FR2881294A1 - Redresseur reversible et cellule de redresseur. - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un redresseur réversible en courant, à relier d'une part à un réseau polyphasé et d'autre part à un bus continu (2, 3), comportant une pluralité de cellules de redresseur (20u, 20v, 20w, 30u, 30v, 30w), chaque cellule de redresseur comportant un dispositif redresseur (4) et un interrupteur électronique unidirectionnel (5) relié en antiparallèle avec le dispositif redresseur, les dispositifs redresseurs des différentes cellules étant disposés de manière à former un redresseur.Chaque cellule de redresseur comporte des moyens de commande (60, 60' ; 60") de l'interrupteur électronique (5) de la cellule agencés pour commander celui-ci en fermeture après détection d'une conduction du dispositif redresseur (4) de la cellule de manière à permettre le renvoi de courant vers le réseau.Les moyens de commande sont agencés pour recevoir un signal (61) extérieur à la cellule, de commande d'ouverture de l'interrupteur électronique (5), en provenance d'une autre cellule de redresseur.
Description
La présente invention concerne les redresseurs réversibles en courant à
relier d'une part à un réseau polyphasé, notamment triphasé, et d'autre part à un bus continu.
De tels redresseurs peuvent être utilisés par exemple dans les variateurs de vitesse où le bus continu alimente un onduleur relié à un moteur d'un système de traction, de levage ou de convoyage, notamment.
Les brevets US 4 447 868 et US 4 272 807 décrivent des redresseurs réversibles comportant des cellules de redresseur comprenant une diode et un transistor montés en antiparallèle.
Dans ces brevets, les commandes des transistors s'effectuent à partir de 10 mesures de tensions des phases du réseau, ce qui rend les redresseurs relativement complexes et exposés aux perturbations du réseau.
Il existe par conséquent, au vu de ces brevets antérieurs, un besoin pour bénéficier d'un redresseur réversible fiable et de construction simple.
La demande internationale WO 03/067745 décrit un convertisseur statique 15 d'énergie électrique.
La publication Self-Switching Converters: Application to the Design of a Naturally Reversible Rectifier EPE 2003 Toulouse, décrit un redresseur réversible pleine onde tel qu'illustré à la figure 1.
Un tel redresseur peut être relié d'une part à un réseau triphasé alternatif 1 20 comportant trois phases U, V et W et d'autre part à un bus continu comportant deux lignes 2, 3 de polarités positive et négative, respectivement.
Le redresseur comporte six cellules de redresseur, à savoir trois cellules 2u, 2v et 2w respectivement associées à chacune des phases U, V et W et à la ligne 2 de polarité positive du bus continu et trois autres cellules de redresseur 3u, 3v et 3w respectivement associées aux phases U, V et W et à la ligne 3 de polarité négative du bus continu.
Chaque cellule de redresseur comporte une diode 4 montée en antiparallèle avec un IGBT 5, lequel est commandé en ouverture et en fermeture par des moyens de commande 6 agencés pour réagir à la tension aux bornes de la cellule, commander la fermeture de l'IGBT lorsque la diode 4 s'amorce et commander l'ouverture de l'IGBT lorsque le courant traversant celui-ci excède une limite prédéfinie. L'IGBT qui est commandé en fermeture permet le renvoi de courant vers le réseau, le cas échéant.
Dans un tel redresseur, au moment où la diode de l'une des cellules de redresseur associées à l'une des polarités du bus continu commence à conduire, l'interrupteur électronique d'une autre cellule de redresseur associée à cette même polarité du bus continu est encore passant, ce qui crée à chaque période du réseau une boucle de court-circuit (empiètement), tel qu'illustré en trait discontinu à la figure 1. Ce court-circuit génère une impulsion de courant sur le réseau avec des harmoniques qui constituent une source de perturbation électromagnétique.
Un filtre de compatibilité électromagnétique coûteux est alors nécessaire. L'invention vise également à remédier aux inconvénients d'un tel redresseur réversible.
L'invention a ainsi pour objet un redresseur réversible en courant, à relier d'une part à un réseau polyphasé et d'autre part à un bus continu, comportant: une pluralité de cellules de redresseur, chaque cellule de redresseur comportant un dispositif redresseur et un interrupteur électronique unidirectionnel relié en antiparallèle avec le dispositif redresseur, les dispositifs redresseurs des différentes cellules étant disposés de préférence de manière à former un redresseur pleine onde, chaque cellule cle redresseur comportant des moyens de commande de l'interrupteur électronique de la cellule agencés pour commander celui-ci en fermeture après détection d'une conduction du dispositif redresseur de la cellule, de manière à permettre le renvoi éventuel de courant vers le réseau, redresseur dans lequel les moyens de commande sont agencés pour recevoir un signal extérieur à la cellule, de commande d'ouverture de l'interrupteur électronique, en provenance d'une autre cellule de redresseur.
