FR3112911A1 - Agencement de redresseur - Google Patents

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Abstract

Agencement de redresseur Un agencement de redresseur (20) destiné à redresser une tension alternative en une tension continue comporte des bornes (21, 22, 23, 24), des agencements de circuits (31, 32, 33, 34, 35, 36), un dispositif d'interconnexion (26) et un circuit intermédiaire (50), lesquels agencements de circuits comportent respectivement une première borne d'agencement de circuit (A) et une deuxième borne d'agencement de circuit (B) entre lesquelles sont prévus un dispositif de commutation (92) et une bobine (91) connectée en série avec le dispositif de commutation, lesquels dispositifs de commutation sont interconnectés au circuit intermédiaire, et lequel dispositif d'interconnexion est conçu pour permettre au moins une première configuration et une deuxième configuration, première configuration dans laquelle les agencements de circuits forment un premier groupe (31, 32, 35, 36) et un deuxième groupe (33, 34), dans lequel deux bornes sont reliées aux agencements de circuits du premier groupe mais pas aux agencements de circuits du deuxième groupe, et dans lequel deux bornes (22, 23) sont reliées aux agencements de circuits du deuxième groupe mais pas aux agencements de circuits du premier groupe, et deuxième configuration dans laquelle au moins l'une des bornes (24) est reliée à tous les agencements de circuits. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1

Description

Agencement de redresseur
L'invention concerne un agencement de redresseur.
Le document US 2015/0061606 A1 divulgue un redresseur pour générateurs présentant des vitesses différentes et une pluralité de redresseurs passifs qui sont connectés en série.
Le document US 5,952,812 A divulgue une inductance ou une bobine qui est reliée en parallèle avec les bornes d'entrée d'un redresseur.
Le document US 2010/0220501 A1 présente un redresseur qui est relié côté sortie à deux onduleurs interconnectés en parallèle, lesquels onduleurs alimentent respectivement un transformateur associé.
Le document EP 2 567 857 A1 présente une interconnexion de toutes les phases d'un transformateur de tension par un mécanisme de commutation.
Le document EP 0 660 498 A2 présente un redresseur de Vienne et son fonctionnement.
L'objet de l'invention est de fournir un nouvel agencement de redresseur.
Ce but atteint par un agencement de redresseur destiné à redresser une tension alternative en une tension continue,
lequel agencement de redresseur comporte des bornes, des agencements de circuits, un dispositif d'interconnexion et un circuit intermédiaire,
lesquelles bornes comprennent une première borne, une deuxième borne, une troisième borne et une quatrième borne, lequel circuit intermédiaire comporte une première ligne, une deuxième ligne et au moins un condensateur entre la première ligne et la deuxième ligne,
lesquels agencements de circuits comportent respectivement une première borne d'agencement de circuit et une deuxième borne d'agencement de circuit, entre lesquelles sont prévus un dispositif de commutation et une bobine connectée en série avec le dispositif de commutation, dans lequel l'ordre du dispositif de commutation et de la bobine est respectivement le même entre les premières bornes d'agencements de circuits et les deuxièmes bornes d'agencements de circuits associées des agencements de circuits,
lesquels dispositifs de commutation sont interconnectés à la première ligne et à la deuxième ligne
et lequel dispositif d'interconnexion est conçu pour permettre au moins une première configuration et une deuxième configuration,
première configuration dans laquelle les agencements de circuits forment un premier groupe et un deuxième groupe,
dans lequel la première borne et la quatrième borne sont reliées aux agencements de circuits du premier groupe mais pas aux agencements de circuits du deuxième groupe, et dans lequel la deuxième borne et la troisième borne sont reliées aux agencements de circuits du deuxième groupe mais pas aux agencements de circuits du premier groupe,
et deuxième configuration dans laquelle au moins l'une des bornes est reliée à tous les agencements de circuits.
Un agencement de redresseur destiné à redresser une tension alternative en une tension continue comporte des bornes, des agencements de circuits, un dispositif d'interconnexion et un circuit intermédiaire, lesquelles bornes comprennent une première borne, une deuxième borne, une troisième borne et une quatrième borne, lequel circuit intermédiaire comporte une première ligne, une deuxième ligne et au moins un condensateur entre la première ligne et la deuxième ligne, lesquels agencements de circuits comportent respectivement une première borne d'agencement de circuit et une deuxième borne d'agencement de circuit entre lesquelles sont prévus un dispositif de commutation et une bobine connectée en série avec le dispositif de commutation, dans lequel l'ordre du dispositif de commutation et de la bobine est respectivement le même entre les premières bornes de circuit et les deuxièmes bornes de circuit associées des agencements de circuits, lesquels dispositifs de commutation sont interconnectés à la première ligne et à la deuxième ligne, et lequel dispositif d'interconnexion est conçu pour permettre au moins une première configuration et une deuxième configuration, première configuration dans laquelle les agencements de circuits forment un premier groupe et un deuxième groupe, dans lequel la première borne et la quatrième borne sont reliées aux agencements de circuits du premier groupe mais pas aux agencements de circuits du deuxième groupe, et dans lequel la deuxième borne et la troisième borne sont reliées aux agencements de circuits du deuxième groupe mais pas aux agencements de circuits du premier groupe, et deuxième configuration dans laquelle au moins l'une des bornes est reliée à tous les agencements de circuits.
Le dispositif d'interconnexion permet donc différentes configurations entre les bornes et les agencements de circuits.
