FR2779291A1 - Convertisseur ac/ac - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un circuit de commutation bidirectionnel comportant, en série, un élément (13) de commutation bidirectionnel commandable en ouverture et en fermeture, et un élément (14) de conduction bidirectionnel à sélection automatique du sens de conduction.

Description

COiNVERTISSEUR AC/AC

La présente invention concerne le domaine des conver-

tisseurs alternatif-alternatif monophasés. Le rôle d'un conver-

tisseur alternatif-alternatif est de commander une charge alter-

native, généralement à partir d'un réseau de tension alternative, par exemple, la tension du secteur. Parmi les fonctions les plus courantes mises en oeuvre par des convertisseurs AC/AC, on notera l'interrupteur en tout ou rien, et la variation de puissance par

alternances entières ou par modulation de largeur d'impulsions.

La commande d'une charge alternative à partir du réseau de tension alternative implique l'utilisation d'un interrupteur bidirectionnel à la fois en courant et en tension (dit quatre quadrants). L'interrupteur le plus couramment utilisé est le triac. La figure 1 représente, de façon très schématique, un

exemple classique de gradateur monophasé d'une charge 1 (Q) des-

tinée à être alimentée par une tension alternative Vac, par exem-

ple la tension secteur. Le gradateur est constitué d'un triac 2 en série avec la charge 1 entre deux bornes 3, 4 entre lesquelles est appliquée la tension Vac. Le triac 2 reçoit, sur une borne de commande, un signal CTRL qui règle le retard à l'amorçage du

triac 2 par rapport au passage à zéro de la tension Vac.

Un inconvénient d'un interrupteur tel que représenté à

la figure 1 à base d'un triac 2 (ou d'une association en anti-

parallèle de deux thyristors) est que cet interrupteur n'est pas commandable en ouverture. Il ne peut s'ouvrir que spontanément au passage par zéro de son courant.

Un autre inconvénient d'un tel interrupteur, particu-

lièrement sensible sur une charge 1 essentiellement résistive et/ou inductive, est que l'amorçage en retard par rapport au zéro de tension provoque une forte consommation d'énergie réactive. De plus, un tel amorçage entraîne des pics de courant incontrôlables

liés au déphasage du courant par rapport à la tension.

Un autre inconvénient d'un interrupteur tel que repré-

senté à la figure 1 est qu'il est impossible de commander la mise hors circuit de la charge immédiatement, par exemple suite à une

détection de défaut. On doit en effet attendre la fin de l'alter-

nance du courant et ne pas commander l'amorçage suivant du triac.

Plusieurs convertisseurs alternatif-alternatif ont déjà été proposés pour remplacer les triacs. Ces solutions ont recours à un ou plusieurs composants bicommandables, c'est-à-dire dont la fermeture et l'ouverture ne s'effectuent que suite à une

commande. On utilise généralement des commutateurs semiconduc-

teurs. Dans l'état actuel de la technique ceci sous-entend d'uti-

liser des composants qui sont ouvrables uniquement dans un seul quadrant de leur caractéristique courant-tension (par exemple, des transistors bipolaires, des transistors MOS, des thyristors ouvrables par la gâchette, des transistors bipolaires à grille isolée, etc.). Par conséquent, la réalisation de circuits de

commutation quatre quadrants bicommandables s'effectue généra-

lement par l'association d'au moins deux composants semiconduc-

teurs amorçables (fermables) et blocables (ouvrables) uniquement

dans un seul quadrant.

Le fait d'utiliser des commutateurs commandables en ouverture pose un problème en cas de charge inductive. En effet,

il existe un risque d'ouvrir le commutateur alors qu'il est tra-

versé par un courant non nul. Dans ce cas, on crée une forte sur-

tension aux bornes du commutateur, ce qui risque de détériorer le composant semiconducteur en le mettant en avalanche. En pratique,

il est rarement possible d'intervenir sur la commande du commuta-

teur afin de maintenir la surtension en dessous de sa tension d'avalanche en raison de la valeur trop importante (ou inconnue)

de l'inductance de la charge.

