FR3069697A1 - Autotransformateur elevateur de tension, et convertisseur alternatif continu comprenant un tel autotransformateur - Google Patents
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Abstract
L'invention porte sur une topologie d'autotransformateur élévateur de tension, ainsi que sur un convertisseur alternatif continu comprenant un tel autotransformateur. L'autotransformateur est configuré pour prendre en entrée un courant alternatif triphasé (par exemple 115 Vac à fréquence constante), et pour sortir neuf tension de sorties, fournies à un ensemble de ponts redresseurs à 18 pulses pour fournir une tension continue élevée (par exemple +270 Vdc/-270 Vdc). L'invention est particulièrement adaptée aux convertisseurs AC/DC dans le domaine de l'aéronautique.
Description
AUTOTRANSFORMATEUR ELEVATEUR DE TENSION, ET CONVERTISSEUR ALTERNATIF CONTINU COMPRENANT UN TEL AUTOTRANSFORMATEUR.
L'invention porte sur un autotransformateur élévateur de tension, ainsi que sur un convertisseur alternatif continu comprenant un tel autotransformateur.
Dans le domaine aéronautique, l'électricité prend progressivement une place prépondérante sur le plan énergétique vis à vis de l’énergie hydraulique ou pneumatique. Les réseaux électriques embarqués en aéronautique évoluent actuellement vers une utilisation du courant continu associé à un niveau de tension élevé, comme le proposent les nouveaux réseaux HVDC (High Voltage Direct Current ou courant continu haute tension en français). Le courant alternatif triphasé (par exemple 115 Vac à fréquence constante), généré à l’aide des turbines, est ainsi converti en une tension continue élevée (par exemple +270 Vdc/-270 Vdc). Pour réaliser une telle opération de conversion, il est courant d’utiliser un ensemble constitué d’un autotransformateur et d’un ensemble de pont redresseur, ensemble pouvant être désigné sous le nom d’ATRU («Auto Transformer Rectifier Unit», ou « autotransformateur-redresseur »). Pour rappel, un autotransformateur est un cas particulier de transformateur, dans lequel la totalité de l’enroulement joue le rôle de primaire et la partie de l’enroulement jusqu’au point intermédiaire le rôle de secondaire ; l’enroulement primaire et l’enroulement secondaire ont ainsi une partie commune, sans aucune isolation galvanique entre eux. A puissance nominale égale, il est ainsi moins encombrant et moins lourd qu'un transformateur classique, ce qui est avantageux dans des applications aéronautiques.
Placer en sortie de l’autotransformateur un redresseur à base de condensateurs réinjecterait dans le circuit alternatif des courants ayant des fréquences harmoniques de la fréquence du courant alternatif d’alimentation.
Ainsi, la valeur du déphasage angulaire entre la tension et l’intensité du courant (également appelée « cos phi »), serait dégradée, ainsi que la tension de distorsion harmonique totale (également appelée « THDv » pour «Total Harmonie Distorsion voltage »). Pour ne pas avoir à utiliser de cellule de filtrage avec un autotransformateur, et réduire tout de même les ondulations résiduelles du courant continu (également appelées « ripple ») et les harmoniques réinjectés sur le réseau, différentes solutions consistant à créer artificiellement dans un autotransformateur, à l’aide de sorties supplémentaires, un ou deux autres réseaux triphasés, décalés de 20°, 37° ou 40° le plus souvent, ont déjà été proposées. Cette structure peut ensuite être couplée à un redresseur douze (pour un réseau triphasé en plus du réseau principal) ou dix-huit puises (pour deux réseaux triphasés en plus du réseau principal).
Un autotransformateur, prenant en entrée une tension triphasée peut, de façon connue, être représenté par un diagramme vectoriel. Les trois tensions d’entrées du réseau alternatif triphasé forment un triangle équilatéral ayant pour centre le point de tension neutre. Les différentes tensions de sortie peuvent être représentées par un vecteur ayant pour origine le centre du triangle, la longueur du vecteur représentant l’amplitude maximale de la tension de sortie, et l’angle du vecteur par rapport à un vecteur de référence représentant la phase de la tension de sortie. Les bobinages présents sur une même jambe de l’autotransformateur, et donc couplés magnétiquement car traversés par le même flux magnétique, sont représentés de façon parallèle sur le diagramme vectoriel par différents segments. Les interconnexions électriques entre les bobinages sont représentées sur le diagramme vectoriel par des intersections de segments. La longueur de ces segments représente le nombre de spires des bobinages.
On connaît ainsi du document US 2002/0186112 A1 un autotransformateur recréant artificiellement deux réseaux triphasés en plus du réseau principal, le deuxième réseau triphasé ainsi recréé étant décalé d’une phase comprise entre 35° et 40° (préférentiellement 37°) par rapport au réseau principal, le troisième réseau triphasé recréé étant décalé d’une phase comprise entre 35° et 40° (préférentiellement 37°) par rapport au deuxième réseau triphasé recréé. Les amplitudes des tensions de sortie des deuxième et troisième réseaux sont comprises entre 0,73 et 0,78 fois la tension de sortie du premier réseau principal, de préférence égales à 0,767 fois la tension de sortie du premier réseau principal. L’autotransformateur est par ailleurs couplé à un redresseur 18 puises. Le document décrit donc une topologie dite « 37° ». L’autotransformateur décrit dans ce document ne fournit toutefois pas de solution pour contenir la masse de l’autotransformateur. Or, ce paramètre est déterminant dans les applications aéronautiques. Les fabricants jouent habituellement sur le dimensionnement en puissance nominale de l’autotransformateur, au prix d’une légère dégradation du rendement, compensée par un système de refroidissement performant faisant appel à des plaques froides le plus souvent ou des dissipateurs spécifiques présentant un compromis pouvoir d’extraction/masse élevé. Le problème de ce choix de dimensionnement est l’emploi de solutions de refroidissement complexes et onéreuses voire, pour le cas des plaques froides, difficilement intégrables dans un système déjà existant étant donné la lourdeur des modifications à apporter.
L’invention vise donc à optimiser la masse d’un autotransformateur en réduisant la longueur des vecteurs par modification de son diagramme vectoriel, sans pour autant complexifier son industrialisation.
