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La présente invention concerne d'une façon généra.- le, des dispositifs pour faire fonctionner des appareils à courant- continu sur des sources de courant alternatif et plus particulièrement un dispositif pour fournir un courant continu contrôle à partir d'une source de courant alternatif polyphasé.
Il y a beaucoup d'applications dans lesquelles on dé- sire faire fonctionner -des appareils à courait continu sur des sources de courant alternatif. Par exemple, pour fournir une co@@ande précise de la vitesse d'un moteur, il peut falloir
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employer un moteur à cour@nt continu. Banc une application particulière, on peut désirer entraîner' le moteur à courant continu à partir d'une source d'énergie triphasée disponibles Une autre application est dans les machines à souder où il faut une commande précise des impulsions de courant continu.
Pour fournir du courant continu à partir de sources de courant alternatif on a employé des redresseurs employant des éléments tels que des ignitrons. En utilisant deux de ces éléments montés en opposition parallèle pour chaque phase d'une source électrique, on peut obtenir une conversion efficace.
Ces dispositifs, dans lesquels ont lieu à la fois des actions de redressement et d'invention, ont été générale- ment appelés cycloconvertisseurs. La commande du courant ap- pliqué par le cycloconvertisseur s'obtient en contrôlant les temps d'allumage des éléments redresseurs du cycloconvertis- seur. Le circuit de commande doit fournir une commande symé- trique des deux éléments redresseurs reliés à chaque phase et doit fournir la commande des éléments redresseurs pour les différentes phases qui se rapporte à la phase à contrôler.
Ces dispositifs de commande étaient relativement complexes et ne pouvaient pas s'adapter facilement à différentes appli- cations. De plus, ces commandes exigeaient des quantités rela- tivement grandes d'énergie pour réaliser l'action de commande.
Un objet de la présente invention est donc de réali- ser un circuit de co ande perfectionné pour un dispositif redresseur à cycloconvertis..:eur.
Un autre objet de l'invention est de fournir un dis- positif perfectionné pour allumer des éléments redresseurs du type ignitron qui assure l'action voulue en utilisant un minimu@ d'énergie.
Un autre objet de l'invention est de réaliser un dispositif simplifié pour produire des impulsions de polarité.
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opposée qu'Où puisse faire varier l5M-lé \..Ftr report à usa point ce;l.tr '.1 e.. fonction è' lL8 t..t:-..::L'v¯i de Cûll'::;1tle.
Une car \ct 'ri; ##tiqua de 1 T x : .11 GlULi er.?t un circuit "., pour procj.ire dos ;.. "u.. J..' 0 .. â:. ;¯,cée: ü,,':é'. r. ¯1 e¯ :¯rt dans le1'J1 un. Oi c oÍü'..Lbo3:ë:.:..Le e.t su"\r:.)uG8e '\ une tension coa- . lilû.8, 1.:' " :..uûl.-tv: de '::vùr:1.lllJ continu c...'.:.:tuge:.1.1'c symétriquement l' es,ace: ,8 ....t. dsn poi.xcs de teaciu-i zeru 9"..'..' r1.!?"tJort aux points de tenclun inriua, eb 1,. poiatc de tcasioa zéro four- l1iS::';'tl le caruu0m.otr.v5G des i-Lîulsiijn± de com ande.
Cela peut se réaliser en conve= tiss:;.nt l' o.lèe si.uso!dale déplacée en une oude carréa a;r;a,zt les m&Jierj de croisement et en différenciant l'onde carrée pour produire des impulsions de polarité alternativement opposée qui peuvent être employées pour commander les redresseurs de polarité opposée de .chaque phase du cyclocoavertisseur.