Ce problème d'une charge inductive se présente en pra-

tique dans la quasi-totalité des charges alimentées. En effet, aucune charge n'est complètement dépourvue d'inductance. Par conséquent, lorsqu'on utilise un commutateur commandable en ouverture, il est pratiquement toujours nécessaire de disposer d'un moyen pour dériver le courant de la charge (fonctionnement

en roue libre) lors de l'ouverture du commutateur.

La figure 2 représente une première solution classique

pour permettre l'utilisation d'un circuit de commutation comman-

dable en ouverture et fonctionnant dans les quatre quadrants de

sa caractéristique courant-tension, en série avec une charge 1.

Cette solution consiste à placer un condensateur C en parallèle sur un commutateur 5 commandable en fermeture et en ouverture et

fonctionnant dans les quatre quadrants.

Un inconvénient d'une telle solution est qu'elle néces-

site l'utilisation d'un condensateur haute tension qui est donc volumineux et cher. De plus, ce condensateur doit être capable

d'absorber un fort courant à l'ouverture de l'interrupteur 5.

Un autre inconvénient de cette solution est qu'elle introduit un courant de fuite permanent vers la charge lorsque

l'interrupteur 5 est ouvert.

Un autre inconvénient de la solution exposée en rela-

tion avec la figure 3 est qu'un tel condensateur n'est pas inté-

grable sur un matériau semiconducteur.

La figure 3 représente une deuxième solution classique pour réaliser un circuit de commutation quatre quadrants. Cette solution utilise un montage comprenant un premier commutateur 5 quatre quadrants en série avec une charge 1 entre deux bornes 3, 4 d'application d'une tension alternative Vac, par exemple la tension secteur, et un deuxième commutateur quatre quadrants 6 (similaire au commutateur 5) en parallèle avec la charge 1 pour

constituer un moyen de roue libre.

Un inconvénient d'une telle solution est que le montage nécessite quatre interrupteurs semiconducteurs bicommandables

(deux par commtateur 5, 6) et est particulièrement coûteux.

Un autre inconvénient de cette solution est qu'elle

nécessite un circuit de commande complexe pour assurer la syn-

chronisation entre les amorçages commandés du commutateur 5 ou du commutateur 6 et le blocage commandé respectif du commutateur 6

ou du commutateur 5.

Un autre inconvénient de la solution représentée en figure 3 est que, en pratique, elle nécessite le plus souvent un circuit de protection contre d'éventuelles surtensions dues à une

ouverture sous un courant non nul en cas de défaut dans le cir-

cuit de commande.

On notera que, dans les deux solutions classiques pre-

sentées ci-dessus en relation avec les figures 2 et 3, les commu-

tateurs 5 et 6 dont la structure n'a pas été détaillée sont le plus souvent constitués, chacun, d'au moins deux interrupteurs semiconducteurs commandables en ouverture et en fermeture dans un seul quadrant de leur caractéristique courant-tension. Il pourra

s'agir, par exemple, d'une association en parallèle de deux tran-

sistors bipolaires chacun connecté en série avec une diode et o les diodes se trouvent en antiparallèle l'une par rapport à l'autre. La présente invention vise à proposer une nouvelle solution qui pallie aux inconvénients des solutions classiques

décrites précédemment.

L'invention vise, en particulier, à proposer une solu-

tion qui n'entraîne aucun courant de fuite et qui soit, par exem-

ple, entièrement intégrable.

La présente invention vise également à proposer un nou-

veau circuit de commutation propre à contrôler une charge alternative quelconque, et que ce circuit soit commandable en ouverture et en fermeture et fonctionne dans les quatre quadrants

de sa caractéristique courant-tension.

Pour atteindre ces objets, la présente invention pré-

voit un circuit de commutation bidirectionnel comportant, en série, un élément de commutation bidirectionnel conmmandable en

ouverture et en fermeture, et un élément de conduction bidirec-

tionnel à sélection automatique du sens de conduction.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'élément de conduction bidirectionnel sélectionne le sens de

conduction en fonction de la tension aux bornes d'une charge com-

mandée par le circuit de commutation.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, la fermeture de l'élément de commutation n'est autorisée que lorsque la tension aux bornes du circuit et le courant dans la

charge à commander sont de même signe.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'élément de conduction bidirectionnel comporte, en antiparallèle entre deux bornes, deux associations en série d'un thyristor et d'une diode, la gâchette et l'anode de chaque thyristor étant

reliées par une diode à avalanche.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'élément de conduction bidirectionnel comporte, en antiparallèle entre deux bornes, deux thyristors dont les gâchettes respectives

sont en court-circuit avec la borne de puissance correspondante.