La première configuration permet deux trajets de courant indépendants, respectivement par l'intermédiaire du premier groupe et par l'intermédiaire du deuxième groupe d'agencements de circuits. Par conséquent, le courant maximal aux bornes est plus faible que lorsque des bornes individuelles sont connectées ensemble. Étant donné que, par exemple, lorsque l'agencement de redresseur est utilisé dans un véhicule, les bornes sont reliées à un pôle de charge par l'intermédiaire d'une fiche de charge, la fiche de charge peut être conçue pour des courants maximaux plus faibles sur les bornes individuelles. Cela réduit l'effort technique et les coûts.
La deuxième configuration, qui est différente de la première configuration, permet d'utiliser un conducteur neutre sur tous les agencements de circuits puisqu'au moins une borne est reliée à tous les agencements de circuits. Par exemple, la connexion peut se faire à toutes les premières bornes de circuit, à toutes les deuxièmes bornes de circuit, ou à la moitié des premières bornes de circuit et à la moitié des deuxièmes bornes de circuit.
Selon un mode de réalisation préféré, l'ordre entre la première borne d'agencement de circuit et la deuxième borne d'agencement de circuit est le suivant :
  • première borne d'agencement de circuit,
  • dispositif de commutation,
  • bobine,
  • deuxième borne d'agencement de circuit.
Selon un mode de réalisation préféré, l'ordre entre la première borne d'agencement de circuit et la deuxième borne d'agencement de circuit est le suivant :
  • première borne d'agencement de circuit,
  • bobine,
  • dispositif de commutation,
  • deuxième borne d'agencement de circuit.
Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif d'interconnexion est conçu pour relier, dans la deuxième configuration, ladite au moins une borne reliée à tous les agencements de circuits, à au moins une première borne d'agencement de circuit de l'un des agencements de circuits et à au moins une deuxième borne d'agencement de circuit d'un autre des agencements de circuits. Le conducteur neutre peut ainsi être utilisé pour un agencement de circuit dans une première direction et pour un autre agencement de circuit dans une deuxième direction opposée.
Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif d'interconnexion est conçu pour permettre une troisième configuration, laquelle troisième configuration correspond à la deuxième configuration, au moins deux des bornes étant reliées à tous les agencements de circuits. Ainsi, dans un réseau d'alimentation monophasé, une première phase peut être reliée à tous les agencements de circuits et une deuxième phase ou un conducteur neutre peut également être relié à tous les agencements de circuits. Les autres raccordements peuvent être reliés à l'une des bornes mentionnées en premier lieu ou ne pas être reliées.
Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif d'interconnexion est conçu pour permettre une quatrième configuration, laquelle quatrième configuration correspond à la deuxième configuration, dans laquelle la quatrième borne est reliée à tous les agencements de circuits, et la première borne, la deuxième borne et la troisième borne sont respectivement reliées à un sous-ensemble associé des agencements de circuits. La désignation de la quatrième configuration sert à la distinguer des autres configurations et n'implique pas qu'il doive y avoir une troisième configuration. Avantageusement, la quatrième configuration permet le raccordement d'un réseau d'alimentation comportant plusieurs phases et un conducteur neutre.
Selon un mode de réalisation préféré, dans la quatrième configuration, la première borne, la deuxième borne et la troisième borne sont respectivement reliées à au moins une première borne d'agencement de circuit et à au moins une deuxième borne d'agencement de circuit du sous-ensemble associé des agencements de circuits. Cela permet d'utiliser deux circuits en direction opposée l'un par rapport à l'autre pour chaque phase.
Selon un mode de réalisation préféré, le nombre des agencements de circuits du premier groupe est différent du nombre des agencements de circuits du deuxième groupe. Cette mesure conduit à une réduction du nombre de commutateurs nécessaires pour le dispositif d'interconnexion. La réduction du nombre de commutateurs permet de diminuer la résistance électrique, d'une part, et de réduire le coût des commutateurs, d'autre part. En outre, ce mode de réalisation est avantageux lorsque deux des bornes sont conçues pour des courants plus élevés.
Selon un mode de réalisation préféré, le nombre des agencements de circuits dans le premier groupe est égal au nombre des agencements de circuits dans le deuxième groupe. Cela permet de répartir le courant de manière plus équilibrée entre les bornes que s'ils étaient en nombres différents.
Selon un mode de réalisation préféré, l'agencement de redresseur comporte un nombre pair d'agencements de circuits, et dans la deuxième configuration, ladite au moins une borne reliée à tous les agencements de circuits est reliée à la deuxième borne d'agencement de circuit pour la moitié des agencements de circuits et à la première borne d'agencement de circuit pour l'autre moitié des agencements de circuits. Cela permet d'utiliser une moitié des agencements de circuits dans la direction normale et une autre moitié dans la direction inverse.
Selon un mode de réalisation préféré, les agencements de circuits comportent au moins deux premiers agencements de circuits et au moins deux deuxièmes agencements de circuits, lesquels au moins deux premiers agencements de circuits sont respectivement reliés électriquement à un premier point par l'intermédiaire de la première borne d'agencement de circuit ou par l'intermédiaire de la deuxième borne d'agencement de circuit, lesquels au moins deux deuxièmes agencements de circuits sont respectivement reliés électriquement à un deuxième point par l'intermédiaire de la première borne d'agencement de circuit ou par l'intermédiaire de la deuxième borne d'agencement de circuit, et le dispositif d'interconnexion est conçu pour permettre sélectivement le raccordement électrique du premier point et du deuxième point ou une coupure dudit raccordement électrique. Cette conception du dispositif d'interconnexion réduit le nombre de commutateurs nécessaires pour les différentes configurations.
Selon un mode de réalisation préféré, l'agencement de redresseur comporte au moins six agencements de circuits. Avec six agencements de circuits, la plupart des configurations pour réseaux d'alimentation monophasés et triphasés peuvent être réalisées. D'autres agencements de circuits sont bien sûr possibles.
Selon un mode de réalisation préféré, chaque première borne d'agencement de circuit d'un agencement de circuit est reliée de manière fixe à au moins une deuxième borne d'agencement de circuit d'un autre agencement de circuit, et chaque deuxième borne d'agencement de circuit d'un agencement de circuit est reliée de manière fixe à au moins une première borne d'agencement de circuit d'un autre agencement de circuit. Cela réduit le nombre de commutateurs nécessaires pour le dispositif d'interconnexion.
Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif de commutation a une première borne de dispositif de commutation et une deuxième borne de dispositif de commutation et est conçu
  • pour permettre le passage d'un courant de la première borne de dispositif de commutation ou la deuxième borne de dispositif de commutation vers la première ligne,
  • pour permettre le passage d'un courant de la deuxième ligne vers la première borne de dispositif de commutation ou vers la deuxième borne de dispositif de commutation,
  • dans un premier état du dispositif de commutation, pour empêcher le passage d'un courant entre la première borne de dispositif de commutation et la deuxième borne de dispositif de commutation, et
  • dans un deuxième état du dispositif de commutation, pour permettre le passage d'un courant entre la borne de dispositif de commutation et la borne de dispositif de commutation.
Selon un mode de réalisation préféré, un régulateur de courant est associé à chacun des dispositifs de commutation pour réguler le courant passant à travers le dispositif de commutation. Cela permet de limiter le courant maximal aux bornes.
D'autres détails et d'autres formes de réalisation avantageuses de l'invention ressortiront des modes de réalisation décrits ci-après et illustrés dans les dessins, qui ne doivent en aucun cas être compris comme limitant l'invention. Parmi les figures,
représente un agencement de redresseur comprenant des agencements de circuits et un dispositif d'interconnexion,
représente premier mode de réalisation d'un agencement de circuit de l'agencement de redresseur de la comprenant un dispositif de commutation,
représente deuxième mode de réalisation d'un agencement de circuit de l'agencement de redresseur de la comprenant un dispositif de commutation,
représente une première configuration du dispositif d'interconnexion de la ,
représente une deuxième configuration du dispositif d'interconnexion de la ,
représente une troisième configuration du dispositif d'interconnexion de la ,
représente un premier mode de réalisation du dispositif de commutation de la ou de la ,
représente un deuxième mode de réalisation du dispositif de commutation de la ou de la , et
représente un autre mode de réalisation de l'agencement de redresseur comprenant une matrice d'interconnexion.
Les figures sont décrites de manière cohérente et exhaustive. Des références numériques identiques désignent des éléments identiques, qui ne sont généralement décrits qu'une seule fois.
La représente un agencement de redresseur 20 destiné à redresser une tension alternative en une tension continue. L'agencement de redresseur 20 comporte des bornes 21, 22, 23, 24 et 25 par l'intermédiaire desquelles il peut être relié à un réseau d'alimentation 10. Dans l'exemple de réalisation, l'agencement de redresseur 20 comporte six agencements de circuits 31, 32, 33, 34, 35 et 36, chacun d'entre eux comportant une première borne d'agencement de circuit A et une deuxième borne d'agencement de circuit B. L'agencement de redresseur 20 comprend un circuit intermédiaire 50 qui comporte une première ligne 51 (DC+), une deuxième ligne 52 (DC-) et au moins un condensateur 61, 62 entre la première ligne 51 et la deuxième ligne 52. La première ligne 51 et la deuxième ligne 52 sont respectivement interconnectées aux agencements de circuits 31 à 36, ce qui est indiqué par la désignation DC+ et DC- dans les agencements de circuits.
La borne 21 est reliée à un point 131 par l'intermédiaire d'une bobine d'antiparasitage 211 et d'un commutateur 221. La borne 22 est reliée à un point 132 par l'intermédiaire d'une bobine d'antiparasitage 212 et d'un commutateur 222. La borne 23 est reliée à un point 133 par l'intermédiaire d'une bobine d'antiparasitage 213 et d'un commutateur 223. La borne 24 est reliée à un point 134 par l'intermédiaire d'une bobine d'antiparasitage 214 et d'un commutateur 224. Les bobines d'antiparasitage 211, 212, 213 et 214 agissent comme des filtres pour des signaux de bruit à haute fréquence. Les commutateurs 221, 222, 223 et 224 permettent de séparer l'agencement de redresseur 20 du réseau d'alimentation 10. Les bobines d'antiparasitage 211, 212, 213, 214 et les commutateurs 221, 222, 223 et 224 ne sont pas obligatoires.
Le conducteur de protection PE peut être connecté par l'intermédiaire de la borne 25.
Un dispositif d'interconnexion 26 comporte des commutateurs 251, 252, 253, 254 et 255.
La fonction du commutateur 223 peut être assurée conjointement par les commutateurs 251, 252.
Le point 131 est relié à la première borne d'agencement de circuit A de l'agencement de circuit 31 et à la deuxième borne d'agencement de circuit B de l'agencement de circuit 32. En outre, le point 131 est relié au point 132 par l'intermédiaire du commutateur 253 et à un point 257 par l'intermédiaire d'un commutateur 254.
Le point 132 est relié à la première borne d'agencement de circuit A de l'agencement de circuit 33 et à la deuxième borne d'agencement de circuit B de l'agencement de circuit 34.