Une autre caractéristique de l'invention, est un cir- cuit d'allumage par ignitron perfectionné dans lequel un thyratron est relié à un élément de commande de l'ignitron pour amorcer l'allumage de celui-ci, tandis qu'un condensateur et un redresseur sont montés en pont sur l' ignitron, le redres- seur ayant .la -.polarité pouf faire charger le condensateur
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quand 1'ignitron n'est pas conducteur. Le thyratron quand il est rendu conducteur fait décharger le condensateur pour aug- menter le courant d'allumage de sorte que l'ignitron est plus rapidement conducteur, quand le thyratron de commande est conducteur.
Une autre caractéristique de l'invention est un circuit de couplage perfectionné pour thyratrons, employé
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pour la coaductivité des ignitrons, dans lequel 1' i;;ip'-lsion oye cc2--@a--lde est appliquée &ur un condensateur qui se charge pour produire une polarisation pour maintenir le thy- ratron coupé jusqu'à ce que l'impulsion de commande suivante
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soit reçue, le condensateur se déchargeant à travers un redres- seur pour préparer le circuit pour 1'impulsion suivante. Ce - circuit empêche une conduction non voulue des thyratrons.
Pour réaliser tous ces buts, l'invention concerne.un dispositif pour produire une tension continue, contrôlée à par- tir d'une source d'énergie polyphasée comprenant, en combinai- son, des moyen:: redresseurs com@ortant une paire d'éléments redresseurs reliés à chaque phase de cette source, les éléments de chaque pire étant reliés en opposition parallèle, des induc- tances reliant ces éléments redresseurs à la sortie courant continu, ces éléments redresseurs comprenant des organes'de commande pour coumander leur conductivité,
et des moyens de commander reliés à ces organes de commande de ces éléments redresseurs pour commander le courant appliqué par l'intermé- diaire des éléments redresseurs à ces moyens de sortie dispo- sitif caractérisé par ce que les moyens de commande comprennent un circuit d'allumage relié à chaque position de commande des redresseurs, comprenant une valve de décharge électronique, un condensateur et un circuit pour charger ce condensateur à partir d'une source d'énergie et un circuit de commande pour rendre sélectivement conductrises les valves de décharge du circuit d'allumage,
le circuit de commande comprenant des moyens développant les impulsiuns reliés à chaque phase de la source pour fournir des impulsions périodiques de polarités opposées symétriquement déphasées par rapport à un point cen- tral revenant régulièrement, ces moyens; de développer des impulsions reliés à chaque phase fournissant des impulsions de polarité opposée aux circuits d'allumage des élément redresseurs de polarité opposée, reliées à la phase associée de la source, ces impulsions commandant la conductivité des valves des circuits d'allumage, de sorte que les valves et les condensateurs fournirent du courant aux organes de com-
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mande des éléments redresseurs pour les r3rlQ.r6 c ..LGUcteurs, le déphasage de ces impulsions CUL¯.:.ld xt le te:
'l}O d'allumage des éléments redresseurs et fournissant aL-ni une C oll'z,-f3J.1.de instantanée du courant sur les circuits de sortie, cette dispo-
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sition permettant de réaliser un dispositif de cO"'::1.J:lde simple et ne demandant qu'une très faible énergie pour l'action de COIi1...t"J.nde.