La présente invention prévoit en outre un convertisseur d'une tension alternative en courant alternatif ou inversement à

destination d'une charge, utilisant au moins un circuit de com-

mutation de l'invention.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, la charge est connectée en parallèle sur l'élément de conduction bidirectionnel, et en série avec l'élément de commutation bidirectionnel

entre deux bornes d'application d'une tension alternative.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, la charge est connectée en parallèle avec l'association en série

de l'élément de commutation et de l'élément de conduction bidi-

rectionnel, une source de courant alternatif étant connectée en

parallèle sur l'élément de commutation.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, la charge est connectée entre deux points milieux respectifs de deux circuits de commutation de l'invention. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans

la description suivante de modes de réalisation particuliers

faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: les figures 1 à 3 qui ont été décrites précédemment sont destinées à exposer l'état de la technique et le problème posé; la figure 4 représente, de façon très schématique, un mode de réalisation d'un circuit de commutation selon la présente invention; la figure 5 illustre la caractéristique courant-tension

d'un élément de conduction bidirectionnel d'un circuit de conmmu-

tation selon l'invention; la figure 6 représente un premier mode de réalisation

d'un élément de conduction bidirectionnel ayant une caractéris-

tique telle qu'illustrée par la figure 5; la figure 7 représente un deuxième mode de réalisation

d'un élément de conduction bidirectionnel ayant une caractéris-

tique telle qu'illustrée par la figure 5; la figure 8 représente, de façon très schématique, un mode de réalisation d'un convertisseur alternatif-alternatif selon l'invention pour une fonction de gradation; la figure 9 illustre, sous forme de chronogrammes, le fonctionnement d'un convertisseur tel que représenté en figure 8; la figure 10 illustre, sous forme de chronogranmmnes, un exemple de commande d'un convertisseur tel que représenté en figure 8 pour une charge purement inductive; la figure 11 représente un mode de réalisation d'un convertisseur alternatif-alternatif en pont, à base de circuits de commutation selon la présente invention; et la figure 12 représente un mode de réalisation d'un convertisseur alternatif-alternatif, à base d'un circuit de com- mutation selon l'invention, pour un transfert d'énergie depuis

une source de courant alternatif.

Les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes réfé-

rences aux différentes figures. Pour des raisons de clarté, seuls les éléments du circuit de conmmutation et des convertisseurs alternatifalternatif qui sont nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés aux figures et seront décrits par

la suite.

Une caractéristique de la présente invention est de

proposer un circuit de commutation associant un élément de com-

mutation bidirectionnel commandable en ouverture et en fermeture pour jouer le rôle du commutateur commandable proprement dit, et un élément de conduction bidirectionnel à sélection automatique

du sens de conduction pour remplir la fonction de roue libre.

La figure 4 représente, de façon très schématique, un

mode de réalisation d'un tel circuit de commutation.

Selon l'invention, ce circuit de commutation comporte trois bornes 10, 11, 12 et se présente donc sous la forme d'un tripôle. Il cormporte un élément de commutation bidirectionnel 13 commandable en ouverture et en fermeture, réalisé par exemple à partir de composants semiconducteurs commandables dans un seul quadrant de leur caractéristique courant- tension. Il s'agit, de préférence, d'un commutateur statique classique, similaire au commutateur 5 ou 6 utilisé dans les circuits de l'art antérieur (figures 2 et 3). Ce commutateur 13 est associé en série avec un

élément 14 de conduction bidirectionnel propre à l'invention.

Selon l'invention, le conmmutateur 13 et l'élément 14 sont connec-

tés en série entre deux bornes 10 et 11, et le point milieu de cette association en série définit la troisième borne 12 du

tripôle.

