prédéterminée.

Lorsque le circuit de décision haute vitesse 12 détecte la défaillance du système, les signaux d'amorçage 3clS à 3c4S sont délivrés aux éléments de commutation GTO 3cl à 3c4 en réponse à la tension à la commande de tension de sortie nulle Eo selon les temps indiqués sur la figure 3, de manière à régler à zéro la

tension de sortie du convertisseur de puissance.

Dans ce cas, le circuit de décision haute vitesse 12 délivre également le signal de décision de défaillance S au circuit de commande de fermeture de coupe-circuit 25. Lorsque le signal de décision de défaillance S persiste pendant une durée prédéterminée (par exemple pendant 4 à 8 cycles), le signal de

contrôle de coupe-circuit Sc est délivré au coupe-

circuit 4 afin de fermer le coupe-circuit 4. En conséquence, le courant du convertisseur I est commuté vers le coupe-circuit 4, de sorte que le courant s'écoulant vers le convertisseur de puissance 3 devient nul. De cette manière, les courants de conduction des éléments de commutation GTO lorsqu'ils sont ouverts et fermés peut être limité à la capacité de courant

allouée de l'élément de commutation.

D'autre part, lorsqu'il se produit un court-

circuit en cascade dans le convertisseur de puissance 3 connecté à la section d'enroulement secondaire 2cl du premier étage d'un transformateur série 2 introduit sur la ligne de puissance de phase lc, le convertisseur de puissance 3 connecté aux sections d'enroulement secondaire du premier étage de tous les transformateurs série 2 sont rendus passants sous l'action conjointe du circuit de décision de court-circuit 20 et du circuit d'amorçage forcé 21 de manière à griller le fusible de protection 5a, de sorte que tous les convertisseurs de puissance 3 connectés aux sections d'enroulement secondaire du premier étage des transformateurs série 2

sont déconnectés du circuit à courant continu.

En outre, lorsque le signal de détection de court-

circuit Ss est appliqué en permanence au circuit de commande de fermeture de coupe-circuit 25 depuis le circuit de décision de court- circuit 20 pendant une

durée prédéterminée, le signal de contrôle de coupe-

circuit Sc est délivré au coupe-circuit 4 connecté dans le circuit de sortie à courant alternatif du convertisseur de puissance 3 subissant le court-circuit en cascade, de manière à fermer le coupe- circuit 4 pour shunter la section d'enroulement secondaire. En conséquence, le courant de court-circuit peut être commuté vers le coupe-circuit 4 tout en évitant le

convertisseur de puissance.

Comme il est évident d'après ce qui précède, en combinant la structure du dispositif de protection du convertisseur de puissance selon le premier mode de réalisation avec celle du septième mode de réalisation, le convertisseur de puissance peut être protégé à la fois contre l'enroulement secondaire et le court-circuit tout en permettant que le fonctionnement

du système soit poursuivi.

Neuvième mode de réalisation Les modes de réalisation 1 à 8 de la présente invention décrits jusqu'ici s'appliquent à la protection de convertisseurs de puissance connectés en série au système de puissance électrique. Cependant, le dispositif de protection de convertisseur de puissance selon la présente invention peut également trouver une application dans la protection des convertisseurs de puissance connectés en parallèle au système de

puissance électrique.

La figure 12 est un schéma de circuit montrant un dispositif de protection de convertisseur de puissance pour les convertisseurs de puissance qui sont connectés en parallèle au système de puissance électrique. Le dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le mode de réalisation concerné de l'invention diffère du sixième mode de réalisation sauf que

l'enroulement secondaire est divisé en n sections.

Lorsqu'un court-circuit en cascade se produit dans un convertisseur de puissance donné 3 connecté en parallèle au système de puissance électrique, cette

défaillance est détectée par le détecteur de court-

circuit 19. Le circuit de décision de court-circuit 20 répond au signal de détection de court-circuit Ss délivré par le détecteur de court- circuit 19 pour déterminer ou identifier l'étage de la section d'enroulement secondaire à laquelle est connecté le convertisseur de puissance subissant le court-circuit en cascade. Sur la base du résultat de la décision, le circuit d'amorçage forcé 21 génère les signaux d'amorçage 3clS à 3c4S à tous les convertisseurs connectés aux sections d'enroulement secondaire du même étage que celui auquel est connecté le convertisseur subissant le court- circuit. Avec cet agencement, on peut obtenir les effets avantageux similaires à ceux décrits précédemment en relation avec le sixième mode

de réalisation.