Les dispositifs redresseurs peuvent avantageusement être des dispositifs redresseurs à commutation spontanée tels que des diodes et les interrupteurs électroniques des IGBT.
Grâce à l'invention, l'interrupteur électronique d'une cellule de redresseur peut être commandé en ouverture lorsque l'interrupteur électronique d'une autre cellule de redresseur est commandé en fermeture, ce qui permet de réduire le courant de court-circuit précité, en le ramenant sensiblement au niveau où ce courant se trouve dans un pont de diodes classique. Ainsi, les performances du redresseur en termes de compatibilité électromagnétique sont améliorées, sans qu'il soit nécessaire de prévoir un filtre de compatibilité électromagnétique coûteux.
De surcroît, l'invention peut permettre de réaliser un redresseur relativement fiable et insensible aux perturbations du réseau.
Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, chaque cellule de redresseur est agencée pour générer, lors de la fermeture de l'interrupteur électronique de cette cellule, au moins un signal de commande d'ouverture de l'interrupteur électronique d'une autre cellule de redresseur associée à la même polarité du bus continu.
De préférence, chaque cellule de redresseur reçoit des signaux de commande d'ouverture de son interrupteur électronique provenant de toutes les autres cellules associées à la même polarité de bus continu. Cela permet un branchement du:redresseur sur le réseau triphasé saris repérage préalable des phases.
Chaque cellule de redresseur peut avantageusement comporter une alimentation électrique autonome, par exemple une alimentation agencée pour délivrer une première tension négative relativement à la référence utilisée pour commander les interrupteurs électroniques, et une deuxième tension positive relativement à cette référence. D'autres tensions peuvent être générées, en fonction de la nature des interrupteurs électroniques à commander. Ainsi, pour certains composants, par exemple, une tension négative peut ne pas être nécessaire. Une tension négative peut être utilisée pour assurer un blocage fiable de l'interrupteur électronique lorsque celui-ci est commandé en ouverture, dans le cas notamment où cet interrupteur électronique est un IGBT.
Les moyens de commande précités peuvent être analogiques, ce qui peut accroître la fiabilité et diminuer le coût du redresseur.
Les moyens de commande peuvent être agencés pour provoquer l'ouverture d'un interrupteur électronique en cas de surintensité dans celui-ci, c'est-à-dire lorsque l'intensité du courant qui le traverse dépasse un courant de disjonction prédéfini. Cela offre ainsi une protection supplémentaire. La détection de la surintensité peut s'effectuer par la mesure de la tension aux bornes de l'interrupteur électronique lorsque celui-ci est passant.
Les cellules de redresseur peuvent être sensiblement identiques.
Les moyens de commande sont de préférence agencés pour inhiber la fermeture de l'interrupteur électronique suite à une variation brutale de la tension aux bornes du dispositif redresseur générée à l'ouverture de l'interrupteur électronique de l'autre cellule du même bras, c'est-à-dire reliée à la même phase du réseau mais à la polarité opposée du bus continu. Dans ce but, les moyens de commande peuvent comporter des moyens d'inhibition tels que par exemple un filtre à saturation de la dérivée du signal. En variante, les moyens de commande peuvent comporter des moyens de détection de phase angulaire agencés pour inhiber la fermeture de l'interrupteur électronique pendant une certaine plage des valeurs de phase angulaire pendant laquelle l'ouverture de l'interrupteur électronique de l'autre cellule de redresseur du même bras a lieu.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, une cellule de redresseur comportant: un dispositif redresseur, un interrupteur électronique unidirectionnel monté en antiparallèle avec le dispositif redresseur, des moyens de commande agencés pour: commander la fermeture de l'interrupteur électronique lorsque le dispositif redresseur devient passant, délivrer, lorsque l'interrupteur électronique est commandé en fermeture, à au moins une autre cellule, un signal de commande d'ouverture de l'interrupteur électronique de cette autre cellule, et recevoir d'au moins une autre cellule un signal de commande d'ouverture de l'interrupteur électronique et commander en ouverture cet interrupteur électronique lors de la réception de ce signal.
