CIRCUIT D'ALIMENTATION D'UNE CHARGE ELECTRIQUE DE PUISSANCE POWER SUPPLY CIRCUIT FOR AN ELECTRIC POWER CHARGE
La présente invention concerne le domaine des régulateurs de puissance.The present invention relates to the field of power regulators.
De tels régulateurs sont par exemples utilisés pour des fours destinés à la fusion du verre.Such regulators are for example used for furnaces for melting glass.
De tels fours comprennent une charge électrique alimentée par l'intermédiaire d'un régulateur de puissance dont la puissance délivrée est asservie par une sonde de température ou par tout autre capteur ou moyen d'établissement d'une consigne. Le principe général de tels fours est connu. Par exemple, le brevet international PCT WO8302710. Dans un four électrique de fusion du verre, l'écoulement du courant entre les électrodes est égalisé pour obtenir un chauffage régulier du verre fondu. Un premier mode de réalisation comprend : une chambre contenant une masse de verre en fusion (18), des électrodes à arc positionnées au-dessus de la masse de verre en fusion et une première et une seconde électrodes (28 et 30) positionnées dans la masse de verre en fusion. Un second mode de réalisation de l'invention utilise uniquement un chauffage à résistance produit par un passage de courant égalisé entre des électrodes individuelles se trouvant dans le verre en fusion. Un troisième mode de réalisation utilise une combinaison des électrodes de chauffage à résistance et une électrode d'arc, l'écoulement du courant étant égalisé entre les électrodes individuelles. L'écoulement du courant est égalisé dans le premier mode de fé"âlisatiόn en fournissant une puissance électrique aux électrodes par l'intermédiaire de circuits ayant un inducteur à prise centrale, les extrémités de l'inducteur
étant connectées aux électrodes et la prise centrale à l'alimentation de puissance électrique. Selon des modes supplémentaires de réalisation, les électrodes sont attaquées directement ou indirectement par l' intermédiaire d'inducteurs supplémentaires en cascade de division de courant. En établissant un passage de courant égalisé entre les électrodes ou un arc et des électrodes, l'échauffement localisé ou les points de chaleur dans la masse en fusion sont réduits. Le brevet européen EP0201697B1 décrit une amélioration sous la forme d'un circuit de contrôle à trois bornes pour les têtes de filière des fibres de verre.Such furnaces comprise an electric charge supplied via a power regulator whose delivered power is controlled by a temperature sensor or by any other sensor or means for setting a setpoint. The general principle of such furnaces is known. For example, PCT International Patent WO8302710. In an electric glass melting furnace, the flow of current between the electrodes is equalized to obtain regular heating of the molten glass. A first embodiment comprises: a chamber containing a mass of molten glass (18), arc electrodes positioned above the molten glass body, and first and second electrodes (28 and 30) positioned in the mass of molten glass. A second embodiment of the invention uses only resistance heating produced by an equalized current flow between individual electrodes in the molten glass. A third embodiment uses a combination of resistance heating electrodes and an arc electrode, the flow of current being equalized between the individual electrodes. The current flow is equalized in the first mode of fe "âlisatiόn by supplying electric power to the electrodes through circuits having a center tap inductor, the ends of the inductor being connected to the electrodes and the central plug to the power supply. According to additional embodiments, the electrodes are attacked directly or indirectly via additional inductors in cascade of current division. By establishing an equalized current path between the electrodes or an arc and electrodes, localized heating or heat points in the melt are reduced. European Patent EP0201697B1 discloses an improvement in the form of a three-terminal control circuit for the fiber-glass die heads.
La solution la plus proche met en œuvre un circuit régulateur de puissance à thyristors activé en mode passant pendant une fraction de durée d'un cycle. En modifiant la durée d'activation, on modifie la puissance transmise à la charge.The closest solution uses a thyristor power regulator circuit activated in the on mode for a fraction of the duration of a cycle. By changing the activation time, the power transmitted to the load is changed.
Cette solution de l'art antérieur pose néanmoins des problèmes techniques, car lorsque la durée d'activation est proche d'un quart de cycle, le courant, qui atteint ou dépasse 1000 ampères, passe brutalement d'une valeur maximale à une valeur nulle, ce qui crée des harmoniques importantes qui perturbe le réseau électrique.This solution of the prior art nevertheless raises technical problems, because when the activation time is close to a quarter of a cycle, the current, which reaches or exceeds 1000 amperes, abruptly passes from a maximum value to a zero value. , which creates important harmonics that disrupts the electrical network.
