FR3111757A1 - Gradateur électronique - Google Patents
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Abstract
GRADATEUR ÉLECTRONIQUE
Un aspect de l’invention concerne un gradateur de courant (100) destiné à être connecté à un conducteur d'alimentation d'une charge branchée sur un réseau électrique alternatif par une première borne électrique (110) dite phase et une deuxième borne électrique (120) dite retour charge, le gradateur de courant (100) comprenant un bloc fonctionnel de pré-commutation (200) et un bloc fonctionnel de commutation (300), le bloc fonctionnel de pré-commutation (200) étant configuré pour réaliser une commutation sur au moins une alternance électrique du réseau électrique, faisant passer le gradateur de courant (100) d'un état bloqué à un état passant, le bloc fonctionnel de commutation (300) étant configuré pour prendre le relai du bloc fonctionnel de pré-commutation, dans lequel un moyen d'adaptation électrique (500) comprenant une tension à ses bornes pour réduire la différence de tension entre la phase (110) et le retour charge (120) lors du relai.
Figure à publier avec l’abrégé : Figure 4
Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
Le domaine technique de l’invention est celui des gradateurs de courant pour charge de puissance, notamment une lampe, branchée sur un réseau électrique alternatif et plus particulièrement la compatibilité électrique des gradateurs de courant.
ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
Un gradateur de courant est destiné à réduire la puissance active délivrée dans un appareillage électrique, telle qu'une lampe, branchée à un réseau électrique alternatif. Le gradateur de courant réalise la diminution de la puissance active en coupant la circulation du courant dans le circuit pendant une partie de chaque alternance du réseau électrique. Lorsque la circulation de courant est coupée, le gradateur de courant est dans un état bloqué et lorsque le courant circule, le gradateur de courant est dans un état passant. Le gradateur de courant réalise une commutation pour passer de l'état bloqué à l'état passant.
Les gradateurs de courant comportent notamment un bloc fonctionnel de commutation, comportant par exemple un triac ou un ou plusieurs thyristors. Toutefois la commutation rapide et non maîtrisable, dite "tout ou rien", des blocs fonctionnel de commutation présente l'inconvénient de générer des harmoniques sur le réseau électriques. Afin de ne pas perturber les autres dispositifs électriques connectés au réseau électrique, la norme CIPSR 15°:2005 contraint l'amplitude des harmoniques lors de la commutation.
Il est connu de l'art antérieur de modifier le montage électrique du bloc fonctionnel de commutation en ajoutant un filtre passe-bas comprenant une bobine, en série avec chaque triac ou thyristor, afin de filtrer la tension transitoire. Le filtrage passe-bas coupe les hautes fréquences du régime transitoire, lissant la commutation et réduisant ainsi l'amplitude des harmoniques. Toutefois les bobines mises en œuvre sont généralement volumineuses et présentent un coût élevé et peu généré un grésillement inconfortable pour l’utilisateur.
Afin de contourner l'utilisation d'une bobine, il est également connu de l'art antérieur de modifier le montage électrique en ajoutant un bloc fonctionnel de pré-commutation comportant par exemple un transistor piloté en régime linéaire. Le bloc fonctionnel de pré-commutation réalise la commutation de manière contrôlée et plus lente. Ainsi, l'amplitude des harmoniques est réduite, voir supprimée. Une fois la commutation réalisée et la circulation du courant électrique établie, le bloc fonctionnel de commutation prend le relai pour maintenir l'état passant.
Toutefois la différence entre la tension de saturation aux bornes du bloc fonctionnel de pré-commutation et aux bornes du bloc fonctionnel de commutation pendant le passage de relai peut créer une brève chute de tension, générant des harmoniques supplémentaires.
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en offrant un dispositif permettant de réduire la puissance active délivrée au sein d'une charge par un réseau électrique, le dispositif permettant notamment de réduire l'amplitude des harmoniques sur le réseau.
Un aspect de l’invention concerne un gradateur de courant destiné à être connecté à un conducteur d'alimentation en série avec une charge branchée sur un réseau électrique alternatif par une première borne électrique dite phase et une deuxième borne électrique dite retour charge, le gradateur de courant comprenant :
- un bloc fonctionnel de pré-commutation configuré pour réaliser une commutation sur au moins une alternance électrique du réseau électrique, faisant passer le gradateur de courant d'un état bloqué à un état passant,
- un bloc fonctionnel de commutation configuré pour prendre le relai du bloc fonctionnel de pré-commutation et maintenir l'état passant,
- un moyen d'adaptation électrique en série avec le bloc fonctionnel de commutation, comprenant une tension à ses bornes pour réduire la différence de tension entre la phase et le retour charge lors du relai entre le bloc fonctionnel de pré-commutation et le bloc fonctionnel de commutation.