Dixième mode de réalisation La figure 13 est un schéma de circuit montrant un dispositif de protection de convertisseur de puissance pour les convertisseurs de puissance qui sont connectés en parallèle au système de puissance électrique. Le dispositif de protection de convertisseur de puissance selon le mode de réalisation concerné de l'invention diffère du septième mode de réalisation sauf que l'enroulement secondaire est divisé en L sections. En fonctionnement, si on suppose, à titre d'exemple, qu'il se produit un court-circuit dans le convertisseur de puissance 3 connecté à une section d'enroulement secondaire du premier étage d'un transformateur série, alors les éléments de commutation GTO de tous les convertisseurs de puissance connectés aux sections d'enroulement secondaire du premier étage sont fermés, de sorte que le fusible de protection 5a est grillé, ce qui a pour conséquence que tous les convertisseurs de puissance 3 connectés aux sections d'enroulement secondaire du premier étage sont déconnectés des

circuits à courant continu respectifs.

Dans ce cas, lorsque le convertisseur de puissance 3 subissant le court-circuit en cascade est maintenu connecté à l'enroulement secondaire, le courant de court-circuit passe de l'enroulement secondaire au convertisseur de puissance 3, ce qui peut endommager les éléments de commutation GTO en bon état du convertisseur de puissance 3. En conséquence, lorsque le signal de détection de court-circuit Ss continue à être détecté pendant une durée prédéterminée, le circuit à retard 22 délivre le signal de contrôle de coupe-circuit au coupe-circuit 4 connecté au côté alternatif du convertisseur de puissance 3 subissant le court-circuit, afin que le coupe-circuit shunte l'enroulement secondaire. En conséquence, le courant de court-circuit s'écoule dans le coupe-circuit 4 tout en évitant le convertisseur de puissance 3 subissant la défaillance. Par ailleurs, en ouvrant les interrupteurs séparateurs 23 et 24 introduits, respectivement, du côté de l'entrée à courant continu et du côté de l'entrée à courant alternatif du convertisseur de puissance subissant le court-circuit, il est possible de le réparer tout en maintenant le système de

puissance électrique en fonctionnement.

Dans le cas des dispositifs de protection de convertisseurs de puissance selon le neuvième et le dixième mode de réalisation de l'invention, la tension du système est appliquée dans les (n-l) sections d'enroulement. En conséquence, en concevant préalablement les transformateurs et les convertisseurs de puissance en considérant le fait qu'une tension (n/n-l) fois supérieure à la tension du système est appliquée au convertisseur de puissance et au transformateur, de manière à mettre en oeuvre le dispositif de protection de convertisseur de puissance présentant une redondance, on peut réaliser un dispositif de protection de convertisseur de puissance

d'une grande fiabilité à un faible coût. De nombreuses caractéristiques et de nombreux avantages de la présente

invention sont évidents

d'après la description détaillée, et les revendications

annexées visent donc à couvrir toutes ces caractéristiques et tous ces avantages qui entrent dans l'esprit et le cadre véritables de l'invention. En outre, dans la mesure o de nombreuses modifications et combinaisons apparaîtront facilement aux spécialistes de la technique, on ne vise pas à limiter l'invention à la construction et au fonctionnement exacts illustrés

et décrits.

A titre d'exemple, bien qu'il ait été supposé que le dispositif de protection de convertisseur de puissance de la présente invention s'applique au système de puissance électrique triphasé, l'onduleur peut également être appliqué à d'autres types de sources ou systèmes d'alimentation. Par ailleurs, bien que l'on suppose que le circuit à courant continu est constitué d'un condensateur à courant continu, il peut être remplacé par un BTB du type à auto-excitation,

avec substantiellement les mêmes effets avantageux.