L'art antérieur connaît également la demande japonaise publiée sous le numéro 61245221 (MITSUBISHI) décrivant un circuit d'alimentation d'une charge électrique de puissance comportant un transformateur électrique et un circuit régulateur de puissance à thyristor commandé par un circuit de commande, le circuit régulateur comportant deux étages en parallèle relié chacun à une prise du bobinage du transformateur correspondant un niveau de tension "spécïïiqïïêr' Ce circuit comprend deux modes de fonctionnement. Dans un premier mode de fonctionnement dit normal, un premier étage de thyristor est activé. Lorsqu'une
surcharge est détectée, le circuit passe alors dans un mode de fonctionnement dégradé dans lequel le second étage de thyristor est activé. Cependant, lors de l'utilisation d'un des deux modes de fonctionnement, la puissance transmise à la charge possède une plage de variation importante, ce qui génère des harmoniques néfastes. En effet, le passage d'un étage de thyristor à un autre n'est réalisé dans ce dernier document japonais que par le changement de mode de fonctionnement et pas à chaque cycle d'oscillation.The prior art also knows the Japanese application published under the number 61245221 (MITSUBISHI) describing a power supply circuit of a power electric load comprising an electric transformer and a thyristor power control circuit controlled by a control circuit, the two stages including regulator circuit in parallel connected each to an outlet of the winding of the corresponding transformer a voltage level "spécïïiqïïêr 'This circuit has two modes of operation. in a first operating mode called normal, a first thyristor stage is enabled. When 'a overload is detected, the circuit then goes into a degraded operating mode in which the second thyristor stage is activated. However, when using one of the two operating modes, the power transmitted to the load has a large range of variation, which generates harmful harmonics. Indeed, the passage of a thyristor stage to another is realized in the latter Japanese document only by the change of operating mode and not every oscillation cycle.
L'art antérieur connaît également la demande de brevet japonais JP 08137562 (OOMICHI DENKI KENKYUSHO) qui décrit un circuit d'alimentation d'une charge électrique de puissance comportant un transformateur électrique et un circuit régulateur de puissance à thyristor commandé par un circuit de commande, le circuit régulateur comportant deux étages en parallèle relié chacun à une prise du bobinage du transformateur correspondant un niveau de tension spécifique, le circuit de commande activant l'état passant d'un étage à la fois seulement, le circuit de commande activant dans l'état conducteur pendant une durée d'activation du thyristor passant fonction de la puissance à transmettre sur la première partie du cycle un premier thyristor de l'un des étages, fonction de la puissance à transmettre, le circuit de commande activant dans l'état conducteur sur la deuxième partie du cycle, le second thyristor de l'autre étage.The prior art also knows the Japanese patent application JP 08137562 (OOMICHI DENKI KENKYUSHO) which describes a power supply circuit for a power electric load comprising an electric transformer and a thyristor power control circuit controlled by a control circuit. , the regulator circuit having two stages in parallel each connected to a tap of the transformer corresponding to a specific voltage level, the control circuit activating the on state of one stage at a time only, the control circuit activating in the conductive state during a duration of activation of the thyristor passing function of the power to be transmitted on the first part of the cycle a first thyristor of one of the stages, a function of the power to be transmitted, the control circuit activating in the state driver on the second part of the cycle, the second thyristor on the other floor.
Cependant, dans cette dernière publication japonaise, le circuit régulateur de puissance est situé en sortie du transformateur électrique.
Un but de la présente invention est de proposer un mode de régulation permettant d'ajuster la puissance transmise à la charge avec une plage de variation importante, en limitant le saut de tension générateur d'harmoniques.However, in this latest Japanese publication, the power regulator circuit is located at the output of the electrical transformer. An object of the present invention is to provide a control mode for adjusting the power transmitted to the load with a large range of variation, limiting the voltage jump generating harmonic.
Un autre but de la présente invention est de fournir une solution économique dans les cas où la charge requiert un courant élevé et une tension faible.Another object of the present invention is to provide an economical solution in cases where the load requires a high current and a low voltage.