Une caractéristique de l'élément 14 est que son sens de

conduction n'est pas commandable mais est sélectionné automati-

quement (naturellement) sur la base de la tension entre les

bornes 12 et 11.

Une autre caractéristique de l'invention est que l'élé- ment de conduction bidirectionnel 14 s'amorce uniquement quand la tension à ses bornes est imposée par la charge qu'il alimente et quand le courant dans la charge est suffisamment important. En d'autres termes, l'élément de conduction 14 réalisé au moyen de composants semiconducteurs est tel que la valeur absolue de sa tension d'avalanche soit toujours supérieure à la valeur absolue de la tension d'alimentation alternative appliquée au circuit de commutation pour garantir que l'élément de conduction 14 soit

bloqué quand l'élément de commutation 13 est passant.

La figure 5 illustre la caractéristique courant-tension d'un élément de conduction bidirectionnel à sélection automatique du sens de conduction selon l'invention. Cet élément ne peut être

conducteur que dans les deux quadrants o la tension et le cou-

rant sont de même signe. Son fonctionnement est toutefois symé-

trique dans ces deux quadrants et on exposera simplement son

fonctionnement dans le quadrant de tension et courant positifs.

L'élément 14 de l'invention ne devient conducteur qu'à partir du moment o la tension V à ses bornes dépasse une valeur

seuil Vbo et que le courant dans la charge est suffisamment im-

portant. À partir de là, il se comporte comme un court-circuit et

remplit, dans le circuit de commutation de l'invention, la fonc-

tion de roue libre. Le blocage de l'élément de conduction 14

s'effectue par contre par disparition du courant I le traversant.

Quand ce courant I devient inférieur à un courant seuil Ih, l'élément de conduction 14 se bloque et devient un circuit ouvert. De préférence, le courant Ibo qui traverse l'élément 14 lors de sa mise en conduction est choisi pour être faible par rapport au courant nominal de la charge à laquelle est destiné le circuit de commutation afin de minimiser la dissipation d'énergie

dans l'élément 14.

Avec une telle caractéristique courant-tension, l'élé-

ment de conduction 14 ne nécessite aucun signal de commande exté-

rieur pour entrer en conduction ou se bloquer. De plus, il sélec-

tionne automatiquement le sens de conduction à partir de la ten-

sion présente à ses bornes et en fonction du niveau de cette ten-

sion de manière à rester bloqué quand l'élément de commutation 13

est fermé.

On notera que, selon l'invention, le circuit de com-

mande (non représenté) de l'élément de commutation 13 doit être tel qu'il ne provoque la fermeture de l'élément 13 que lorsque la

tension (VO10 - Vil) entre les bornes 10 et 11 et le courant (cir-

culant de la borne 11 vers la borne 12) dans la charge que le circuit commande sont de même signe. Pendant cette période, ce circuit de commande peut, par exemple, contrôler la puissance de la charge en commandant l'élément 13 par un train d'impulsions et

en modulant la largeur de ces impulsions en fonction de la puis-

sance souhaitée.

Cette condition est nécessaire afin d'assurer l'ouver-

ture par réduction du courant de l'élément 14 en dessous de son

seuil Ih. Dans le cas contraire, il y aurait court-circuit.

On notera toutefois que l'élément 13 peut, le cas échéant, rester fermé pendant les périodes o la tension et le courant sont de signes opposés. L'important est que l'amorçage de l'élément 13 ait lieu alors que tension et courant sont de même signe.

La figure 6 représente un premier exemple de réalisa-

tion d'un élément de conduction 14 reproduisant la caracté-

ristique illustrée par la figure 5 au moyen de composants semi-

conducteurs. Dans cet exemple, l'élément 14 comporte, pour chaque sens de conduction, une diode D (D') en série avec un thyristor Th (Th') entre les bornes 12 et 11, la gâchette du thyristor

étant reliée à son anode par l'intermédiaire d'une diode à ava-

lanche DZ (DZ').

Avec un montage tel qu'illustré par la figure 6, la

tension seuil Vbo de mise en conduction de l'élément 14 corres-

pond à la tension d'avalanche de la diode DZ et le courant Ih en dessous duquel l'élément 14 se bloque correspond au courant de maintien du thyristor Th.