Le moyen d'adaptation électrique réduit l'amplitude de la chute de tension lors du passage de relai entre le bloc fonctionnel de pré-commutation et le bloc fonctionnel de commutation. La variation de tension étant plus faible, l'amplitude des harmoniques est réduite. Si le moyen d'adaptation électrique supprime complètement la chute de tension lors du passage de relai alors la génération d'harmoniques est supprimée.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans les paragraphes précédents, le gradateur de courant selon l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- Selon un mode de réalisation, le bloc fonctionnel de commutation comprend un premier thyristor et un deuxième thyristor, le gradateur comprenant :
- une première ligne connectée entre la phase et le retour charge, comportant le premier thyristor connecté de manière à couper chaque alternance négative ;
- une deuxième ligne connectée entre la phase et le retour charge, comportant le deuxième thyristor connecté de manière à couper chaque alternance positive ;
- selon un exemple de ce mode de réalisation, la première ligne et la deuxième ligne sont connectées de manière à former une branche et le premier thyristor et le deuxième thyristor sont connectés de manière à former un triac, le moyen d'adaptation électrique étant connecté en série avec le triac au sein de la branche ;
- selon un exemple du mode de réalisation précédent, le moyen d'adaptation électrique comprend une première diode connectée en série au sein de la première ligne et une deuxième diode connectée en série au sein de la deuxième ligne ;
- Selon un mode de réalisation, le bloc fonctionnel de commutation comprend un triac formant une portion d’une première et d’une deuxième ligne selon le sens du courant dans le triac et en ce que le moyen d'adaptation électrique est connecté en série avec le triac.
- Selon un mode de réalisation, le bloc de pré-commutation comporte :
- un transistor de type MOSFET ou de type bipolaire, comprenant une polarisation, configuré pour lisser la commutation ;
- un pont redresseur configuré pour redresser les alternances négatives du réseau électrique en alternances positives, comprenant une première entrée, une deuxième entrée, une sortie redressée et une masse, la première entrée et la deuxième entrée étant respectivement connectées à la phase et au retour charge et le transistor étant polarisé en direct par la sortie redressée et la masse ;
- selon un exemple de ce mode de réalisation et du mode de réalisation précédent, la première diode et la deuxième diode font partie du pont redresseur ;
- selon un exemple de ce mode de réalisation et de l’exemple du mode de réalisation dans lequel le premier thyristor et le deuxième thyristor forment un triac, la première diode et la deuxième diode sont connectée en parallèle tête-bêche, en série avec le triac ;
- selon un mode de réalisation, le gradateur de courant comprend une unité de commande pour commander le bloc de pré-commutation et le bloc de commutation l’un après l’autre ;
Par "redresser une alternance", on entend changer le signe de l'alternance. Ainsi l'alternance négative redressée est positive.
Par "ligne", on entend une portion de circuit par lequel passe le courant et où tous les éléments que comporte cette portion de circuit sont connectés en série. Autrement dit, une résistance en série avec un ensemble de deux diodes montées tête-bêche en parallèles forment deux lignes distinctes, une première ligne de la résistance et une diode et une deuxième ligne de l’autre diode et la résistance.
Par "branche", on entend l'union de deux lignes distinctes se rejoignant dans un nœud pour ne former plus qu'une seule portion de circuit. Autrement dit, dans l’exemple précèdent, la branche comprend la résistance par lequel le courant circule dans les deux lignes comprenant chacune une diode.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention. Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
Dans la suite, par le terme "approximativement compris", on entend compris dans un intervalle à ±10 % près.
La représente la schématique d’un premier mode de réalisation d'un gradateur de courant 100, connecté au sein d'un conducteur d'alimentation L, B, N d'une charge C, par exemple une lampe à incandescence, branchée sur un réseau électrique alternatif R par une première borne électrique 110, dite phase, et une deuxième borne électrique 120, dite retour charge. Un courant I circule dans le conducteur L, B, N et une tension V est présente au borne du gradateur de courant 100.
Le réseau R peut être un réseau électrique domestique par exemple de tension efficace oscillant à une fréquence de .
Le gradateur de courant 100, dans un état bloqué 5, représenté sur la , coupe la circulation du courant I dans le conducteur d'alimentation L, B, N de la charge C. Le gradateur de courant 100, dans un état passant 9, représenté sur la [Fig. 3], permet la circulation du courant I dans le conducteur L, B, N. Le gradateur de courant 100 passe de l'état bloqué à l'état passant en réalisant une commutation 4 représentée sur la [Fig. 2] et la [Fig. 3].
L'état bloqué 5, l'état passant 9 et la réalisation de la commutation 4 seront décrit plus particulièrement dans la .
Le gradateur de courant 100 comprend un bloc fonctionnel de pré-commutation 200 et un bloc fonctionnel de commutation 300. Le bloc fonctionnel de pré-commutation 200 est configuré pour réaliser la commutation 4, faisant passer le gradateur de courant 100 de l'état bloqué 5 à l'état passant 9. Le bloc fonctionnel de commutation 300 est configuré pour prendre le relai du bloc fonctionnel de pré-commutation 200, à la suite de la commutation 4 et maintenir l'état passant 9. Le bloc fonctionnel de pré-commutation 200 et le bloc fonctionnel de commutation 300 sont connecté en parallèle, entre la phase 110 et le retour charge 120.
Le gradateur de courant 100 est remarquable en ce qu'il comprend également un moyen d'adaptation électrique 500 en série avec le bloc fonctionnel de commutation 300. Le moyen d'adaptation électrique 500 comprend une tension à ses bornes pour réduire la différence de tension V entre la phase 110 et le retour charge 120 lors du relai entre le bloc fonctionnel de pré-commutation 200 et le bloc fonctionnel de commutation 300.
Le moyen d'adaptation électrique 500 peut être un circuit inductif ou une diode ou encore un interrupteur électronique.
Le gradateur de courant 100 selon le premier mode de réalisation représenté sur la permet de réduire la puissance active au borne de la charge C en réduisant le courant efficace délivré par le réseau R. La [Fig. 2] présente schématiquement l'évolution du courant I en fonction du temps, circulant entre la phase 110 et le retour charge 120. Sur une première partie 7 de la [Fig. 2] , la puissance active n'est pas réduite, c’est-à-dire que le gradateur de courant 100 est dans l'état passant, et le courant I présente une tendance sinusoïdale de période T, centrée sur . Sur la deuxième partie 6 de la , la puissance active est réduite. Durant cette deuxième partie 6, le courant I est coupé pendant un temps de coupure T1 pour chaque alternance positive 2 et négative 3. Pendant la coupure de courant I, le gradateur de courant 100 est dans l'état bloqué 5. Dans ce mode de réalisation, la coupure de courant I démarre à chaque changement de signe de la tension V, dit mode de coupure sur front montant ou "leading edge" en anglais.
L'alternance est dite positive si la tension V entre la phase 110 et le retour charge 120 est positive. L'alternance est dite négative si la tension V entre la phase 110 et le retour charge 120 est négative.
Sur la , le gradateur de courant 100 selon le premier mode de réalisation représenté sur la [Fig. 1] est initialement dans un état bloqué 5. La tension V imposée par le réseau électrique R entre la phase 110 et le retour charge 120 est non-nulle. La commutation 4, s'étend sur une durée de commutation T4, et est réalisée par le bloc fonctionnel de pré-commutation 200, faisant passer graduellement le gradateur de courant 100 de l'état bloqué 5 à l'état passant 9. Le courant I suit une variation continue et lisse.
Le gradateur de courant 100 reste dans l'état passant 9 pendant une durée passant T2 à la suite de laquelle le gradateur de courant 100 repasse dans l'état bloqué 5. La durée passant T2 prend généralement fin lorsque la tension V change de signe, passant de l'alternance positive 2 à l'alternance négative 3.
Plus la variation de courant I en fonction du temps est faible et plus les harmoniques générées par la commutation 4 sont faibles. Autrement dit, plus le temps de commutation T4 est long et plus l'amplitude des harmoniques est réduite.
À la suite de la commutation 4, le bloc fonctionnel de commutation 300 prend le relai de manière à maintenir l'état passant 9, laissant le courant I circuler entre la phase 110 et le retour charge 120.
La présente schématiquement le gradateur de courant 100 selon un premier exemple du premier mode de réalisation.
Le bloc fonctionnel de pré-commutation 200 comprend un pont redresseur 400 configuré pour redresser les alternances négatives 3 du réseau électrique R. Le pont redresseur 400 comprend une première et une deuxième entrées respectivement connectées à la phase 110 et au retour charge 120. Le pont redresseur 400 comprend également une première sortie dite sortie redressée et une deuxième sortie dite masse 405. Le pont redresseur 400 est configuré tel que la tension entre la sortie redressée et la masse 405 soit positive.
Le pont redresseur 400 peut par exemple comprendre une première diode de redressement 401, une deuxième diode de redressement 402, une troisième diode de redressement 403 et une quatrième diode de redressement 404, connectées de manière à redresser les alternances négatives 3. Les diodes 401, 402, 403, 404 peuvent être par exemple de type P-N, dites diodes standard, ou Schottky.
Le bloc fonctionnel de pré-commutation 200 comprend un transistor 201. Le transistor 201 du premier exemple est en l’occurrence un transistor à effet de champ à grille isolée, plus couramment appelé MOSFET. Avantageusement, le transistor 201 peut également être un transistor bipolaire. Le collecteur du transistor 201, également appelé drain, est connecté sur la sortie redressée du pont redresseur 400. L'émetteur du transistor 201, également appelé source, est connecté sur la masse 405 du pont redresseur 400. La base du transistor 201, également appelée grille, est connectée à une commande de pré-commutation 206 configurée pour appliquer un courant de commande sur la base du transistor 201. Avantageusement, le bloc fonctionnel de pré-commutation 200 peut comporter une résistance d'émetteur 202, connectée entre l'émetteur du transistor 201 et la masse du pont redresseur 400.
Selon le courant de commande appliqué sur la base, le transistor 201 peut passer de l'état bloqué à l'état saturé par un fonctionnement linéaire. Lorsque le transistor 201 est dans l'état bloqué, aucun courant I ne passe par le bloc fonctionnel de pré-commutation 200. Lorsque le transistor 201 est dans l'état saturé, le courant I passe par le bloc fonctionnel de pré-commutation 200. En fonctionnement linéaire, le courant I passant par le bloc fonctionnel de pré-commutation 200 est proportionnel au courant de commande de la commande de pré-commutation 206. Ainsi la variation du courant de commande de la commande de pré-commutation 206 influence directement le passage du courant I et donc la durée de commutation T4. Ainsi plus la variation du courant de commande est faible (lente) et plus la génération d’harmoniques est réduite.
Préférentiellement la commande de pré-commutation 206 est déclenchée par une unité de commande (non représentée), tel qu'un circuit de commande ou un microcontrôleur.
Une fois la commutation 4 réalisée par le bloc fonctionnel de pré-commutation 200, le bloc fonctionnel de commutation 300 est rendu passant afin de conduire le courant I et maintenir l'état passant 9 pendant la durée passant T2.
Selon ce premier exemple de ce premier mode de réalisation, le bloc fonctionnel de commutation 300 comprend un premier thyristor 301 et un deuxième thyristor 302. Le gradateur comprend:
- une première ligne 310 connectée entre la phase 110 et le retour charge 120, comportant le premier thyristor 301 connecté en série de manière à couper chaque alternance négative 3 ;
- une deuxième ligne 320 connectée entre la phase 110 et le retour charge 120, comportant le deuxième thyristor 302 connecté en série de manière à couper chaque alternance positive 2 ;
La première ligne 310 et la deuxième ligne 320 sont connectées en parallèle, chacune entre la phase 110 et le retour charge 120.
La cathode du premier thyristor 301 est orientée vers le retour charge 120 et l'anode du premier thyristor 301 est orientée vers la phase 110. Ainsi, chaque alternance négative 3 polarise le premier thyristor 301 en inverse qui passe dans un état bloqué. De la même manière, la cathode du deuxième thyristor 302 est orientée vers la phase 110 et l'anode du deuxième thyristor 302 est orientée vers le retour charge 120. Ainsi, chaque alternance positive 2 polarise le deuxième thyristor 302 en inverse qui passe dans un état bloqué.