Une telle cellule de redresseur peut être proposée à l'utilisateur, le cas échéant, sous la forme dl'un. composant unique pourvu de connexions ou déjà assemblé avec d'autres cellules de redresseur au sein d'un redresseur réversible ou d'un système plus complexe.
Lorsque la cellule de redresseur se présente sous la forme d'un composant ou module unique, celui-ci comporte par exemple une entrée à relier à une phase du réseau, une sortie à relier à une polarité du bus continu, au moins une entrée pour recevoir le signal de commande d'ouverture en provenance d'une autre cellule et au moins une sortie pour envoyer un signal de commande d'ouverture vers une autre cellule.
La cellule comporte de préférence une alimentation électrique autonome.
La cellule peut comporter encore un filtre à saturation de la dérivée du signal, ce qui permet d'éviter une commande intempestive de l'interrupteur électronique lors des variations de tension induites par les autres cellules de redresseur.
La cellule peut comporter au moins un amplificateur opérationnel dont une entrée est portée à différents potentiels tout au long du cycle de fonctionnement de la cellule, notamment à trois potentiels différents correspondant respectivement à un blocage de l'interrupteur électronique, à une protection en cas de surintensité et à une détection de conduction du dispositif redresseur.
L'invention a encore pour objet un système de contrôle de la vitesse d'un moteur électrique comportant un redresseur réversible tel que défini plus haut.
L'invention a encore pour objet un système de contrôle d'une génératrice, par exemple une éolienne, comportant un redresseur réversible tel que défini plus haut.
L'invention a encore pour objet un système de récupération d'énergie comportant un redresseur réversible tel que défini plus haut et une quasi source de courant, notamment des panneaux solaires.
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de l'invention, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel: la figure 1, précédemment décrite, représente l'état de la technique, la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 d'un premier exemple de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 d'un deuxième exemple de mise en oeuvre de l'invention, la figure 4 représente de manière schématique une alimentation autonome 25 pour alimenter les moyens de commande d'une cellule de redresseur, - la figure 5 représente un exemple de réalisation des moyens de commande d'une cellule de redresseur, - les figures 6 et 7 représentent de manière schématique d'autres exemples de réalisation des moyens de commande des interrupteurs électroniques, - la figure 8 est une vue analogue aux figures 2 et 3 d'un troisième exemple de mise en oeuvre de l'invention, -la figure 9 représente de manière schématique la plage angulaire d'inhibition de la commande de l'interrupteur électronique d'une cellule, - la figure 10 représente de manière schématique un système de contrôle de la vitesse d'un moteur électrique incorporant un redresseur réversible réalisé conformément à l'invention, et - la figure 11 représente d'une manière schématique un système de contrôle d'une génératrice électrique.
On a représenté à la figure 2 un redresseur réversible 10 réalisé conformément à l'invention, comportant des cellules de redresseur 20u, 20v et 20w respectivement reliées d'une part à chacune des phases U, V et W d'un réseau triphasé 1 et d'autre part à la ligne 2 de polarité positive d'un bus continu et des cellules de redresseur 30u, 30v et 30w respectivement reliées d'une part aux phases U, V et W et d'autre part à la ligne 3 de polarité négative du bus continu.
Les cellules de redresseur comportent chacune un dispositif redresseur constitué dans l'exemple considéré par une diode de puissance 4, montée en antiparallèle avec un interrupteur électronique unidirectionnel 5 constitué par un IGBT.
Chaque interrupteur électronique 5 est piloté par des moyens de commande 60.
Ces moyens de commande 60 sont agencés pour détecter l'amorçage de la diode 4 et commander alors la fermeture de l'interrupteur électronique associé 5.
Conformément à l'invention, les moyens de commande 60 sont également agencés pour délivrer un signal de commande d'ouverture 61 vers une autre cellule de redresseur, associée à la même polarité de bus continu et avec laquelle il est susceptible de se poser un problème de court circuit en cas de conduction simultanée des interrupteurs électroniques de ces deux cellules. La réception de ce signal de commande 61 par les moyens de commande 60 d'une cellule de redresseur entraîne la commande en ouverture de l'interrupteur électronique de cette cellule.
Dans l'exemple de la figure 2, la cellule 20u envoie le signal de commande 61 à la cellule 20w, cette dernière envoie le signal de commande 61 à la cellule 20v et celle-ci envoie le signal de commande 61 à la cellule 20u, le dispositif de la figure 2 étant prévu pour fonctionner avec un ordre des phases U, V et W prédéfini.
La variante de réalisation de la figure 3 permet de fonctionner avec un ordre des phases en entrée indifférent.