A cet effet, l'invention concerne selon son acception la plus générale un circuit d'alimentation d'une charge électrique de puissance comportant un transformateur électrique et un circuit régulateur de puissance à thyristor commandé par un circuit de commande, ledit circuit régulateur comportant au moins deux étages en parallèle relié chacun à une prise du bobinage primaire du transformateur correspondant à une prise de tension spécifique, le circuit de commande activant l'état passant d'un étage à la fois seulement, le circuit de commande activant dans l'état conducteur pendant une durée d'activation du thyristor passant fonction de la puissance à transmettre sur la première partie du cycle l'un des thyristor de l'un au plus des étages fonction de la puissance à transmettre, ledit circuit de commande activant dans l'état conducteur sur la deuxième partie du cycle, l'un des autres thyristor de l'un au plus des autres étages, dans lequel lesdits au moins deux étages dudit circuit régulateur de puissance sont reliés à au moins deux entrées dudit transformateur électrique.For this purpose, the invention relates, in its most general sense, to a power supply circuit of an electric power load comprising an electric transformer and a thyristor power control circuit controlled by a control circuit, said regulator circuit comprising at least one minus two stages in parallel each connected to a socket of the primary winding of the transformer corresponding to a specific voltage tap, the control circuit activating the on state of one stage at a time only, the control circuit activating in the state during a duration of activation of the thyristor passing function of the power to be transmitted on the first part of the cycle, one of the thyristor of at least one of the stages depending on the power to be transmitted, said control circuit activating in the conductive state on the second part of the cycle, one of the other thyristor of at most one of the other stages, wherein said at least two tages of said power regulator circuit are connected to at least two inputs of said power transformer.
Selon un mode de réalisation particulier, ledit circuit régulateur comporte deux étages en parallèle.
Selon un autre mode de réalisation particulier, ledit circuit régulateur comporte trois étages ou plus, en parallèle.According to a particular embodiment, said regulator circuit comprises two stages in parallel. According to another particular embodiment, said regulator circuit comprises three or more stages, in parallel.
Selon une variante, chacun des étages du circuit de régulation comporte deux thyristors tête-bêche.According to a variant, each of the stages of the regulation circuit comprises two thyristors head to tail.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, correspondant à un mode de réalisation non limitatif se référant aux dessins annexés où :The invention will be better understood on reading the description which follows, corresponding to a non-limiting embodiment with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 représente une vue schématique d'un four alimenté par un circuit d'alimentation selon l'état de la technique.- Figure 1 shows a schematic view of an oven fed by a supply circuit according to the state of the art.
- la figure 2 représente le schéma de principe d'un circuit d'alimentation selon l'inventionFIG. 2 represents the block diagram of a supply circuit according to the invention
- la figure 3 représente la forme du signal délivré par le circuit selon l'invention.FIG. 3 represents the form of the signal delivered by the circuit according to the invention.
La figure 1 représente une vue schématique d'un four selon l'état de la technique. Il comprend un corps de chauffe contenant un bain (1) de matériau, par exemple du verre en fusion. Une charge électrique (2) assure le chauffage du bain. Un capteur de température (3) détecte en temps réel la température du bain et délivre un signal électrique représentatif de cette température. Un régulateur de température (4) commande le fonctionnement d'un bloc d'alimentation comportant un automate (5) et un potentiomètre permettant de régler la consigne de température, ainsi qu'un régulateur de puissance à thyristor (7) et une source de tension alternative (8) .Figure 1 shows a schematic view of a furnace according to the state of the art. It comprises a heating body containing a bath (1) of material, for example molten glass. An electric charge (2) ensures the heating of the bath. A temperature sensor (3) detects the temperature of the bath in real time and delivers an electrical signal representative of this temperature. A temperature controller (4) controls the operation of a power supply unit comprising a controller (5) and a potentiometer for adjusting the temperature setpoint, as well as a thyristor power regulator (7) and a source of power. AC voltage (8).
La figure 2 représente une vue d'un dispositif d'alimentation selon l'invention.Figure 2 shows a view of a feeding device according to the invention.
Il comprend un transformateur d'isolement 10 comprenant un bobinage primaire et un bobinage secondaire avec une première entrée 11 et une entrée intermédiaire 12.
La première entrée est reliée à un premier étage 21 de deux thyristors 25, 26 montés tête-bêche.It comprises an isolation transformer 10 comprising a primary winding and a secondary winding with a first input 11 and an intermediate input 12. The first input is connected to a first stage 21 of two thyristors 25, 26 mounted head to tail.