Un objet de l’invention est donc un autotransformateur élévateur de tension, comportant un noyau magnétique formé d’une première, d’une deuxième et d’une troisième jambe, ledit autotransformateur étant destiné à être connecté à une alimentation triphasée d’amplitude donnée fournie à un premier, à un deuxième et à un troisième point d’entrée et fournissant au moins trois tensions de sortie d’un premier groupe de trois tensions de sortie en phase avec l’alimentation triphasée et ayant une amplitude donnée, l’autotransformateur comprenant :
- un premier bobinage principal situé sur la première jambe entre le premier et le deuxième point d’entrée,
- un deuxième bobinage principal situé sur la deuxième jambe entre le deuxième et le troisième point d’entrée,
- un troisième bobinage principal situé sur la troisième jambe entre le troisième et le premier point d’entrée, le premier, le deuxième et le troisième points d’entrée étant électriquement connectés entre eux en montage en triangle, l’autotransformateur comprenant en outre :
- un premier bobinage additionnel couplé magnétiquement au troisième bobinage principal et délimité par une première borne additionnelle où est délivrée une première tension du premier groupe de trois tensions de sortie, le premier bobinage additionnel étant connecté au premier point d’entrée par l’intermédiaire d’un premier bobinage intermédiaire situé sur la première jambe, le premier bobinage additionnel et le premier bobinage intermédiaire étant connectés entre eux par une première borne,
- un deuxième bobinage additionnel couplé magnétiquement au premier bobinage principal et délimité par une deuxième borne additionnelle où est délivrée une deuxième tension du premier groupe de trois tensions de sortie, le deuxième bobinage additionnel étant connecté au deuxième point d’entrée par l’intermédiaire d’un deuxième bobinage intermédiaire situé sur la deuxième jambe, le deuxième bobinage additionnel et le deuxième bobinage intermédiaire étant connectés entre eux par une deuxième borne,
- un troisième bobinage additionnel couplé magnétiquement au deuxième bobinage principal et délimité par une troisième borne additionnelle où est délivrée une troisième tension du premier groupe de trois tensions de sortie, le troisième bobinage additionnel étant connecté au troisième point d’entrée par l’intermédiaire d’un troisième bobinage intermédiaire situé sur la troisième jambe, le troisième bobinage additionnel et le troisième bobinage intermédiaire étant connectés entre eux par une troisième borne.
Un autre objet de l’invention est un autotransformateur élévateur de tension, comportant un noyau magnétique formé d’une première, d’une deuxième et d’une troisième jambe, ledit autotransformateur étant destiné à être connecté à une alimentation triphasée d’amplitude donnée fournie à un premier, à un deuxième et à un troisième point d’entrée et fournissant au moins trois tensions de sortie d’un premier groupe de trois tensions de sortie en phase avec l’alimentation triphasée et ayant une amplitude donnée, l’autotransformateur comprenant :
- un premier bobinage principal situé sur la première jambe entre le premier et le deuxième point d’entrée,
- un deuxième bobinage principal situé sur la deuxième jambe entre le deuxième et le troisième point d’entrée,
- un troisième bobinage principal situé sur la troisième jambe entre le troisième et le premier point d’entrée, le premier, le deuxième et le troisième points d’entrée étant électriquement connectés entre eux en montage en triangle, l’autotransformateur comprenant en outre :
- un premier bobinage additionnel couplé magnétiquement au premier bobinage principal et délimité par une première borne additionnelle où est délivrée une première tension du premier groupe de trois tensions de sortie, le premier bobinage additionnel étant connecté au premier point d’entrée par l’intermédiaire d’un premier bobinage intermédiaire situé sur la troisième jambe, le premier bobinage additionnel et le premier bobinage intermédiaire étant connectés entre eux par une première borne,
- un deuxième bobinage additionnel couplé magnétiquement au deuxième bobinage principal et délimité par une deuxième borne additionnelle où est délivrée une deuxième tension du premier groupe de trois tensions de sortie, le deuxième bobinage additionnel étant connecté au deuxième point d’entrée par l’intermédiaire d’un deuxième bobinage intermédiaire situé sur la première jambe, le deuxième bobinage additionnel et le deuxième bobinage intermédiaire étant connectés entre eux par une deuxième borne,
- un troisième bobinage additionnel couplé magnétiquement au troisième bobinage principal et délimité par une troisième borne additionnelle où est délivrée une troisième tension du premier groupe de trois tensions de sortie, le troisième bobinage additionnel étant connecté au troisième point d’entrée par l’intermédiaire d’un troisième bobinage intermédiaire situé sur la deuxième jambe, le troisième bobinage additionnel et le troisième bobinage intermédiaire étant connectés entre eux par une troisième borne.
Avantageusement, l’autotransformateur fournit en outre trois tensions de sortie d’un deuxième groupe de trois tensions de sortie et trois tensions de sortie d’un troisième groupe de trois tensions de sortie et ayant une amplitude maximale souhaitée différente de l’amplitude maximale souhaitée des trois tensions de sortie du premier groupe de trois tensions de sortie, l’autotransformateur comprenant :
- un premier bobinage auxiliaire couplé magnétiquement au deuxième bobinage principal, le premier bobinage auxiliaire étant délimité par la borne où est délivrée la première tension du deuxième groupe de trois tensions de sortie et par la borne où est délivrée la première tension du troisième groupe de trois tensions de sortie, le premier bobinage auxiliaire étant connecté au premier bobinage intermédiaire au niveau d’un premier point intermédiaire distinct du premier point d’entrée,
- un deuxième bobinage auxiliaire couplé magnétiquement au troisième bobinage principal, le deuxième bobinage auxiliaire étant délimité par la borne où est délivrée la deuxième tension du deuxième groupe de trois tensions de sortie et par la borne de la deuxième tension du troisième groupe de trois tensions de sortie, le deuxième bobinage auxiliaire étant connecté au deuxième bobinage intermédiaire au niveau d’un deuxième point intermédiaire distinct du deuxième point d’entrée,
- un troisième bobinage auxiliaire couplé magnétiquement au premier bobinage principal, le troisième bobinage auxiliaire étant délimité par la borne où est délivrée la troisième tension du deuxième groupe de trois tensions de sortie et par la borne de la troisième tension du troisième groupe de trois tensions de sortie, le troisième bobinage auxiliaire étant connecté au troisième bobinage intermédiaire au niveau d’un troisième point intermédiaire distinct du troisième point d’entrée.
En variante, l’autotransformateur fournit en outre trois tensions de sortie d’un deuxième groupe de trois tensions de sortie et trois tensions de sortie d’un troisième groupe de trois tensions de sortie et ayant une amplitude maximale souhaitée identique à l’amplitude maximale souhaitée des trois tensions de sortie du premier groupe de trois tensions de sortie, l’autotransformateur comprenant :
- Deux premiers bobinages supplémentaires couplés magnétiquement respectivement au premier bobinage principal et au troisième bobinage principal, délimités respectivement par la borne où est délivrée la première tension du deuxième groupe de trois tensions de sortie et par la borne où est délivrée la première tension du troisième groupe de trois tensions de sortie, et connectés au premier point d’entrée par l’intermédiaire d’un premier bobinage auxiliaire couplé magnétiquement au deuxième bobinage principal,
- Deux deuxièmes bobinages supplémentaires couplés magnétiquement respectivement au deuxième bobinage principal et au premier bobinage principal, délimités respectivement par la borne où est délivrée la deuxième tension du deuxième groupe de trois tensions de sortie et par la borne où est délivrée la deuxième tension du troisième groupe de trois tensions de sortie, et connectés au deuxième point d’entrée par l’intermédiaire d’un deuxième bobinage auxiliaire couplé magnétiquement au troisième bobinage principal,
- Deux troisièmes bobinages supplémentaires couplés magnétiquement respectivement au troisième bobinage principal et au deuxième bobinage principal, délimités respectivement par la borne où est délivrée la troisième tension du deuxième groupe de trois tensions de sortie et par la borne où est délivrée la troisième tension du troisième groupe de trois tensions de sortie, et connectés au troisième point d’entrée par l’intermédiaire d’un troisième bobinage auxiliaire couplé magnétiquement au premier bobinage principal.
