FR2932033A1 - Circuit redresseur a forte puissance notamment pour electrolyse de l'aluminium - Google Patents

Abstract

Il s'agit d'un circuit redresseur triphasé comportant deux transformateurs (TR1, TR2) ou plus destinés à être reliés en parallèle côté primaire (P1, P1', P2) à un réseau électrique (R) alternatif et côté secondaire (S1, S2), chacun, à au moins un pont redresseur à semi-conducteurs (PR1, PR2), les ponts redresseurs (PR1, PR2) reliés à des transformateurs différents étant montés en série côté continu et étant destinés à alimenter en continu un dispositif utilisateur (10). L'un des ponts redresseurs (PR1) est à thyristors et le ou les ponts redresseurs restants (PR2) sont à diodes. Le pont redresseur à diodes ou l'ensemble des ponts redresseurs à diodes (PR2) fournit une tension supérieure à celle fournie par le pont redresseur à thyristors (PR1). Il comporte en outre un moyen interrupteur (I2) associé à chaque pont redresseur à diodes (PR2) pour, dans une position, permettre au pont redresseur à diodes (PR2) de fonctionner en roue libre et, dans une autre position, permettre au pont redresseur à diodes (PR2) de fonctionner en redresseur. Application notamment pour l'alimentation de séries de cuves d'électrolyse d'aluminium.

Description

1 CIRCUIT REDRESSEUR A FORTE PUISSANCE NOTAMMENT POUR ELECTROLYSE DE L'ALUMINIUM

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention est relative à un circuit redresseur à forte puissance notamment pour l'électrolyse de l'aluminium. Les cuves dans lesquelles se fait l'électrolyse de l'aluminium sont traversées par un courant continu de très forte intensité de l'ordre de 350 000 ampères pour une tension de 4 volts, de nombreuses cuves étant alimentées en série. Cette valeur de courant est atteinte progressivement à partir du démarrage. A titre d'exemple, pour une usine d'électrolyse disposant de 200 cuves montées en série, alimentées par du courant de 300 000 ampères sous une tension de 4 volts, soit 800 volts pour la série d'électrolyse, il faut disposer d'une puissance de 250 MW. L'usine doit disposer en final d'une puissance de 300 MW si on ajoute les auxiliaires notamment la cuisson des anodes et la fonderie. Cette puissance correspond à environ un tiers de la puissance produite par une tranche de centrale nucléaire, ce qui est énorme. Le circuit redresseur à forte puissance pourrait bien sûr être utilisé pour alimenter autre chose que des cuves d'électrolyse, par exemple des fours électriques à arc ou les générateurs de plasma qui nécessitent également des fortes puissances. 2 ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Actuellement, le courant d'alimentation des cuves est fourni par le réseau d'électricité R haute tension alternatif triphasé. Le courant alternatif triphasé du réseau R traverse un circuit redresseur comme celui illustré sur la figure 1. Ce circuit comporte, à partir du réseau alternatif triphasé R, un transformateur ou un auto-transformateur 2 triphasé muni au secondaire d'un régleur en charge par prises (connu sous l'acronyme d'OLTC pour on line tap changer ), ce secondaire alimentant un transformateur redresseur 3 triphasé. On emploiera par la suite l'expression transformateur régleur 2 pour le transformateur ou l'auto-transformateur muni du régleur en charge. Il faut noter qu'un tel régleur en charge monté au primaire d'un transformateur augmente la puissance de dimensionnement du transformateur tandis qu'un tel régleur monté au secondaire n'augmenterait pas sa puissance de dimensionnement. Un régleur au secondaire du transformateur redresseur 3 serait irréaliste compte tenu des niveaux de courant. Mais le régleur peut parfaitement être au secondaire du transformateur régleur 2. On rappelle qu'un transformateur triphasé comporte au moins un primaire par phase et au moins un secondaire par phase, ces primaires pouvant être montés par exemple en triangle ou en étoile. Dans l'exemple décrit, le transformateur redresseur 3 comporte deux primaires 3.1 triphasés reliés au secondaire du transformateur régleur et deux secondaires triphasés 3.2. Les deux secondaires 3.2 du transformateur 3 redresseur 3 sont reliés à un pont redresseur 4 dodécaphasé parallèle. En fait chaque secondaire triphasé 3.2 est relié à un pont à semi-conducteurs triphasé à six composants semi-conducteurs et les deux ponts sont montés en parallèle côté continu. Chacun des ponts est de type pont de Graetz. Ce pont redresseur dodécaphasé 4 est représenté comme étant à diodes. Des réactances auto-saturables 5 sont insérées entre les deux secondaires 3.2 du transformateur redresseur 3 et le pont redresseur 4, permettant de régler rapidement la tension continue, mais avec une amplitude faible pour limiter le dimensionnement des réactances, le réglage des grandes amplitudes étant assuré par le transformateur régleur, mais de façon plus lente et par plots successifs. Le pont redresseur 4 alimente en courant continu, une installation d'électrolyse ou série d'électrolyse (non représentée spécifiquement) ou tout autre dispositif utilisateur 10. Des moyens interrupteurs 6 sont insérés entre le réseau électrique triphasé R et le primaire du transformateur muni du régleur 2. On utilise parfois un pont redresseur 4 dodécaphasé à thyristors, ce qui permet de s'affranchir des réactances auto-saturables 5 et de diminuer le nombre de prises du régleur en charge à prises. Les thyristors sont capables de régler rapidement la tension continue sur toute la plage de tension depuis 0 volt, mais en consommant alors une puissance réactive prohibitive, tandis que le régleur permet ce réglage, sans consommation de puissance réactive mais plus lentement. 4 Le primaire du transformateur régleur 2 peut être équipé d'un tertiaire 8 triphasé relié via des moyens interrupteurs de protection 9 à une batterie de compensation-filtrage 7 triphasée à une ou plusieurs branches en parallèle comportant pour chaque branche un condensateur C en série avec une inductance L et éventuellement une résistance d'amortissement (non représentée). La batterie de compensation-filtrage 7 peut être en étoile, seule une branche étant montrée sur la figure 1. La batterie de compensation-filtrage 7 assure simultanément les fonctions de compensation de la puissance réactive et de filtrage des harmoniques. Une autre batterie de compensation-filtrage de même type pourrait être également prévue au niveau haute tension. Pour fournir le très fort courant nécessité par les séries d'électrolyse, un seul circuit tel que celui montré sur la figure 1 ne suffit pas, même en disposant plusieurs thyristors en parallèle pour former un des six composants fonctionnels des ponts de Graetz. On utilise alors plusieurs circuits, que l'on appelle groupes, en parallèle, ces groupes étant déphasés les uns par rapport aux autres pour éliminer plus complètement les harmoniques. Ces déphasages sont habituellement réalisés au niveau du primaire des transformateurs régleurs par des couplages zigzag. Par exemple, on utilise quatre groupes dodécaphasés déphasés respectivement de -11,25°, -3,75°, +3,75°, +11,25°, ce qui donne globalement une réaction à 48 pulsations , soit une élimination des harmoniques jusqu'au rang 46 et des harmoniques subsistant de rangs 47, 49, 95, 97 etc. Un inconvénient de ces déphasages est d'avoir à utiliser des transformateurs régleurs 5 différents, notamment au niveau des selfs de fuite, et nécessitant plus de rechanges. Maintenant une description synthétique du fonctionnement de ce circuit va être faite. Avant la fermeture des moyens interrupteurs 6, c'est-à-dire avant la mise sous tension du transformateur régleur 2, ce dernier est réglé dans la position correspondant à la tension minimale de sortie. Une fois que les moyens interrupteurs 6 sont fermés, la tension alternative fournie par le transformateur régleur 2 augmente, ce qui sature les réactances auto-saturables 5. Le courant délivré par le circuit redresseur augmente jusqu'à ce que les réactances auto-saturables 5 ne soient plus saturées. Le transformateur régleur 2 se stabilise. Les variations de courant débité par le circuit redresseur dues au réseau électrique triphasé ou au dispositif utilisateur sont contrôlées d'abord rapidement par les réactances auto-saturables 5, avec une amplitude limitée, et ensuite par le transformateur régleur 2.