Le point 133 est relié au point 257 par l'intermédiaire du commutateur 251 et à un point 258 par l'intermédiaire du commutateur 252.
Le point 257 est relié à la première borne d'agencement de circuit A de l'agencement de circuit 35 et à la deuxième borne d'agencement de circuit B de l'agencement de circuit 36.
Le point 134 est relié aux premières bornes d'agencements de circuits A des agencements de circuits 32 et 36 et est relié aux deuxièmes bornes d'agencements de circuits B des agencements de circuits 31 et 35. En outre, le point 134 est relié au point 258 par l'intermédiaire du commutateur 255.
La première ligne 51 est reliée à un point 260 par l'intermédiaire du condensateur 61, et le point 260 est relié à la ligne 52 par l'intermédiaire du condensateur 62. Les condensateurs 61, 62 sont également appelés condensateurs de circuit intermédiaire. Le point 260 est relié au point 258 par l'intermédiaire d'un commutateur 261.
La représente un premier exemple de réalisation 31A de l'agencement de circuit 31. Une bobine 91 et un dispositif de commutation 92 sont connectés en série entre la première borne d'agencement de circuit A et la deuxième borne d'agencement de circuit B. L'ordre entre la première borne d'agencement de circuit A et la deuxième borne d'agencement de circuit B est le suivant :
  • première borne d'agencement de circuit A
  • bobine 91
  • dispositif de commutation 92
  • deuxième borne d'agencement de circuit B.
Le dispositif de commutation 92 comporte une borne 102, une borne 103, une borne 96 et une borne 97. La borne 102 est reliée à la bobine 91, la borne 103 est reliée à la deuxième borne d'agencement de circuit B, la borne 96 est reliée à la ligne 51 et la borne 97 est reliée à la ligne 52.
Comme indiqué schématiquement, le dispositif de commutation 92 comporte un commutateur 110 qui permet différentes interconnexions entre les bornes 102, 103, 96 et 97.
Un dispositif de commande 99 est prévu pour la commutation de l'agencement de circuit 31A ou 31, et permet - comme indiqué schématiquement - la fourniture d'un signal 98, par exemple d'un signal cadencé.
La représente un autre mode de réalisation 31B de l'agencement de circuit 31, dans lequel l'ordre de la bobine 91 et du dispositif de commutation 92 est inversé. L'ordre est donc le suivant :
  • première borne d'agencement de circuit A
  • dispositif de commutation 92
  • bobine 91
  • deuxième borne d'agencement de circuit B.
De préférence, soit tous les agencements de circuits 31 à 36 sont réalisés sous la forme de l'agencement de circuit 31A, soit tous les agencements de circuits 31 à 36 sont réalisés sous la forme de l'agencement de circuit 31B.
Le dispositif de commande 99 de la et de la comprend de préférence un régulateur de courant intégré. Cela permet de réguler le courant dans les agencements de circuits 31 à 36, et le courant passant dans les bornes 21, 22, 23, 24 respectives de la est ainsi également limité à la somme des courants régulés.
La représente un exemple de borne possible d'un réseau d'alimentation européen triphasé dans lequel les conducteurs actifs du réseau d'alimentation comprennent les phases L1, L2, L3 et un conducteur neutre N. La phase L1 est reliée à la borne 21, la phase L2 à la borne 22 et la phase L3 à la borne 23. La phase L1 est reliée à la borne 21, la phase L2 à la borne 22 et la phase L3 à la borne 23. Le conducteur neutre N est relié à la borne 24.
Le dispositif d'interconnexion 26 est interconnecté comme suit :
Les commutateurs 251 et 255 sont rendus conducteurs, et les commutateurs 252, 253 et 254 sont rendus non conducteurs.
Cette configuration se traduit par l'interconnexion suivante des bornes 21 à 24 :
La borne 21 est reliée à la première borne d'agencement de circuit A de l'agencement de circuit 31 et à la deuxième borne d'agencement de circuit B de l'agencement de circuit 32. La borne 22 est reliée à la première borne d'agencement de circuit A de l'agencement de circuit 33 et à la deuxième borne d'agencement de circuit B de l'agencement de circuit 34. La borne 23 est reliée à la première borne d'agencement de circuit A de l'agencement de circuit 35 et à la deuxième borne d'agencement de circuit B de l'agencement de circuit 36.
La borne 24 est reliée aux premières bornes d'agencements de circuits A des agencements de circuits 32, 34 et 36 et aux deuxièmes bornes d'agencements de circuits B des agencements de circuits 31, 33 et 35.
Le commutateur 261 ne fait pas partie du dispositif d'interconnexion 26. Le point 260 du circuit intermédiaire 50 est relié à la borne 24, et donc au conducteur neutre N, par l'intermédiaire du commutateur 261 rendu conducteur. Cela conduit à une plus faible fluctuation du potentiel au point 260. Le point 260 est ainsi mis au potentiel du conducteur neutre N, et la tension aux bornes des condensateurs 61, 62, qui est par exemple de 800 V entre les lignes 51 et 52, est maintenue à +/-400 V par rapport au potentiel du conducteur neutre N. Cela permet de maintenir la tension maximale à un niveau relativement bas par rapport au potentiel du conducteur neutre N en cas de défaut d'isolation, ce qui renforce la sécurité. L'agencement de redresseur 20 pourrait également fonctionner sans le commutateur 261. Les courants d'ondulation plus faibles, et par conséquent les fluctuations plus faibles, ont un effet positif sur la durée de vie du circuit intermédiaire.
Lors du redressement, le courant circule principalement entre les phases L1, L2 et L3 sur les bornes 21 à 23, tandis qu'un courant nul ou seulement un courant faible passe par l'intermédiaire du conducteur neutre N sur la borne 24. À titre d'exemple, dans le cas d'un réseau d'alimentation triphasé ayant une puissance maximale de 22 kW, un courant maximal de 32 A peut passer par chacune des bornes 21, 22 et 23.
La représente un exemple de borne d'un réseau monophasé européen comprenant une phase L1 et un conducteur neutre N. La phase L1 est reliée à la borne 21 et le conducteur neutre N à la borne 24. La configuration choisie est la suivante :
Les commutateurs 253, 254 et 255 sont rendus conducteurs, et les commutateurs 251 et 252 sont rendus non conducteurs.
Il en résulte l'interconnexion suivante :
La borne 21 est reliée aux premières bornes d'agencements de circuits A des agencements de circuits 31, 33 et 35 et aux deuxièmes bornes d'agencements de circuits B des agencements de circuits 32, 34 et 36.
La borne 24 est reliée aux premières bornes d'agencements de circuits A des agencements de circuits 32, 34 et 36 et aux deuxièmes bornes d'agencements de circuits B des agencements de circuits 31, 33 et 35.
Par conséquent, tous les agencements de circuits 31 à 36 peuvent être utilisés pour le redressement et, de ce fait, les agencements de circuits 31 à 36 individuels sont moins sollicités et plus uniformément chargés, ce qui entraîne une augmentation de la durée de vie.
Le commutateur 261 est rendu conducteur pour relier le conducteur neutre N au point 260.
Dans le cas d'un réseau d'alimentation monophasé ayant une puissance maximale de 11 kW, un courant maximal de 48 A passe à la fois par la borne 21 et la borne 24.
La représente le raccordement d'un réseau d'alimentation de type US split phase, qui est un réseau monophasé à trois conducteurs, dont une première phase est désignée HOT1, une deuxième phase est désignée HOT2 et le conducteur de protection est désigné PE. La phase HOT2 présente un déphasage de 180° par rapport à la phase HOT1. Cela signifie qu'il ne s'agit pas d'un système triphasé.
Dans ce cas, le dispositif d'interconnexion 26 est configuré comme suit :
Les commutateurs 252 et 254 sont rendus conducteurs, et les commutateurs 251, 253 et 255 sont rendus non conducteurs.
La borne 21 est reliée aux premières bornes d'agencements de circuits A des agencements de circuits 31 et 35, et aux deuxièmes bornes d'agencements de circuits B des agencements de circuits 32 et 36.
La borne 22 est reliée à la première borne d'agencement de circuit A de l'agencement de circuit 33 et à la deuxième borne d'agencement de circuit B de l'agencement de circuit 34.
La borne 23 est reliée à la première borne d'agencement de circuit A de l'agencement de circuit 34 et à la deuxième borne d'agencement de circuit B de l'agencement de circuit 33.
La borne 24 est reliée aux premières bornes d'agencements de circuits A des agencements de circuits 32 et 36, et aux deuxièmes bornes d'agencements de circuits B des agencements de circuits 31 et 35.
Dans l'exemple de réalisation, la phase HOT1 peut être appliquée aux bornes 21 et 22, et la phase HOT2 peut être appliquée aux bornes 23 et 24.
Par conséquent, il existe deux trajets de courant pour le courant entre les phases HOT1 et HOT2. Un trajet de courant passe entre la borne 21 et la borne 24 par l'intermédiaire des agencements de circuits 31, 32, 35 et 36. L'autre trajet de courant passe entre la borne 22 et la borne 23 par l'intermédiaire des agencements de circuits 33 et 34.
Les agencements de circuits 31, 33 et 35 sont donc utilisés en direction opposée des agencements de circuits 32, 34 et 36. Cela peut également être désigné sous le nom d'utilisation inverse d'une partie des agencements de circuits. Ce mode de commande entraîne de nouvelles possibilités par rapport à un redresseur de Vienne, puisque du fait de la position différente des bobines 91, par exemple dans le cas d'une demi-onde positive de la phase HOT1, il est possible d'alimenter la première ligne 51 par l'intermédiaire d'une partie des agencements de circuits et d'alimenter la ligne 52 par l'intermédiaire des autres agencements de circuits. De cette manière, une réduction significative des courants d'ondulation dans le circuit intermédiaire 50 peut être obtenue. Une telle configuration des agencements de circuits et des bornes par le biais du dispositif d'interconnexion donne lieu à un redresseur dit de Weissach.
Des expériences ont permis de déterminer que l'ondulation de tension du redresseur 20 dans le circuit intermédiaire à courant continu 50 sur le réseau d'alimentation de type US split phase dans la configuration de la est d'environ 27 % de l'ondulation de tension d'un redresseur de Vienne équivalent sans inversion d'une partie quelconque des agencements de circuits 31 à 36.
Le commutateur 261 est rendu non conducteur car aucun conducteur neutre N n'est disponible.
Pour un système d'alimentation monophasé à trois conducteurs, par exemple de type US split phase, d'une puissance maximale de 19,2 kW, cela donne un courant maximal de 48 A sur les bornes 21 et 24 et un courant maximal de 32 A sur les bornes 22 et 23.
Ceci est particulièrement avantageux par rapport à une interconnexion alternative de la borne 21 avec la borne 22, et à une interconnexion de la borne 23 avec la borne 24. Dans le cas d'une telle interconnexion, le courant maximum serait de 80 A pour les bornes 21 et 22 dans leur ensemble, et également de 80 A pour les bornes 23 et 24 dans leur ensemble. Cependant, la manière dont le courant total est réparti entre les différentes bornes n'est pas claire et dépend par exemple de la résistance des bornes 21, 22, 23, 24 les unes par rapport aux autres, ainsi que de la résistance et du nombre de commutateurs. Il peut donc arriver, par exemple, qu'un courant de 70 A passe par la borne 21 et qu'un courant de 10 A passe par la borne 22. Les bornes 21, 22, 23, 24 devraient donc être conçues pour des courants maximaux plus élevés, ce qui est techniquement plus complexe et plus coûteux. La séparation des trajets de courant selon l'exemple de réalisation de la garantit un courant maximal inférieur à
80 A.
Dans l'exemple de réalisation, les bornes 21 et 24 sont respectivement reliées entre elles par quatre agencements de circuits 31, 32, 35, 36, et les bornes 22 et 23 sont respectivement reliées entre elles par deux agencements de circuits 33, 34. Il est également possible de réaliser le raccordement par l'intermédiaire de trois agencements de circuits respectifs, cela permettant d'abaisser encore le courant maximal sur les bornes 21 et 22. Cependant, la réalisation à trois circuits nécessite respectivement un dispositif d'interconnexion 26 comprenant des commutateurs supplémentaires.
La représente un exemple de mode de réalisation du dispositif de commutation 92, qui est réalisé comme dans le cas d'un redresseur de Vienne.
Le dispositif de commutation 92 comporte une première borne de dispositif de commutation 102, une deuxième borne de dispositif de commutation 113, une première sortie 96 et une deuxième sortie 97. Les bornes de dispositif de commutation 102, 113 peuvent également être appelées bornes de pont redresseur.
Le dispositif de commutation 92 comprend un pont redresseur 95 et le commutateur commandé 110, comme cela sera décrit plus en détail ci-dessous.
La borne de dispositif de commutation 102 est reliée à un point 104 par l'intermédiaire d'une diode 103, et le point 104 est relié à la première sortie 96 par l'intermédiaire d'une diode 105. La borne de dispositif de commutation 102 est reliée à un point 107 par l'intermédiaire d'une diode 106, et le point 107 est relié à la deuxième sortie 97 par l'intermédiaire d'une diode 108. Un commutateur commandé 110 est prévu entre les points 107 et 104. Dans l'exemple de réalisation, le commutateur 110 est un MOSFET, mais d'autres commutateurs électroniques tels que des IGBT sont par exemple également possibles. La borne de dispositif de commutation 113 est reliée au point 104 par l'intermédiaire d'une diode 111 et au point 107 par l'intermédiaire d'une diode 112. Les cathodes des diodes 103, 105, 106, 108, 111, 112 sont respectivement reliées du côté de la première ligne 51 et de la première sortie 96, et les anodes sont respectivement reliées du côté de la deuxième ligne 52 et de la deuxième sortie 97. Le fonctionnement du redresseur de Vienne est par exemple décrit dans le document EP 0 660 498 A2.
Lorsque le commutateur commandé 110 est rendu non conducteur dans un premier état Z1, le pont redresseur 95 fonctionne comme un pont redresseur normal. Un courant peut passer des bornes du dispositif de commutation 102, 113 à la première sortie 96 par l'intermédiaire des diodes 103, 105, 111, et un courant peut passer de la deuxième sortie 97 aux bornes du dispositif de commutation 102, 113 par l'intermédiaire des diodes 108, 106, 112, car les diodes respectives sont connectées en sens passant dans ces directions.
Inversement, lorsque le commutateur commandé 110 est rendu conducteur dans un deuxième état Z2, un courant peut passer de la borne de dispositif de commutation 102 à la borne de dispositif de commutation 113 par l'intermédiaire de la diode 103, du commutateur commandé 110, et de la diode 112, ou inversement, un courant peut passer de la borne de dispositif de commutation 113 à la borne de dispositif de commutation 102 par l'intermédiaire de la diode 111, du commutateur commandé 110, et de la diode 106. Dans chaque cas, un courant peut également passer des bornes de dispositif de commutation 102 et/ou 113 vers la première sortie 51, et/ou un courant peut passer de la deuxième sortie 52 vers les bornes du dispositif de commutation 102, 113.
Le fait qu'un courant passe effectivement ou non dépend des rapports de tension aux bornes de dispositif de commutation 102, 113 et aux sorties 96, 97.
Lorsque les diodes 103, 104 sont disposées du côté de la bobine 91, les diodes 111, 112 peuvent être réalisées sous une forme moins puissante que les diodes 103, 104 car elles sont soumises à des charges plus faibles.
La représente un autre mode de réalisation du dispositif de commutation 92. Celui-ci comporte également les bornes de dispositif de commutation 102, 113, les diodes 103, 105, 106, 108, 111 et 112, et les points 104, 107, qui sont dotés des mêmes symboles de référence que sur la . Le commutateur 110 de la a été remplacé par deux commutateurs 110A, 110B. Le commutateur 110A est connecté en parallèle avec la diode 111, et le commutateur 110B est connecté en parallèle avec la diode 112. Les diodes 111, 112 peuvent être réalisées sous la forme de diodes inverses intégrées du commutateur à semi-conducteur 110A, 110B respectif, ou sous la forme d'une diode supplémentaire connectée en parallèle et ayant une tension en sens direct de préférence faible, par exemple une diode Schottky. De préférence, la bobine 91 est respectivement connectée du côté de la borne de pont redresseur 102 de sorte que les diodes 103, 106 sont du côté de la bobine 91. Cela permet de réduire le courant passant à travers les commutateurs 110A, 110B et facilite leur commutation. En outre, dans ce mode de réalisation, il est possible d'utiliser des commutateurs 110A, 110B sans diodes inverses intégrées, par exemple des commutateurs IGBT de faible coût. Toutefois, les deux variantes sont possibles.