En variante, l’autotransformateur fournit en outre trois tensions de sortie d’un deuxième groupe de trois tensions de sortie et trois tensions de sortie d’un troisième groupe de trois tensions de sortie et ayant une amplitude maximale souhaitée inférieure à l’amplitude maximale souhaitée des trois tensions de sortie du premier groupe de trois tensions de sortie, l’autotransformateur comprenant :
- un premier bobinage auxiliaire couplé magnétiquement au deuxième bobinage principal, le premier bobinage auxiliaire étant délimité par la borne où est délivrée la première tension du deuxième groupe de trois tensions de sortie et par la borne où est délivrée la première tension du troisième groupe de trois tensions de sortie, le premier bobinage auxiliaire étant connecté au premier bobinage intermédiaire au niveau du premier point d’entrée,
- un deuxième bobinage auxiliaire couplé magnétiquement au troisième bobinage principal, le deuxième bobinage auxiliaire étant délimité par la borne où est délivrée la deuxième tension du deuxième groupe de trois tensions de sortie et par la borne de la deuxième tension du troisième groupe de trois tensions de sortie, le deuxième bobinage auxiliaire étant connecté au deuxième bobinage intermédiaire au niveau du deuxième point d’entrée,
- un troisième bobinage auxiliaire couplé magnétiquement au premier bobinage principal, le troisième bobinage auxiliaire étant délimité par la borne où est délivrée la troisième tension du deuxième groupe de trois tensions de sortie et par la borne de la troisième tension du troisième groupe de trois tensions de sortie, le troisième bobinage auxiliaire étant connecté au troisième bobinage intermédiaire au niveau du troisième point d’entrée.
En variante, l’autotransformateur fournit en outre trois tensions de sortie d’un deuxième groupe de trois tensions de sortie et trois tensions de sortie d’un troisième groupe de trois tensions de sortie et ayant une amplitude maximale souhaitée inférieure à l’amplitude maximale souhaitée des trois tensions de sortie du premier groupe de trois tensions de sortie, l’autotransformateur comprenant :
- Deux premiers bobinages supplémentaires couplés magnétiquement respectivement au premier bobinage principal et au troisième bobinage principal, délimités respectivement par la borne où est délivrée la première tension du deuxième groupe de trois tensions de sortie et par la borne où est délivrée la première tension du troisième groupe de trois tensions de sortie, et connectés au premier point d’entrée par l’intermédiaire d’un premier bobinage auxiliaire couplé magnétiquement au deuxième bobinage principal,
- Deux deuxièmes bobinages supplémentaires couplés magnétiquement respectivement au deuxième bobinage principal et au premier bobinage principal, délimités respectivement par la borne où est délivrée la deuxième tension du deuxième groupe de trois tensions de sortie et par la borne où est délivrée la deuxième tension du troisième groupe de trois tensions de sortie, et connectés au deuxième point d’entrée par l’intermédiaire d’un deuxième bobinage auxiliaire couplé magnétiquement au troisième bobinage principal,
- Deux troisièmes bobinages supplémentaires couplés magnétiquement respectivement au troisième bobinage principal et au deuxième bobinage principal, délimités respectivement par la borne où est délivrée la troisième tension du deuxième groupe de trois tensions de sortie et par la borne où est délivrée la troisième tension du troisième groupe de trois tensions de sortie, et connectés au troisième point d’entrée par l’intermédiaire d’un troisième bobinage auxiliaire couplé magnétiquement au premier bobinage principal.
Avantageusement, les première, deuxième et troisième tensions de sortie du deuxième groupe de trois tensions de sortie sont déphasées d’un premier angle de déphasage respectivement par rapport à la première, deuxième et troisième tensions de sortie du premier groupe de trois tensions de sortie, et les première, deuxième et troisième tensions de sortie du troisième groupe de trois tensions de sortie étant déphasées d’un deuxième angle de déphasage respectivement par rapport à la première, deuxième et troisième tensions de sortie du premier groupe de trois tensions de sortie, le premier angle de déphasage et le deuxième angle de déphasage ayant la même valeur absolue, le premier angle de déphasage étant positif, et le deuxième angle de déphasage étant négatif.
Avantageusement, l’angle de déphasage est égal à 37°.
En variante, l’angle de déphasage est égal à 40°.
L’invention se rapporte également à un convertisseur alternatif-continu utilisant un autotransformateur précité, une diode en direct étant reliée entre chaque sortie de l’autotransformateur et une sortie positive du convertisseur, et une diode en inverse étant reliée entre chaque sortie de l’autotransformateur et une sortie négative du convertisseur.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d’exemple et qui représentent, respectivement :
la figure 1 représente de façon simplifiée un autotransformateur triphasé ;
la figure 2 illustre un diagramme vectoriel représentatif d’un premier mode de réalisation d’un autotransformateur selon l’invention ;
la figure 3 illustre schématiquement les bobinages prévus pour le premier mode de réalisation ;
la figure 4 illustre un diagramme vectoriel représentatif d’un deuxième mode de réalisation d’un autotransformateur selon l’invention ;
la figure 5 illustre schématiquement les bobinages prévus pour le deuxième mode de réalisation ;
la figure 6 illustre un diagramme vectoriel représentatif d’un troisième mode de réalisation d’un autotransformateur selon l’invention ;
la figure 7 illustre schématiquement les bobinages prévus pour le troisième mode de réalisation ;
la figure 8 illustre un diagramme vectoriel représentatif d’un quatrième mode de réalisation d’un autotransformateur selon l’invention ;
la figure 9 illustre schématiquement les bobinages prévus pour le quatrième mode de réalisation ;
les figures 10 à 13 illustrent des diagrammes vectoriels d’alternatives aux quatre modes de réalisation précités ;
la figure 14 illustre schématiquement un autotransformateur-redresseur 18 puises selon l’invention.
La figure 1 représente de façon simplifiée un exemple d’autotransformateur triphasé, équipé de bobinages B32, B21 et B13 comprenant des bornes d’entrée E1, E2 et E3, et de bobinages S32, S21 et S13 qui ne sont pas liés à l’invention mais qui permettent d’illustrer le principe de fonctionnement d’un autotransformateur. L’autotransformateur comprend un circuit ferromagnétique fermé comportant :
- une première jambe centrale M21 recevant les bobinages correspondant à une première phase ;
une deuxième jambe M32 latérale recevant les bobinages d’une deuxième phase ;
et une troisième jambe latérale M13 recevant les bobinages d’une troisième phase.
Dans le cas d’une tension triphasée en entrée, les flux magnétiques qui circulent dans chacune des jambes de l’autotransformateur sont identiques mais déphasés de 120° les uns par rapport aux autres. Ainsi, sur le diagramme de la figure 2, les vecteurs OE1, OE2 et OE3, représentant les tensions en entrée ont la même amplitude, et ont un angle de 120° entre eux. Comme il a été indiqué précédemment, les bobinages d’une même jambe sont tous parcourus par le même flux magnétique, et sont ainsi couplés magnétiquement. Par exemple, sur la figure 2, les segments représentant le bobinage principal B21 et un bobinage auxiliaire X3 sont représentés de façon parallèle ; cela illustre le couplage magnétique entre le bobinage principal B21 et le bobinage auxiliaire X3, ce dernier correspondant par exemple au bobinage S21 dans la représentation vectorielle du circuit de la figure 1. Il a également été indiqué précédemment que chaque tension d’entrée ou de sortie peut être représentée par un vecteur, dont la longueur représente l’amplitude, et dont l’orientation représente la phase de 0° à 360°. Ainsi, pour un autotransformateur configuré pour produire neuf phases à partir de trois phases d’entrée espacées de 120°, on cherche des compositions de vecteurs qui, à partir des trois phases d’entrée, permettent de fabriquer les neuf phases recherchées. Sur la figure 2, l’alimentation triphasée est appliquée aux bornes des bobinages en E1, E2 et E3.
On définit par en outre arbitrairement, pour la composition vectorielle, un point neutre d'origine O et les tensions simples d'entrée et de sortie de l'autotransformateur seront référencées par rapport à ce point. Les trois points E1, E2 et E3 forment un triangle équilatéral, ayant pour origine le point O, ce qui implique que la somme vectorielle des tensions OE1, OE2 et 03 soit nulle.
Pour l’autotransformateur selon l’invention, on cherche à obtenir un premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc), un deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et un troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp). Les tensions du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc) ont la même phase que les tensions d’entrée. La longueur des vecteurs représentant les tensions du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc) dépend de la tension de sortie souhaitée. Par exemple, pour une tension d’alimentation à 115 Vac, et une tension de sortie à +/- 270 Vdc, il y a un coefficient de 2 entre la longueur des vecteurs représentant les tensions du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc) et la longueur des vecteurs représentant les tensions d’entrée, ce qui correspond au cas d’un autotransformateur élévateur de tension II est à noter qu’en jouant sur la longueur des vecteurs représentant les tensions de sortie, la tension de sortie sera différente. Les vecteurs représentant les tensions du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc) et les vecteurs des tensions d’entrées sont ainsi colinéaires. Le deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) est ensuite construit à partir du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc). Le vecteur représentant la première tension Vap du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) a un premier angle de déphasage de 37° par rapport au vecteur représentant la première tension Va du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc), et une longueur égale à 0,767 fois la longueur du vecteur désignant la première tension Va du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc). Selon une variante, le premier angle de déphasage de 37° peut être remplacé par un premier angle de déphasage de 40°. Le vecteur représentant la tension Vbp se déduit ensuite du vecteur représentant la tension Vap, par une longueur identique et un angle de 120° ; de même, le vecteur représentant la tension Vcp se déduit du vecteur représentant la tension Vbp, par une longueur identique et un angle de 120°. Le processus de construction des vecteurs représentant les tensions du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp) est similaire. Le vecteur représentant la tension Vapp a une longueur égale à 0,767 fois la longueur du vecteur désignant la première tension Va, avec un deuxième angle de déphasage de -37° entre les deux vecteurs (ou de -40° selon une variante). Le premier angle de déphasage et le deuxième angle de déphasage ont la même valeur absolue, le premier angle de déphasage étant positif, le deuxième angle de déphasage étant négatif. Le vecteur représentant la tension Vbpp se déduit ensuite du vecteur représentant la tension Vapp, par une longueur identique et un angle de -120° ; de même, le vecteur représentant la tension Vcpp se déduit du vecteur représentant la tension Vbpp, par une longueur identique et un angle de -120°.
La figure 3 illustre un autre mode de représentation de l’autotransformateur. Ayant illustré le circuit magnétique avec ses jambes M21, M13 et M32 à la figure 1, on passe à la figure 3 où seuls les bobinages sont représentés en regard des trois jambes qu’ils équipent, les segments parallèles sur la figure 2 correspondant à des bobinages disposés sur une même jambe. Ces bobinages sont par ailleurs représentés par des segments sur la figure 2, dont l’amplitude est représentative de la longueur des bobinages, la longueur d’un bobinage étant défini par son nombre de spires entourant une jambe.
La première jambe M21 comprend un premier bobinage principal B21 représenté par ailleurs sur la figure 2. Le premier bobinage principal B21 s’étend du deuxième point d’entrée E2 jusqu’à une première borne KT. La longueur du premier bobinage principal B21, à savoir entre le point d’entrée E2 et la première borne KT, est déterminée de telle sorte que le point représentant la première borne KT soit sur le cercle iso-amplitude du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp). De la même manière, la deuxième jambe M32 comprend un deuxième bobinage principal B32 représenté également sur la figure 2. Le deuxième bobinage principal B32 s’étend du troisième point d’entrée E3 jusqu’à une deuxième borne K2’. La longueur du deuxième bobinage principal B32, à savoir entre le troisième point d’entrée E3 et la deuxième borne K2’, est déterminée de telle sorte que le point représentant la deuxième borne K2’ soit sur le cercle iso-amplitude du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp). Enfin, la troisième jambe M13 comprend un troisième bobinage principal B13 également représenté sur la figure 2. Le deuxième bobinage principal B13 s’étend du premier point d’entrée E1 jusqu’à une troisième borne K3’. La longueur du troisième bobinage principal B13, à savoir entre le premier point d’entrée E1 et la troisième borne K3’, est déterminée de telle sorte que le point représentant la troisième borne K3’ soit sur le cercle iso-amplitude du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp).
On dispose un premier bobinage auxiliaire X1 sur la première jambe M21 ; il y a ainsi couplage magnétique entre le premier bobinage auxiliaire X1 et le deuxième bobinage principal B32. La longueur du premier bobinage auxiliaire X1, en nombre de spires, est identique à la longueur de la portion de deuxième bobinage principal B32 située entre le deuxième point d’entrée E2 et le troisième point d’entrée E3. Les tensions Vap et Vapp sont prélevées aux bornes du premier bobinage auxiliaire X1. Le premier bobinage auxiliaire X1 est par ailleurs connecté électriquement au premier bobinage principal B21 via un premier point intermédiaire K1. Le premier bobinage auxiliaire X1 est connecté au premier bobinage intermédiaire Z1 au niveau d’un premier point intermédiaire K1 distinct du premier point d’entrée E1. Sur la figure 2, le premier point intermédiaire K1 est situé à l’intersection du segment représentant le premier bobinage principal B21 et du segment représentant le premier bobinage auxiliaire X1. L’emplacement du premier bobinage principal B21 et du premier bobinage auxiliaire X1 étant connus, on déduit ainsi le nombre de spires séparant le premier point d’entrée E1 du premier point intermédiaire K1 par la mesure de la distance séparant les points E1 et K1 sur le diagramme vectoriel. Ainsi, le premier point intermédiaire K1 dans le premier bobinage principal B21 est à une position telle que le rapport n1/N entre le nombre n1 de spires se trouvant entre E1 et K1 et le nombre total N de spires du premier bobinage principal B21 est : n1/N = E1K1/E2KT. Le nombre de spires n1 est donc égal à la valeur entière de ΝΈ1Κ1/Ε2ΚΤ. De la même manière, en répétant les opérations par permutation circulaire, on déduit le nombre de spires séparant le deuxième point d’entrée E2 du deuxième point intermédiaire K2 par la mesure de la distance séparant les points E2 et K2 sur le diagramme vectoriel, et le nombre de spires séparant le troisième point d’entrée E3 du troisième point intermédiaire K3 par la mesure de la distance séparant les points E3 et K3 sur le diagramme vectoriel. Le deuxième bobinage auxiliaire X2 est connecté au deuxième bobinage intermédiaire Z2 au niveau d’un deuxième point intermédiaire K2 distinct du deuxième point d’entrée E2. Le troisième bobinage auxiliaire X3 est connecté au troisième bobinage intermédiaire Z3 au niveau d’un troisième point intermédiaire K3 distinct du troisième point d’entrée E3. Les spires des différents bobinages de l’autotransformateur selon la présente invention peuvent être réalisées avec un feuillard d’aluminium, ou bien avec des fils de cuivre.
On dispose ensuite un premier bobinage additionnel Y1, délimité par la première borne KT, dont l’emplacement est connu sur le diagramme vectoriel, et par une première borne additionnelle K1”. Le premier bobinage additionnel Y1 est couplé magnétiquement au troisième bobinage principal B13, et est situé sur la troisième jambe M13. L’emplacement de la première borne additionnelle K1” se déduit donc par construction d’un segment représentant le premier bobinage additionnel Y1 parallèle au segment représentant le troisième bobinage principal B13, la première borne additionnelle K1” étant située à l’intersection du segment représentant le premier bobinage additionnel Y1 et du point de prise de la tension Va. Le premier bobinage additionnel Y1 est connecté au premier point d’entrée E1 par l’intermédiaire du premier bobinage intermédiaire Z1 situé sur la première jambe M21. Le premier bobinage additionnel Y1 et le premier bobinage intermédiaire Z1 sont connectés entre eux par la première borne ΚΓ. De la même manière, en répétant les opérations par permutation circulaire, on en déduit l’emplacement de la deuxième borne additionnelle K2”. Le deuxième bobinage additionnel Y2 est connecté au deuxième point d’entrée E2 par l’intermédiaire d’un deuxième bobinage intermédiaire Z2 situé sur la deuxième jambe M32. Le deuxième bobinage additionnel Y2 et le deuxième bobinage intermédiaire Z2 sont connectés entre eux par une deuxième borne K2’. De la même manière, en répétant les opérations par permutation circulaire, on en déduit l’emplacement de la troisième borne additionnelle K3”. Le troisième bobinage additionnel Y3 est connecté au troisième point d’entrée E3 par l’intermédiaire d’un troisième bobinage intermédiaire Z3 situé sur la troisième jambe M13. Le troisième bobinage additionnel Y3 et le troisième bobinage intermédiaire Z3 sont connectés entre eux par une troisième borne K3’. Cette topologie permet avantageusement de réduire la longueur des vecteurs transitant le courant total et donc la longueur et le volume de bobinage associé dans l’autotransformateur puis à répartir au mieux, dans les autres enroulements, la puissance vers les sorties de l’autotransformateur, c'est-àdire répartir au mieux les courants et diminuer la puissance électrique apparente du transformateur (« kVa rating » en anglais). Une meilleure répartition des courants permet de minimiser la section des enroulements et donc leur volume total. Une réduction de la masse des bobinages est ainsi obtenue. Cette réduction de masse peut avantageusement être de l’ordre de 10 à 15%.
La figure 3 illustre schématiquement les bobinages prévus pour le premier mode de réalisation tel que décrit relativement à la figure 2, permettant de visualiser la façon avec laquelle sont connectés les différents points, sur les différentes jambes de l’autotransformateur conformément à la description qui précède. De la même manière, la figure 5 illustre schématiquement les bobinages prévus pour le deuxième mode de réalisation tel que décrit relativement à la figure 4.
La figure 4 illustre un diagramme vectoriel représentatif de la topologie d’un deuxième mode de réalisation de l’invention. La convention de représentation de l’alimentation triphasée en E1, E2 et E3 est identique au mode de réalisation précédent. Pour ce mode de réalisation, on cherche à obtenir un premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc), un deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et un troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp), les tensions des trois groupes ayant cette fois-ci toutes la même amplitude maximale. La construction des vecteurs représentant les différents groupes de tensions de sortie est identique au mode de réalisation précédent. Le vecteur représentant la première tension Vap du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) a un premier angle de déphasage a par rapport au vecteur représentant la première tension Va du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc), et une longueur égale la longueur du vecteur désignant la première tension Va du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc). Le premier angle de déphasage a peut être égal à 37°, ou égal à 40°. Le vecteur représentant la tension Vbp se déduit ensuite du vecteur représentant la tension Vap, par une longueur identique et un angle de 120° ; de même, le vecteur représentant la tension Vcp se déduit du vecteur représentant la tension Vbp, par une longueur identique et un angle de 120°. Le processus de construction des vecteurs représentant les tensions du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp) est similaire au mode de réalisation décrit précédemment.
Le deuxième mode de réalisation se distingue du premier de réalisation en ce que le premier point d’entrée E1 est confondu avec le premier point intermédiaire K1. Le nombre d’interconnexions entre les différentes jambes de l’autotransformateur est donc réduit par rapport au mode de réalisation précédent. Le bobinage auxiliaire X1 est couplé magnétiquement au deuxième bobinage principal B32, et se trouve ainsi sur la deuxième jambe M32. Deux bobinages supplémentaires V1a et V1b, représentés respectivement par les segments R11-R12 et R13-R14 sur le diagramme de la figure 4, sont couplés magnétiquement respectivement au premier bobinage principal B21 et au troisième bobinage principal B13, et se trouvent donc respectivement sur les jambes M21 et M13 de l’autotransformateur. On obtient ainsi une symétrie des enroulements de part et d’autre du bobinage auxiliaire X1, et donc une meilleure répartition des courants de par la proximité des valeurs des impédances. Les points K1” (représentant la tension Va), K2” (représentant la tension Vb), K3” (représentant la tension Vc), R11 (représentant la tension Vap), R34 (représentant la tension Vcpp), R31 (représentant la tension Vcp), R24 (représentant la tension Vbpp) et R21 (représentant la tension Vbp) sont d’emplacement connu, dans la mesure où ils sont tous inscrits dans le cercle de centre O. Le point R12, qui est une des deux bornes du bobinage supplémentaire V1a avec le point R11, est déterminé géométriquement par construction de l’intersection entre le bobinage auxiliaire X1 et du bobinage supplémentaire V1a. Le nombre de spires du bobinage supplémentaire V1a est tel que le rapport n1a/N entre le nombre nia de spires formant le bobinage supplémentaire V1a et le nombre total N de spires du premier bobinage principal B21 est : n1a/N = R12R11/E2K1’. Le nombre de spires nia est donc égal à la valeur entière de N*R12R11/E2K1’. Par symétrie, on en déduit le nombre de spires du bobinage supplémentaire V1b. De la même manière, en répétant les opérations par permutation circulaire, on en déduit le nombre de spires des bobinages supplémentaires V2a, V2b, V3a et V3b. Le premier angle de déphasage a peut être égal à 37° ou 40°. Pour passer de l’un à l’autre, il suffit de jouer sur les longueurs de segments représentant les bobinages auxiliaires et les bobinages supplémentaires. Par exemple, pour passer de 37° à 40°, il suffit de réduire la longueur du segment représentant le bobinage supplémentaire V1a, et d’augmenter la longueur du segment représentant le bobinage auxiliaire X1. Le passage à un premier angle de déphasage a égal à 40° permet avantageusement de supprimer la tension de mode commun, et donc de se passer d’un filtre de mode commun encombrant, lourd et coûteux.
Les figures 6 et 7 illustrent un troisième mode de réalisation de l’invention. Ce mode de réalisation se distingue du premier mode de réalisation par une simplicité accrue des interconnexions, comme l’illustre en particulier la figure 7. Les interconnexions sont simplifiées du fait que le premier point d’entrée E1 est confondu avec le premier point intermédiaire K1 (tout comme E2 avec K2, et E3 avec K3). L’élaboration des bobinages à partir de la topologie illustrée par les figures 6 et 7 est similaire à celle du premier mode de réalisation.
Les figures 8 et 9 illustrent un quatrième mode de réalisation de l’invention. Les premiers bobinages supplémentaires (W1p, W1pp), deuxièmes bobinages supplémentaires (W2p, W2pp) et troisièmes bobinages supplémentaires (W3p, W3pp) sont créés afin d’augmenter les tensions de sortie maximales souhaitées par rapport au troisième mode de réalisation. L’élaboration des bobinages à partir de la topologie illustrée par les figures 8 et 9 est similaire à celle du deuxième mode de réalisation.
Les figures 10 à 13 représentent des alternatives aux quatre modes de réalisation précédemment décrits.
La figure 10 illustre une alternative au premier mode de réalisation. Selon le premier mode de réalisation, illustré par les figures 2 et 3, le premier bobinage intermédiaire Z1 est connecté au premier point d’entrée E1 sur le premier bobinage principal B21, et le premier bobinage additionnel
Y1 est couplé magnétiquement au troisième bobinage principal B13. Selon la variante illustrée par la figure 10, le premier bobinage intermédiaire Z T est connecté au premier point d’entrée E1 sur le troisième bobinage principal B21, et le premier bobinage additionnel YT est couplé magnétiquement au premier bobinage principal B132. Le premier bobinage additionnel YT et le premier bobinage intermédiaire ZT sont connectés entre eux par une première borne KT”.
De même, selon le premier mode de réalisation, illustré par les figures 2 et 3, le deuxième bobinage intermédiaire Z2 est connecté au deuxième point d’entrée E2 sur le deuxième bobinage principal B32, et le deuxième bobinage additionnel Y2 est couplé magnétiquement au premier bobinage principal B21. Selon la variante illustrée par la figure 10, le deuxième bobinage intermédiaire Z2’ est connecté au deuxième point d’entrée E2 sur le premier bobinage principal B21, et le deuxième bobinage additionnel Y2’ est couplé magnétiquement au deuxième bobinage principal B32. Le deuxième bobinage additionnel Y2’ et le deuxième bobinage intermédiaire Z2’ sont connectés entre eux par une deuxième borne K2’”.
Enfin, selon le premier mode de réalisation, illustré par les figures 2 et 3, le troisième bobinage intermédiaire Z3 est connecté au troisième point d’entrée E3 sur le troisième bobinage principal B13, et le troisième bobinage additionnel Y2 est couplé magnétiquement au deuxième bobinage principal B32. Selon la variante illustrée par la figure 10, le troisième bobinage intermédiaire Z3’ est connecté au troisième point d’entrée E3 sur le deuxième bobinage principal B32, et le troisième bobinage additionnel Y3’ est couplé magnétiquement au troisième bobinage principal B13. Le troisième bobinage additionnel Y3’ et le troisième bobinage intermédiaire Z3’ sont connectés entre eux par une troisième borne K3’”.
Les figures 11, 12 et 13 représentent respectivement une alternative au mode de réalisation illustré par les figures 4 et 5, par les figures 6 et 7 et par les figures 8 et 9, les bobinages additionnels et les bobinages intermédiaires étant construits de la même manière que pour la figure 10, comme décrit dans le paragraphe précédent.
La figure 14 représente un synoptique d’un convertisseur alternatif-continu, comportant un autotransformateur selon l’un des modes de réalisations décrit précédemment, suivi de trois ponts de redressement, un pont étant associé à chaque groupe de tensions triphasées. L’autotransformateur est ainsi utilisé avantageusement pour réaliser une conversion de tension alternatif/continu. On connecte ainsi à l’autotransformateur l’alimentation triphasée aux entrées E1, E2 et E3. Les trois groupes de tension de sortie sont récupérés en sortie de l’autotransformateur. Les tensions du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc) sont connectées à un premier pont PA1 composé classiquement de six diodes. Les sorties déphasées de +37° (ou +40°) sont connectées à un deuxième pont PA2 de six diodes, et les sorties déphasées de -37° (ou -40°) sont connectées à un troisième pont de six diodes. Les trois ponts redresseurs ont des sorties communes qui constituent les sorties du convertisseur. L’ensemble des trois ponts à six diodes délivre une tension pseudo-continue à 18 puises.
Les différents paramètres de l’autotransformateur, tels que l’angle de 37° ou de 40° (phase), et le rapport entre la tension alternative en entrée et la tension de sortie continue désirée (gain) peuvent être sélectionnés en vue de minimiser la quantité d’énergie traversant l’autotransformateur, et assurer en même temps une conversion avec 18 puises.
Dans la présente demande, la tension est par convention positive dans le sens trigonométrique (E1-E3-E2). L’homme du métier pourra sans difficulté modifier les interconnexions s’il utilise une autre convention (tensions positives dans le sens anti-trigonométrique).
La présente description s’applique à un autotransformateur élévateur de tension. Toutefois, elle pourrait également s’appliquer à un autotransformateur réducteur de tension. Il faudrait pour cela modifier les enroulements des vecteurs représentant les tensions Va, Vb, Vc pour que ces 5 vecteurs soient plus courts que pour un élévateur de tension, ou alors mettre des enroulements qui feront que ces vecteurs soient dans le triangle, et ensuite modifier la longueur en conséquence des vecteur Vap, Vapp en jouant aussi sur la longueur des vecteurs les créant.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Autotransformateur élévateur de tension, comportant un noyau magnétique formé d’une première (M21), d’une deuxième (M32) et d’une troisième (M13) jambe, ledit autotransformateur étant destiné à être connecté à une alimentation triphasée d’amplitude donnée fournie à un premier (E1), à un deuxième (E2) et à un troisième (E3) point d’entrée et fournissant au moins trois tensions de sortie d’un premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc) en phase avec l’alimentation triphasée et ayant une amplitude donnée, l’autotransformateur comprenant :- un premier bobinage principal (B21) situé sur la première jambe (M21) entre le premier (E1) et le deuxième (E2) point d’entrée,- un deuxième bobinage principal (B32) situé sur la deuxième jambe (M32) entre le deuxième (E2) et le troisième (E3) point d’entrée,- un troisième bobinage principal (B13) situé sur la troisième jambe (M13) entre le troisième (E3) et le premier (E1) point d’entrée, le premier (E1), le deuxième (E2) et le troisième (E3) points d’entrée étant électriquement connectés entre eux en montage en triangle, caractérisé en ce que l’autotransformateur comprend en outre :- un premier bobinage additionnel (Y1) couplé magnétiquement au troisième bobinage principal (B13) et délimité par une première borne additionnelle (K1”) où est délivrée une première tension (Va) du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc), le premier bobinage additionnel (Y1) étant connecté au premier point d’entrée (E1) par l’intermédiaire d’un premier bobinage intermédiaire (Z1) situé sur la première jambe (M21), le premier bobinage additionnel (Y1) et le premier bobinage intermédiaire (Z1) étant connectés entre eux par une première borne (K1 ’),- un deuxième bobinage additionnel (Y2) couplé magnétiquement au premier bobinage principal (B21) et délimité par une deuxième borne additionnelle (K2”) où est délivrée une deuxième tension (Vb) du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc), le deuxième bobinage additionnel (Y2) étant connecté au deuxième point d’entrée (E2) par l’intermédiaire d’un deuxième bobinage intermédiaire (Z2) situé sur la deuxième jambe (M32), le deuxième bobinage additionnel (Y2) et le deuxième bobinage intermédiaire (Z2) étant connectés entre eux par une deuxième borne (K2’),- un troisième bobinage additionnel (Y3) couplé magnétiquement au deuxième bobinage principal (B32) et délimité par une troisième borne additionnelle (K3”) où est délivrée une troisième tension (Vc) du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc), le troisième bobinage additionnel (Y3) étant connecté au troisième point d’entrée (E3) par l’intermédiaire d’un troisième bobinage intermédiaire (Z3) situé sur la troisième jambe (M13), le troisième bobinage additionnel (Y3) et le troisième bobinage intermédiaire (Z3) étant connectés entre eux par une troisième borne (K3’).
- 2. Autotransformateur élévateur de tension, comportant un noyau magnétique formé d’une première (M21), d’une deuxième (M32) et d’une troisième (M13) jambe, ledit autotransformateur étant destiné à être connecté à une alimentation triphasée d’amplitude donnée fournie à un premier (E1), à un deuxième (E2) et à un troisième (E3) point d’entrée et fournissant au moins trois tensions de sortie d’un premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc) en phase avec l’alimentation triphasée et ayant une amplitude donnée, l’autotransformateur comprenant :- un premier bobinage principal (B21) situé sur la première jambe (M21) entre le premier (E1) et le deuxième (E2) point d’entrée,- un deuxième bobinage principal (B32) situé sur la deuxième jambe (M32) entre le deuxième (E2) et le troisième (E3) point d’entrée,- un troisième bobinage principal (B13) situé sur la troisième jambe (M13) entre le troisième (E3) et le premier (E1) point d’entrée, le premier (E1), le deuxième (E2) et le troisième (E3) points d’entrée étant électriquement connectés entre eux en montage en triangle, caractérisé en ce que l’autotransformateur comprend en outre :- un premier bobinage additionnel (YT) couplé magnétiquement au premier bobinage principal (B21) et délimité par une première borne additionnelle (K1”) où est délivrée une première tension (Va) du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc), le premier bobinage additionnel (ΥΓ) étant connecté au premier point d’entrée (E1) par l’intermédiaire d’un premier bobinage intermédiaire (ΖΓ) situé sur la troisième jambe (M13), le premier bobinage additionnel (ΥΓ) et le premier bobinage intermédiaire (ZT) étant connectés entre eux par une première borne (KT”),- un deuxième bobinage additionnel (Y2’) couplé magnétiquement au deuxième bobinage principal (B32) et délimité par une deuxième borne additionnelle (K2”) où est délivrée une deuxième tension (Vb) du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc), le deuxième bobinage additionnel (Y2’) étant connecté au deuxième point d’entrée (E2) par l’intermédiaire d’un deuxième bobinage intermédiaire (Z2’) situé sur la première jambe (M21), le deuxième bobinage additionnel (Y2’) et le deuxième bobinage intermédiaire (Z2’) étant connectés entre eux par une deuxième borne (K2’”),- un troisième bobinage additionnel (Y3’) couplé magnétiquement au troisième bobinage principal (B13) et délimité par une troisième borne additionnelle (K3”) où est délivrée une troisième tension (Vc) du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc), le troisième bobinage additionnel (Y3’) étant connecté au troisième point d’entrée (E3) par l’intermédiaire d’un troisième bobinage intermédiaire (Z3’) situé sur la deuxième jambe (M32), le troisième bobinage additionnel (Y3’) et le troisième bobinage intermédiaire (Z3’) étant connectés entre eux par une troisième borne (K3’”).
- 3. Autotransformateur selon l’une des revendications 1 ou 2, fournissant en outre trois tensions de sortie d’un deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et trois tensions de sortie d’un troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp) et ayant une amplitude maximale souhaitée différente de l’amplitude maximale souhaitée des trois tensions de sortie du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc), l’autotransformateur comprenant :- un premier bobinage auxiliaire (X1) couplé magnétiquement au deuxième bobinage principal (B32), le premier bobinage auxiliaire (X1) étant délimité par la borne où est délivrée la première tension (Vap) du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et par la borne où est délivrée la première tension (Vapp) du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp), le premier bobinage auxiliaire (X1) étant connecté au premier bobinage intermédiaire (Z1, ZT) au niveau d’un premier point intermédiaire (K1) distinct du premier point d’entrée (E1),- un deuxième bobinage auxiliaire (X2) couplé magnétiquement au troisième bobinage principal (B13), le deuxième bobinage auxiliaire (X2) étant délimité par la borne où est délivrée la deuxième tension (Vbp) du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et par la borne de la deuxième tension (Vbpp) du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp), le deuxième bobinage auxiliaire (X2) étant connecté au deuxième bobinage intermédiaire (Z2, Z2’) au niveau d’un deuxième point intermédiaire (K2) distinct du deuxième point d’entrée (E2),- un troisième bobinage auxiliaire (X3) couplé magnétiquement au premier bobinage principal (B21), le troisième bobinage auxiliaire (X3) étant délimité par la borne où est délivrée la troisième tension (Vcp) du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et par la borne de la troisième tension (Vcpp) du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp), le troisième bobinage auxiliaire (X3) étant connecté au troisième bobinage intermédiaire (Z3, Z3’) au niveau d’un troisième point intermédiaire (K3) distinct du troisième point d’entrée (E3).
- 4. Autotransformateur selon l’une des revendications 1 ou 2, fournissant en outre trois tensions de sortie d’un deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et trois tensions de sortie d’un troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp) et ayant une amplitude maximale souhaitée identique à l’amplitude maximale souhaitée des trois tensions de sortie du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc), l’autotransformateur comprenant :- Deux premiers bobinages supplémentaires (V1a, V1b) couplés magnétiquement respectivement au premier bobinage principal (B21) et au troisième bobinage principal (B13), délimités respectivement par la borne où est délivrée la première tension (Vap) du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et par la borne où est délivrée la première tension (Vapp) du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp), et connectés au premier point d’entrée (E1) par l’intermédiaire d’un premier bobinage auxiliaire (X1) couplé magnétiquement au deuxième bobinage principal (B32),- Deux deuxièmes bobinages supplémentaires (V2a, V2b) couplés magnétiquement respectivement au deuxième bobinage principal (B32) et au premier bobinage principal (B21), délimités respectivement par la borne où est délivrée la deuxième tension (Vbp) du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et par la borne où est délivrée la deuxième tension (Vbpp) du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp), et connectés au deuxième point d’entrée (E2) par l’intermédiaire d’un deuxième bobinage auxiliaire (X2) couplé magnétiquement au troisième bobinage principal (B13),- Deux troisièmes bobinages supplémentaires (V3a, V3b) couplés magnétiquement respectivement au troisième bobinage principal (B13) et au deuxième bobinage principal (B32), délimités respectivement par la borne où est délivrée la troisième tension (Vcp) du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et par la borne où est délivrée la troisième tension (Vcpp) du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp), et connectés au troisième point d’entrée (E3) par l’intermédiaire d’un troisième bobinage auxiliaire (X3) couplé magnétiquement au premier bobinage principal (B21).
- 5. Autotransformateur selon l’une des revendications 1 ou 2, fournissant en outre trois tensions de sortie d’un deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et trois tensions de sortie d’un troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp) et ayant une amplitude maximale souhaitée inférieure à l’amplitude maximale souhaitée des trois tensions de sortie du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc), l’autotransformateur comprenant :- un premier bobinage auxiliaire (X1) couplé magnétiquement au deuxième bobinage principal (B32), le premier bobinage auxiliaire (X1) étant délimité par la borne où est délivrée la première tension (Vap) du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et par la borne où est délivrée la première tension (Vapp) du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp), le premier bobinage auxiliaire (X1) étant connecté au premier bobinage intermédiaire (Z1, ΖΓ) au niveau du premier point d’entrée (E1 ),- un deuxième bobinage auxiliaire (X2) couplé magnétiquement au troisième bobinage principal (B13), le deuxième bobinage auxiliaire (X2) étant délimité par la borne où est délivrée la deuxième tension (Vbp) du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et par la borne de la deuxième tension (Vbpp) du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp), le deuxième bobinage auxiliaire (X2) étant connecté au deuxième bobinage intermédiaire (Z2, Z2’) au niveau du deuxième point d’entrée (E2),- un troisième bobinage auxiliaire (X3) couplé magnétiquement au premier bobinage principal (B21), le troisième bobinage auxiliaire (X3) étant délimité par la borne où est délivrée la troisième tension (Vcp) du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et par la borne de la troisième tension (Vcpp) du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp), le troisième bobinage auxiliaire (X3) étant connecté au troisième bobinage intermédiaire (Z3, Z3’) au niveau du troisième point d’entrée (E3).
- 6. Autotransformateur selon l’une des revendications 1 ou 2, fournissant en outre trois tensions de sortie d’un deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et trois tensions de sortie d’un troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp) et ayant une amplitude maximale souhaitée inférieure à l’amplitude maximale souhaitée des trois tensions de sortie du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc), l’autotransformateur comprenant :- Deux premiers bobinages supplémentaires (W1p, W1pp) couplés magnétiquement respectivement au premier bobinage principal (B21) et au troisième bobinage principal (B13), délimités respectivement par la borne où est délivrée la première tension (Vap) du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et par la borne où est délivrée la première tension (Vapp) du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp), et connectés au premier point d’entrée (E1) par l’intermédiaire d’un premier bobinage auxiliaire (X1) couplé magnétiquement au deuxième bobinage principal (B32),- Deux deuxièmes bobinages supplémentaires (W2p, W2pp) couplés magnétiquement respectivement au deuxième bobinage principal (B32) et au premier bobinage principal (B21), délimités respectivement par la borne où est délivrée la deuxième tension (Vbp) du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et par la borne où est délivrée la deuxième tension (Vbpp) du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp), et connectés au deuxième point d’entrée (E2) par l’intermédiaire d’un deuxième bobinage auxiliaire (X2) couplé magnétiquement au troisième bobinage principal (B13),- Deux troisièmes bobinages supplémentaires (W3p, W3pp) couplés magnétiquement respectivement au troisième bobinage principal (B13) et au deuxième bobinage principal (B32), délimités respectivement par la borne où est délivrée la troisième tension (Vcp) du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) et par la borne où est délivrée la troisième tension (Vcpp) du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp), et connectés au troisième point d’entrée (E3) par l’intermédiaire d’un troisième bobinage auxiliaire (X3) couplé magnétiquement au premier bobinage principal (B21).
- 7. Autotransformateur selon l’une des revendications 3 à 6, les première (Vap), deuxième (Vbp) et troisième (Vcp) tensions de sortie du deuxième groupe de trois tensions de sortie (Vap, Vbp, Vcp) étant déphasées d’un premier angle de déphasage (a) respectivement par rapport à la première (Va), deuxième (Vb) et troisième (Vc) tensions de sortie du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc), et les première (Vapp), deuxième (Vbpp) et troisième (Vcpp) tensions de sortie du troisième groupe de trois tensions de sortie (Vapp, Vbpp, Vcpp) étant déphasées d’un deuxième angle de déphasage respectivement par rapport à la première (Va), deuxième (Vb) et troisième (Vc) tensions de sortie du premier groupe de trois tensions de sortie (Va, Vb, Vc), le premier angle de déphasage et le deuxième angle de déphasage ayant la même valeur absolue (a), le premier angle de déphasage étant positif, et le deuxième angle de déphasage étant négatif.
- 8. Autotransformateur selon la revendication précédente, l’angle de déphasage (a) étant égal à 37°.
- 9. Autotransformateur selon la revendication 7, l’angle de déphasage (a) étant égal à 40°.
- 10. Convertisseur alternatif-continu caractérisé en ce qu’il5 utilise un autotransformateur selon l’une des revendications précédentes, une diode en direct étant reliée entre chaque sortie de l’autotransformateur et une sortie positive du convertisseur, et une diode en inverse étant reliée entre chaque sortie de l’autotransformateur et une sortie négative du convertisseur.
Priority Applications (3)
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| WO2021229190A1 (fr) * | 2020-05-15 | 2021-11-18 | Safran | Autotransformateur, unité autotransformateur-redresseur et procédé de connexion d'un équipement électrique à un réseau triphasé au moyen d'une unité autotransformateur-redresseur |
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| US5619407A (en) * | 1996-02-06 | 1997-04-08 | Robicon Corporation | Autotransformer |
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-
2017
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-
2018
- 2018-04-26 FR FR1800369A patent/FR3069697B1/fr active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5619407A (en) * | 1996-02-06 | 1997-04-08 | Robicon Corporation | Autotransformer |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021229190A1 (fr) * | 2020-05-15 | 2021-11-18 | Safran | Autotransformateur, unité autotransformateur-redresseur et procédé de connexion d'un équipement électrique à un réseau triphasé au moyen d'une unité autotransformateur-redresseur |
| FR3110280A1 (fr) * | 2020-05-15 | 2021-11-19 | Safran | Autotransformateur, unité autotransformateur-redresseur et procédé de connexion associés |
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| Publication number | Publication date |
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