L'inconvénient de ce circuit redresseur est que toute la puissance nécessaire au dispositif utilisateur transite à la fois par le transformateur régleur et par le transformateur redresseur, ce qui fait que ces transformateurs sont très encombrants et qu'ils ne peuvent pas se trouver dans une cuve commune. 6 Cet encombrement pose notamment des problèmes de transport au moment de l'installation. Un autre inconvénient est le coût de ces deux transformateurs qui peut atteindre plus de la moitié du coût global de l'installation qui utilise un tel circuit redresseur comme alimentation électrique. Un autre inconvénient est que des limites technologiques apparaissent au niveau des fusibles des diodes ou des thyristors utilisés dans les ponts redresseurs, ces limites étant liées à l'augmentation des tensions redressées. Pour éliminer ces inconvénients, une piste à explorer est que toute la puissance ne transite pas par un même transformateur, il est alors possible de diminuer sa taille. Des circuits redresseurs triphasés avec un seul transformateur associé à au moins un pont redresseur sont connus. Dans le document FR 2 704 710 le transformateur possède deux secondaires triphasés, chacun d'entre eux étant relié à un redresseur en pont hexaphasé à thyristors. Le primaire du transformateur est directement relié au réseau d'électricité triphasé. Toute la puissance transite par le transformateur. Dans les documents EP 0 080 925, EP 0 620 635, US 4 459 652, il y a deux redresseurs en pont, dont l'un est branché sur le primaire du transformateur et l'autre sur le secondaire, ces deux redresseurs en pont étant montés soit en série soit en parallèle. Le primaire du transformateur est directement relié au réseau électrique triphasé. On observe une absence d'isolation galvanique entre le 7 réseau d'alimentation et le circuit alimenté. Un autre inconvénient est que pour les systèmes de forte puissance alimentés par un réseau haute tension, comme c'est le cas pour les installations d'électrolyse d'aluminium, le rapport de tension entre primaire et secondaire est très grand et il y a nécessité d'intercaler un transformateur ou un autotransformateur entre le réseau haute tension et le circuit redresseur. Dans les demandes de brevet GB 2 383 477 et GB 2 383 695, il y a deux transformateurs possédant chacun un secondaire alimentant un pont redresseur hexaphasé à thyristors, ces ponts redresseurs étant montés en parallèle. Les primaires des transformateurs sont connectés en parallèle au réseau électrique triphasé. Les redresseurs en pont sont également connectés en parallèle. Ces demandes de brevet cherchent à diminuer des effets des distorsions sur le réseau en optimisant les inductances de fuite du transformateur. Dans le document GB 2 383 695, un hacheur avec des transistors IGBT (pour insulated gate bibolar transistor soit transistor bipolaire à grille isolée) est prévu. Ces circuits redresseurs ne montrent pas comment obtenir en sortie une tension et un courant réglables en fonction des besoins du dispositif utilisateur. Mais il faut pouvoir fournir la puissance et toutes les fonctionnalités requises par le dispositif utilisateur.

EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention a justement comme but principal de proposer un circuit redresseur capable de transiter de très fortes puissances, qui ne présente pas les inconvénients d'encombrement et de coûts mentionnés ci-dessous et qui permet de délivrer des tensions variables de manière à ajuster la valeur du courant en fonction des besoins du dispositif utilisateur qu'il contribue à alimenter.

Dans le cas des séries d'électrolyse d'aluminium, le besoin de réglage rapide et en charge de la tension continue résulte des variations de la haute tension, au maximum 10%, et des variations dues au procédé d'électrolyse, d'environ 50 volts, soit environ 5% de la tension totale puisque toutes les cuves sont en série. De plus, il faut pouvoir assurer les périodes de démarrage pendant lesquelles les cuves sont successivement mises en série, la tension étant alors réduite. On peut alors prévoir plusieurs plages de tension, le passage d'une plage à l'autre pouvant s'effectuer hors charge, tout en conservant dans la plage la possibilité de réglage rapide et en charge. Pour y parvenir l'idée de base est de supprimer le transformateur régleur et d'utiliser plusieurs transformateurs coopérant avec des ponts redresseurs de manière à ce que la puissance se répartisse entre eux, les ponts redresseurs étant montés en série côté continu, l'un étant à thyristor et l'autre ou les autres à diodes, chaque pont redresseur à diodes pouvant fonctionner en roue libre et délivrer une tension sensiblement nulle. 8 9 Plus précisément, la présente invention propose un circuit redresseur triphasé comportant deux transformateurs ou plus, destinés à être reliés en parallèle côté primaire à un réseau électrique alternatif et côté secondaire, chacun, à au moins un pont redresseur à semi-conducteurs, les ponts redresseurs reliés à des transformateurs différents étant montés en série côté continu et étant destinés à alimenter en continu un dispositif utilisateur. L'un des ponts redresseurs est à thyristors et le ou les ponts redresseurs restants sont à diodes, le pont redresseur à diodes ou l'ensemble des ponts redresseurs à diodes fournissant une tension supérieure à celle fournie par le pont redresseur à thyristors. Il comporte en outre un moyen interrupteur associé à chaque pont redresseur à diode, pour dans une position, permettre au pont redresseur à diodes de fonctionner en roue libre et, dans une autre position, permettre au pont redresseur à diodes de fonctionner en redresseur.

Le moyen interrupteur peut comporter un disjoncteur par phase, monté entre le réseau électrique et le transformateur relié au pont redresseur à diodes, chaque disjoncteur est ouvert lorsque le pont redresseur à diodes fonctionne en roue libre, le pont redresseur étant parcouru par du courant continu. En variante, le moyen interrupteur peut comporter un couple de sectionneurs, fonctionnant en opposition, monté côté continu au pont redresseur à diodes, et permettre, dans une position de roue libre d'isoler le pont redresseur à diodes du pont redresseur à thyristors et, dans une autre position de le mettre 10 en série avec le pont redresseur à thyristors. Dans la position de roue libre, du courant circule dans l'un des sectionneurs du couple et pas dans l'autre ni dans le pont redresseur à diodes.

Il est avantageux qu'un transformateur relié à un pont redresseur à diodes soit équipé de moyens diviseurs de tension de manière, à ce que le pont redresseur à diodes auquel il est relié, délivre soit une tension pleine, soit une fraction de la tension pleine. Les moyens diviseurs de tension peuvent comporter une paire de sectionneurs, par phase, et le transformateur peut comporter un primaire formé de deux enroulements primaires identiques, la paire de sectionneurs étant apte à mettre en série les deux enroulements primaires pour que le pont redresseur à diodes délivre une moitié de la tension pleine ou bien en parallèle pour que le pont redresseur à diodes délivre la tension pleine.

En variante, les moyens diviseurs de tension peuvent comporter un régleur hors charge à deux prises, par phase, monté au secondaire du transformateur. Pour que les ponts redresseurs soient dodécaphasés, les transformateurs ont des secondaires déphasés de 30° par des couplages appropriés au niveau de leurs secondaires ou de leurs primaires, les ponts redresseurs peuvent comporter chacun un premier et un second pont redresseur hexaphasé, les premiers ponts redresseurs hexaphasés étant tous montés en un premier ensemble série, les seconds ponts redresseurs étant tous montés en un second ensemble série, le premier ensemble série et le second ensemble série étant montés en parallèle. Un transformateur dodécaphasé peut comporter deux primaires et deux tertiaires de compensation, les deux tertiaires de compensation étant montés en série et alimentent une unique batterie de compensation filtrage. La présente invention concerne également un ensemble de deux circuits redresseurs ainsi caractérisés, avec des ponts redresseurs dodécaphasés, dans lequel les transformateurs d'un circuit redresseur sont identiques aux transformateurs de l'autre circuit redresseur et dans lequel les primaires des transformateurs sont déphasés de 7,5° par rapport au réseau, deux phases du réseau étant permutées entre les primaires des transformateurs d'un des circuits et les primaires des transformateurs de l'autre circuit, de manière à ce que le déphasage des primaires des transformateurs d'un circuit soit positif par rapport au réseau et le déphasage des primaires des transformateurs de l'autre circuit soit négatif par rapport au réseau. La présente invention concerne également un précédé de commande d'un circuit redresseur ainsi caractérisé comportant, pour le faire fonctionner, les étapes consistant à : a) connecter le dispositif utilisateur au circuit redresseur et le transformateur relié au pont 30 redresseur à thyristors au réseau mais pas le ou les transformateurs reliés à un pont redresseur à diodes, 12 b) réguler le courant circulant dans le dispositif utilisateur par commande des thyristors du pont redresseur à thyristors, c) lorsque la tension demandée par le dispositif utilisateur dépasse la tension maximale que peut fournir le pont redresseur à thyristors, commander les thyristors du pont redresseur à thyristors pour diminuer au maximum le courant dans le dispositif utilisateur, d) connecter au réseau un transformateur relié à un pont redresseur à diodes, si le transformateur relié au pont redresseur à diodes est équipé de moyens diviseurs de tension, ces derniers étant positionnés au préalable pour que le transformateur délivre la tension moitié, e) réguler le courant circulant dans le dispositif utilisateur par commande des thyristors du pont redresseur à thyristors, f) lorsque la tension demandée par le dispositif utilisateur dépasse la tension maximale que peuvent fournir tous les ponts redresseurs connectés au réseau, commander les thyristors du pont redresseur à thyristors pour diminuer au maximum le courant dans le dispositif utilisateur, g) si le transformateur relié au pont redresseur à diodes qui est connecté comporte des moyens diviseurs de tension et qu'ils sont positionnés pour qu'il délivre la tension moitié, le déconnecter et le régler en positionnant ses moyens diviseurs de tension de manière à ce qu'il délivre la pleine tension, 13 h) reconnecter le transformateur relié au pont redresseur à diodes ainsi réglé au réseau, i) réguler le courant circulant dans le dispositif utilisateur par commande des thyristors du pont redresseur à thyristors, j) si le circuit redresseur possède un autre transformateur relié à un pont redresseur à diodes non encore connecté au réseau et que la tension demandée par le dispositif utilisateur dépasse la tension maximale que peuvent fournir les ponts redresseurs qui sont connectés au réseau, commander les thyristors du pont redresseur à thyristors pour diminuer au maximum le courant dans le dispositif utilisateur, k) connecter l'autre transformateur relié à un pont redresseur à diodes, si cet autre transformateur relié au pont redresseur à diodes est équipé de moyens diviseurs de tension, positionner ces derniers au préalable pour que cet autre transformateur délivre la fraction de tension, puis la pleine tension, 1) répéter les étapes e) à k) jusqu'à ce que tous les transformateurs reliés à un pont redresseur à diodes soient tous connectés au réseau et qu'ils soient tous réglés pour fournir la pleine tension. Le procédé comporte également pour arrêter le fonctionnement du circuit redresseur les étapes consistant à : m) commander les thyristors du pont redresseur à thyristors pour diminuer au maximum le courant dans le dispositif utilisateur, 14 n) déconnecter du réseau tout transformateur relié à un pont redresseur à diodes puis le transformateur relié au pont redresseur à thyristor o) déconnecter le dispositif utilisateur du circuit redresseur. La présente invention concerne également l'utilisation d'un circuit redresseur ainsi caractérisé, avec comme dispositif utilisateur une ou plusieurs cuves d'électrolyse d'aluminium.

La présente invention concerne également l'utilisation d'un ensemble de circuits redresseurs ainsi caractérisé, avec comme dispositif utilisateur une ou plusieurs séries de cuves d'électrolyse d'aluminium. La présente invention concerne également l'utilisation d'un procédé ainsi caractérisé avec comme dispositif utilisateur une ou plusieurs séries de cuves d'électrolyse d'aluminium. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est un schéma d'un circuit redresseur de l'art antérieur ; La figure 2A est un schéma d'une première variante d'un circuit redresseur de l'invention ; La figure 2B est un schéma d'une deuxième variante d'un circuit redresseur de l'invention ; La figure 3 est un schéma plus détaillé des ponts redresseurs montrés sur les figures 2A et 2B ; 15 Les figures 4A, 4B illustrent une variante d'une phase du primaire du transformateur relié à un pont redresseur à diodes des figures 2A, 2B, ce primaire étant équipé de moyens diviseurs de tension de et étant respectivement dans un montage série et dans un montage parallèle ; La figure 4C illustre une variante d'une phase du secondaire du transformateur relié à un pont redresseur à diodes des figures 2A, 2B, ce secondaire étant équipé de moyens diviseurs de tension ; La figure 5 montre l'allure de la tension délivrée par le circuit redresseur conforme aux variantes de figures 4A à 4C en fonction du mode de fonctionnement du transformateur relié au pont redresseur à diodes ; La figure 6A montre d'une autre variante d'un circuit redresseur de l'invention ; La figure 6B montre une variante supplémentaire d'un circuit redresseur selon l'invention avec trois transformateurs reliés à des ponts redresseurs ; La figure 7 est un schéma d'une variante du transformateur relié au pont à thyristors de la figure 6A dont les primaires sont équipés de tertiaires ; La figure 8 représente un ensemble de deux circuits redresseurs dodécaphasés (12 pulsations) constituant un ensemble à 24 pulsations. Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. 16 Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. Ces différentes variantes présentées doivent être comprises comme n'étant pas forcément exclusives les unes des autres. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS On va maintenant se référer à la figure 2A qui montre schématiquement un premier exemple d'un circuit redresseur triphasé objet de l'invention. Il comporte deux transformateurs TRI et TR2 destinés à être reliés côté primaire P1, P2 chacun à un même 15 réseau électrique alternatif triphasé R. Côté secondaire S1, S2, chacun des transformateurs TRI, TR2 est relié à au moins un pont redresseur à semi-conducteurs PR1, PR2. Les ponts redresseur à semi-conducteurs PR1, PR2 sont connectés en série, ils sont 20 destinés à alimenter un dispositif utilisateur 10, tel une ou plusieurs séries de cuves d'électrolyse d'aluminium. L'un des ponts redresseurs référencé PR1 est relié à la borne positive + du dispositif utilisateur 10, l'autre pont redresseur référencé PR2 à 25 la borne négative -. Le dispositif utilisateur pourrait être différent, par exemple un four à arc ou un four à plasma. Dans l'exemple décrit des figures 2A, 2B, on suppose que chaque transformateur TRI, TR2 est relié 30 à un seul pont redresseur hexaphasé PR1, PR2. Dans cette variante chaque transformateur TRI, TR2 ne 10 17 comporte qu'un secondaire S1, S2 comprenant au moins un enroulement par phase. Selon l'invention l'un des ponts redresseurs PR1 est à thyristors Thy et l'autre référencé PR2 est à diodes d. Par pont redresseur à diodes on entend un pont redresseur dont les composants semi-conducteurs sont de la famille des diodes ou fonctionnent comme des diodes. Ainsi les diodes pourraient être remplacées par des thyristors commandés de manière à ce qu'ils fonctionnent comme des diodes. De manière similaire, par pont redresseur à thyristors, on entend un pont redresseur dont les composants semi-conducteurs sont de la famille des thyristors ou fonctionnent comme des thyristors.

Le nombre d'ensembles transformateur et pont redresseur à diodes peut être supérieur à un comme on l'a illustré sur la figure 6B décrite ultérieurement. Le pont redresseur PR1 à thyristors est destiné à fournir une tension dont l'amplitude est ajustable rapidement et en charge par la commande des thyristors. Le ou les ponts redresseurs à diodes sont destinés à fournir une tension redressée dont l'amplitude est constante. Mais cette tension peut être changée hors charge ou à faible charge. On décrira les moyens pour obtenir ce changement ultérieurement. Sur la figure 3, on a illustré chacun des ponts redresseurs PR1, PR2. Il s'agit de ponts de Graetz classiques hexaphasés. Leur montage en série est bien visible. Les tensions qui alimentent chacun des 18 bras d'un pont sont des tensions alternatives déphasées de 60°. Les primaires P1, P2 des transformateurs TRI, TR2, côté haute tension, sont montés de préférence en étoile et les secondaires S1, S2, côté basse tension, sont montés de préférence en triangle. Côté primaire P1, P2, chaque transformateur TRI, TR2 est connecté au réseau électrique triphasé R par l'intermédiaire de moyens interrupteurs d'entrée I1, 12, 13. Un moyen interrupteur associé au transformateur TRI relié au pont redresseur à thyristors PR1 est référencé I1, il permet de le déconnecter du réseau R. Le moyen interrupteur référencé 12, associé au pont redresseur à diodes PR2 et connecté à un transformateur TR2 relié à un pont redresseur à diodes PR2 permet lui de faire fonctionner le pont redresseur à diodes PR2 en roue libre. Le moyen interrupteur 13 est facultatif, il permet de déconnecter le circuit redresseur du réseau R. Chaque moyen interrupteur I1, 12, 13 comporte un disjoncteur par phase. Sur les figures 2A, 2B qui ne représentent qu'une phase, on ne voit que l'un des disjoncteurs I1, 12, 13 de chacun des moyens interrupteurs. Les trois disjoncteurs I1, 12, 13 ont une extrémité commune, le premier 13 ayant son autre extrémité reliée au réseau électrique triphasé R, le second I1 ayant son autre extrémité reliée au primaire P1 du transformateur TRI, le troisième I2 ayant son autre extrémité reliée au primaire P2 du transformateur TR2. Si le disjoncteur 13 19 est omis, l'extrémité commune des disjoncteurs I2 et 13 est reliée directement au réseau R. Lorsque le redresseur à diodes PR2 fonctionne en roue libre, les disjoncteurs I2 du moyen interrupteur associé au transformateur TR2 concerné sont ouverts. Par contre les disjoncteurs I1 du moyen interrupteur associé au transformateur TRI relié au pont redresseur à thyristors PR1 sont fermés. Il est préférable de prévoir, côté primaire P1, P1', P2 de chacun des transformateurs TRI, TR2 un tertiaire de compensation T1, T2. Une batterie de compensation-filtrage F1, F2 est connectée à chaque tertiaire de compensation T1, T2. Cette batterie de compensation-filtrage F1, F2 comporte une ou plusieurs branches montées en parallèle, de préférence en étoile, chaque branche comportant en série une inductance L1, L2 et un condensateur Cl, C2 par phase et éventuellement une résistance d'amortissement (non représentée). Des moyens interrupteurs 110, 120 sont insérés entre chaque tertiaire de compensation T1, T2 et chaque batterie de compensation-filtrage F1, F2. Les moyens interrupteurs 110, 120 sont formés, pour chaque transformateur, d'un interrupteur par phase. En variante, on peut également placer des 25 batteries de compensation-filtrage sur le réseau électrique R d'entrée. La variante de la figure 2B est identique à celle de la figure 2A, à l'exception du fait que côté réseau R, on ne retrouve que le moyen interrupteur 13 30 permettant de déconnecter le circuit redresseur du réseau R. Il comporte un disjoncteur 13 par phase, monté entre le réseau R et les primaires P1, P2 des transformateurs TRI, TR2. Un seul disjoncteur par phase suffit. Une autre différence est que le moyen interrupteur permettant de faire fonctionner chaque pont redresseur à diodes PR2 en roue libre est associé directement au pont redresseur à diodes PR2 car il placé côté continu. Il comporte un couple de sectionneurs I4, I5 dont les sectionneurs fonctionnent en opposition. L'un des sectionneurs I4 est monté entre le pont redresseur PR2 à diodes, côté dispositif utilisateur 10, et la borne négative du dispositif utilisateur 10 et l'autre sectionneur I5 est monté entre le pont redresseur PR2 à diodes, côté pont redresseur PR1 à thyristors, et la borne négative du dispositif utilisateur 10. Dans la position roue libre du pont redresseur à diodes PR2, c'est le sectionneur I4 qui est ouvert et lorsque le pont redresseur à diodes PR2 fonctionne en redresseur, c'est le sectionneur I5 qui est ouvert. Dans la position roue libre, du courant circule dans le sectionneur I5 mais pas dans le sectionneur I5 ni dans le pont redresseur à diodes PR2. Le ou les ponts redresseurs à diodes PR2 fournissent dans leur ensemble une tension supérieure à celle fournie par le pont redresseur à thyristors PR1. On diminue ainsi la puissance réactive, les harmoniques renvoyés au réseau et l'ondulation des courants continus.

On va se référer aux figures 4A, 4B qui montrent deux configurations d'une phase du primaire du transformateur TR2 relié au pont redresseur PR2 à diodes illustré sur les figures 2A, 2B. Chaque phase du primaire comporte deux enroulements P2, P2' aptes à être connectés soit en série, soit en parallèle par des moyens de commutation MC. Les enroulements sont identiques. Lorsque les enroulements P2, P2' sont en série, ils fournissent au secondaire une tension moitié et lorsque les enroulements P2, P2' sont en parallèle, ils fournissent au secondaire la pleine tension. Sur ces figures 4A, 4B, les moyens de commutation MC sont formés de deux sectionneurs inverseurs 16 et 16'. Sur la figure 4A, les deux enroulements P2, P2' sont en série et sur la figure 4B ils sont en parallèle. Chaque enroulement P2, P2' a une première extrémité reliée en permanence au réseau R et une seconde extrémité reliée, soit à la seconde extrémité de l'autre enroulement (figure 4A), soit à la première extrémité de l'autre enroulement (figure 4B), c'est-à-dire au réseau R en fonction de la position des moyens de commutation 16, 16'. Les moyens de commutation MC permettent dans une position au transformateur TR2 et donc au pont redresseur à diodes PR2 de délivrer une tension pleine et dans une autre position de délivrer une tension moitié de la tension pleine.

Le couplage de trois phases ainsi décrites peut se faire en étoile, en triangle ou même en zigzag. Un couplage en triangle prolongé est possible, mais il nécessiterait des moyens de commutation MC plus compliqués.

Sur la figure 4C, on a représenté une phase du secondaire du transformateur TR2 relié au pont 22 redresseur PR2 à diodes montré sur les figures 2A, 2B et elle comporte un enroulement secondaire S2 équipé de moyens de commutation MC de type régleur hors charge à deux prises, prenant la forme d'un sectionneur inverseur I7. Ce régleur hors charge à deux prises I7 permet dans une position de diviser la tension maximale que peut délivrer le transformateur TR2 et dans une autre position au transformateur TR2 de délivrer la tension pleine. L'une des prises se trouve à une extrémité de l'enroulement secondaire S2 et l'autre prise le long de l'enroulement secondaire S2 en son milieu. Un tel montage permet de disposer, soit de la pleine tension, soit d'une fraction de la tension pleine, cette fraction de la tension pleine peut être une moitié ou non. La présence du régleur au secondaire n'est toutefois possible que si le niveau du courant n'est pas trop important. Dans l'art antérieur avec les réactances auto-saturables, cela n'était pas possible car le régleur aurait dû posséder un grand nombre de prises et opérer en charge. Dans la présente invention, deux prises suffisent et le changement peut avoir lieu hors charge. Il est bien entendu que les moyens de commutation MC permettant, dans une position, de diviser en deux la tension délivrée par le transformateur TR2 relié au pont redresseur à diodes PR2 et, dans une autre position de le laisser délivrer la tension pleine, ne sont pas obligatoires sur les transformateurs reliés à des ponts redresseurs à diodes dans la mesure où le circuit redresseur comporte plusieurs transformateurs reliés à des ponts redresseurs à diodes comme sur la figure 6B. On va maintenant décrire le fonctionnement illustré par la figure 5, d'un tel circuit redresseur dans l'exemple des figures 2A, 2B ou 6A (que l'on décrira plus en détail ultérieurement). Dans ces exemples, il n'y a qu'un seul pont redresseur à diodes. Le dispositif utilisateur 10 est connecté au circuit redresseur objet de l'invention, côté ponts redresseurs PR1, PR2. Le transformateur TRI relié au pont redresseur à thyristors PR1 va être connecté au réseau R, mais pas le transformateur TR2 relié au pont redresseur à diodes PR2. Le transformateur TR2 relié au pont redresseur à diodes PR2 est positionné pour délivrer une tension moitié s'il est conforme à celui des variantes des figures 4A, 4B ou 4C. Les interrupteurs I1, 13 des moyens interrupteurs sont ouverts dans les configurations des figures 2A, 2B. L'interrupteur I2 est ouvert dans la configuration de la figure 2A. Le sectionneur I4 est ouvert et le sectionneur I5 est fermé dans la configuration de la figure 2B. On commence par mettre sous tension, à l'instant t1, le transformateur TRI relié au pont redresseur à thyristors PR1 en fermant le disjoncteur 13 et le disjoncteur I1. Du courant continu circule dans le pont redresseur à thyristors PR1, dans le dispositif utilisateur 10 via le sectionneur I5 (figure 2B) et dans le pont redresseur à diodes PR2 (figures 2A, 6A) en roue libre. 24 On régule l'augmentation du courant par la commande des thyristors Thy du pont redresseur à thyristors PR1. On peut se référer à la figure 5. La tension aux bornes du dispositif utilisateur 10 croît depuis 0 volt jusqu'à atteindre la tension maximale que peut délivrer le pont redresseur à thyristors PR1. Il est avantageux que les transformateurs TRI, TR2 et les ponts redresseurs PR1, PR2 soient dimensionnés pour que le pont redresseur à diodes PR2 coopérant avec les moyens de commutation MC dans leur variante des figures 4A, 4B ou 4C, puisse délivrer soit une pleine tension, soit une tension moitié, la pleine tension étant égale à environ les deux tiers de la tension maximale Umax nécessaire au dispositif utilisateur 10, et la tension moitié étant égale à environ un tiers de la tension maximale Umax. Dès la mise sous tension du transformateur TRI relié au pont redresseur à thyristors PR1, la tension délivrée par le pont redresseur à thyristors PR1 peut être augmentée depuis 0 jusqu'à environ 1/3 de Umax en fonction de la commande des thyristors. Lorsque le dispositif utilisateur 10 demande une tension supérieure à celle que peut fournir le pont redresseur à thyristors PR1, on commande les thyristors du pont redresseur PR1 de manière à diminuer au maximum le courant dans le dispositif utilisateur 10. Dans le cas des configurations des figures 2A ou 6A, on ferme le disjoncteur I2 à l'instant t2.

Dans le cas de la configuration de la figure 2B, on ouvre le disjoncteur 13, puis le sectionneur 15, 25 ensuite on ferme le sectionneur 14, puis le disjoncteur 13 à l'instant t2. Le transformateur TR2 relié au pont redresseur à diodes PR2 est alors sous tension. Le pont redresseur à diodes PR2 délivre une tension moitié. La tension d'alimentation du dispositif utilisateur 10 est d'environ 1/3 de Umax. En commandant les thyristors du pont redresseur PR1, on régule la tension délivrée par le pont redresseur à thyristors PR1 pour augmenter le courant dans le dispositif utilisateur 10 jusqu'à une valeur de consigne. Lorsque la tension demandée par le dispositif utilisateur 10 dépasse la capacité du pont redresseur à thyristors PR1 ajoutée à celle du pont redresseur à diodes PR2, soit environ 2/3 de la tension maximale Umax, on commande les thyristors du pont redresseur PR1 de manière à diminuer au maximum le courant dans le dispositif utilisateur 10. Dans le cas des configurations des figures 2A et 6A, on ouvre le disjoncteur 12, on positionne le transformateur TR2 pour qu'il délivre la pleine tension en agissant sur les moyens de commutation MC ou sur le régleur hors charge à prises I7 puis on ferme le disjoncteur I2 à l'instant t3. Dans le cas de la configuration de la figure 2B, on ouvre le disjoncteur 13, on positionne le transformateur TR2 pour qu'il délivre la pleine tension en agissant sur les moyens de commutation MC ou sur le régleur hors charge à prises 17, puis, le sectionneur I4 restant fermé et le sectionneur I5 ouvert, on ferme le disjoncteur 13 à l'instant t3.

Le pont redresseur à diodes PR2 délivre alors environ 2/3 de Umax. On peut ensuite commander les thyristors du pont redresseur à thyristors PR1 pour que le courant d'alimentation du dispositif utilisateur puisse augmenter. La séquence de commande de passage du transformateur TR2 de sa tension moitié à sa pleine tension doit se faire aussi rapidement que possible de manière à conserver, si nécessaire, la force contre-électromotrice dans le dispositif utilisateur 10. Si cette force contre-électromotrice a trop diminué à cause d'un trop long temps d'arrêt, il peut être nécessaire de rajouter une séquence de recharge de cette force contre-électromotrice en utilisant une plage de tension inférieure avant de passer à la plage de tension supérieure souhaitée. Ainsi lors du fonctionnement à l'intérieur des trois plages de tension, le transformateur TRI et le pont redresseur à thyristors PR1 sont toujours actifs. Ils permettent de régler rapidement et en charge la tension continue dans le dispositif utilisateur 10 dans toutes les plages. Le passage d'une plage à l'autre au niveau des ponts redresseurs à diodes s'effectue hors charge. Le pont redresseur à thyristors TRI toujours présent assure un réglage rapide et en charge avec une puissance réactive limitée. Le transformateur TR2 et le pont redresseur PR2 à diodes fonctionnent selon trois modes correspondants aux trois plages de tension : en roue libre fournissant une tension redressée voisine de 0 volt, à tension moitié et à pleine tension.

Pour arrêter le fonctionnement du circuit redresseur, on commence par commander les thyristors du pont redresseur à thyristors PR1 pour diminuer au maximum le courant dans le dispositif utilisateur. On déconnecte du réseau R tout transformateur relié à un pont redresseur à diodes interrupteurs, c'est-à-dire I2 ou le sectionneur transformateur TRI relié agissant sur les moyens en ouvrant le disjoncteur 14. On déconnecte le au pont redresseur à thyristors PR1 du réseau en agissant sur les moyens interrupteurs I1 et 13 (si ce dernier est présent), c'est-à-dire en ouvrant les sectionneurs I1 et éventuellement 13. Enfin, on déconnecte le dispositif utilisateur 10 du circuit redresseur.

En variante, il est possible que les ponts redresseurs au lieu d'être hexaphasés soient dodécaphasés avec un seul pont redresseur à thyristors et un ou plusieurs ponts redresseurs à diodes PR2. De tels ponts redresseurs permettent de réduire le taux d'ondulation sur le courant de sortie et de limiter principalement l'amplitude des harmoniques de rang cinq et sept réinjectés sur le réseau. Les tensions qui alimentent chacun des bras d'un pont redresseur PR1 ou PR2 sont des tensions alternatives déphasées de 30°.

On se réfère à la figure 6A qui montre le circuit redresseur de l'invention dans cette dernière configuration dodécaphasée. Dans cet exemple, il n'y a qu'un seul pont redresseur à diodes PR2 mais il pourrait y en avoir plusieurs. En fait chaque pont redresseur dodécaphasé PR1 ou PR2 est formé d'un premier pont redresseur hexaphasé PR1.1 PR2.1 et d'un 28 second pont redresseur hexaphasé PR1.2, PR2.2. Tous les premiers ponts redresseurs PR1.1, PR2.1 sont montés en un premier ensemble série PES1. Tous les seconds ponts redresseurs PR1.2, PR2.2 sont montés en un second ensemble série PES2. Le premier ensemble série PES1 et le second ensemble série PES2 sont montés en parallèles. Des ponts redresseurs dodécaphasés de cette nature ne posent pas de problème à un homme du métier. Comme illustré sur la figure 6A, il est préférable de monter les deux ensembles série PES1, PES2 en parallèle plutôt que de former deux ensembles parallèle l'un comprenant les deux ponts redresseurs à thyristors et l'autre les deux ponts redresseurs à diodes et de monter les deux ensembles parallèle en série. On peut ainsi réguler dynamiquement l'égalité des courants dans les premier et second ponts à diode par les premier et second ponts à thyristors et diminuer l'ondulation du courant dans les ponts. L'emploi de ponts redresseurs PR1, PR2 dodécaphasés nécessite seulement que les transformateurs TRI, TR2 possèdent chacun une paire de secondaires S1 et S1', S2 et S2', déphasés de 30°, ce qui peut être réalisé par différents couplages au primaire ou au secondaire. L'exemple de la figure 6A représente le plus simple de ces couplages : chacun des transformateurs TRI, TR2 possède un seul primaire en étoile P1, P2 et deux secondaires dont l'un référencé S1, S2 est en triangle et l'autre référencé Si', S2' est en étoile.

D'autres couplages pourraient être utilisés, avec deux primaires l'un en étoile et l'autre 29 en triangle ou bien l'un en triangle zigzag et l'autre en étoile zigzag, ou encore l'un en zigzag et l'autre non, ou encore des triangles prolongés. Les couplages assurant le déphasage de 30° entre les secondaires peuvent être différents au niveau du transformateur TRI relié au pont redresseur à thyristor PR1 et au niveau du transformateur TR2 relié au pont redresseur à diodes PR2. Sur la figure 6A, les moyens interrupteurs I2 permettant le fonctionnement en roue-libre du pont redresseur à diodes PR2 sont illustrés comme sur la variante de la figure 2A. Il est bien sûr possible d'utiliser la configuration illustrée sur la figure 2B avec le couple sectionneurs en opposition côté continu.

Sur cette figure 6A, on n'a pas représenté de tertiaires de compensation et leurs batteries de compensation-filtrage mais il n'y a aucun inconvénient à les introduire comme sur les figures 2A, 2B. Comme on l'a déjà indiqué, ils sont facultatifs et on préfère parfois utiliser des batteries de compensation-filtrage raccordées au réseau électrique R. Sur la figure 6B, on a représenté un circuit redresseur selon l'invention avec toujours un transformateur TRI relié à un pont redresseur à thyristors PR1 mais avec plusieurs transformateurs TR2, TR3, (dans l'exemple deux), reliés chacun à un pont redresseur à diodes PR2, PR3. Les transformateurs TR2, TR3 sont montés en parallèle côté réseau 10. Les ponts redresseurs à diodes PR2, PR3 sont montés en série entre eux et avec le pont redresseur à thyristors PR1 côté dispositif utilisateur 10. Pour faire fonctionner 30 le circuit redresseur, on procède comme on a décrit précédemment, avec un premier transformateur relié à premier pont redresseur à diodes. Dès que le dispositif utilisateur a besoin de plus de tension, on en connecte un autre après avoir, par la commande des thyristors, réduit au maximum le courant dans le dispositif utilisateur. On peut procéder ainsi jusqu'à ce que tous les transformateurs reliés à des ponts redresseurs à diodes soient connectés.

La figure 7 illustre un arrangement astucieux de deux tertiaires T1, T1' d'un transformateur TRI relié à un pont redresseur à thyristors PR1. Le transformateur TRI comporte deux primaires P1, P1'et deux secondaires S1, Si'. Les deux tertiaires T1, T1' ont le même couplage, en étoile dans l'exemple. Ils sont raccordés en série ce qui nécessite d'ouvrir l'étoile de l'un d'entre eux, celui dénommé T1'. L'ensemble des deux tertiaires T1, T1' alimente une unique batterie de compensation-filtrage F qui ne supporte alors que les harmoniques en phase, de rangs 11, 13, 23, 25, etc., mais pas les harmoniques en opposition de phase de rangs 5, 7, 17, 19, etc., ce qui aurait été inutilement le cas avec deux tertiaires et deux batteries de compensation-filtrage séparées. Les harmoniques en opposition de phase engendrent des tensions opposées dans les deux tertiaires T1, T1', elles sont donc globalement annulées et non supportées par la batterie de compensation filtrage F. Les harmoniques en phase, de rangs 11, 13, 23, 25 etc sont normalement filtrés par la batterie de compensation filtrage F. 31 La figure 8 illustre un ensemble redresseur comportant deux circuits redresseurs dodécaphasés ou groupes G1, G2, déphasés de entre eux de 15°, ce qui donne une réaction harmonique globale à 24 pulsations.

Les harmoniques de rang 11 et 13 qui subsistaient dans les montages dodécaphasés décrits précédemment sont éliminés et les premiers harmoniques qui subsistent ont les rangs 23 et 25. L'avantage d'un tel ensemble redresseur est que les transformateurs TR1.1, TR2.1, TR1.2, TR2.2 des deux groupes sont physiquement identiques. Les transformateurs TR1.1, TR1.2 reliés aux ponts redresseurs à thyristors PR1a, PRlb, PRlc, PRld possèdent deux primaires, nommés respectivement P1.1, P1.2 et P1.1', P1.2' et deux secondaires nommés respectivement S1.1, S1.2 et S1.1', S1.2'. Les transformateurs TR2.1, TR2.2 reliés aux ponts redresseurs à diodes PR2a, PR2b, PR2c, PR2d possèdent chacun un primaire nommé respectivement P2, P2'. Les primaires P1.1, P1.2, P1.1', P1.2' des transformateurs TR1.1, TR1.2 reliés aux ponts redresseurs à thyristors PR1a, PRlb, PRlc, PRld sont couplés respectivement en étoile zigzag et en triangle zigzag pour obtenir à la fois le déphasage de 30° entre les deux secondaires S1.1, S1.2, S1.1', S1.2' et un déphasage de 7,5° entre chaque transformateur TR1.1, TR1.2 et le réseau R et on permute deux phases du réseau sur un des deux groupes G1, G2, ce qui inverse le sens du déphasage. Un des groupes est donc déphasé 32 par rapport au réseau de +7,5° et l'autre de -7,5°, soit 15° entre les deux groupes G1, G2. Sur l'exemple de la figure 8, on a choisi des couplages dodécaphasés différents pour les secondaires des transformateurs TR1.1, TR1.2 reliés aux ponts redresseurs à thyristors PR1a, PRlb, PRlc, PRld et aux ponts redresseurs à diodes PR2a, PR2b, PR2c, PR2d. Les secondaires S1.1, S1.2, S1.1', S1.2' reliés aux ponts redresseurs à thyristors PR1a, PRlb, PRlc, PRld sont couplés en triangle identiques à cause de la plus faible tension, le déphasage de 30° des secondaires S1.1, S1.2, S1.1', S1.2' étant réalisé par des primaires P1.1, P1.2 et P1.1', P1.2 couplés en étoile zigzag et triangle zigzag. Cette solution conduit à des secondaires découplés, ce qui est préférable pour éviter des ratés de commutation des thyristors. Pour les secondaires S2.1, S2.2, S2.1', S2.2' des transformateurs TR2.1, TR2.2 reliés aux ponts redresseurs à diodes PR2a, PR2b, PR2c, PR2d, on préfère des couplages triangle et étoile comme illustré sur la figure 6. La tension au secondaire étant plus élevée pour les transformateurs reliés aux ponts redresseurs à diodes que pour les transformateurs reliés aux ponts redresseurs à thyristors, cela rend plus facile le couplage étoile avec un seul primaire P2, P2' étoile zigzag. Ce primaire unique P2, P2' couplé en étoile zigzag rend plus facile d'adjonction de la variante à deux enroulements connectables en série ou en parallèle avec les moyens de commutation MC comme illustré sur les figures 2A, 2B. La configuration de la figure 8, 33 donne des secondaires S2.1, S2.2, S2.1', S2.2' non découplés sans danger avec les diodes. Mais bien entendu, on aurait pu choisir des couplages identiques pour les secondaires des transformateurs reliés aux ponts redresseurs à thyristors et aux ponts redresseurs à diodes. Le schéma de la figure 8 doit être complété, selon l'invention par les moyens interrupteurs permettant le fonctionnement en roue- libre des ponts redresseurs à diodes PR2a, PR2b, PR2c, PR2d, en utilisant soit la variante des figures 2A ou 6, soit celle de la figure 2B. Il peut éventuellement être complété avec les moyens de division de la tension délivrée par les transformateurs TR2.1, TR2.2 reliés aux ponts redresseurs à diodes PR2a, PR2b, PR2c, PR2d selon les variantes de figures 4A et 4B ou celle de la figure 4C. Il peut également être complété avec les tertiaires de compensation comme illustré sur les figures 2A, 2B ou 7. Un avantage du circuit redresseur selon l'invention est son coût plus faible puisque le régleur de prise en charge côté haute tension illustré sur la figure 1 n'est plus utilisé et que la puissance de dimensionnement des transformateurs est plus faible. Un autre avantage est que le transport et l'installation des transformateurs sont facilités, leur taille étant plus faible. De plus, la suppression des réactances 30 auto-saturables 5 de la figure 1, normalement intégrées dans les transformateurs 3, implique que les 34 transformateurs utilisés dans le circuit redresseur selon l'invention sont des transformateurs plus conventionnels dont l'approvisionnement est beaucoup plus aisé puisque un plus grand nombre de fournisseurs proposent ce type de transformateur. Encore un autre avantage du circuit redresseur de l'invention est que la tension continue délivrée peut être augmentée sans être limitée par la technologie des fusibles des diodes ou de thyristors dont sont équipés classiquement les ponts redresseurs. Ce n'était pas le cas dans l'art antérieur puisque toute la puissance transitait par le même pont redresseur. Un autre avantage est de diminuer les harmoniques produits, d'une part parce que les durées de commutation des ponts redresseur à diodes sont plus longues, d'autre part parce que les harmoniques des deux ponts redresseurs ne sont pas en phase, ce qui permet d'utiliser des transformateurs identiques pour les circuits en parallèle. On diminue aussi les ondulations des courants continus car un pont redresseur à diodes engendre beaucoup moins d'ondulations qu'un pont redresseur à thyristors, ce qui diminue les perturbations vis-à-vis de l'environnement dans les structures liées au champ magnétique des jeux de barres continus. Un autre avantage concerne la commande du circuit redresseur dans sa plage de régulation rapide et en charge, qui est beaucoup plus simple que par le passé. La structure antérieure utilisait deux moyens coordonnés d'une part le transformateur régleur muni du 35 régleur de prise en charge (OLTC) et d'autre part les réactances auto-saturables ou les thyristors. Le circuit redresseur selon l'invention n'utilise qu'un seul moyen de commande, l'allumage des thyristors du pont redresseur TRI. Il en résulte moins d'études et une exploitation beaucoup plus simple. La fiabilité du circuit redresseur selon l'invention est accrue et sa maintenance facilitée grâce à la suppression du transformateur régleur. Bien sûr plus de composants semi-conducteurs sont employés mais ce fait, qui peut être considéré comme un inconvénient, a des conséquences bien limitées puisque la tension supportée par chacun des ponts redresseurs est réduite.

Bien que plusieurs modes de réalisation de la présente invention aient été représentés et décrits de façon détaillée, on comprendra que différents changements et modifications puissent être apportés sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Circuit redresseur triphasé comportant deux transformateurs (TRI, TR2) ou plus destinés à être reliés en parallèle côté primaire (P1, P1', P2) à un réseau électrique (R) alternatif et côté secondaire (Si, S2), chacun, à au moins un pont redresseur à semi-conducteurs (PR1, PR2), les ponts redresseurs (PR1, PR2) reliés à des transformateurs différents étant montés en série côté continu et étant destinés à alimenter en continu un dispositif utilisateur (10), caractérisé en ce que l'un des ponts redresseurs (PR1) est à thyristors et le ou les ponts redresseurs restants (PR2) sont à diodes, le pont redresseur à diodes ou l'ensemble des ponts redresseurs à diodes (PR2) fournissant une tension supérieure à celle fournie par le pont redresseur à thyristors (PR1) et en ce qu'il comporte un moyen interrupteur (I2) associé à chaque pont redresseur à diodes (PR2) pour, dans une position, permettre au pont redresseur à diodes (PR2) de fonctionner en roue libre et, dans une autre position, permettre au pont redresseur à diodes (PR2) de fonctionner en redresseur.
2. 2. Circuit redresseur selon la revendication 1, dans lequel le moyen interrupteur (I2) comporte un disjoncteur par phase monté entre le réseau électrique (R) et le transformateur (TR2) relié au pont redresseur à diodes, chaque disjoncteur (I2) étant ouvert lorsque le pont redresseur à diodes est en rouelibre, le pont redresseur à diodes (PR2) étant parcouru par du courant continu.
3. 3. Circuit redresseur selon la revendication 1, dans lequel le moyen interrupteur comporte un couple de sectionneurs (14, 15) fonctionnant en opposition, raccordé côté continu au pont redresseur à diodes (PR2), permettant dans une position de roue libre d'isoler le pont redresseur à diodes (PR2) du pont redresseur à thyristors (PR1) et dans une autre position de le mettre en série avec le pont redresseur à thyristors (PR1), dans la position de roue libre, du courant circulant dans l'un des sectionneurs (15) du couple (14, 15) et pas dans l'autre sectionneur (14) ni dans le pont redresseur à diodes (PR2).
4. 4. Circuit redresseur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel un transformateur (TR2) relié à un pont redresseur à diodes (PR2) est équipé de moyens diviseur de tension ((16, 16'), 17) de manière à ce que le pont redresseur à diodes (PR2) auquel il est relié délivre soit une tension pleine soit une fraction de la tension pleine.
5. 5. Circuit redresseur selon la revendication 4, dans lequel les moyens diviseurs de tension comportent une paire de sectionneurs (16, 16') par phase et le transformateur (TR2) possède un primaire formé de deux enroulements primaires identiques (P2, P2'), la paire de sectionneurs (16, 38 16') étant apte à mettre en série les deux enroulements primaires (P2, P2') pour que le pont redresseur à diodes (PR2) délivre une moitié de la tension pleine ou bien en parallèle, pour que le pont redresseur à diodes (PR2) délivre la tension pleine.
6. 6. Circuit redresseur selon la revendication 4, dans lequel les moyens diviseurs de tension comportent un régleur hors charge (17) à deux prises, par phase, monté au secondaire (S2) du transformateur (TR2).
7. 7. Circuit redresseur selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les transformateurs (TRI, TR2) ont des secondaires (Si, Si', S2, S2') déphasés de 30° par des couplages appropriés au niveau de leurs secondaires (S1, S1', S2, S2') ou de leurs primaires (P1, P2), les ponts redresseurs (PR1, PR2) étant dodécaphasés et comportent chacun un premier et un second pont redresseur hexaphasé ((PR1.1, PR1.2) et (PR2.1), (PR2.2)), les premiers ponts redresseurs hexaphasés (PR1.1, PR2.1) étant tous montés en un premier ensemble série (PES1), les seconds ponts redresseurs (PR1.2, PR2.2) étant tous montés en un second ensemble série (PES2), le premier ensemble série (PES1) et le second ensemble série (PES2)étant montés en parallèle.
8. 8. Circuit redresseur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins un transformateur (TRI) comporte, par phase, deuxprimaires (P1, P1') et deux tertiaires de compensation (Tl, Ti'), les deux tertiaires de compensation (Ti, Ti') étant montés en série et alimentent une unique batterie de compensation filtrage (F).
9. 9. Ensemble de deux circuits redresseurs (Gl, G2) selon l'une des revendications 1 à 8, avec des ponts redresseurs (PR1, PR2, PR1', PR2') dodécaphasés , dans lequel les transformateurs (TR1.1, TR2.1) d'un circuit redresseur (G1) sont identiques aux transformateurs (TR1.2, TR2.2) de l'autre circuit redresseur (G2) et dans lequel les primaires (P1.1, P1.2, P2, P1.1', P1.2', P2') des transformateurs sont déphasés de 7,5° par rapport au réseau (R), deux phases du réseau (R) étant permutées entre les primaires des transformateurs d'un des circuits et les primaires des transformateurs de l'autre circuit, de manière à ce que le déphasage des primaires (P1.1, P1.2, P2) des transformateurs (TR1.1, TR2.1) d'un circuit (Gl) soit positif par rapport au réseau (R) et le déphasage des primaires (P1.1', P1.2', P2') des transformateurs (TR1.2, TR2.2) de l'autre circuit (G2) soit négatif par rapport au réseau (R).
10. 10. Procédé de commande d'un circuit redresseur selon l'une des revendications 1 à 8 comportant pour le faire fonctionner les étapes consistant à : a) connecter le dispositif utilisateur (10) 30 au circuit redresseur et le transformateur (TRI) relié au pont redresseur à thyristors (PR1) au réseau (R) 40 mais pas le ou les transformateurs (TR2) reliés au pont redresseur à diodes (PR2), b) réguler le courant circulant dans le dispositif utilisateur (10) par commande des thyristors du pont redresseur à thyristors (PR1), c) lorsque la tension demandée par le dispositif utilisateur (10) dépasse la tension maximale que peut fournir le pont redresseur à thyristors (PR1), commander les thyristors du pont redresseur à thyristors (PR1) pour diminuer au maximum le courant dans le dispositif utilisateur, d) connecter au réseau (R) un transformateur (TR2) relié à un pont redresseur à diodes (PR2), si le transformateur (TR2) relié au pont redresseur à diodes (PR2) est équipé de moyens diviseurs de tension (MC), ces derniers sont positionnés au préalable pour que le transformateur (TR2) délivre la tension moitié, e) réguler le courant circulant dans le dispositif utilisateur (10) par commande des thyristors du pont redresseur à thyristors (PR1), f) lorsque la tension demandée par le dispositif utilisateur (10) dépasse la tension maximale que peuvent fournir les ponts redresseurs (PR1, PR2) connectés au réseau (R), commander les thyristors du pont redresseur à thyristors (PR1) pour diminuer au maximum le courant dans le dispositif utilisateur (10), g) si le transformateur (TR2) relié au pont redresseur à diodes (PR2) qui est connecté comporte des moyens diviseurs de tension (MC) et qu'ils sont positionnés pour qu'il délivre la tension moitié, ledéconnecter et le régler en positionnant ses moyens diviseurs de tension (MC) de manière à ce qu'il délivre la pleine tension, h) reconnecter le transformateur (TR2) relié au pont redresseur à diodes (PR2) ainsi réglé au réseau (R), i) réguler le courant circulant dans le dispositif utilisateur (10) par commande des thyristors du pont redresseur à thyristors (PR1), j) si le circuit redresseur possède un autre transformateur (TR3) relié à un pont redresseur à diodes (PR3) non encore connecté au réseau (R) et que la tension demandée par le dispositif utilisateur (10) dépasse la tension maximale que peuvent fournir les ponts redresseurs (PR1, PR2) connectés au réseau (R), commander les thyristors du pont redresseur à thyristors (PR1) pour diminuer au maximum le courant dans le dispositif utilisateur (10), k) connecter l'autre transformateur (TR3) relié à un pont redresseur à diodes (PR3), si cet autre transformateur (TR3) relié au pont redresseur à diodes (PR3) est équipé de moyens diviseurs de tension (MC), positionner ces derniers au préalable pour que cet autre transformateur délivre la fraction de tension, puis la tension pleine, 1) répéter les étapes e) à k) jusqu'à ce que tous les transformateurs reliés à un pont redresseur à diodes soient tous connectés au réseau et qu'ils soient tous réglés pour fournir la pleine tension. 42
11. 11. Procédé de commande d'un circuit redresseur selon la revendication 10, comportant pour arrêter son fonctionnement les étapes consistant à : m) commander les thyristors du pont redresseur à thyristors (PR1) pour diminuer au maximum le courant dans le dispositif utilisateur (10), n) déconnecter du réseau (R) tout transformateur (TR2) relié à un pont redresseur à diodes (PR2), puis le transformateur (TRI) relié au pont redresseur à thyristors (PR1) o) déconnecter le dispositif utilisateur (10) du circuit redresseur.
12. 12. Utilisation d'un circuit redresseur selon l'une des revendications 1 à 8, avec comme dispositif utilisateur (10) une ou plusieurs séries de cuves d'électrolyse d'aluminium.
13. 13. Utilisation d'un ensemble de circuits redresseurs (G1, G2) selon la revendication 9, avec comme dispositif utilisateur (10) une ou plusieurs séries de cuves d'électrolyse d'aluminium.
14. 14. Utilisation du procédé selon la revendication 10, avec comme dispositif utilisateur (10) une ou plusieurs séries de cuves d'électrolyse d'aluminium.30