L'entrée intermédiaire est reliée à un second étage 22 de thyristors 27, 28 également montés tête-bêche.The intermediate input is connected to a second stage 22 of thyristors 27, 28 also mounted head to tail.
Les deux étages 21, 22 de thyristors forment un circuit de régulation de puissance 20.The two stages 21, 22 of thyristors form a power regulation circuit 20.
Les deux étages 21, 22 de thyristors sont alimentés par une alimentation électrique délivrant par exemple une tension de 400 V. Le passage du courant par le premier étage 21 de thyristors 25, 26, génère une tension en secondaire du transformateur de 10 V et le passage du courant par le second étage 22 de thyristors 27, 28, génère une tension en secondaire du transformateur de 20 V.The two stages 21, 22 of thyristors are powered by a power supply delivering, for example, a voltage of 400 V. The passage of the current through the first stage 21 of thyristors 25, 26, generates a secondary voltage of the transformer of 10 V and the passing the current through the second stage 22 of thyristors 27, 28, generates a secondary voltage of the 20 V transformer.
Les deux étages 21, 22 de thyristors alimentent alors successivement les deux entrées 11, 12 du transformateur d'isolement.The two stages 21, 22 of thyristors then supply successively the two inputs 11, 12 of the isolation transformer.
Sur la première partie du cycle, (tension positive), l'un des thyristor (25, 27) de l'un au plus des étages (22, 21) est activé dans l'état conducteur. En fonction de la durée d'activation du thyristor passant, la puissance transmise est plus ou moins importante. En fonction du choix de l'étage, la puissance peut également être ajustée. Le basculement de l'un des étages à l'autre étage permet de moduler la puissance transmise en passant non pas de la tension maximale à une valeur nulle, mais de la tension d'"alîmëntation de l'un des étages à la tension d'alimentation de l'autre étage. Le différentiel est ainsi
moins important et la transition moins brutale ce qui réduit les harmoniques générées lors de ce basculement.On the first part of the cycle, (positive voltage), one of the thyristor (25, 27) of at least one of the stages (22, 21) is activated in the conducting state. Depending on the duration of activation of the passing thyristor, the power transmitted is more or less important. Depending on the choice of floor, the power can also be adjusted. The switching from one of the stages to the other stage makes it possible to modulate the power transmitted by passing not from the maximum voltage to a zero value, but from the voltage of " supply of one of the stages to the voltage of on the other floor, the differential is less important and the transition less brutal which reduces the harmonics generated during this switchover.
Sur la deuxième partie du cycle, (tension négative), l'un des thyristor (26f 28) de l'un au plus des étages (22,On the second part of the cycle, (negative voltage), one of the thyristor (26 f 28) of at most one of the stages (22,
21) est activé dans l'état conducteur. On ajuste de la même façon la puissance transmise en jouant sur la durée d'activation du thyristor commandé, et le choix de l'étage.21) is activated in the conductive state. In the same way, the transmitted power is adjusted by varying the duration of activation of the controlled thyristor and the choice of the stage.
En aucun cas, les thyristors de deux étages différents ni les deux thyristors d'un même étage ne sont commandés en mode passant simultanément.In any case, the thyristors of two different stages nor the two thyristors of the same stage are controlled in passing mode simultaneously.
Dans tous les cas, un seul thyristor est commandé en mode passant.In all cases, a single thyristor is controlled in the on mode.
La figure 3 représente une vue de la forme du signal délivré par un tel dispositif. On trouve sur une première partie (30) du cycle correspondant à environ 80% du demi- cycle un signal sinusoïdal d'une amplitude de 10 volts, puis sur la fin du demi-cycle (40) un signal sinusoïdal d'une amplitude de 20 volts. Le saut de tension est de l'ordre de 6 volts.FIG. 3 represents a view of the form of the signal delivered by such a device. A sinusoidal signal having an amplitude of 10 volts is found on a first part (30) of the cycle corresponding to about 80% of the half-cycle, then on the end of the half-cycle (40) a sinusoidal signal of a magnitude of 20 volts. The voltage jump is of the order of 6 volts.
Les harmoniques sont sensiblement réduites par rapport à une alimentation à un seul étage :The harmonics are significantly reduced compared to a single-stage power supply: