WO2007057619A1 - Alimentation electrique haute tension et reacteur a plasma - Google Patents

Alimentation electrique haute tension et reacteur a plasma Download PDF

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WO2007057619A1
WO2007057619A1 PCT/FR2006/051200 FR2006051200W WO2007057619A1 WO 2007057619 A1 WO2007057619 A1 WO 2007057619A1 FR 2006051200 W FR2006051200 W FR 2006051200W WO 2007057619 A1 WO2007057619 A1 WO 2007057619A1
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voltage
transformer
primary
transformers
control module
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Application number
PCT/FR2006/051200
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English (en)
Inventor
André AGNERAY
Nadim Malek
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Renault S.A.S
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/0077—Plural converter units whose outputs are connected in series

Definitions

  • the present invention relates to the field of high voltage electrical supplies receiving electrical energy at very low voltage.
  • the invention relates more particularly to on-board vehicle side-mounted im- provements subject to severe constraints of mass, volume, reliability and cost.
  • the invention more particularly relates to electrical power supplies for plasma reactors.
  • Feeding a plasma reactor can be performed by a continuous generator requiring expensive high voltage diodes. Moreover, the DC voltage induces risks of destructive electric arc of the electrodes, and produces a hot plasma.
  • the feed of a plasma reactor can be performed by an alternating voltage generator with dielectric barrier, which can create a cold plasma, but extremely expensive.
  • Document FR-A-2 477 793 describes an ozone generator power supply.
  • the power supply comprises a transformer whose primary is connected to a thyristor bridge receiving direct current.
  • the supplied voltage will be too low or the construction of the transformer very expensive because of a transformation ratio too high.
  • EP-A-230 850 discloses an impulse high voltage generator comprising a step-up transformer, a rectifier diode bridge, a filter capacitor, and a high-voltage switch.
  • the diodes of the bridge rectifier and the thyri stors of the switch are subjected to the high voltage.
  • the life of the generator may be reduced by the rapid wear of the electrodes.
  • such rotating electrodes generate noise that could affect the operation of other devices.
  • EP-A-385 845 discloses an electronic feed of a discharge tube.
  • the power supply includes a DC voltage step-down chopper, a high capacity capacitor, an inverter, a transformer and a diode rectifier bridge.
  • the diodes of the rectifier bridge are subjected to high voltage. The supplied voltage e will be too low or the construction of the transformer very expensive due to an excessively high transformation ratio.
  • US-B-6 883 507 discloses a system for generating and maintaining a corona discharge for igniting a combustible gas mixture in a combustion chamber.
  • the system comprises a 100 to 400 volt direct current circuit powered by a first step-up transformer, a 1000 to 5000 volt alternating voltage circuit powered by a second step-up transformer, and an LC resonator for provide an alternating voltage of 50000 to 500000 volts.
  • the system is particularly heavy, complex, cumbersome and expensive, particularly because of the presence of two transformers and a rectifier of 100 to 400 volts generally using expensive diodes.
  • the present invention aims to overcome the disadvantages of the devices mentioned above.
  • the object of the present invention is to provide an economical high-voltage alternative generator of small size, reliability and reasonable mass.
  • the high-voltage alternative power supply voltage device is of the type comprising two transformers each provided with a primary and a secondary, the two secondary ones being connected in series, and two reversing power supplies each using as the inductive element the primal of a transformer.
  • the serial connection of the secondary ones makes it possible to increase the voltage of exit. Alternately controlled power supplies enable flyback operation in the UK.
  • the device comprises a control module for the two reversing feeds.
  • a single control module can be used to generate the control signals of two reversing supplies.
  • the device comprises an alternating control module of the two return power supplies, the control module providing two signals in phase opposition, such that the inverting power supplies are alternately charged. This gives an excellent operation by turning.
  • control module comprises an oscillator, an oscillation inhibiting element, and resetting flip-flops of the output signals upon inhibition.
  • the control module can be made discretely or integrated. In the latter case, the control module may comprise a microprocessor for generating control signals.
  • each turn-on power supply comprises a voltage limiter and a switch.
  • said inductor consists of the corresponding primary element of the transformer and parasitic inductances.
  • the voltage limiter may include a zener diode.
  • each voltage booster can comprise a power transistor and a Zener diode associated with a transformer primary.
  • the transformer has a transformation ratio of between 20 and 500, preferably between 50 and 200. The design and cost of the transformer remain moderate.
