FR2941301A1 - METHOD AND DEVICE FOR HIGH ENERGY EFFICIENCY CHARGING TESTING OF EQUIPMENT - Google Patents
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Abstract
Le procédé selon l'invention est destiné à effectuer un test en charge, à haut rendement énergétique, d'un équipement (IT) électrique, électronique ou électromécanique. Il consiste à remplacer la charge dynamique (1) de cet équipement (IT) par une charge simulée (BS) consistant en un système électronique se comportant comme la charge (1) vis-à-vis de l'équipement (IT). Au moins une fraction de l'énergie électrique reçue par le système électronique (BS) est injectée, après avoir subi une conversion appropriée à sa régénération, sur un réseau de transport et de distribution d'énergie électrique (TR).The method according to the invention is intended to carry out a charging test, with high energy efficiency, of an electrical, electronic or electromechanical (IT) equipment. It consists in replacing the dynamic load (1) of this equipment (IT) with a simulated load (BS) consisting of an electronic system behaving like the load (1) with respect to the equipment (IT). At least a fraction of the electrical energy received by the electronic system (BS) is injected, after having undergone an appropriate conversion to its regeneration, on a transmission and distribution network of electrical energy (TR).
Description
10 La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour le test en charge, à haut rendement énergétique, d'un équipement électrique, électronique ou électromécanique, avec simulation de la charge dynamique de cet équipement par un système électronique présentant, vu de l'équipement, les mêmes caractéristiques notamment électrocinétiques, voire électromécaniques 15 que la charge réelle. The present invention relates to a method and a device for the charging test, with high energy efficiency, of an electrical, electronic or electromechanical equipment, with simulation of the dynamic load of this equipment by an electronic system having, seen from equipment, the same characteristics including electrokinetic or electromechanical 15 that the actual load.
Elle concerne également le système électronique de simulation et de transfert énergétique mis en oeuvre par ledit procédé. It also relates to the electronic simulation and energy transfer system implemented by said method.
20 L'invention ne se limite pas à un type particulier d'équipement à tester : ces équipements peuvent, par exemple, consister en des systèmes électroniques ou électromécaniques embarqués à bord d'un véhicule (civil ou militaire) tel que, par exemple, un aéronef. The invention is not limited to a particular type of equipment to be tested: this equipment may, for example, consist of electronic or electromechanical systems on board a vehicle (civil or military) such as, for example, an aircraft.
25 On sait, en particulier, que dans le domaine aéronautique on a assisté depuis plusieurs décennies à une évolution technologique des actionneurs, notamment des moteurs et des vérins, de l'hydraulique vers l'électrohydraulique, voire même l'électrique pure. 1 Cette évolution a donc rendu nécessaire la conception et la réalisation de nouveaux moyens de tests (bancs de tests) aptes à tester en charge les organes de commande et/ou de puissance de ces actionneurs. It is known, in particular, that in the aeronautical field, there has been a technological evolution of actuators for several decades, in particular engines and cylinders, from hydraulics to electrohydraulics, or even pure electric power. This evolution has therefore made it necessary to design and manufacture new test means (test benches) capable of testing the control and / or power components of these actuators.
Or, en charge, les puissances absorbées par ces actionneurs sont relativement importantes, par exemple de 30 à 50 KW en courant alternatif ou de 30 KW en courant continu. However, under load, the powers absorbed by these actuators are relatively large, for example 30 to 50 KW AC or 30 KW DC.
Habituellement, la puissance absorbée par les dispositifs de simulation utilisés à la place de ces actionneurs est déterminée à partir d'une loi d'absorption spécifique de l'actionneur considéré. Usually, the power absorbed by the simulation devices used in place of these actuators is determined from a specific absorption law of the actuator considered.
L'énergie absorbée par ces dispositifs de simulation ne sert pas à engendrer une action, par exemple mécanique, analogue à celle de l'actionneur qu'il est censé simuler, mais est habituellement dissipée par effet Joule. The energy absorbed by these simulation devices is not used to generate an action, for example mechanical, similar to that of the actuator that it is supposed to simulate, but is usually dissipated by Joule effect.
La chaleur produite par cette dissipation doit être alors évacuée grâce à des moyens de refroidissement intégrés au dispositif de simulation. The heat produced by this dissipation must then be evacuated by means of cooling integrated in the simulation device.