L'invention concerne aussi un dispositif pour pro-
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duire des impulciuus périodiques de polarité opposée dépha- sée symétriquement par rapport à un point central revenant
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régulièrement, cOllprenant, en combinaison des moyens pour onde de fournir'une/tencion. de forme sinusoïdale, des moyens pour fournir une tension continue qui varie avec le déphasage voulu, des moyens pour superposer l'onde sinusoïdale, sur la tension continué pour fournir une onde composée ayant des points de tension zéro qui varient avec la tension continue, un amplificateur saturé ayant une grille et étant polarisé pour être rendu respectivement conducteur et non conducteur quand la tension appliquée à cette grille passe du positif au négatif sur une très petite gamme de tension,
des moyens pour appliquer cette onde composée à la grille de l'amplifi- cateur satura de façon à produire une sortie d'onde carrée, la durée des parties d'amplitudes différentes variant avec la tension continue et un transformateur saturé relié à la sortie de l'amplificateur saturé pour produire des impulsions
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positives e1J.1égativE:s quand l'onde carrée monte et'descend respectivement ,
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l1 invention, concerne égale-eut un dispositif pour dériver des imoulsiona périodiques de polarité opposée, dépha- sées symétriquement par rapport à un point central revenant ré,::;ulièrer:
6üt, comprenant en combinaison des woy ens pour x'our- nir une onde de tension de forme sinusoïdale, des moyens
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pour fournir une tension continue qui v"rïe avec .:..8 <3ûp....-ioage voulu, des noyenc pour superpoeer l'onde sinusoïdale ,uur la ten- sion continue pour fournir une --,,de composée, le,j pointa de tension zéro variait avec cette tension continue, un amplifi- cateur saturé ayant une grille et 6'-".1t mol.:.::. ;sé pour être rendu reepect vexent co:c,,¯cteur et no:i conducteur quand la tendon appliquée :. 1:T. grille nasce dupotitif 3.. négatif sur une très petite ga...:
re de tension, des moyens pour appli- quer l'ondé composée il la grille de l' amplif icateur saturé de façon à produire une sortie d'onde carrée, la durée rela- tive des parties d'amplitudes différentes variant avec la tension continue, un transformateur saturé relié à la sortie de l'amplificateur saturé pour produire des impulsions positi- ves et négatives quand l'onde carrée monte et descend respec- tivement et un premier et un deuxième amplificateurs reliés au transformateur, les amplificateurs d'impulsions étant reliés de façon à ce que le premier amplificateur fournisse des im- pulsions amplifiées en réponse aux impulsions positives et que le deuxième amplificateur fournisse des imposions ampli- fiées en réponse aux impulsions négatives.
L'invention concerne encore un dispositif pour produi- re des impulsions périodiques de polarité opposée déphasées
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sym-:ftrique:'1e.lt par rapport à un point central revenant régu- lièrement couprenant, en combinaison, des moyens pour fournir une onde'de tension de forme sinusoïdale, des moyens pour four-
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nir une tans 04 continue qai varie avec le déphasage voulu, dec soyenc pour .? ourdir me onde::} :>!:l.1o;."ée c -,ill.:!.)r',;aa..1t l'onde sinusoïdale et la t:nsijn continue, les pointe; de tension
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zéro de l'onde c01.')océe variant avec la tendon continue, des moyens pour fournir une onde carrée :: y:.a.t des parties alternées correspondant can.::
le tE.r;:gs aux parties positive;-! et négatives de l'once composée,' et des moyens de différenciation pour pro-
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duire des impulsions positives et négatives quand l'oncle car- rée monte et descend respectivement, le? impulsions positives et négatives étant décalées symétriquement à partir du ;)oint central quand la tension continue varie.
D'autres, objets, caractéristiques et avantages qui y sont liés, de l'invention apparaîtront par l'examen de la description suivante, quand elle est faite en relation avec les dessins ci-jointe dans lesquels, et à titre d'exemple : - la figure 1 est un diagramme schématique représen- tant le dispositif redresseur perfectionné conformé, eut à l'invention; - la figure 2 est un tableau de courbes représentant le fonctionnement du circuit pour fournir des impulsions de polarité opposée disposées symétriquement en phase; - la figure 3 représente le circuit d'allumage pour iggitron, et \ - les figures 4 et 5 représentent le fonctionnement du circuit de la figure 3.
Le dispositif de l'invention comporte un circuit., redresseur du type cyoloconvertisseur dans lequel une.charge à courant continu est fournie par une source de courant al- ternatif tri@@asé par l'intermédiaire d'éléments redresseurs reliés en ppppsition parallèle à chaque phase de la source.
Des circuits d'allumage sont prévus pour les éléments redres- seurs y compris un tube de commande relié à l'élément de com- , mande de l'ignitron pour assurer son allumage minuté et, un condensateur et un redresseur auxiliaires qui tendent à aug- menter le courant d'allumage. Les tubes de commande des dif- férents circuits d'allumage sont rendus conducteurs par des impulsions de polarité opposée décalées symétriquement par rapport à un point central de l'onde, le décalage étant commandé par une tension continue. Les impulsions décalées
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peuvent être produites en décalant par c-u coarrEi continu l'axe d'une onde sinusoïdale et en pr0( uis -Lit des impulsions au point de traversée de l'onde décalée.
Les impu:L;ûiL, peu- vent être produites en convertissant l'onde sinusoïdale en. une o.ide pulsée et ensuite en c ifß ¯ eaciawt l'onde pulsée, par exemple par l'emploi d'un transformateur sature pour fournir des impulsions de polarité op @osée. Lec impulsions de p'olarifé opposée sont appliquées aux éléments redresseurs
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de polarité opposée de eL.a.:1i.lt. phase du cycloconvertisseur, un circuLt de commande séparé étant nécessaire pour chaque
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phase.
La tenon de comnande Qui. décale la phase- des impul- sions peut varier conformément au fonctionnement des appareils excités, tels que la vitesse d'un moteur ou conformément à 'un modèle prédéterminé tel qu'une oade pilote employée pour des opérations de soudage.
En se reportant maintenant aux dessins dans la fi-
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gure 1, il est représente une structure de transfor .a,teur tri- phasé 10, reliée à la source triphasée 11. Le transformateur 10
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a ses BJQEOulements primaires désignés par a, b, et c reliés en triangle et ses enroulements secondaires désignés par d, e, f, reliés en étoile. Une paire de redresseurs du type à ignitrons sont reliés .en série avec chaque enroulement secon- daire, ces éléments redresseurs étant désignés par 12 à 17, inductivement. Les éléments redresseurs 12, 14 et 16 qui coût
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ihontés dans le mlliùe sens sont reliés en série avec l' Inductan- ce 18 à la charge à courxnt continu qui est représentée pir un moteur 20.
De façon analogue, les éléments redresseurs 13, 15 et 17, qui sont montés dans le même sens sont reliés par l'in- ductance 19 au moteur 20. Les inductances 18 et 19 peuvent
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être :or:.es par une inductance unique apprise centrale. L'autre fcoriie du noteur est reliée au transi'orat3utriphasé et est au potentiel neutre de la source triphasée.
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Pour rendre conducteur chaque élément redresseur, il est prévu un circuit d'allumage comprenant un tube élec- tronique 21 qui peut être du type thyratron, un condensateur
22 et un redresseur à diode 23. Le condensateur 22 et la dio- de 23 sont effectivement reliés aux électrodes redresseuses des éléments ignitrons. La diode 23 fait charger le condensa- teur 22 pour constituer une tension qui 'est employée pour ren- dre l'ignitron conducteur. Pour déclencher l'ignitron, le tu- be, électronique 21 est relié à l'élément de commande 24 de l'ignitron.
La valve électronique 21 est branchée dans un 'circuit de commande qui commande le temps d'allumage des élé- ments redresseurs à ignitrons et commande ainsi l'alimenta- tion @e la charge à courant continu. Le circuit d'allumage sera décrit plus en détail ci-après.
En se reportant maintenant au circuit de commande des circuits d'allumage, il faut tros circuits de commande séparés, un pour chaque phase de la source triphasée, chaque circuit de commande commandant les deux éléments redresseurs pondant les deux actions de redressement et d'inver&ion du cycloconvertisseur. Le circuit de commande comprend des circuits résonnants 30, 31 et 32 reliés à la source triphasée pour fournir des ondes de forme sinusoïdale précise. gela est nécessaire étant donné que les courants tirés des différentes phases de la source varient et par conséquent que la forme d'onde de la source peut être déformée.