La gâchette du premier thyristor 301 et la gâchette du deuxième thyristor 302 sont connectés respectivement à une première commande de commutation 305 et une deuxième commande de commutation 306. Les première et deuxième commandes de commutation 305, 306 sont configurées pour faire passer les premier et deuxième thyristors 301, 302 dans l'état passant. La première commande de commutation 305 est déclenchée préférentiellement lorsqu'une alternance positive 2 est présente entre la phase 110 et le retour charge 120 et la deuxième commande de commutation 306 est préférentiellement déclenchée pour une alternance négative 3.
Lorsque les premier et deuxième thyristors 301, 302 sont bloqués, aucun courant I ne circule à travers le bloc fonctionnel de commutation 300. Lorsque le premier thyristor 301 est passant, chaque alternance positive 2 du courant I peut circuler à travers le bloc fonctionnel de commutation 300. Lorsque le deuxième thyristor 302 est passant, chaque alternance négative 3 du courant I peut circuler à travers le bloc fonctionnel de commutation 300.
Les première et deuxième commandes de commutation 305, 306 sont déclenchées immédiatement après la commutation 4, pour la durée passant T2.
Préférentiellement les première et deuxième commandes 305, 306 sont déclenchées par l'unité de commande.
Le moyen d'adaptation électrique 500 est connecté en série sur la première ligne 310 et sur la deuxième ligne 320. Le moyen d'adaptation électrique 500 comprend, dans ce premier exemple du premier mode de réalisation, une première diode 501 connectée sur la première ligne 310 et une deuxième diode 502 connectée sur la deuxième ligne 320. La première diode 501 est connectée en série avec le premier thyristor 301 au sein de la première ligne 310. La cathode de la première diode 501 est orientée vers le retour charge 120 et l'anode de la première diode 501 est orientée vers la phase 110. Ainsi, chaque alternance négative 3 polarise la première diode 501 en inverse qui passe dans un état bloqué. La deuxième diode 502 est connectée en série avec le deuxième thyristor 302 au sein de la deuxième ligne 320. La cathode de la deuxième diode 502 est orientée vers la phase 110 et l'anode de la deuxième diode 502 est orientée vers le retour charge 120. Ainsi, chaque alternance positive 2 polarise la deuxième diode 502 en inverse qui passe dans un état bloqué.
La présente schématiquement en trait plein la variation de la tension V entre la phase 110 et le retour charge 120 du gradateur de courant 100 selon le premier exemple du premier mode de réalisation. La [Fig. 5] est notamment centrée par un agrandissement en amplitude sur la fin du temps de commutation T4 et le début de la durée passant T2, lorsque le bloc fonctionnel de pré-commutation 200 passe le relai au bloc fonctionnel de commutation 300. Pendant le temps de commutation T4, la tension V correspond à la tension aux bornes aux bornes du gradateur 100. À la fin du temps de commutation T4, la tension V montre un plateau correspondant à la saturation du transistor 201. Lorsque la durée passant T2 débute, la tension V marque une discontinuité.
La présente une première chute de tension 10 lors du passage de relai entre le bloc fonctionnel de pré-commutation 200 et le bloc fonctionnel de commutation 300. La première chute de tension 10 correspond à la différence entre une première tension aux bornes du bloc fonctionnel de pré-commutation 200 et une deuxième tension aux bornes du bloc fonctionnel de commutation 300 et du moyen d'adaptation électrique 500 selon le premier exemple du premier mode de réalisation du gradateur de courant 100 selon l'invention.
Lorsque le transistor 201 du bloc fonctionnel de pré-commutation 200 est saturé, la tension à ses bornes est typiquement comprise approximativement entre et où est la résistance équivalente du transistor 201. est la tension aux bornes de la résistance 202. Dans la suite les tensions :
- aux bornes de la diode 401 est appelée
- aux bornes de la diode 402 est appelée
- aux bornes de la diode 403 est appelée
- aux bornes de la diode 404 est appelée
La tension V aux bornes du gradateur de courant 100 lorsque le courant I passe par le bloc fonctionnel de pré-commutation 200, que l'on notera , est égale :
- si le courant I présente une alternance positive 2, à :
- si le courant I présente une alternance négative 3, à :
Par exemple, pour une valeur de résistance de la résistance d'émetteur 202 égale à sous un courant de , la tension est comprise approximativement entre et .
- si le courant I présente une alternance positive 2, à :
- ou si le courant I présente une alternance négative 3, à :
Les tensions de seuil , des première et deuxième diodes 501, 502 sont en générale comprises approximativement entre et . Ainsi, la tension est comprise approximativement entre et .
Au passage de relai entre le bloc fonctionnel de pré-commutation 200 et le bloc fonctionnel de commutation 300, la première chute de tension 10 est comprise approximativement entre et .
Ainsi, la deuxième chute de tension 11 est comprise entre et .
La valeur maximum de la première chute de tension 10, grâce à la mise en œuvre du moyen d'adaptation électrique 500, est plus faible que la valeur maximum de la deuxième chute de tension 11 de l’art antérieur. Ainsi, le moyen d'adaptation électrique 500 permet de réduire l'amplitude des harmoniques causées par le relai entre le bloc fonctionnel de pré-commutation 200 et le bloc fonctionnel de commutation 300.
Une comparaison réalisée par les inventeurs entre le gradateur de courant 100 selon l'invention et un gradateur de courant selon l'art antérieur montre une réduction de l'amplitude entre la première chute de tension 10 et la deuxième chute de tension 11 d'environ -45%, soit une baisse d'environ à .
La présente le gradateur de courant 100 selon un deuxième exemple du premier mode de réalisation. Dans ce deuxième exemple de ce mode de réalisation, le bloc fonctionnel de commutation 300 comporte un triac 330. La gâchette du triac 330 est connectée à la première commande de commutation 305. La première ligne 310 et la deuxième ligne 320 forment une première branche 3120 au sein de laquelle le triac 330 est monté en série avec le moyen d'adaptation électrique 500.
Selon un exemple, les premier et deuxième thyristors 301, 302 peuvent être connectés de manière à former le triac 330. Auquel cas les premier et deuxième thyristors 301, 302 sont montés en tête-bêche. L'anode du premier thyristor 301 est connecté à la cathode du deuxième thyristor 302. L'anode du deuxième thyristor 302 est connecté à la cathode du premier thyristor 301. Les gâchettes des premier et deuxième thyristors 301, 302 sont connectées entre elles et reliées à la première commande de commutation 305.
Le moyen d'adaptation électrique 500 est le bloc connecté en série, à la suite du triac 330, au sein de la première branche 3120. Dans cet exemple, le moyen d'adaptation électrique 500 comporte la première et la deuxième diode 501, 502. La première diode 501, dans la première ligne 310, est montée en tête-bêche avec la deuxième diode 502, dans la deuxième ligne 320. L'anode de la première diode 501 est connecté à la cathode de la deuxième diode 502 et l'anode de la deuxième diode 502 est connecté à la cathode de la première diode 501. La première diode 501 et la deuxième diode 502 forment ainsi un ensemble connecté en série au sein de la première branche 3120.
L'utilisation du triac 330 permet de supprimer la deuxième commande de commutation 306, réduisant le nombre de connexion et la complexité de réalisation de l’unité de commande.
La présente le gradateur de courant 100 selon un troisième exemple de ce premier mode de réalisation dans lequel le moyen d'adaptation 500 fait partie du pont redresseur 400 du bloc de pré-commutation 200.
La première ligne 310, reliant la phase 110 à la masse 405, forme une deuxième branche 3210 avec la deuxième ligne 320, reliant le retour charge 120 à la masse 405.
La première ligne 310 relie l'anode du premier thyristor 301 à la phase 110 et la cathode du premier thyristor 301 à la masse 405 du pont redresseur 400 par, en l’occurrence, la deuxième branche 3210. La première ligne 310 comprend en outre la deuxième diode de redressement 402 qui relie la masse 405 du pont redresseur 400 au retour charge 120. La deuxième diode de redressement 402, en série avec le premier thyristor 301 entre la phase 110 et le retour charge 120, adapte également la tension V entre la phase 110 et le retour charge 120. Ainsi la deuxième diode de redressement 402 est la première diode 501 du moyen d'adaptation 500. Autrement dit la deuxième diode de redressement 402 a la fonction de la première diode 501 du moyen d'adaptation 500 des deuxième et troisième modes de réalisation précédents.
De la même manière, la deuxième ligne 320 relie l'anode du deuxième thyristor 302 au retour charge 120 et la cathode du deuxième thyristor 302 à la masse 405 du pont redresseur 400 par la deuxième branche 3210. La deuxième ligne 320 comprend en outre la troisième diode de redressement 403 qui relie la masse 405 à la phase 110. La troisième diode de redressement 403, en série avec le deuxième thyristor 302 entre le retour charge 120 et la phase 110, adapte la tension V entre la phase 110 et le retour charge 120. Ainsi la troisième diode de redressement 403 est la deuxième diode 502 du moyen d'adaptation 500. Autrement dit la troisième diode de redressement 403 a la fonction de la deuxième diode 502 du moyen d'adaptation 500 des deuxième et troisième modes de réalisation précédents.
Le moyen d'adaptation 500 faisant partie du pont redresseur 400 permet de réduire le nombre de diode total nécessaire à la réalisation du gradateur de courant 100.
Selon un deuxième mode de réalisation, le gradateur de courant est à trois fils. Les différents exemples du premier mode de réalisation, s’applique au gradateur de courant du deuxième mode de réalisation sauf en ce que le gradateur comprend une troisième borne destinée à être reliée au neutre N à l’autre borne de la charge. L’unité de commande du gradateur est donc adaptée à être en parallèle à la charge et ainsi être alimenté indépendamment des états des blocs fonctionnels de commutations et pré-commutation.
Claims (9)
- Gradateur de courant (100) destiné à être connecté à un conducteur d'alimentation (L, B, N) en série avec une charge (C) branchée sur un réseau électrique alternatif (R) par une première borne électrique (110) dite phase et une deuxième borne électrique (120) dite retour charge, le gradateur de courant (100) comprenant :
- un bloc fonctionnel de pré-commutation (200) configuré pour réaliser une commutation (4) sur au moins une alternance électrique du réseau électrique (R), faisant passer le gradateur de courant (100) d'un état bloqué (5) à un état passant (9),
- un bloc fonctionnel de commutation (300) configuré pour prendre le relai du bloc fonctionnel de pré-commutation (200) et maintenir l'état passant (5),
- un moyen d'adaptation électrique (500) en série avec le bloc fonctionnel de commutation (300), comprenant une tension à ses bornes pour réduire la différence de tension entre la phase (110) et le retour charge (120) lors du relai entre le bloc fonctionnel de pré-commutation (200) et le bloc fonctionnel de commutation (300).
- Gradateur de courant (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le bloc de pré-commutation (200) comporte :
- un transistor (201) de type MOSFET ou de type bipolaire, comprenant une polarisation, configuré pour lisser la commutation (4) ;
- un pont redresseur (400) configuré pour redresser les alternances négatives (3) du réseau électrique (R) en alternances positives (2), comprenant une première entrée, une deuxième entrée, une sortie redressée et une masse (405), la première entrée et la deuxième entrée étant respectivement connectées à la phase (110) et au retour charge (120) et le transistor (201) étant polarisé en direct par la sortie redressée et la masse (405).
- Gradateur de courant (100) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le bloc fonctionnel de commutation (300) comprend un triac formant une portion d’une première et d’une deuxième ligne selon le sens du courant dans le triac et en ce que le moyen d'adaptation électrique (500) est connecté en série avec le triac (330).
- Gradateur de courant (100) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le bloc fonctionnel de commutation (300) comprend un premier thyristor (301) et un deuxième thyristor (302), le gradateur comprenant :
- une première ligne (310) connectée entre la phase (110) et le retour charge (120), comportant le premier thyristor (301) connecté de manière à couper chaque alternance négative ;
- une deuxième ligne (320) connectée entre la phase (110) et le retour charge (120), comportant le deuxième thyristor (302) connecté de manière à couper chaque alternance positive.
- Gradateur de courant (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première ligne (310) et la deuxième ligne (320) sont connectées de manière à former une branche (3120) et le premier thyristor (301) et le deuxième thyristor (302) sont connectés de manière à former un triac (330), le moyen d'adaptation électrique (500) étant connecté en série avec le triac (330) au sein de la branche (3120).
- Gradateur de courant (100) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le moyen d'adaptation électrique comprend une première diode (501) connectée en série au sein de la première ligne (310) et une deuxième diode (502) connectée en série au sein de la deuxième ligne (320).
- Gradateur de courant (100) selon les revendications 2 et 6, dans lequel la première diode (501) et la deuxième diode (502) font partie du pont redresseur (400).
- Gradateur de courant (100) selon la revendication 6 combinée avec l'une quelconque des revendications 3 ou 5, dans lequel, la première diode (501) et la deuxième diode (502) sont connectée en parallèle tête-bêche, en série avec le triac (330).
- Gradateur de courant (100) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une unité de commande pour commander le bloc de pré-commutation (200) et le bloc de commutation (300) l’un après l’autre.
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2021
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