Dans cette variante, les moyens de commande 60 de la figure 2 sont remplacés par des moyens de commande 60' agencés pour envoyer le signal de commande 61 aux deux autres cellules de redresseur associées à la même polarité du bus continu.
Dans les deux cas, les moyens de commande 60 ou 60' sont agencés pour recevoir le ou les signaux de commande 61 provenant de la ou des autres cellules associées à la même polarité du bus continu.
Dans l'exemple considéré, l'émission du signal de commande 61 par une cellule de redresseur s'effectue simultanément à la commande en fermeture de l'interrupteur électronique 5 de cette cellule, en réaction à l'amorçage de la diode 4 de cette cellule.
Cela permet de réduire l'amplitude des impulsions de courant de courtcircuit au sein d'une boucle formée entre les deux phases correspondantes par les deux cellules de redresseur associées à la même polarité du bus continu et reliées auxdites phases.
Chaque cellule de redresseur des exemples des figures 2 ou 3 comporte une alimentation autonome 70 représentée à la figure 4, reliée à la cathode et à l'anode de la diode 4 et délivrant deux tensions de référence 5V et + 15V relativement à une tension OV correspondant au potentiel de l'anode de la diode 4. Cette alimentation comporte des condensateurs 71 et 72 présentant une capacité suffisante pour générer la tension recherchée pendant une période du réseau, et un circuit électronique associé permettant de fournir les tensions recherchées.
On a représenté à la figure 5 les moyens de commande 60' d'une cellule de redresseur réalisée conformément à un exemple de mise en oeuvre de l'invention.
Les moyens de commande 60' comportent deux étages 62 de réception des signaux de commande 61 provenant des autres cellules, chaque signal 61 étant véhiculé par deux lignes, dont une ligne Ref in au potentiel OV de la cellule dont provient ce signal et une ligne Cde_in qui est portée à un potentiel positif (environ + 15V) relativement à la ligne Ref in quand le signal de commande 61 est généré.
Chaque étage 62 comporte un optocoupleur 63 dont la diode électroluminescente 63a est alimentée par la ligne Cde_in à travers une résistance 64 reliée 30 en série avec un condensateur 65.
Une diode 66 est montée en antiparallèle de la diode 63a.
Le phototransistor 63b de l'optocoupleur a son émetteur au - 5V de l'alimentation autonome 70 précédemment décrite et son collecteur relié par une résistance 67 au i- 15V et à la cathode d'une diode de sortie 68.
Les moyens de commande 60 diffèrent des moyens de commande 60' par la présence d'un seul étage 62 au lieu de deux.
Les rnoyens de commande 60 ou 60' comportent un étage de puissance de commande 80 de l'interrupteur électronique 5.
Cet étage de puissance 80 comprend dans l'exemple considéré deux transistors 81 et 82 de type npn montés en cascade, l'émetteur du transistor 81 alimentant la base du transistor 82 et l'émetteur de ce dernier étant relié, par l'intermédiaire d'une résistance 83, à la gâchette de l'interrupteur électronique 5.
Le signal de commande 61 destiné à la ou aux cellules de redresseur est prélevé par une ligne Cde_out sur l'émetteur du transistor 82, cette ligne Cde_out quittant la cellule de redresseur représentée à la figure 5 pour être reliée à la ligne Cde_in d'au moins une autre cellule de redresseur reliée à la même polarité du bus continu.
Le OV est pris à l'anode de la diode 4 par une ligne Ref out connectée à la ligne Ref in de cette ou ces cellules de redresseur.
Dans l'exemple considéré, l'interrupteur électronique 5 est commandé en fermeture lorsqu'une tension positive est présente à la sortie 86 d'un amplificateur opérationnel 87 disposé à l'entrée de l'étage de puissance 80 et fonctionnant en comparateur.
Un transistor 88 de type pnp dont le collecteur est relié au - 5V permet d'assurer le blocage de l'interrupteur électronique 5 lorsque la tension en sortie 86 de l'amplificateur opérationnel 87 est négative.
L'amplificateur opérationnel 87 a son entrée non inverseuse reliée à la sortie d'un étage inhibiteur 90.
Ce dernier comporte une entrée 91 qui reçoit la tension à la cathode de la diode 4.
L'étage inhibiteur comporte un amplificateur opérationnel 93 travaillant en comparateur, dont la sortie 92 est reliée à l'entrée non inverseuse de l'opérateur opérationnel 87 ainsi qu'à un diviseur de tension comportant une résistance 94 reliée au OV, une résistance variable en série avec 95 une résistance 96 et une diode 97 dont l'anode est reliée à l'émetteur du transistor 82.