  • the device comprises two transformers and two current charging circuits, each supplying a transformer primary.
  • the second res are connected in series.
  • the current charging circuits are active in partial or complete phase opposition.
  • Each current charging unit comprises a switch.
  • reversing feeds are formed.
  • the device can be used for feeding a plasma reactor.
  • the plasma reactor may be part of an air treatment system, a sterilization system of a compressor, an exhaust gas treatment system, a particulate destruction system. soot on an exhaust line, etc.
  • the high voltage alternating energy supply method comprises the AC supply of two primary of two transformers to obtain a voltage reversal operation, the two secondary of the transformers being connected in series to add the output voltages. each secondary.
  • the feed times of the two primaries are equal.
  • the AC power supply is performed by means of transistors controlled by inverted signals.
  • the command can be of simple structure. Thanks to the invention, a high pulse voltage is obtained with a simple device comprising relatively inexpensive low voltage electronic components.
  • FIG 1 is a schematic view of a device according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a timing diagram of the signals of the device of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a schematic view of the control of the device of FIG. 2.
  • the feed device 1 comprises a transformer 2 provided with a primary
  • the secondary 4 and 7 of the transformers 2 and 5 have a common terminal.
  • the other terminal of the secondary 4 is connected to earth and the other terminal of the secondary 7 is connected to the output of the supply device 1, a capacitor 8 may also be disposed between the output and the ground.
  • the capacitance of the capacitor 8 may be of the order of a few tens of pF.
  • the capacity is advantageously constituted by the structural capacities of the high voltage cable and the plasma reactor.
  • the supply device 1 is completed by two identical circuits 9 and 10, respectively connected to one of the terminals of the primary 3 and 6.
  • the other terminal of the primary 3 and 6 is connected to a DC voltage source Valim, by example of the order of a few volts or a few tens of volts.
  • the circuit 9, 10 comprises a switch 12, 32 and a voltage limiter 13, 33.
  • the voltage limiter may be a Zener diode.
  • the switch 12, 32 is connected to the ground on the one hand, at the common point between the inductor 11, 31 and the voltage limiter 13, 33 on the other hand, and to an input of ordered.
  • control switch 12, 32 bypasses the voltage limiter 13, 33 and thus forms a closed circuit between the point common to the inductor 11 31 and to the voltage limiter 13, 33 and the ground .
  • the switch 12, 32 is an open circuit.
  • Transformers 2 and 5 have a transformation ratio of the order of a hundred.
  • the inductor of the primary 3, 6 of transformers 2, 5 is used as the active element of a voltage booster assembly obtained by a succession of closures and openings of circuits ° -, 10 at a frequency of a few hundred Hz.
  • the voltage obtained at the primary is then a few hundred volts.
  • the secondary voltage reaches a few tens of kV.
  • the two primary 3 and 6 of the two transformers 2 and 5 are powered alternately.
  • the secondary 4 and 7 are connected to each other in series and the assembly operates by alternating voltage return.
  • Switches 12 may include a low voltage power voltage transistor.
  • the inductances 11 and 31 functionally are part of the circuits 9 and 10.
  • the inductances 11, 31 are constituted by the leakage lines of the transformers 2 and 5 brought back to the primary.
  • a switch 12, 32 and a voltage limiter 13. 33 arranged in parallel directly to a terminal of the primary 3, 6.
  • the secondary of the other transformer When the primary of a transformer is charging, the corresponding secondary sees its voltage imposed by the transformer effect to the product of the supply voltage of the primary by the transformation ratio. Simultaneously, the secondary of the other transformer produced by the effect of return of tension or flyback a voltage pulse of the same polarity and vice versa when the commands are reversed.
  • the top curve shows the control of the switches 12, 32 by two square signals in phase opposition.
  • the middle curve shows the voltage at the common point between the inductor 11 and the voltage limiter 13.
  • the primary 3 of the transformer 2 has reached its maximum current I 1 , max. This current also flows in the leakage inductance 11.
  • This overvoltage (limited to the value the Zener voltage of the diode, for example 400 V) persists until all the energy stored in the leakage inductance is dissipated in the limiter 13. During this time, the current increases in the secondary 4.
  • the current at the secondary 4 reaches its maximum which is substantially equal to Ipmax divided by the transformation ratio of the transformer 2 (for example 80).
  • the secondary current Is transfers the energy contained in the magnetising self of the primary 3 to the capacitive-type load
  • the device for generating high alternating impulse voltage can be composed of the assembly of two reversing power supplies using as the inductive element transformers, the secondary ones of which are connected in series in such a way, that by controlling the alternative charging and in complete or partial phase opposition of the two transformers, secondary impulses are generated at the secondary phase with opposite polarities.
  • the charging devices of the coils can be protected from the overvoltages induced by the leakage inductances of the transformers.
  • One transformer may be charging while the other is on landfill.
  • FIG. 3 illustrates an embodiment of a control module 14 designed to generate the commands of the switches 12 of the supply device 1.
  • the control module 14 comprises an input 15 receiving a voltage signal 1 for the activation of the control module 14 and a signal 0 for the inhibition of the control module 14 and two outputs 16 and 17 intended to be respectively connected to the control inputs of the circuits 9 and 10.
  • the control module 14 comprises two latches 18 and 19, a comparator 20. a NAND gate 21 and an inverter 22.
  • the input 15 is connected to one of the inputs of the door 21 and the muting inputs of the latches 18 and 19. The muting inputs are active upon receipt of a level 0 signal.
  • the non-inverting output of the flip-flop 18 is connected to the control input of the flip-flop 19
  • the inverting output of the flip-flop 18 is connected to the output 16 and to the control input of said flip-flop 18.
  • the inverting output of the flip-flop 19 is connected to the output 17 and the non-inverting output of the flip-flop 19 is not used.
  • the output of the gate 21 is connected, on the one hand, to the input of the inverter 22 and, on the other hand, to a capacitor 23. Between the output of the capacitor 23 and the output of the inverter 22, are arranged a resistor 24 and a potentiometer 25 for adjustment.
  • the output of the inverter 22 is also connected to the input of the comparator 20 via a resistor 26.
  • the output of the capacitor 23 is likewise connected to the input of the comparator 20 via a resistance 27.
  • the output of comparator 20 is connected to the second input of gate 21 and to the clock inputs of flip-flops 18 and 19.
  • the operation of the control module 14 is as follows.
  • the output of the gate 21 is at 1 regardless of the signal received at the second input of said gate 21.
  • the inhibition input of the flip-flops 18 and 19 sees a signal 0.
  • the operation of the flip-flops 18 and 19 is inhibited and the outputs 16 and 17 both see a voltage 0.
  • the gate 21 functions as an inverter for the signal received on its second input from the comparator 20.
  • the flip-flops 18 and 19 copy on their respective non-inverting outputs the signal received on their respective control inputs at each clock pulse received on their respective clock inputs.
  • the assembly formed by the comparator 20, the gate 21, the inverter 22, the capacitor 23, and the resistors 24 to 27 form a circuit oscillating at a frequency that can be adjusted by the potentiometer 25 and thus provides a signal of latch clock 18 and 19 which, receiving opposite signals on their control input, output signals in phase opposition.
  • one of the latches receives as input its own inverting output and the other receives as input the inverting output of the first flip-flop. It is thus possible to economically generate two signals in opposition to phase, while guaranteeing their inhibition when the control module receives an input signal 0.
  • the active elements may consist of a transistor which is associated with a Zener diode, which is particularly economical.
  • the power supply can be controlled by a control ensuring by construction the inhibition of the supply in the event of a fault or a fault, and this to avoid the undesired generation of a high voltage.

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Abstract

Dispositif d'alimentation (1) haute tension d'impulsion alternative d'énergie déterminée, comprenant deux transformateurs (2, 5) pourvus chacun d'un primaire et d'un secondaire, les deux secondaires (4, 7) étant connectés en série, et deux alimentations à retournement (9, 10), chacune utilisant comme élément inductif le primaire d'un transformateur.

Description

Alimentation électrique haute tension et réacteur à plasma.
La présente invention concerne le domaine des al imentations électriques haute tension recevant de l 'énergie él ectrique à très basse tension. L'invention concerne pl us parti cul i èrement l es al imentations embarquées à bords de véhicules et soumises à de sévères contraintes de masse, de volume, de fiabi l ité et de coût. L'i nvention concerne pl us particulièrement les alimentations él ectriques pour réacteurs à pl asma.
L'alimentation d'un réacteur à plasma peut être effectuée par un générateur continu exigeant des diodes haute tension coûteuses. Par ailleurs, la tension continue induit des risques d'arc électrique destructeur des électrodes, et produit un plasma chaud.
L'alimentation d'un réacteur à plasma peut être effectuée par un générateur à tension alternative avec barrière diélectrique, suscepti bl e de créer un plasma froid, mais extrêmement coûteux .
Le document FR-A-2 477 793 décrit une alimentation électrique de générateur d'ozone. L'alimentation comprend un transformateur dont le primaire est relié à un pont à thyristors recevant du courant continu . La tension fournie sera trop faible ou la construction du transformateur très onéreuse en raison d'un rapport de transformation trop élevé.
Le document EP-A-230 850 décrit un générateur haute tension impulsionnel comprenant un transformateur élévateur de tension, un pont à diodes de redressement, une capacité de filtrage et un commutateur à haute tension. Les diodes du pont redresseur et les thyri stors du commutateur sont soumis à la haute tension . Dans le cas d'un commutateur à électrodes tournantes, l a durée de vi e du générateur risque d'être réduite par l'usure rapide des électrodes. En outre, de telles électrodes tournantes génèrent des parasites susceptibles de nuire au fonctionnement d'autres appareils. Le document EP-A-385 845 décrit une alimentation électronique d'un tube à décharge. L'alimentation comprend un hacheur abaisseur de tension continue, un condensateur de forte capacité, un onduleur, un transformateur et un pont à diodes de redressement. Les diodes du pont redresseur sont soumises à l a haute tension. La tension fourni e sera trop faible ou l a construction du transformateur très onéreuse en raison d'un rapport de transformation trop él evé.
Le document US-B-6 883 507 décrit un système pour générer et entretenir une décharge électrique en couronne pour l'ignition d'un mélange gazeux combustible dans une chambre de combustion. Le système comprend un ci rcuit de tension continue de 1 00 à 400 v olts alimenté par un premier transformateur élévateur de tension, un circuit de tension alternative de 1 000 à 5000 volts alimenté par un deuxième transformateur élévateur de tension, et un résonateur LC pour fournir une tension alternative de 50000 à 500000 volts. Le système est particulièrement lourd, complexe, encombrant et onéreux, notamment en raison de la présence de deux transformateurs et d'un redresseur de 100 à 400 volts utilisant généralement des diodes coûteuses.
La présente i nvention vise à remédier aux inconvénients des dispositifs évoqués ci-dessus.
La présente invention a pour but de proposer un générateur de haute tension alternative économique, de faible encombrement, fi able et de masse rai sonnable.
Le dispositif d'al imentation haute tension d ' i mpul sion alternative d ' énergie est du type comprenant deux transformateurs pourvus chacun d'un primaire et d'un secondaire, les deux secondaires étant connectés en série, et deux alimentations à retournement chacune utilisant comme élément inductif le primai re d ' un transformateur. La connexion en série des secondaires permet d'augmenter la tension de sortie. Les alimentations commandées de façon alternée permettent un fonctionnement par retournement de tension ( "flyback" en l angue anglai se).
Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend un module de commande des deux alimentations à retournement. Un seul module de commande peut servir à générer les signaux de commande de deux alimentations à retournement.
Dans un mode de réalisation, l e dispositif comprend un module de commande alternative des deux alimentati ons à retournem ent, led it module de commande fournissant deux signaux en opposition de phase de tel le sorte que les alimentations à retournement sont alternativement chargées. On obtient ainsi un excellent fonctionnement par retournement.
Dans un mode de réalisation, le modul e de commande comprend un oscillateur, un élément d'i nhibition de l 'osci ll ateur, et des bascules de remise à zéro des signaux de sortie en cas d'inhibition. Le module de commande peut être réalisé de façon discrète ou intégrée. Dans ce dernier cas, le module de commande peut comprendre un microprocesseur de génération des signaux de commande. Dans un mode de réalisation, chaque alimentation à retournement comprend un limiteur de tension et un interrupteur.
Avantageusement, ladite inductance est constituée par l e primaire correspondant du transformateur et les inductances parasites.
Le limiteur de tension peut comprendre une diode Zener. En d'autres termes, chaque élévateur de tension peut comprendre un transistor de puissance et une diode Zener associés à un primaire de transformateur.
Dans un mode de réalisation, le transformateur présente un rapport de transformation compris entre 20 et 500, de préférence entre 50 et 200. Le dimensionnement et le coût du transformateur restent modérés.
En d 'autres termes, l e di spositif comprend deux transformateurs et deux circuits de charge en courant, chacun alimentant un primaire de transformateur. Les secondai res sont reliés en série. Les circuits de charge en courant sont actifs en opposition de phase partielle ou complète. Chaque ci rcuit de charge en courant comprend un interrupteur. On forme ainsi des alimentations à retournement. Le dispositif peut être utilisé pour l'alimentation d'un réacteur à plasma. Le réacteur à plasma peut faire partie d'un système de traitement d'air, d'un système de stérilisation d'un cl imatiseur, d'un système de traitement des gaz d'échappement, d'un système de destruction des particules de suie sur une ligne d'échappement, etc. Le procédé d'alimentation haute tension d ' impulsion alternative d'énergie, comprend l'alimentation alternative de deux primaires de deux transformateurs pour obtenir un fonctionnement par retournement de tension, les deux secondaires des transformateurs étant connectés en série pour additionner les tensions de sortie de chaque secondaire. Dans un mode de réalisation, les durées d'alimentation des deux primaires sont égales.
Dans un mode de réalisation, l'alimentation alternative est effectuée au moyen de transistors commandés par des signaux inversés. La commande peut être de structure simple. Grâce à l ' invention, on obti ent une haute tension impulsionnelle avec un dispositif simple comprenant des composants électroniques basse tension relativement économiques.
La présente invention sera mieux comprise à l ' étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels :
-la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif selon un premier mode de réalisation; -la figure 2 est un chronogramme des signaux du dispositif de la figure 1 ; et
-la figure 3 est une vue schématique de la commande du dispositif de la figure 2.
Comme on peut le voir sur la figure 1, le dispositif d'alimentation 1 comprend un transformateur 2 pourvu d'un primaire
3, d'une inductance de fuite 11 et d'un secondaire 4 et un transformateur 5 pourvu d'un primaire 6, d'une inductance de fuite 31 et d'un secondaire 7. Les secondaires 4 et 7 des transformateurs 2 et 5 sont pourvus d'une borne commune. L'autre borne du secondaire 4 est reliée à la terre et l'autre borne du secondaire 7 est reliée à la sortie du dispositif d'alimentation 1, un condensateur 8 pouvant en outre être disposé entre la sortie et la masse. La capacité du condensateur 8 peut être de l'ordre de quelques dizaines de pF. La capacité est avantageusement constituée par les capacités structurelles du câble haute tension et du réacteur à plasma.
Le dispositif d'alimentation 1 se complète par deux circuits identiques 9 et 10, reliés respectivement à l'une des bornes des primaires 3 et 6. L'autre borne des primaires 3 et 6 est reliée à une source de tension continue Valim, par exemple de l'ordre de quelques volts ou quelques dizaines de volts. Le circuit 9, 10 comprend un interrupteur 12, 32 et un limiteur de tension 13, 33. Le limiteur de tension peut être une diode Zener. L'interrupteur 12, 32 est relié à la masse d'une part, au point commun entre l'inductance 11, 31 et le limiteur de tension 13, 33 d'autre part, ainsi qu'à une entrée de commande. Dans un état, l'interrupteur de commande 12, 32 court- circuite le limiteur de tension 13, 33 et forme donc un circuit fermé entre le point commun à l'inductance 11. 31 et au limiteur de tension 13, 33 et la masse. Dans l'état opposé, l'interrupteur 12, 32 se présente comme un circuit ouvert.
Les transformateurs 2 et 5 ont un rapport de transformation de l'ordre d'une centaine. La self du primaire 3, 6 de transformateurs 2, 5 est utilisée comme élément actif d'un montage élévateur de tension obtenu par une succession de fermetures et d'ouvertures des circuits °-, 10 à une fréquence de quelques centaines d'Hz. La tension obtenue au primaire est alors de quelques centaines de volts. Par le rapport de transformation, la tension au secondaire atteint quelques dizaines de kV. Les deux primaires 3 et 6 des deux transformateurs 2 et 5 sont alimentés alternativement. Les secondaires 4 et 7 sont connectés entre eux en série et le montage fonctionne par retour alternatif de tension. Les interrupteurs 12 peuvent comprendre un transistor de tension de puissance de faible tension. Les inductances 11 et 31 fonctionnellement font partie des circuits 9 et 10. Les inductances 11, 31 sont constituées par les selfs de fuite des transformateurs 2 et 5 ramenées au primaire. Pour la construction pratique du dispositif d'alimentation, l'on peut donc connecter un interrupteur 12, 32 et un limiteur de tension 13. 33 disposés en parallèle directement à une borne du primaire 3, 6.
Lorsque le primaire d'un transformateur est en charge, le secondaire correspondant voit sa tension imposée par effet transformateur au produit de la tension d'alimentation du primaire par le rapport de transformation. Simultanément, le secondaire de l'autre transformateur produit par effet de retour de tension ou << flyback » une impulsion de tension de même polarité et réciproquement lorsque les commandes sont inversées.
Comme illustré sur la figure 2, la courbe du haut montre la commande des interrupteurs 12, 32 par deux signaux carrés en opposition de phase. La courbe du milieu montre la tension au point commun entre l'inductance 11 et le limiteur de tension 13.
A la fin de la fermeture de F interrupteur 12, le primaire 3 du transformateur 2 a atteint son courant maximal I1, max. Ce courant circule également dans l'inductance de fuite 11. A l'ouverture de l'interrupteur 12, la coupure du courant induit aux bornes de la self 11 de fuite une surtension limitée par le limiteur 13. Cette surtension (limitée à la valeur de la tension Zener de la diode, par exemple 400 V) persiste jusqu'à ce que toute l'énergie stockée dans l'inductance de fuite soit dissipée dans le limiteur 13. Pendant ce temps, le courant croît au secondaire 4.
Lorsque le courant au primaire 3 devient nul, le courant au secondaire 4 atteint son maximum qui est sensiblement égal à Ipmax divisé par le rapport de transformation du transformateur 2 (par exemple 80). Le courant secondaire Is transfère l'énergie contenue dans la self magnétisante du primaire 3 vers la charge de type capacitif
8 reliée au secondaire 4 en générant un pic de tension très élevé. La surtension reste cependant limitée par le produit de la tension Zener (typiquement 400 V) et du rapport de transformation (typiquement 80), soit typiquement 32 kV. Ainsi, le dispositif de génération de haute tension impulsionnelle alternative peut être composé de l'assemblage de deux alimentations à retournement utilisant comme élément inductif des transformateurs, dont les secondaires sont reliés en série de telle façon, qu'en commandant la mise en charge alternative et en opposition de phase complète ou partielle des deux transformateurs, on génère au secondaire des tensions impulsionnelles successivement de polarités opposées.
Les dispositifs de mise en charge des bobines peuvent être protégés des surtensions induites par les inductances de fuites des transformateurs.
La protection contre les surtensions peut être réalisée par des diodes Zener.
Un transformateur peut être en charge pendant que l'autre est en décharge.
Sur la figure 3, est illustré un mode de réalisation d'un module de commande 14 prévu pour générer les commandes des interrupteurs 12 du dispositif d'alimentation 1.
Le module de commande 14 comprend une entrée 15 recevant un signal de tension 1 pour l'activation du module de commande 14 et un signal 0 pour l'inhibition du module de commande 14. et deux sorties 16 et 17 prévues pour être reliées respectivement aux entrées de commande des circuits 9 et 10. Le module de commande 14 comprend deux bascules 18 et 19, un comparateur 20. une porte NAND 21 et un inverseur 22. L'entrée 15 est reliée à l'une des entrées de la porte 21 et aux entrées d'inhibition des bascules 18 et 19. Les entrées d'inhibition sont actives à réception d'un signal de niveau 0. La sortie non-inverseuse de la bascule 18 est reliée à l'entrée de commande de la bascule 19. La sortie inverseuse de la bascule 18 est reliée à la sortie 16 et à l'entrée de commande de ladite bascule 18. La sortie inverseuse de la bascule 19 est reliée à la sortie 17 et la sortie non- inverseuse de la bascule 19 n'est pas utilisée.
La sortie de la porte 21 est reliée, d'une part, à l'entrée de l'inverseur 22 et, d'autre part, à un condensateur 23. Entre la sortie du condensateur 23 et la sortie de l'inverseur 22, sont disposés une résistance 24 et un potentiomètre 25 permettant un réglage. La sortie de l'inverseur 22 est également reliée à l'entrée du comparateur 20 par l'intermédiaire d'une résistance 26. La sortie du condensateur 23 est de même reliée à l'entrée du comparateur 20 par l'intermédiaire d'une résistance 27. La sortie du comparateur 20 est reliée à la deuxième entrée de la porte 21 et aux entrées d'horloge des bascules 18 et 19.