En conséquence, on peut apporter toutes les modifications appropriées ou autres, qui entrent dans

l'esprit et le cadre de l'invention.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de protection de convertisseur de puissance pour un système de puissance électrique, comprenant: des transformateurs série (2a, 2b, 2c) connectés en série à des lignes de puissance de phase (la, lb, lc), respectivement, d'un système de puissance électrique (1); des convertisseurs de puissances (3A, 3B, 3C) connectés aux enroulements secondaires desdits transformateurs série (2a, 2b, 2c), respectivement; des premiers moyens de détection de courant destinés à détecter des courants du système s'écoulant dans lesdites lignes de puissance de phase (la, lb, lc); des deuxièmes moyens de détection de courant destinés à détecter des courants de convertisseur (I) s'écoulant dans lesdits convertisseurs de puissance (3A à 3C) depuis lesdits enroulements secondaires desdits transformateurs série (2a, 2b, 2c), respectivement; des moyens de décision de défaillance destinés à délivrer un signal de décision de défaillance(S) lorsque l'apparition d'une défaillance dans le système est déterminée dans ledit système de puissance électrique (1) sur la base dudit courant du système (Io); des moyens de commande de tension de sortie destinés à délivrer une commande de tension de sortie nulle (Eo) à la réception dudit signal de décision de défaillance (S); et des moyens de sortie de signal de contrôle destinés à délivrer un signal de contrôle auxdits convertisseurs de puissance (3) pour fixer à zéro les sorties desdits convertisseurs de puissance (3) en réponse à ladite commande de tension de sortie nulle (Eo) à un instant o le courant du convertisseur (I), tel qu'il est détecté à l'apparition de la défaillance dans le système, devient inférieur à un courant de rupture alloué desdits convertisseurs de puissance (3).

2. Dispositif de protection de convertisseur de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un coupe-circuit (4) connecté en parallèle avec chacun des enroulements secondaires desdits transformateurs série (2a, 2b, 2c); et un circuit à retard (16) destiné à délivrer un signal de fermeture audit coupe-circuit (4) avec un retard temporel à la réception dudit signal de décision de défaillance (S) provenant desdits moyens de décision de défaillance de manière continue pendant une durée prédéterminée.

3. Dispositif de protection de convertisseur de puissance pour un système de puissance électrique, comprenant: des transformateurs série (2a, 2b, 2c) connectés en série à des lignes de puissance de phase (la, lb, lc), respectivement, d'un système de puissance électrique (1); des convertisseurs de puissance (3A, 3B, 3C) connectés aux enroulements secondaires desdits transformateurs série (2a, 2b, 2c), respectivement; des éléments de commutations à semi-conducteur connectés en parallèle auxdits enroulements secondaires, respectivement; des premiers moyens de détection de courant destinés à détecter des courants du système s'écoulant dans lesdites lignes de puissance de phase (la, lb, lc), respectivement; et des moyens de décision de défaillance du système destinés à délivrer un signal de fermeture auxdits éléments de commutation à semi-conducteur et à délivrer simultanément un signal d'ouverture auxdits convertisseurs de puissance (3) lorsque l'apparition d'une défaillance du système est déterminée sur la base du courant du système détecté par lesdits moyens de

détection de courant.

4. Dispositif de protection de convertisseur de puissance selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un coupecircuit (4) connecté en parallèle avec chacun desdits enroulements secondaires desdits transformateurs série (2a, 2b, 2c); et un circuit à retard (16) destiné à délivrer un signal de fermeture audit coupe-circuit (4) avec un temps de retard à la réception dudit signal de décision (S) provenant desdits moyens de décision de défaillance du système de manière continue pendant une durée

prédéterminée.

5. Dispositif de protection de convertisseur de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un limiteur de surtension (13) prévu en association avec les enroulements secondaires de chacun desdits transformateurs série (2a, 2b, 2c) de manière à empêcher qu'une surtension soit appliquée audit

convertisseur de puissance (3).