Le commutateur 110A permet le passage d'un courant du point 104 à la borne de dispositif de commutation 113 dans le deuxième état conducteur Z2, et le commutateur 110B permet le passage d'un courant de la borne de dispositif de commutation 113 au point 107 dans le deuxième état conducteur Z2.
Dans le premier état non conducteur des commutateurs 110A, 110B, le dispositif de commutation 92 se comporte comme le dispositif de commutation 92 de la . Dans le deuxième état conducteur des commutateurs 110A, 110B, le dispositif de commutation 92 permet le passage d'un courant de la borne de dispositif de commutation 102 à la borne de dispositif de commutation 113, par l'intermédiaire de la diode 103 et du commutateur 110A ou le passage d'un courant de la borne de dispositif de commutation 113 à la borne de dispositif de commutation 102, par l'intermédiaire du commutateur 110B et de la diode 106. Contrairement au mode de réalisation de la , ce circuit présente de plus faibles pertes par conduction car deux diodes ne sont pas connectées en série comme sur la lorsque le commutateur 110 est conducteur.
Contrairement au dispositif de commutation 92 de la , le dispositif de commutation 92 de la est asymétrique par rapport aux bornes de dispositif de commutation 102, 113. La borne de dispositif de commutation 113 peut être utilisée en tant que borne de pont redresseur 113 associée à la bobine 91, mais cela peut également être le cas de la borne de dispositif de commutation 102. Cette dernière variante (diodes 103, 106 et borne de pont redresseur 102 côté bobine 91) présente les pertes les plus faibles au niveau des commutateurs 110A, 110B.
Les caractéristiques des dispositifs de commutation 92 de la et de la peuvent être résumées comme suit :
Le dispositif de commutation 92 est conçu
  • pour permettre le passage d'un courant de la borne de dispositif de commutation 102 ou la borne de dispositif de commutation 113 vers la ligne 51,
  • pour permettre le passage d'un courant de la ligne 52 vers la borne de dispositif de commutation 102 ou vers la borne de dispositif de commutation 113,
  • dans un premier état de dispositif de commutation Z1, pour empêcher le passage d'un courant entre la borne de dispositif de commutation 102 et la borne de dispositif de commutation 113, et
  • dans un deuxième état de dispositif de commutation Z2, pour permettre le passage d'un courant entre la borne de dispositif de commutation 102 et la borne de dispositif de commutation 113.
Le dispositif de commutation 92 comporte de préférence un pont redresseur 103, 106, 111, 112 et au moins un commutateur 110 ou 110A, 110B, mais des agencements de circuits plus élaborés utilisant des composants logiques sont également possibles.
La représente une variante de l'agencement de redresseur 20 dans laquelle le dispositif d'interconnexion 26 comporte une matrice d'interconnexion qui présente une interconnexion sensiblement libre des bornes 21, 22, 23, 24 avec les premières bornes d'agencements de circuits A et les deuxièmes bornes d'agencements de circuits B des agencements de circuits 31 à 36. Un tel dispositif d'interconnexion 20 permet toutes les configurations déjà présentées et d'autres configurations. La configuration présentée correspond à la configuration de la , les commutateurs rendus conducteurs de la matrice d'interconnexion étant représentés par des points. Comme on peut le constater, toutes les combinaisons possibles nécessitent 48 commutateurs. En revanche, le dispositif d'interconnexion 26 de la ne nécessite que cinq commutateurs 251, 253, 253, 254 et 255.
De par leur nature, un grand nombre de variantes et de modifications sont possibles dans le cadre de la présente invention.
Un condensateur, non représenté, qui peut jouer le rôle d'un condensateur X faisant partie d'un filtre antiparasitage, peut être connecté en parallèle à chacun des agencements de circuits 31 à 36.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (13)

  1. Agencement de redresseur (20) destiné à redresser une tension alternative (L1, L2, L3 ; HOT1, HOT2) en une tension continue (DC+, DC-),
    lequel agencement de redresseur (20) comporte des bornes (21, 22, 23, 24), des agencements de circuits (31, 32, 33, 34, 35, 36), un dispositif d'interconnexion (26) et un circuit intermédiaire (50),
    lesquelles bornes (21, 22, 23, 24) comprennent une première borne (21), une deuxième borne (22), une troisième borne (23) et une quatrième borne (24), lequel circuit intermédiaire (50) comporte une première ligne (51), une deuxième ligne (52) et au moins un condensateur (61, 62) entre la première ligne (51) et la deuxième ligne (52),
    lesquels agencements de circuits (31, 32, 33, 34, 35, 36) comportent respectivement une première borne d'agencement de circuit (A) et une deuxième borne d'agencement de circuit (B), entre lesquelles sont prévus un dispositif de commutation (92) et une bobine (91) connectée en série avec le dispositif de commutation (92), dans lequel l'ordre du dispositif de commutation (92) et de la bobine (91) est respectivement le même entre les premières bornes d'agencements de circuits (A) et les deuxièmes bornes d'agencements de circuits (B) associées des agencements de circuits (31, 32, 33, 34, 35, 36),
    lesquels dispositifs de commutation (92) sont interconnectés à la première ligne (51) et à la deuxième ligne (52)
    et lequel dispositif d'interconnexion (26) est conçu pour permettre au moins une première configuration et une deuxième configuration,
    première configuration dans laquelle les agencements de circuits (31 à 36) forment un premier groupe (31, 32, 35, 36) et un deuxième groupe (33, 34),
    dans lequel la première borne (21) et la quatrième borne (24) sont reliées aux agencements de circuits (31, 32, 35, 36) du premier groupe (31, 32, 35, 36) mais pas aux agencements de circuits (33, 34) du deuxième groupe (32, 34), et dans lequel la deuxième borne (22) et la troisième borne (23) sont reliées aux agencements de circuits (33, 34) du deuxième groupe (32, 34) mais pas aux agencements de circuits (33, 34) du premier groupe (31, 32, 35, 36),
    et deuxième configuration dans laquelle au moins l'une des bornes (24 ; 24, 21) est reliée à tous les agencements de circuits (31-36).