Il s'avère donc qu'en plus de leur consommation énergétique relativement élevée, ces dispositifs de simulation présentent l'inconvénient de nécessiter l'emploi de dispositifs de refroidissement lourds, encombrants et relativement coûteux. It thus appears that in addition to their relatively high energy consumption, these simulation devices have the disadvantage of requiring the use of heavy cooling devices, bulky and relatively expensive.
L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. The object of the invention is therefore more particularly to eliminate these disadvantages.
Elle propose donc, à cet effet, un procédé pour le test en charge d'un équipement, ce procédé comprenant le remplacement de la charge par une charge simulée consistant en un système électronique se comportant comme la charge vis-à-vis dudit équipement, et l'alimentation contrôlée du système électronique par ledit équipement comme s'il s'agissait de la charge. It therefore proposes, for this purpose, a method for the test in charge of an equipment, this method comprising the replacement of the load by a simulated load consisting of an electronic system behaving as the load with respect to said equipment, and the controlled supply of the electronic system by said equipment as if it were the load.
Selon l'invention, ce procédé est caractérisé en ce qu'au moins une fraction de l'énergie électrique reçue par le système électronique est injectée sur un réseau de transport et de distribution d'énergie électrique pouvant consister notamment en le réseau d'alimentation de l'équipement à tester. après avoir subi une conversion appropriée à sa régénération sur ledit réseau. According to the invention, this method is characterized in that at least a fraction of the electrical energy received by the electronic system is injected into a transmission and distribution network of electrical energy that may notably consist of the power supply network. equipment to test. after undergoing an appropriate conversion to its regeneration on said network.
Avantageusement, le procédé selon l'invention pourra comprendre une étape de conversion continu/alternatif de la tension délivrée par l'équipement pour pouvoir injecter l'énergie électrique reçue sur un réseau de transport et de distribution de courant électrique, cette étape de conversion étant effectuée après adaptation de ladite tension audit convertisseur utilisé pour effectuer la conversion. Cette adaptation pourra être réalisée par un hacheur élévateur de tension dont le courant absorbé est asservi à la tension Vi. issue de l'équipement à tester, avec une consigne en courant déterminée en fonction de ladite tension, par une loi de commande tension/intensité établie selon un modèle de la charge simulée. Advantageously, the method according to the invention may comprise a step of continuous / alternating conversion of the voltage delivered by the equipment to be able to inject the electrical energy received on a transmission and distribution network of electric current, this conversion step being performed after adaptation of said voltage to said converter used to perform the conversion. This adaptation can be achieved by a voltage-boosting chopper whose absorbed current is slaved to the voltage Vi. from the equipment to be tested, with a current setpoint determined according to said voltage, by a voltage / current control law established according to a model of the simulated load.
Le convertisseur utilisé pourra comprendre un hacheur de type élévateur (ou "Boost") continu/continu asservi selon la susdite loi de commande, ce hacheur étant suivi d'un étage de conversion permettant de transformer le courant continu délivré par le hacheur en un courant approprié au réseau sur lequel l'injection d'énergie électrique doit être réalisée. The converter used may comprise a booster type (or "Boost") continuous / continuous slaved according to said control law, this chopper being followed by a conversion stage for transforming the direct current delivered by the chopper into a current suitable for the network on which the injection of electrical energy is to be made.
Le hacheur élévateur pourra se présenter sous la forme d'un quadripôle à deux bornes d'entrée et deux bornes de sortie et comprendre : - un premier circuit reliant une première borne d'entrée du hacheur à une première borne de sortie, ce premier circuit comprenant en série une inductance et une diode montée en direct, 2941301 -4- un deuxième circuit reliant la deuxième borne d'entrée à la deuxième borne de sortie, ce deuxième circuit étant relié au premier par un interrupteur commandable connecté à la liaison entre l'inductance et la diode et un ensemble comprenant, montés en parallèle entre les deux bornes de sortie 5 du hacheur, un condensateur et une charge résistive. The chopper may be in the form of a quadrupole with two input terminals and two output terminals and comprise: a first circuit connecting a first chopper input terminal to a first output terminal, this first circuit comprising in series an inductance and a diode mounted directly, a second circuit connecting the second input terminal to the second output terminal, this second circuit being connected to the first by a controllable switch connected to the link between the inductor and the diode and an assembly comprising, connected in parallel between the two output terminals 5 of the chopper, a capacitor and a resistive load.