L'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 87 est reliée d'une part au + 15V par une résistance 99 et au OV par un condensateur 100 et d'autre part à la cathode de la diode 4 par l'intermédiaire d'une résistance 101 et d'une diode 102 dont la cathode est à la diode 4.
La résistance 101 est de très faible valeur de sorte que l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 87 se trouve portée à un potentiel négatif lorsque la diode 4 est amorcée.
L'anode de la diode 68 est reliée à la sortie 92 de l'amplificateur opérationnel 93. Ainsi, en présence d'un signal de commande 61, l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 87 se trouve portée à un potentiel négatif, et la sortie 86 passe à un niveau bas, ce qui rend le transistor 88 passant et commande l'interrupteur électronique 5 en fermeture.
L'étage inhibiteur 90 comporte un deuxième amplificateur opérationnel 105 dont l'entrée inverseuse est reliée d'une part à l'entrée 91 de l'étage inhibiteur 90 par l'intermédiaire de plusieurs résistances 106 montées en série, et d'autre part à la sortie 107 de l'amplificateur opérationnel 105 par l'intermédiaire de deux résistances 108 et 109.
Ces deux résistances sont reliées à leur jonction, par un condensateur 110, au 5V et par une résistance 111 à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 93. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 105 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance 113 au + 15V et par l'intermédiaire d'une diode 114 et d'une résistance 115 reliée en série avec la diode 114 au 5V.
La diode 114 et la résistance 115 sont reliées à leur jonction par l'intermédiaire d'une résistance 116 à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 93 et à l'une des bornes d'un condensateur 117 dont l'autre borne est reliée au + 15V.
Les valeurs des divers composants de l'étage inhibiteur 90 associés à l'amplificateur opérationnel 105 sont choisies de telle sorte qu'en cas d'amorçage pendant une durée très brève de la diode 4 en raison de l'ouverture de l'interrupteur électronique de l'autre cellule de redresseur du même bras, cet amorçage ne provoque pas la fermeture de l'interrupteur électronique 5.
L'étage inhibiteur 90 se comporte en quelque sorte comme un filtre à saturation de la dérivée du signal.
La commande de la fermeture de l'interrupteur électronique 5 intervient à la fréquence du réseau lorsque la tension aux bornes de la diode 4 change de signe et sans retard sensible.
Lorsqu'en fonctionnement la diode 4 s'amorce, une tension négative apparaît à l'entrée 91 de l'étage inhibiteur 90 ce qui provoque, sous réserve que l'amorçage n'ait pas lieu alors qu'il préexistait une tension relativement élevée aux bornes de la diode 4, comme expliqué plus haut, la présence de + 15V à la sortie 92 de l'amplificateur opérationnel 93 et à la sortie 86 de l'amplificateur opérationnel 87, ce qui entraîne la fermeture de l'interrupteur électronique 5.
En l'absence du signal de commande 61 reçu d'une autre cellule de redresseur, le phototransistor 63b de l'optocoupleur 63 est bloqué.
Lorsque le signal 61 est reçu, l'anode de la diode 68 est portée à un potentiel négatif, ce qui fait basculer la sortie 86 de l'amplificateur opérationnel 87 vers la tension 5V et rend le transistor 88 passant, ce qui provoque l'ouverture de l'interrupteur électronique 5.
En cas de surintensité dans l'interrupteur électronique 5, l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 87 passe à un potentiel supérieur à celui de l'entrée non inverseuse, ce qui provoque la disjonction de l'interrupteur électronique 5.
On va maintenant décrire en se référant à la figure 6, une variante de réalisation des moyens de commande, référencés 160'.
Ces moyens de commande 160' comportent une bascule 161 de type RS dont la sortie Q est reliée d'une part à la gâchette de l'interrupteur électronique 5 et d'autre part par l'intermédiaire d'une résistance 162, à la ligne Cde_out d'ouverture des interrupteurs électroniques des autres cellules, cette ligne Cde_out étant dans l'exemple considéré reliée aux diodes 163 et 164 des optocoupleurs de ces autres cellules.
L'entrée S (set) de la bascule 161 est reliée à une porte ET 165 dont l'une des entrées est reliée à la sortie d'un amplificateur opérationnel 166 et l'autre entrée, inversée, à la sortie d'une porte OU 167 et à l'entrée R (reset) de la bascule 161. L'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 166 est reliée à l'anode d'une diode 168 dont la cathode est reliée à la cathode de la diode 4 et l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 166 est également reliée à une résistance 169 reliée au Vcc délivré par l'alimentation autonome 70. L'entrée non inverseuse de ce même amplificateur opérationnel 166 est reliée au OV, c'est-à-dire à l'anode de la diode 4.
L'ensemble constitué par la diode 168 et la résistance 169 permet de récupérer la tension aux bornes de la diode 4 avec une grande sensibilité sur la plage + 15V, - 5V.
La porte OU 167 comporte une entrée 170 reliée à la sortie d'un amplificateur opérationnel 171, dont l'entrée non inverseuse est reliée à l'anode de la diode 168 et l'entrée inverseuse à une source de tension Scc dont la valeur est choisie en fonction de l'intensité maximale à partir de laquelle on souhaite bloquer l'interrupteur électronique 5 afin d'assurer sa protection.
La porte OU 167 comporte deux entrées 171 et 172 reliées à des moyens de détection 173 et 174 des fronts descendants du signal Cde_out provenant des autres cellules, par l'intermédiaire d'optocoupleurs 176 et 177.
La porte OU 167 comporte une quatrième entrée 178 reliée à un dispositif de détection d'inhibition de la commande 179 qui comporte par exemple un filtre 180 à saturation de la dérivée pour filtrer la tension 181 mesurée aux bornes de l'interrupteur électronique 5. Les moyens de détection d'inhibition de la commande 179 passent à l'état haut lorsque la commande de fermeture de l'interrupteur électronique doit être inhibée, en dehors des plages de fonctionnement normales de l'interrupteur électronique 5 de la cellule.
Dans le dispositif de la figure 6, l'interrupteur électronique 5 est ainsi commandé en fermeture lorsque la tension aux bornes de la diode 4 devient négative et que la sortie de la porte OU 167 est à l'état bas.
L'interrupteur électronique 5 est passant tant que la sortie de la porte OU reste à l'état bas et se bloque lorsque la sortie de la porte OU 167 passe à l'état haut, c'est-à-dire lorsque soit la sortie de l'amplificateur opérationnel 171 passe à l'état haut suite à une intensité excessive traversant l'interrupteur électronique 5, soit lorsque le signal d'ouverture est reçu de l'une des autres cellules par la ligne Cde_in.
Durant toute la plage angulaire pendant laquelle la commande doit être inhibée, le signal haut à rentrée 178 de la porte 167 maintient la sortie Q de la bascule 161 à l'état bas, ce qui bloque l'interrupteur électronique 5.
Les moyens de commande 160" de l'exemple de réalisation de la figure 7 diffèrent de ceux de l'exemple de la figure 6 par le fait que la porte 167 est:remplacée par une porte OU 187 ne comportant plus que trois entrées, à savoir les entrées 171, 172 et 178 de l'exemple de la figure 6, et par le fait que la bascule 161, la porte 165, et les amplificateurs opérationnels 166 et 171 sont remplacés par un amplificateur opérationnel 190, dont l'entrée inverseuse est reliée à la cathode de la diode 4 et l'entrée non inverseuse est reliée à trois interrupteurs électroniques 191, 192 et 193 pouvant respectivement porter le potentiel de l'entrée non inverseuse à Vdd, Scc et 0V.
L'interrupteur électronique 191 se ferme lorsque la sortie de la porte OU 187 est à l'état haut, inhibant la commande et bloquant l'interrupteur électronique 5.
L'interrupteur électronique 192 est commandé par une porte ET 194, dont une entrée est reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 190 et une entrée inversée à la sortie de la porte OU 187.
L'interrupteur électronique 193 est commandé par une porte ET 196 dont les deux entrées inversées sont reliées respectivement à la sortie de la porte OU 187 et à la sortie de l'amplificateur opérationnel 190.
La sortie de la porte OU 187 étant à l'état bas, et l'interrupteur électronique 5 bloqué, l'interrupteur électronique 193 est fermé et le potentiel de l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 190 est portée au 0V.
Lorsque la diode 4 s'amorce, l'entrée inverseuse est portée à un potentiel négatif et la sortie de l'amplificateur opérationnel 190 passe à l'état haut, ce qui provoque l'ouverture de l'interrupteur électronique 193 et la fermeture de l'interrupteur électronique 192. L'interrupteur électronique 191 reste ouvert.
La fermeture de l'interrupteur électronique 192 permet de porter le potentiel de l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 190 àla tension Scc, de sorte qu'en cas de dépassement d'une intensité prédéfinie à travers l'interrupteur électronique 5, la sortie de l'amplificateur opérationnel 190 change d'état et l'interrupteur 5 est bloqué.
En cas de présence du signal haut sur l'une des entrées 171, 172 et 178, l'interrupteur électronique 191 est fermé tandis que les interrupteurs électroniques 192 et 193 sont maintenus à l'état ouvert. Le potentiel de l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 190 est porté à la tension Vdd, ce qui maintient l'interrupteur électronique 5 bloqué.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits.
En particulier, comme illustré à la figure 8, toutes les cellules peuvent comporter des moyens de commande 60" qui ne sont pas autonomes mais reliés à un dispositif de contrôle 100 qui est commun à plusieurs cellules, en l'espèce toutes les cellules dans l'exemple considéré et qui gère les cycles de fermeture et d'ouverture des interrupteurs électroniques 5, à partir d'une détection de la conduction des dispositifs redresseurs 4.
Dans un tel exemple de mise en uvre de l'invention, les moyens de 10 commande 60" de chaque cellule de redresseur peuvent alors être limités au pilotage de l'interrupteur électronique 5 associé.
L'étage inhibiteur 90 pourrait encore être réalisé autrement, par exemple avec un dérivateur suivi d'un comparateur et d'un intégrateur, ou avec une détection de la phase angulaire de manière à inhiber la commande dans une certaine plage de phase angulaire pendant laquelle l'interrupteur électronique de l'autre cellule du même bras s'ouvre.
A titre d'illustration, on a indiqué à la figure 11 les plages angulaires d'inhibition, minimale et maximale, de la commande de l'interrupteur électronique de la cellule 2,,.
On a sur le dessin 41 et 42 non nuls, 41>0 et 42>0, car l'inhibition ne doit 20 pas gêner la commande. 43 et 44 sont des intervalles de sécurité.
Les moyens de commande sont agencés pour inhiber, pour une cellule de redresseur donnée, la fermeture de l'interrupteur électronique dans une plage angulaire prédéfinie, comprise entre 60 +4cp1 et 300 -42 en comprenant obligatoirement la plage 120 -4cp3 et 240 +4cp4, avec 43>0 et 4cp4>tef où te est le temps d'empiètement, la référence angulaire étant prise au sommet de l'arche pendant laquelle le dispositif redresseur de la cellule de redresseur concernée est passant.
Les interrupteurs électroniques 5 ne sont pas limités à des IGBT et d'autres composants peuvent être utilisés, tels que des transistors MOS, bipolaires ou autres composants de puissance, actuels ou à venir.
Les liaisons entre les différentes cellules peuvent s'effectuer autrement qu'avec des optocoupleurs, par exemple avec des transformateurs ou autrement encore.
Un redresseur réversible réalisé conformément à l'invention peut trouver de nombreuses applications.
Dans certaines applications, l'invention peut permettre de réduire, voire de supprirner, les selfs de ligne.
Le redresseur peut être incorporé par exemple dans un système de contrôle d'un moteur, tel qu'illustré à la figure 10.
Le système de contrôle 110 représenté sur cette figure comporte outre le redresseur réversible 10 un hacheur réversible ou pont onduleur 111 permettant par exemple de commander un moteur M à une vitesse variable, voire de récupérer de l'énergie de tout système réversible ou générateur, par exemple des panneaux solaires.
Un avantage d'un tel système utilisé avec un variateur de vitesse est de réduire la capacité de bus continu comparativement à certains systèmes connus. Le système devient alors moins encombrant, plus fiable et moins coûteux.
On a représenté à la figure 11 un système de contrôle 120 d'une génératrice, par exemple une éolienne, fondé sur le principe 120 dit de double alimentation (double fed en anglais), dans lequel le rotor est alimenté à une fréquence variable par un convertisseur 121.
Dans toute la description, y compris les revendications, l'expression comportant un doit être comprise comme étant synonyme de comportant au moins un , sauf si le contraire est spécifié.
Claims (22)
1. Redresseur réversible en courant, à relier d'une part à un réseau polyphasé (1) et d'autre part à un bus continu (2, 3), comportant: - une pluralité de cellules de redresseur (20U, 20,,, 20,,,, 30,,, 30,,, 30,,,), chaque cellule de redresseur comportant un dispositif redresseur (4) et un interrupteur électronique unidirectionnel (5) relié en antiparallèle avec le dispositif redresseur, les dispositifs redresseurs des différentes cellules étant disposés de manière à former un redresseur, chaque cellule de redresseur comportant des moyens de commande (60, 60' ; 60") de l'interrupteur électronique (5) de la cellule agencés pour commander celui-ci en fermeture après détection d'une conduction du dispositif redresseur (4) de la cellule de manière à permettre le renvoi de courant vers le réseau, redresseur dans lequel les moyens de commande sont agencés pour recevoir un signal (61) extérieur à la cellule, de commande d'ouverture de l'interrupteur électronique (5), en provenance d'une autre cellule de redresseur.
2. Redresseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le redresseur est un redresseur pleine onde.
3. Redresseur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque cellule de redresseur est agencée pour générer, lors de la fermeture de l'interrupteur électronique (5) de cette cellule, au moins un signal (61) de commande d'ouverture de l'interrupteur électronique d'une autre cellule de redresseur associée à la même polarité du bus continu.
4. Redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les dispositifs redresseurs (4) sont des diodes.
5. Redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, clans lequel les interrupteurs électroniques (5) sont des IGBT.
6. Redresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par 1[e fait que chaque cellule de redresseur reçoit des signaux (61) de commande d'ouverture de l'interrupteur électronique provenant des autres cellules associées à la même polarité de bus continu.
7. Redresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le réseau est triphasé.
8. Redresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque cellule de redresseur comporte une alimentation électrique autonome (70).
9. Redresseur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'alimentation est agencée pour délivrer une première tension (par exemple - 5V) négative relativement à la référence utilisée pour commander les interrupteurs électroniques et une deuxième tension (par exemple + 15V) positive relativement à cette référence.
10. Redresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de commande (60; 60') sont analogiques.
11. Redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que les moyens de commande (60; 60') sont agencés pour provoquer l'ouverture d'un interrupteur électronique en cas de surintensité dans celui-ci.
12. Redresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les cellules de redresseur sont sensiblement identiques.
13. Redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que les moyens de commande (60; 60') sont agencés pour inhiber la fermeture de l'interrupteur électronique suite à une variation brutale de la tension aux bornes du dispositif redresseur, générée à l'ouverture de l'interrupteur électronique de la cellule reliée à la même phase du réseau et à la polarité opposée de bus continu.
14. Redresseur selon la revendication 13, caractérisé par le fait que les moyens de commande sont agencés pour inhiber, pour une cellule de redresseur donnée, la fermeture de l'interrupteur électronique dans une plage angulaire prédéfinie, comprise d'une part entre 60 +Ocp- et 300 4cp2 et comprenant obligatoirement d'autre part la plage 120 -dcp3 et 240 +44, avec Acpi>0, A (p2>0, Ocp3>0 et Ocp4>tej où te est le temps d'empiètement, la référence angulaire étant prise au sommet de l'arche pendant laquelle le dispositif redresseur de la cellule de redresseur concernée est passant.
15. Redresseur selon la revendication 12, caractérisé par le fait que les moyens de commande comportent un étage de filtrage (90) à saturation de la dérivée du signal.
16. Cellule de redresseur comportant: un dispositif redresseur (4) , un interrupteur électronique unidirectionnel (5) monté en antiparallèle avec le dispositif redresseur, des moyens de commande (60; 60') agencés pour: commander la fermeture de l'interrupteur électronique lorsque le dispositif redresseur devient passant, délivrer lorsque l'interrupteur électronique est commandé en fermeture à au moins une autre cellule, un signal die commande d'ouverture de l'interrupteur électronique de cette autre cellule, et recevoir d'au moins une autre cellule un signal de commande d'ouverture de l'interrupteur électronique et commander en ouverture cet interrupteur électronique lors de la réception de ce signal.
17. Cellule selon la revendication 16, caractérisée par le fait qu'elle comporte une alimentation électrique autonome (70).
18. Cellule selon la revendication 16 ou 17, caractérisée par le fait qu'elle comporte un étage de filtrage (90) à saturation de la dérivée du signal.
19. Cellule selon l'une quelconque des revendications 16 à 18, caractérisée par le fait qu'elle se présente sous la forme d'un composant ou module unique, celui-ci comportant par exemple une entrée à relier à une phase du réseau, une sortie à relier à une polarité du bus continu, au moins une entrée pour recevoir le signal de commande d'ouverture en provenance d'une autre cellule et au moins une sortie pour envoyer un signal de commande d'ouverture vers une autre cellule.
20. Système de contrôle de la vitesse d'un moteur électrique comportant un redresseur réversible tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 15.
21. Système de contrôle d'une génératrice, notamment une éolienne, comportant un redresseur réversible tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 15.
22. Système de récupération d'énergie comportant un redresseur réversible tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 15 et une quasi source de courant, notamment des panneaux solaires.
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