Le fonctionnement du module de commande 14 est le suivant. Lorsque le signal de commande reçu sur l'entrée 15 est à 0, la sortie de la porte 21 est à 1 quel que soit le signal reçu sur la deuxième entrée de ladite porte 21. L'entrée d'inhibition des bascules 18 et 19 voit un signal 0. Le fonctionnement des bascules 18 et 19 est inhibé et les sorties 16 et 17 voient toutes deux une tension 0. Lorsqu'un signal 1 est reçu sur l'entrée 15, la porte 21 fonctionne comme un inverseur pour le signal reçu sur sa deuxième entrée en provenance du comparateur 20. Les bascules 18 et 19 recopient sur leurs sorties non- inverseuses respectives le signal reçu sur leurs entrées de commande respectives à chaque coup d'horloge reçu sur leurs entrées d'horloge respectives. L'ensemble formé par le comparateur 20, la porte 21, l'inverseur 22, le condensateur 23, et les résistances 24 à 27 forment un circuit oscillant selon une fréquence qui peut être réglée par le potentiomètre 25 et fournit ainsi un signal d'horloge aux bascules 18 et 19 qui, recevant des signaux opposés sur leur entrée de commande, génèrent en sortie des signaux en opposition de phase. En effet, l'une des bascules reçoit en entrée sa propre sortie inverseuse et l'autre reçoit en entrée la sortie inverseuse de la première bascule. On peut ainsi générer de façon économique deux signaux en opposition de phase, tout en garantissant leur inhibition lorsque le module de commande reçoit un signal 0 en entrée.
On bénéficie ainsi d'une alimentation à haute tension impulsionnelle alternative dont les éléments actifs sont disposés du côté basse tension. Les éléments actifs peuvent consister en un transistor auquel est adjointe une diode Zener, ce qui s'avère particulièrement économique. L'alimentation peut être commandée par une commande assurant par construction l'inhibition de l'alimentation en cas de défaut ou de panne, et ce pour éviter la génération non souhaitée d'une haute tension.

Claims

REVENDICATIONS
1 -Dispositif d'alimentation ( 1 ) haute tension d 'impulsion alternative d' énergie déterminée, caractérisé par le fait qu'il comprend deux transformateurs (2, 5) pourvus chacun d'un primaire et d'un secondaire, les deux secondaires (4, 7 ) étant connectés en série, et deux alimentations à retournement (9, 10), chacune utilisant comme élément inductif le primaire d' un transformateur et comprenant un limiteur de tension et un interrupteur.
2-Dispositif selon la revendication 1 . comprenant un élément de commande des deux alimentations à retournement (9, 1 0).
3 -Dispositif selon l ' une quelconque des revendications précédentes, comprenant un module de commande alternativ e ( 1 4) des deux alimentations à retournement, ledit module de commande fournissant deux signaux en opposition de phase de tel le sorte que les alimentations à retournement sont alternati vement chargées.
4-Dispositif selon la revendication 3 , dans lequel le module de commande comprend un oscillateur, un élément (2 1 ) d'inhibition de l'oscillateur, et des bascules ( 1 8, 1 9 ) de remise à /éro des signaux de sortie en cas d'inhibition. 5-Dispositif selon la revendi cation 1 . dans lequel ladite inductance est constituée par le primaire ( 3 , 6) correspondant du transformateur (2, 5) et les inductances parasites.
6- Dispositif selon l ' une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le transformateur présente un rapport de transformation compris entre 20 et 500, de préférence entre 50 et 200.
7-Réacteur à plasma comprenant un dispositif selon l ' une quelconque des revendications précédentes.
8-Procédé d'alimentation haute tension d ' impulsion alternative d 'énergie déterminée, dans lequel on alimente alternativement deux primaires de deux transformateurs pour obteni r un fonctionnement par retournement de tension, les deux secondaires des transformateurs étant connectés en série pour additionner les tensions de sortie de chaque secondaire, l ' alimentation étant effectuée au moyen d ' un
5 limiteur de tension et d ' un interrupteur.
9-Procédé selon la revendi cation 8 , dans lequel les durées d'alimentation des deux primaires sont égales.
10-Procédé selon la revendication 8 ou 9. dans lequel l'alimentation alternative est effectuée au moyen de transistors
I O commandés par des signaux inversés.
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