La figure 7 représente un deuxième exemple de réalisa-

tion d'un élément de conduction 14 reproduisant la caracté-

ristique illustrée par la figure 5 au moyen de composants semi-

conducteurs. Dans cet exemple, l'élément 14 comporte, pour chaque sens de conduction, un thyristor T (T') entre les bornes 12 et 11, les thyristors T et T' étant montés en antiparallèle et leur

gâchette étant en court-circuit avec la borne de puissance cor-

respondante. Il s'agit, par exemple, de thyristors à gâchette de cathode dont les gâchettes respectives sont reliées aux cathodes respectives. On notera que l'on pourra également utiliser des

thyristors à gâchette d'anode.

Avec un montage tel qu'illustré par la figure 7, la mise en conduction de l'élément 14 intervient sur des variations (fronts) de tension entre les bornes 12 et 11 dès que la dérivée de la tension par rapport au temps (dV/dt) multipliée par la capacité parasite (intrinsèque) du thyristor T (ou T' selon le sens de conduction) devient supérieure au courant d'amorçage Ibo

du thyristor concerné.

A titre de variante, la variation de tension (dV/dt), donc la sensibilité du thyristor T (ou T') pourra être ajustée au moyen d'une résistance (non représentée) intercalée entre la

gâchette et la borne de puissance correspondante. Pour une sensi-

bilité maximale (amorçage sous une variation dV/dt la plus faible possible), on pourra même laisser les gâchettes en l'air (non

reliées).

On comprendra que la commande de l'élément 13 doit alors être adaptée pour ne pas engendrer une variation de tension

dV/dt trop importante lors de sa fermeture (pour éviter l'amor-

çage de l'élément 14) et pour, à l'inverse, s'ouvrir relativement

rapidement de manière à provoquer l'amorçage de l'élément 14.

l1 Un élément 14 tel que représenté en figure 7 permet l'emploi de thyristors ayant une tension d'avalanche plus faible que dans le montage de la figure 6. En effet, avec un élément 14

tel que représenté en figure 6, l'élément 13 doit avoir une ten-

sion d'avalanche supérieure à la somme de la tension seuil de la diode DZ (ou DZ') et de la valeur absolue maximale de la tension Vac. On notera cependant qu'un élément 14 tel que représenté en figure 7 nécessite un contrôle des fronts de tension lors des

commutations.

Le choix entre un élément 14 tel qu'illustré par la

figure 6 ou par la figure 7 dépend de l'application. Si on privi-

légie l'utilisation de composants ayant une tension d'avalanche relativement faible, on choisira par exemple l'élément de la

figure 7. Si on privilégie la simplicité de la commande de l'élé-

ment 13, on choisira par exemple l'élément de la figure 6.

Un avantage du circuit de commutation de l'invention

est qu'il est entièrement intégrable en étant constitué exclusi-

vement de composants semiconducteurs.

Un autre avantage de ce circuit de commutation est, qu'en se présentant sous la forme d'un tripôle, il est versatile et un même circuit peut être appliqué à différents convertisseurs

alternatif-alternatif au prix d'adaptations mineures des compo-

sants utilisés en fonction de l'application (en particulier, pour

tenir compte des courant et tension nominaux de fonctionnement).

Un autre avantage du circuit de commutation de l'inven-

tion est qu'il ne nécessite que deux composants semiconducteurs commandables (ceux nécessaires à la constitution de l'élément de commutation 13), ce qui le rend particulièrement économique en particulier par rapport à la solution classique illustrée par la

figure 3.

La figure 8 représente un exemple d'application d'un circuit de commutation selon l'invention à la réalisation d'un

interrupteur ou d'un gradateur de puissance d'une charge 1 (Q).

Un circuit de commutation de l'invention tel que celui décrit en relation avec la figure 4 est associé à la charge 1 en

étant connecté par ses bornes 10 et 11, aux bornes 3, 4 d'appli-

cation d'une tension alternative Vac. Dans cet exemple d'appli-

cation, la charge 1 est connectée en parallèle avec l'élément de conduction bidirectionnel 14, c'est-à-dire entre les bornes 12 et 11. L'élément de commutation 13 se trouve donc connecté en série avec la charge 1 entre les bornes 3 et 4 d'application de la

tension Vac.

La figure 9 illustre le fonctionnement d'un gradateur de puissance tel que représenté à la figure 8. Cette figure représente, sous forme de chronogrammes, un exemple d'allure de la tension alternative Vac, du signe du courant IQ dans la charge 1 et des périodes pendant lesquelles l'élément de commutation 13 peut être commandé en fermeture. Par souci de simplification, les périodes pendant lesquelles l'élément 13 peut être fermé et o le courant IQ est positif ont été symbolisées par un état logique 1 et les périodes pendant lesquelles l'élément 13 ne doit pas être commandé à l'amorçage ont été symbolisées par un état logique 0, les périodes pendant lesquelles le courant IQ est négatif étant symbolisées par un état -1. Le déphasage p entre le courant IQ et la tension Vac dépend de la charge 1 et de la commande de

l'élément 13.

La figure 10 illustre un exemple de commande d'un gra-

dateur tel que représenté à la figure 8 en supposant que la charge 1 est purement inductive. Cette figure représente, sous

forme de chronogrammes, un exemple d'allure de la tension alter-

native Vac, des périodes de fermeture de l'élément 13 et d'allure du courant IQ dans la charge. L'élément 13 est bien commandé à l'amorçage (instant tl) alors que la tension Vac et le courant IQ

sont de même signe (périodes symbolisées par les flèches A).

La figure 11 illustre un deuxième exemple d'application d'un circuit de commutation selon la présente invention à un

convertisseur en pont.

Selon cet exemple, on utilise deux circuits de commuta-

tion tels qu'illustrés à la figure 4. Ces deux circuits sont as-

sociés en antiparallèle entre deux bornes 3, 4 d'application d'une tension alternative Vac, et la charge 1 à commander est

connectée entre les deux points milieux respectifs de ces cir-

cuits de commutation. A la figure 11, un premier circuit de commutation a été représenté en utilisant les mêmes références que celles de la figure 4 et un deuxième circuit de commutation a

été représenté en utilisant ces références affectées d'une apos-

trophe. Ainsi, la charge 1 est connectée entre les bornes 12 et

12'.

On dispose alors indifféremment d'une source de tension positive ou négative pour la charge 1 durant une demi-période de la tension Vac. Il est alors, par exemple, possible de réaliser un changeur de fréquence direct pour alimenter la charge 1 avec

une fréquence correspondant à un multiple entier ou à un sous-

multiple entier de la fréquence de la tension alternative Vac.

Le fonctionnement d'un circuit tel que représenté à la figure 11 se déduit du fonctionnement du circuit de commutation

exposé précédemment.

La figure 12 illustre un troisième exemple d'applica-

tion d'un circuit de commutation selon l'invention à un transfert

d'énergie vers la charge 1 depuis une source 15 de courant alter-

natif Iac. Dans ce cas, la source de courant Iac est connectée entre les bornes 12 et 10 du circuit de commutation, c'est-à-dire en parallèle avec l'élément de commutation 13, et la charge 1 est connectée entre les bornes 11 et 10, c'est-à-dire en parallèle avec l'association en série de l'élément 13 avec l'élément de

conduction bidirectionnel 14 du circuit de l'invention.

Un tel convertisseur alternatif-alternatif est plus

particulièrement destiné à une charge essentiellement capacitive.

La présente invention présente de multiples avantages

par rapport aux convertisseurs alternatif-alternatif connus.