Le fonctionnement de ce hacheur pourra comprendre une succession de cycles comprenant les phases suivantes : The operation of this chopper may comprise a succession of cycles comprising the following phases:
10 Une phase d'accumulation d'énergie magnétique qui s'obtient lorsque l'interrupteur est à l'état fermé (état passant) : l'augmentation du courant dans l'inductance engendre le stockage d'une quantité d'énergie sous forme d'énergie magnétique. La diode est alors bloquée de sorte que le circuit en aval de la diode est déconnecté de l'alimentation. 15 Une phase de charge du condensateur qui s'obtient lors de l'ouverture de l'interrupteur : l'inductance se trouve alors en série avec l'équipement et sa force électromotrice s'additionne à la tension appliquée à l'entrée du hacheur par l'équipement à tester. Le courant traversant l'inductance traverse ensuite la diode, le condensateur et la charge. Il en résulte un 20 transfert de l'énergie accumulée dans l'inductance vers la capacité. A phase of magnetic energy accumulation which is obtained when the switch is in the closed state (on state): the increase of the current in the inductance generates the storage of a quantity of energy in the form of of magnetic energy. The diode is then blocked so that the circuit downstream of the diode is disconnected from the power supply. A charge phase of the capacitor which is obtained during the opening of the switch: the inductance is then in series with the equipment and its electromotive force is added to the voltage applied to the input of the chopper by the equipment to be tested. The current flowing through the inductor then flows through the diode, the capacitor and the load. This results in a transfer of the energy accumulated in the inductor to the capacitance.
La tension (continue) de sortie du hacheur est appliquée à l'entrée d'un circuit de régénération comprenant un onduleur de renvoi sur le réseau qui déclenche sur un seuil de tension : dès que la tension de sortie du hacheur dépasse ce 25 seuil, l'onduleur renvoie sur le réseau l'énergie stockée par le condensateur. Ainsi, l'onduleur est apte à convertir la tension continue de sortie du hacheur/élévateur en une tension alternative mono ou multiphasée. The output voltage (continuous) of the chopper is applied to the input of a regeneration circuit comprising a return inverter on the network which triggers on a voltage threshold: as soon as the output voltage of the chopper exceeds this threshold, the inverter returns the energy stored by the capacitor on the network. Thus, the inverter is capable of converting the output voltage of the chopper / hoist into a single or multiphase alternating voltage.
Bien entendu, dans le cas où l'équipement à tester se comporte vis-à-vis de la 30 charge comme un générateur de tension alternative, le hacheur devra être précédé par un étage redresseur de tension. Of course, in the case where the equipment to be tested behaves with respect to the load as an alternating voltage generator, the chopper will have to be preceded by a voltage rectifier stage.
Un mode d'exécution d'un système électronique de simulation utilisable conformément au procédé selon l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est un schéma synoptique du système électronique de simulation ; One embodiment of an electronic simulation system that can be used in accordance with the method according to the invention will be described below, by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is a block diagram of the electronic simulation system;
La figure 2 est un schéma illustrant le principe de la commande de 10 l'interrupteur commandable du hacheur illustré sur la figure 1 ; Fig. 2 is a diagram illustrating the principle of controlling the chopper controllable switch shown in Fig. 1;
La figure 3 est un schéma du circuit de sécurité prévu en sortie du hacheur. Figure 3 is a diagram of the safety circuit provided at the output of the chopper.
15 Tel qu'illustré sur la figure 1, le système électronique de simulation utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend : As illustrated in FIG. 1, the electronic simulation system used for carrying out the method according to the invention comprises:
un circuit de simulation BS comprenant deux bornes d'entrée El, E2 destinées à venir se connecter sur les bornes BI, B, de connexion de la 20 charge 1 (représentée en traits interrompus) de l'équipement à tester, en remplacement de cette charge, et deux bornes de sortie Si, S2 délivrant une tension continue Vo, et un circuit de régénération BR qui reçoit sur ses deux entrées E3, E4 la tension délivrée par le circuit de simulation BS et une sortie triphasée 25 (bornes S3, S4, S5) destinée à venir se connecter sur un réseau triphasé TR par exemple de 400 V. a simulation circuit BS comprising two input terminals E1, E2 intended to connect to terminals BI, B, connecting the load 1 (shown in broken lines) of the equipment to be tested, replacing this charge, and two output terminals Si, S2 delivering a direct voltage Vo, and a regeneration circuit BR which receives on its two inputs E3, E4 the voltage delivered by the simulation circuit BS and a three-phase output 25 (terminals S3, S4 , S5) intended to be connected to a three-phase network TR for example 400 V.