  2. Agencement de redresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ordre entre la première borne d'agencement de circuit (A) et la deuxième borne d'agencement de circuit (B) est le suivant :
    • première borne d'agencement de circuit (A),
    • dispositif de commutation (92),
    • bobine (91),
    • deuxième borne d'agencement de circuit (B).
  3. Agencement de redresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ordre entre la première borne d'agencement de circuit (A) et la deuxième borne d'agencement de circuit (B) est le suivant :
    • première borne d'agencement de circuit (A),
    • bobine (91),
    • dispositif de commutation (92),
    • deuxième borne d'agencement de circuit (B).
  4. Agencement de redresseur (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif d'interconnexion (26) est conçu pour relier, dans la deuxième configuration, ladite au moins une borne (24 ; 24, 21) reliée à tous les agencements de circuits (31 - 36), à au moins une première borne d'agencement de circuit (A) de l'un des agencements de circuits (31 - 36) et à au moins une deuxième borne d'agencement de circuit (B) d'un autre des agencements de circuits (31 - 36).
  5. Agencement de redresseur (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'interconnexion (26) est conçu pour permettre une troisième configuration, laquelle troisième configuration correspond à la deuxième configuration, au moins deux des bornes (24, 21) étant reliées à tous les agencements de circuits (31 - 36).
  6. Agencement de redresseur (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'interconnexion (26) est conçu pour permettre une quatrième configuration, laquelle quatrième configuration correspond à la deuxième configuration, dans laquelle la quatrième borne (24) est reliée à tous les agencements de circuit (31 - 36), et la première borne (21), la deuxième borne (22) et la troisième borne (23) sont respectivement reliées à un sous-ensemble associé (31, 32 ; 33, 34 ; 35, 36) des agencements de circuits (31 - 36).
  7. Agencement de redresseur (20) selon la revendication 6, caractérisé en ce que, dans la quatrième configuration, la première borne (21), la deuxième borne (22) et la troisième borne (23) sont respectivement reliées à au moins une première borne d'agencement de circuit (A) et à au moins une deuxième borne d'agencement de circuit (B) du sous-ensemble associé (31, 32 ; 33, 34 ; 35, 36) des agencements de circuits (31 - 36).
  8. Agencement de redresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre des agencements de circuits (31, 32, 35, 36) dans le premier groupe (31, 32, 35, 36) est différent du nombre des agencements de circuits (33, 34) dans le deuxième groupe.
  9. Agencement de redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le nombre des agencements de circuits (31, 32, 33) dans le premier groupe est égal au nombre des agencements de circuits (34, 35, 36) dans le deuxième groupe.
  10. Agencement de redresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui comporte un nombre pair d'agencements de circuits (31 à 36), et caractérisé en ce que, dans la deuxième configuration, ladite au moins une borne (24 ; 24, 21) reliée à tous les agencements de circuits (31 à 36) est reliée à la deuxième borne d'agencement de circuit (B) pour la moitié des agencements de circuits (32, 34, 36) et à la première borne d'agencement de circuit (A) pour l'autre moitié des agencements de circuits (31, 33, 35).
  11. Agencement de redresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les agencements de circuits (31 - 36) comportent au moins deux premiers agencements de circuits (31, 32, 33) et au moins deux deuxièmes agencements de circuits (34, 35, 36)
    lesquels au moins deux premiers agencements de circuits (31, 32, 35, 36) sont respectivement reliés électriquement à un premier point (134) par l'intermédiaire de la première borne d'agencement de circuit (A) ou par l'intermédiaire de la deuxième borne d'agencement de circuit (B),
    lesquels au moins deux deuxièmes agencements de circuits (33, 34) sont respectivement reliés électriquement à un deuxième point (258) par l'intermédiaire de la première borne d'agencement de circuit (A) ou par l'intermédiaire de la deuxième borne d'agencement de circuit (B)
    et dans lequel le dispositif d'interconnexion (26) est conçu pour permettre sélectivement le raccordement électrique du premier point (134) et du deuxième point (258) ou une coupure dudit raccordement électrique.
  12. Agencement de redresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte au moins six agencements de circuits (31 - 36).
  13. Agencement de redresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes,
    dans lequel chaque première borne d'agencement de circuit (A) d'un agencement de circuit (31 - 36) est reliée de manière fixe à au moins une deuxième borne d'agencement de circuit (B) d'un autre agencement de circuit (31 - 36), et
    dans lequel chaque deuxième borne d'agencement de circuit (B) d'un agencement de circuit (31 - 36) est reliée de manière fixe à au moins une première borne d'agencement de circuit (A) d'un autre agencement de circuit (31 - 36).
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