6. Dispositif de protection de convertisseur de puissance pour un système de puissance électrique, comprenant: des transformateurs série (2a, 2b, 2c) ayant des enroulements primaires connectés en séries aux lignes de puissance de phase (la, lb, lc), respectivement, d'un système de puissance électrique (1), chacun desdits transformateurs série (2a, 2b, 2c) ayant un enroulement secondaire divisé en une pluralité de sections d'enroulement; des groupes de convertisseurs de puissance (3A à 3C) prévus pour les lignes de puissance de phase (la, lb, lc), respectivement, dudit système de puissance électrique (1) et connectés aux sections d'enroulement secondaire desdits transformateurs série (2a, 2b, 2c), respectivement, caractérisé en ce que les lignes d'entrée à courant continu des convertisseurs de puissance (3) connectés aux sections secondaires d'un même étage desdits transformateurs série (2a, 2b, 2c) prévus pour lesdites lignes de puissance de phases (la, lb, lc), respectivement, sont connectées ensemble en commun et mènent aux condensateurs à courant continu (6) par l'intermédiaire de fusibles de protection (5a), respectivement; des moyens de détection de court-circuit prévus en association avec lesdits convertisseurs de puissance (3), respectivement; des moyens de décision de court-circuit destinés à déterminer à quelle section d'enroulement secondaire est connecté le convertisseur de puissance (3) subissant le court-circuit sur la base du signal de détection de court-circuit (Ss) délivré par lesdits moyens de détection de court-circuit; et un circuit d'amorçage forcé (21) répondant à la détermination de l'apparition d'un court- circuit dans un convertisseur de puissance donné desdits convertisseurs de puissance (3) de manière à griller le fusible de protection (5a) connecté en commun aux lignes d'entrée à courant continu des convertisseurs de puissance (3) prévus pour les lignes de puissance de phase (la, lb, lc), respectivement, et connectés aux sections d'enroulement secondaire, respectivement, d'un même étage que la section d'enroulement secondaire à laquelle est connecté ledit convertisseur de puissance

donné subissant le court-circuit.

7. Dispositif de protection de convertisseur de puissance selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: des coupecircuits (4) connectés en parallèle aux enroulements secondaires desdits transformateurs série (2a, 2b, 2c), respectivement; et des circuits a retard (16) prévus chacun pour

retarder le signal de fermeture délivré au coupe-

circuit associé avec une durée prédéterminée après la décision de courtcircuit par lesdits moyens de

décision de court-circuit.

8. Dispositif de protection de convertisseur de puissance selon la revendication 7, comprenant: des transformateurs série (2a, 2b, 2c) connectés en série à des lignes de puissance de phase (la, lb, lc), respectivement, d'un système de puissance électrique (1); des convertisseurs de puissances (3A, 3B, 3C) connectés aux enroulements secondaires desdits transformateurs série (2a, 2b, 2c), respectivement; des premiers moyens de détection de courant destinés à détecter des courants du système s'écoulant dans lesdites lignes de puissance de phase (la, lb, lc); des deuxièmes moyens de détection de courant destinés à détecter des courants de convertisseur (I) s'écoulant dans lesdits convertisseurs de puissance (3A à 3C) depuis lesdits enroulements secondaires, respectivement; des moyens de décision de défaillance destinés à délivrer un signal de décision (S) lorsque l'apparition d'une défaillance dans le système est déterminée sur la base dudit courant détecté du système (IO); des moyens de commande de tension de sortie destinés à délivrer une commande de tension de sortie nulle (Eo) à la réception dudit signal de décision de défaillance (S); des moyens de sortie de signal de contrôle destinés à délivrer un signal de contrôle auxdits convertisseurs de puissance (3) pour fixer à zéro les sorties desdits convertisseurs de puissance (3) en réponse à ladite commande de tension de sortie nulle (E0) à un instant o le courant du convertisseur (I), tel qu'il est détecté à l'apparition de ladite défaillance dans le système, devient inférieur à un courant de rupture alloué desdits convertisseurs de puissance (3); et un circuit à retard (16) destiné à délivrer un signal de fermeture aux coupe-circuits connectés en parallèle aux enroulements secondaires des transformateurs série (2a, 2b, 2c), respectivement, avec un retard d'une durée prédéterminée après la décision de l'apparition d'un court-circuit dans les convertisseurs de puissance (3) tel qu'il est déterminé par lesdits moyens de décision ou avec un retard d'une durée prédéterminée après la décision de l'apparition d'une défaillance dans le système effectuée par lesdits

moyens de décision de défaillance.

9. Dispositif de protection de convertisseur de puissance selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: des interrupteurs séparateurs (23 et 24) introduits en série chacun sur une ligne d'entrée à courant continu et une ligne de sortie à courant alternatif de chacun desdits convertisseurs de

puissance (3).

10. Dispositif de protection de convertisseur de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de protection de convertisseur de puissance est conçu de manière à protéger, contre une défaillance du système et un court-circuit, les convertisseurs de puissance connectés en parallèle à un système de puissance électrique (1) au lieu des convertisseurs de puissance

connectés en série.