Dans cet exemple, le circuit de simulation BS comprend un hacheur élévateur de tension (bloc 2), de type "hacheur Boost", piloté par un circuit de 30 commande incluant un processeur P selon une loi de commande LC spécifique 2941301 -6- de la charge 1 que l'on veut simuler. Ce hacheur élévateur 2 est sécurisé grâce à un circuit de sécurité CS. In this example, the simulation circuit BS comprises a step-up chopper (block 2), of the "Boost chopper" type, controlled by a control circuit including a processor P according to a specific control law LC 2941301 -6- load 1 that we want to simulate. This chopper 2 is secured by a safety circuit CS.
Le circuit de régénération BR comprend un onduleur O destiné à convertir la 5 tension continue de sortie Vo du hacheur élévateur 2 en une tension alternative triphasée de 400V. The regeneration circuit BR comprises an inverter O for converting the output DC voltage Vo of the step-up chopper 2 into a three-phase AC voltage of 400V.
Le choix d'un hacheur élévateur de tension 2 est motivé pour les raisons suivantes : Il permet, sous la commande du processeur P, d'asservir le courant débité par l'installation, en fonction de la loi de commande LC, et ainsi de simuler la charge 1 (par exemple une charge résistive). Il permet d'obtenir une tension de sortie Vo appropriée au fonctionnement de l'onduleur O du circuit de régénération BR et assure donc une fonction d'adaptation du signal entre la sortie de l'installation sous test IT et l'entrée de l'onduleur O. The choice of a voltage step-up chopper 2 is motivated for the following reasons: It allows, under the control of the processor P, to control the current delivered by the installation, according to the LC control law, and thus to simulate the load 1 (for example a resistive load). It makes it possible to obtain an output voltage Vo appropriate to the operation of the inverter O of the regeneration circuit BR and thus provides a function for adapting the signal between the output of the installation under test IT and the input of the inverter O.
Dans le cas où l'installation sous test IT délivre une tension continue sur ses bornes de sortie B 1, B2 (et se comporte comme une source de tension continue SC, représentée symboliquement sur la figure 1), le hacheur élévateur 2 pourra se connecter directement sur les bornes B,, B2, ou par l'intermédiaire d'un adaptateur de tension (indiqué par un pont diviseur de tension DV sur la figure 1). In the case where the test installation IT delivers a DC voltage on its output terminals B 1, B2 (and behaves as a DC voltage source SC, shown symbolically in FIG. 1), the elevator chopper 2 can connect directly on terminals B ,, B2, or via a voltage adapter (indicated by a voltage divider bridge DV in Figure 1).
Par contre, dans le cas où cette tension est alternative, il conviendra d'inclure un étage redresseur de tension en amont du hacheur 2. On the other hand, in the case where this voltage is alternative, it will be necessary to include a voltage rectifier stage upstream of the chopper 2.
Dans l'exemple illustré sur la figure 1, le hacheur élévateur 2 a été représenté 30 schématiquement sous la forme d'un quadripôle dans lequel : La borne d'entrée E1 est reliée à la borne de sortie S1 par l'intermédiaire d'un circuit comprenant une inductance L et une diode D montée en sens direct. In the example illustrated in FIG. 1, the elevator chopper 2 has been shown schematically in the form of a quadripole in which: The input terminal E1 is connected to the output terminal S1 via a circuit comprising an inductor L and a diode D mounted in forward direction.
La borne d'entrée E2 est reliée quant à elle à la borne de sortie S2 par l'intermédiaire d'un conducteur équipotentiel T (masse). Ce conducteur T est relié à la liaison entre l'inductance L et la diode D par un interrupteur commandable SW1 et à la liaison entre la diode D et la borne de sortie S1 par un ensemble comprenant en parallèle un condensateur C 1 et une résistance R1. The input terminal E2 is connected to the output terminal S2 via an equipotential conductor T (ground). This conductor T is connected to the connection between the inductor L and the diode D by a controllable switch SW1 and to the connection between the diode D and the output terminal S1 by an assembly comprising in parallel a capacitor C 1 and a resistor R1 .
Le cycle de fonctionnement du hacheur 2 précédemment décrit comprend deux phases distinctes selon l'état de l'interrupteur SW1, à savoir : The operating cycle of the chopper 2 previously described comprises two distinct phases according to the state of the switch SW1, namely:
Une phase d'accumulation d'énergie : lorsque l'interrupteur SW1 est fermé (état passant), l'augmentation du courant dans l'inductance L engendre le stockage d'une quantité d'énergie sous forme d'énergie magnétique. La diode D est alors bloquée et le circuit situé en aval de la diode D est alors déconnecté du circuit SC-L-SW1. A phase of accumulation of energy: when the switch SW1 is closed (on state), the increase of the current in the inductance L generates the storage of a quantity of energy in the form of magnetic energy. The diode D is then blocked and the circuit located downstream of the diode D is then disconnected from the circuit SC-L-SW1.
Une phase de transfert d'énergie qui s'opère lorsque l'interrupteur SW1 est ouvert ; l'inductance L se trouve alors en série avec la source SC et sa force électromotrice (f.é.m) s'additionne à celle de la source SC (effet survolteur). La tension aux bornes de l'inductance L s'exprime de la façon suivante : VL = LdIL/dt IL étant le courant circulant dans l'inductance L La variation de temps dt n'est autre que le temps de commutation de l'interrupteur SW1 et de la diode D ; il est donc infime. Une grande tension apparaît par conséquent aux bornes de l'inductance L. Le courant traversant l'inductance L traverse ensuite la diode D, le condensateur C1 et la résistance R1. Il en résulte un transfert de l'énergie accumulée dans l'inductance L vers le condensateur C1 qui se trouve donc porté à une tension Vo très supérieure à celle de la tension Vi délivrée par la source de tension SC. Dans l'exemple illustré figure 2, la commande de l'interrupteur commandable SW1 est assurée par un circuit d'asservissement, utilisant une loi de commande LC, à partir de laquelle est élaboré un signal de consigne le qui est appliqué sur l'entrée positive d'un soustracteur So qui reçoit sur son entrée négative un signal représentatif du courant IL traversant l'inductance L et qui est fourni par un bloc BA d'acquisition de données du hacheur 2. Ce bloc d'acquisition BA délivre notamment des données de tension (notamment de la tension Vi' à l'entrée du hacheur 2), des données de courant (notamment le courant IL circulant dans l'inductance L) et des données de température T°I. T°2, T°3 en divers points du hacheur 2. A phase of energy transfer which takes place when the switch SW1 is open; the inductance L is then in series with the source SC and its electromotive force (f.e.m) is added to that of the source SC (booster effect). The voltage across the inductance L is expressed as follows: VL = LdIL / dt IL being the current flowing in the inductor L The variation in time dt is none other than the switching time of the switch SW1 and diode D; he is so tiny. A large voltage therefore appears across the inductance L. The current flowing through the inductor L then passes through the diode D, the capacitor C1 and the resistor R1. This results in a transfer of the energy accumulated in the inductor L to the capacitor C1 which is therefore brought to a voltage Vo much higher than that of the voltage Vi delivered by the voltage source SC. In the example illustrated in FIG. 2, the command of the controllable switch SW1 is ensured by a servocontrol circuit, using a control law LC, from which a setpoint signal le which is applied on the input is developed. positive of a subtracter So which receives on its negative input a signal representative of the current IL crossing the inductance L and which is provided by a data acquisition block BA of the chopper 2. This acquisition block BA delivers in particular data voltage (in particular of the voltage Vi 'at the chopper input 2), current data (in particular the current IL flowing in the inductor L) and temperature data T ° I. T ° 2, T ° 3 at various points of chopper 2.
Ce bloc d'acquisition BA transmet notamment une donnée représentative de la tension Vi' à la loi de commande qui élabore un signal de consigne le correspondant, par exemple de type le = Vi' R' étant proportionnelle à la résistance de la charge 1. This acquisition block BA transmits in particular a datum representative of the voltage Vi 'to the control law which produces a corresponding reference signal, for example of the type where the = Vi' R 'being proportional to the resistance of the load 1.
La sortie du soustracteur So est connectée à un correcteur Co relié à l'entrée d'un interrupteur commandable SW2, piloté par un circuit de sécurité CS qui reçoit les données de température T°1, T°2, T°3 et élabore un signal de commande de l'interrupteur SW2 en fonction de ces données. The output of the subtracter So is connected to a corrector Co connected to the input of a controllable switch SW2, controlled by a safety circuit CS which receives the temperature data T ° 1, T ° 2, T ° 3 and produces a control signal of the switch SW2 according to these data.
L'interrupteur SW2 est relié par sa sortie à l'entrée de commande d'un générateur de signal crénelé modulé en largeur d'impulsion GS. The switch SW2 is connected by its output to the control input of a pulse width modulated signal generator GS.
Le but du circuit de sécurité précédemment décrit est de bloquer la commande du hacheur 2 en cas de surchauffe du système. A cet effet, les capteurs qui mesurent les températures T°1, T°2, T°3 sont placés en différents emplacements R' 2941301 -9- du hacheur, notamment au niveau de l'interrupteur SW1 et de la diode D, afin de surveiller leur évolution. Les valeurs sont relevées par le bloc d'acquisition BA et sont traitées par un logiciel d'exploitation. Si l'une des températures T°1, T°2, T°3 est considérée comme dangereuse car trop élevée, alors le générateur 5 GS transmet, à destination de l'interrupteur de commande SW1 du hacheur 2, un signal de commande provoquant son blocage. The purpose of the safety circuit previously described is to block the control of the chopper 2 in case of overheating of the system. For this purpose, the sensors that measure the temperatures T ° 1, T ° 2, T ° 3 are placed in different locations of the chopper, in particular at the switch SW1 and the diode D, so that to monitor their evolution. The values are read by the BA acquisition block and processed by an operating system. If one of the temperatures T ° 1, T ° 2, T ° 3 is considered dangerous because it is too high, then the generator 5 GS transmits, to the control switch SW1 of the chopper 2, a provoking control signal his blockage.
Par ailleurs, un dispositif de sécurité placé en sortie du hacheur 2 peut être prévu pour abaisser la tension de sortie du hacheur 2 si une surtension 10 intervient. Elle a pour but de décharger le condensateur CI avant que celui-ci n'atteigne une tension maximum prédéterminée. Furthermore, a safety device placed at the output of the chopper 2 can be provided to lower the output voltage of the chopper 2 if an overvoltage 10 occurs. Its purpose is to discharge the capacitor IC before it reaches a predetermined maximum voltage.
Tel qu'illustré sur la figure 1, ce dispositif de sécurité pourra comprendre un organe de commande de sécurité 5 comportant un pont diviseur de tension 15 muni d'un comparateur à hystérésis qui mesure la tension de sortie Vo du hacheur 2. Le comparateur assure la commande d'un interrupteur commandable SW3, par exemple de type IGTB, destiné à décharger le condensateur C I à travers une résistance de décharge R2 lorsque la tension de sortie VI atteint une valeur de seuil haut prédéterminée. 20 A titre d'exemple, pour une tension d'entrée Vi égale à 1l0 V. la tension de sortie Vo du hacheur 2 sera comprise entre 575 V et 600 V. Pour que le système simule au mieux le comportement d'une résistance, une tolérance de 3 % a été fixée par rapport au courant nominal. L'ondulation du courant 25 circulant dans l'inductance L est de 1,5 A crête à crête, avec un rapport cyclique de 0,83. As illustrated in FIG. 1, this safety device may comprise a safety control device 5 comprising a voltage divider bridge 15 provided with a hysteresis comparator which measures the output voltage Vo of the chopper 2. The comparator assures the control of a controllable switch SW3, for example of the IGTB type, for discharging the capacitor CI through a discharge resistor R2 when the output voltage VI reaches a predetermined high threshold value. By way of example, for an input voltage Vi equal to 1 10 V. the output voltage Vo of the chopper 2 will be between 575 V and 600 V. For the system to best simulate the behavior of a resistor, a tolerance of 3% has been set in relation to the rated current. The ripple of the current flowing in inductance L is 1.5A peak-to-peak, with a duty cycle of 0.83.
Du fait que ce hacheur 2 est amené à fonctionner à des tensions pouvant aller jusqu'à 800 V et à une fréquence de quelques KHz, par exemple 3 KHz, le 30 choix des interrupteurs commandables SW1, SW2, SW3 s'est naturellement porté sur la technologie IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). -10- En ce qui concerne la diode D utilisée dans le hacheur 2, dans cet exemple, le choix s'est porté sur une diode FRED (Fast Recovery Epitaxial Diode) qui permet d'obtenir un temps de recouvrement très court et des pertes de commutation faibles. L'inductance L a été choisie de manière à pouvoir fournir suffisamment d'énergie pour assurer le bon fonctionnement du système. Dans cet exemple, elle présente une inductance de 21 mH avec une résistance interne de 86 mS2. Le condensateur utilisé dans le hacheur a été déterminé de manière à pouvoir travailler avec une tension de 800 V et présente en conséquence une capacité de 831aF. L'utilisation d'un ensemble, de même capacité, comprenant deux condensateurs en série permet d'avoir une tension à lisser plus élevée. 15 L'onduleur 2, utilisé dans le bloc de régénération BR, peut avantageusement consister en un onduleur à déclenchement sur seuil O qui autorise la réinjection sur le réseau lorsqu'une tension suffisante est appliquée sur son entrée. Dans l'exemple précédemment décrit, l'onduleur O utilisé est un 20 onduleur EMB 934 de la Société LEUZE. Since this chopper 2 is operated at voltages up to 800 V and at a frequency of a few KHz, for example 3 KHz, the choice of controllable switches SW1, SW2, SW3 has naturally focused on IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) technology. With regard to the diode D used in the chopper 2, in this example, the choice fell on a FRED diode (Fast Recovery Epitaxial Diode) which makes it possible to obtain a very short recovery time and losses. weak switching. Inductance L has been chosen so that it can supply enough energy to keep the system running smoothly. In this example, it has an inductance of 21 mH with an internal resistance of 86 mS2. The capacitor used in the chopper has been determined so that it can work with a voltage of 800 V and therefore has a capacity of 831aF. The use of a set of the same capacity comprising two capacitors in series makes it possible to have a higher tension to be smoothed. The inverter 2, used in the regeneration block BR, may advantageously consist of a threshold triggering inverter O which allows reinjection on the network when a sufficient voltage is applied to its input. In the example described above, the inverter O used is an EMB 934 inverter from the company LEUZE.
Cet onduleur O, qui est un convertisseur DC-AC permet de convertir la tension continue Vo aux bornes du condensateur CI du hacheur 2 à la même tension et à la même fréquence que le réseau triphasé de sortie (ici 400 V - 50 25 Hz). This inverter O, which is a DC-AC converter makes it possible to convert the direct voltage Vo across the capacitor CI of the chopper 2 to the same voltage and at the same frequency as the three-phase output network (here 400 V - 50 25 Hz). .
Compte tenu du fait que cet onduleur O fournit à sa sortie un système de tensions sous forme de créneaux modulés en largeur d'impulsions (MLI), on place, entre chaque sortie de l'onduleur O et chaque phase Phi, Ph2, Ph3 du 30 réseau TR, un filtre comprenant, par exemple, une inductance LF1, LF2, LF3. 2941301 -11- Ce filtre permet de convertir les tensions délivrées par l'onduleur O en des courants quasi sinusoïdaux directement applicables au réseau TR. In view of the fact that this inverter O supplies at its output a pulse width modulated pulse (PWM) voltage system, between each output of the inverter O and each phase Phi, Ph2, Ph3 of the TR network, a filter comprising, for example, inductance LF1, LF2, LF3. 2941301 -11- This filter converts the voltages delivered by the inverter O into almost sinusoidal currents directly applicable to the TR network.
La figure 3 montre un mode d'exécution du circuit de commande de 5 l'interrupteur commandable SW3 (ici un transistor IGBT) prévu pour décharger le condensateur CI dans la résistance R2. FIG. 3 shows an embodiment of the control circuit of the controllable switch SW3 (here an IGBT transistor) provided for discharging the capacitor IC into the resistor R2.
Ce circuit comprend un comparateur à hystérésis CH comportant un amplificateur opérationnel OP, monté en soustracteur, dont l'entrée négative 10 est connectée au curseur d'un potentiomètre Po monté entre les bornes S, et S2. This circuit comprises a hysteresis comparator CH having a subtractor OP operational amplifier, the negative input of which is connected to the cursor of a potentiometer Po connected between the terminals S 1 and S 2.
L'entrée positive de cet amplificateur opérationnel OP est connectée à la jonction des résistances R3, R4 d'un pont diviseur de tension monté entre la borne S2 (masse) et une source de tension continue positive SV] (par exemple de 5 volts). La sortie de l'amplificateur opérationnel OP attaque la base d'un transistor TI dont l'émetteur est relié à la source de tension positive SV1 (5 V) et le collecteur est relié à la masse par l'intermédiaire d'une diode électroluminescente DL1 pilotant un circuit de commande CC de l'interrupteur SW2 (driver IGTB), ce circuit de commande CC étant monté entre la masse et une source de courant continu SV2 (par exemple de 15V). La sortie de ce circuit de commande CC est appliquée à la borne de commande G2 de l'interrupteur commandable SW2 servant à assurer la décharge de condensateur C 1 au travers de la résistance R2. The positive input of this operational amplifier OP is connected to the junction of the resistors R3, R4 of a voltage divider bridge connected between the terminal S2 (ground) and a positive DC voltage source SV] (for example 5 volts) . The output of the operational amplifier OP drives the base of a transistor TI whose emitter is connected to the positive voltage source SV1 (5 V) and the collector is connected to ground via a light emitting diode DL1 driving a DC control circuit of the switch SW2 (driver IGTB), the DC control circuit being mounted between the ground and a DC source SV2 (for example 15V). The output of this DC control circuit is applied to the control terminal G2 of the controllable switch SW2 serving to discharge the capacitor C 1 through the resistor R2.
L'avantage du circuit de commande précédemment décrit consiste en ce que lorsque la tension aux bornes du condensateur C s'élève jusqu'à un premier seuil critique (seuil haut) l'interrupteur commandable SW2 devient passant et provoque la décharge du condensateur C 1. La tension aux bornes du condensateur C s'abaisse alors jusqu'à ce qu'elle atteigne un deuxième seuil (seuil bas) inférieur au premier. Dans ce cas, l'interrupteur SW2 passe à l'état bloqué en interrompant ainsi la décharge du condensateur CI. 2941301 - 12 - La borne de commande G2 de l'interrupteur commandable est par ailleurs reliée à un circuit de commande piloté par un détecteur d'absence de tension. The advantage of the control circuit previously described is that when the voltage across the capacitor C rises to a first critical threshold (high threshold) the controllable switch SW2 becomes on and causes the discharge of the capacitor C 1 The voltage across the capacitor C then drops until it reaches a second threshold (low threshold) lower than the first one. In this case, the switch SW2 goes to the off state thereby interrupting the discharge of the capacitor CI. The control terminal G2 of the controllable switch is also connected to a control circuit controlled by a voltage-free detector.
5 Ce circuit de commande comprend un relais dont la bobine BO est alimentée par une source de tension continue SV3 (par exemple de 15 volts). Ce relais actionne deux interrupteurs à savoir, un premier interrupteur Il qui, à l'état fermé, permet de relier la borne de commande G2 à un condensateur C2 et un second interrupteur I2 qui, lorsqu'il est fermé, permet de relier le condensateur 10 C2 à la source de tension continue SV3. This control circuit comprises a relay whose coil BO is supplied by a DC voltage source SV3 (for example 15 volts). This relay actuates two switches namely, a first switch 11 which, in the closed state, makes it possible to connect the control terminal G2 to a capacitor C2 and a second switch I2 which, when closed, makes it possible to connect the capacitor C2 to the DC voltage source SV3.
Les deux interrupteurs I2 ont un fonctionnement inversé : à l'état fermé de l'un des interrupteurs correspond l'état ouvert de l'autre interrupteur et inversement. Lorsque la tension de la source SV3 est présente, l'interrupteur Il est passant et le condensateur C2 est maintenu en charge. The two switches I2 have an inverted operation: in the closed state of one of the switches corresponds the open state of the other switch and vice versa. When the voltage of the source SV3 is present, the switch 11 is on and the capacitor C2 is maintained under load.
Lorsque la tension de la source SV3 est absente (coupure d'alimentation), 20 l'interrupteur I2 est passant et applique la tension du condensateur C2 sur la borne G2. When the voltage of the source SV3 is absent (power failure), the switch I2 is on and applies the voltage of the capacitor C2 to the terminal G2.
Ainsi, grâce au circuit de commande précédemment décrit, on obtient une décharge du condensateur CI aussi bien dans le cas d'une surtension que dans 25 le cas d'une coupure de l'alimentation. 15 Thus, thanks to the control circuit previously described, a discharge of the capacitor IC is obtained both in the case of an overvoltage and in the case of a power failure. 15
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