Parmi ces avantages, on notera: - par rapport à un gradateur à triac (figure 1), la possibilité de compenser l'énergie réactive absorbée sur le réseau, la possibilité de réduire les harmoniques haute fréquence en contrôlant la variation du courant absorbé sur le secteur lors de la commutation (par la commande des composants semiconducteurs constituant l'élément 13), et la possibilité d'ouvrir à tout moment le circuit en cas de détection d'un défaut même alors qu'il est traversé par un courant non nul; - par rapport à un convertisseur à condensateur (figure 2), le fait d'éviter le recours à un composant non intégrable et le fait d'éviter la présence d'un courant de fuite dans la charge lorsque le circuit doit être ouvert; et

- par rapport à un circuit à deux commutateurs bicom-

mandables (figure 3), le fait de disposer d'un fonctionnement en roue libre naturel et non commandé ce qui apporte une sécurité de

fonctionnement, même en cas de défaut dans le circuit de com-

mande, et réduit le nombre de composants quatre quadrants bicom-

* mandables et simplifie la logique de commande.

Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de

l'art. En particulier, les dimensionnements respectifs des diffé- rents composants semiconducteurs utilisés pour former l'élément de

commutation 13 et l'élément de conduction bidirectionnel 14 seront adaptés à l'application et, en particulier, aux tenues en

tension souhaitées et aux puissances de charge à contrôler.

On notera que d'autres montages que ceux illustrés par les figures 6 et 7 pourront être prévus pour réaliser l'élément

14 pourvu qu'ils respectent les fonctionnalités décrites ci-

dessus.

De plus, d'autres types de convertisseurs alternatif-

alternatif monophasés que ceux décrits en relation avec les figu-

res 7 à 10 pourront être réalisés à l'aide d'un ou plusieurs cir-

cuits de commutation de l'invention. Par exemple, on pourra réa-

liser un simple interrupteur en tout ou rien sur la base du cir-

cuit illustré par la figure 8, la commande en tout ou rien

consistant à ne pas moduler par largeur d'impulsions, les pério-

des de fermeture possibles de l'élément 13.

En outre, la réalisation pratique de l'élément de com- mutation 13 est à la portée de l'homme du métier. Celui-ci

pourra, en particulier, utiliser tout conmmutateur statique bidirectionnel classique fonctionnant dans les quatre quadrants de sa5 caractéristique courant/tension.

EVEDICATIONS

1. Circuit de commutation bidirectionnel, caractérisé en ce qu'il comporte, en série, un élément (13) de commutation bidirectionnel conmandable en ouverture et en fermeture, et un élément (14) de conduction bidirectionnel à sélection automatique du sens de conduction. 2. Circuit de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de conduction bidirectionnel (14) sélectionne le sens de conduction en fonction de la tension aux

bornes d'une charge (1) commandée par le circuit de commutation.

3. Circuit de commutation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fermeture de l'élément de commutation (13) n'est autorisée que lorsque la tension (Vac) aux bornes du circuit et le courant dans la charge (1) à commander sont de même signe. 4. Circuit de commutation selon l'une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de conduc-

tion bidirectionnel (14) comporte, en antiparallèle entre deux bornes (11, 12), deux associations en série d'un thyristor (Th, Th') et d'une diode (D, D'), la gâchette et l'anode de chaque

thyristor étant reliées par une diode à avalanche (DZ, DZ').

5. Circuit de commutation selon l'une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de conduc-

tion bidirectionnel (14) comporte, en antiparallèle entre deux

bornes (11, 12), deux thyristors (T, T') dont les gâchettes res-

pectives sont en court-circuit avec la borne de puissance corres-

pondante. 6. Convertisseur d'une tension alternative en courant

alternatif ou inversement à destination d'une charge (1), carac-

térisé en ce qu'il comporte au moins un circuit de commutation

conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5.

7. Convertisseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la charge (1) est connectée en parallèle sur l'élément de conduction bidirectionnel (14), et en série avec l'élément de

commutation bidirectionnel (13) entre deux bornes (3, 4) d'appli-

cation d'une tension alternative (Vac).

8. Convertisseur selon la revendication 6, caractérisé

en ce que la charge (1) est connectée en parallèle avec l'asso-

ciation en série de l'élément de commutation (13) et de l'élément de conduction bidirectionnel (14), une source (15) de courant alternatif (Iac) étant connectée en parallèle sur l'élément de commutation. 9. Convertisseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la charge (1) est connectée entre deux points milieux respectifs (12, 12') de deux circuits de commutation conformes à

l'une quelconque des revendications 1 à 5.