Les circuits réson- nants sont alimentés par des transformateurs ayant leurs enroulements primaires 35 reliés directement à la source 11 et leurs enroulements secondaires 36 branchés dans les cir- cuits résonnants en série. Les transformateurs comprenant les enroulements 35 et 36 peuvent être destinés à fournir le ni- veau voulu de tension d'entre du circuit résonnant. Le cir-
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cuit résonnant comprend l'inductance 37 et le coiicfensateur 39 accordés sur la fréquence de la aource de telle façon qu'une onde sinusoïdale s'y développe. Une portion choisie de cette onde sinusoïdale peut être dérivée sur le potentio- mètre 38 bronché sur le condensateur 39.
Une tension continue appliquée sur le conducteur 40 ' est aussi appliquée aux circuits résonnants 30 à 32. Cette tension est commandée par le tube pentode 41 qui fonctionne comme amplificateur. L'entrée de la pentode 41 est un réseau comprenant une source 42 de potentiel relativement élevé ayant des régulateurs de tension 43 et 44 qui y sont reliés de. sorte que la tension est maintenue à une valeur très précise. Des potentiomètres 45 et 46 sont branchés sur la source et reliés respectivement à la grille et à la cathode du tube 41. En ré- glant les potentiomètres 45 et 46 d'une manière appropriée, aucune tension ne sera appliquée par la source 42 au circuit d'eatrée du tube 41.
Il est évident qu'en changeant la position des prises des potentiomètres, on peut fournir toute polarisa- tion voulue dans les limites de la source 42 et que cette po- larisation peut être de polarité soit positive, soit négative.
Le dispositif de commande 47 qui peut appliquer un potentiel variable à la'cathode est relié entre le potentiomètre 46 et la cathode du tube 41. Par exemple, si le dispositif doit être employé pour assurer le fonctionnement du moteur 20 à vitesse constante, l'élément 47 pout être un tachymètre'qui fournit une tension variant avec la vitesse pour changer .la tension d'entrée du tube 41. En variante, le dispositif de com- mande 47 peut fournir une tension correspondant au courant voulu dans la charge à courant cont@nu et celle-ci fonctionne- ra par l'intermédiaire du dispositif de commande pour com- mander le cycloconvertisseur pour fournir 1.. courant voulu.
En examinant maintenant le fonctionnement du circuit
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de cOLL'::1nde , on se refcre .. la. l'i;gl(,? 2. L'onc'.e-'sii.semle A représente- la CO!il1?os':...ltl:. d'onde ;:;Lm:::0U.ÙG GG:1E:IQ:ppée',ar lç circuit résonnant o.; série et dérivée du potentiomètre 53.
La ligne c pointillé B représente le (:U11: ;is continu sur le conducteur ..V par '11)"Ol''G à l'a::-:* 0. ;;il conséquence, la tell-. sion obtenue 11 .:' la ririce mobile ur le potentiomètre 38 est un composa du C0.rlÚt coati au. et des coEDOuautes de la sinusoï- de et. v pour effet de déceler l' ,1:re de potont el zéro de la courbe A. 2-¯r cosequ3*. la. courbe A peut être considérée COhL16 v,:.t.rl'.1L4G h partir ciu nouvel axe E.
#cîu revenant 3. la figure 1, la tension dérivée du po- tent iomètre 38 ont appliquée p'2w." l'Intermédiaire de la résis- tance 49 à l'amplificateur 50. L1 amplificateur 50 est polarisé pour xOnctionaer C':JlIL:e amplificateur capturé de sorte que l'état conducteur de celui-ci changera très brusquement quand la tension appliquée à la grille de celui-ci oscillera du po- sitif au négatif. En conséquence, la tension de sortie aura des parties montantes et descendantes très raides fournissant
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seasibleraent une onde carrée comi-uipe représenta par la courbe 0 de la figure 2.
Cette tension de sortie se développe sur la résistance 51 et le transformateur de couplage 52 qui est re-
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lié à un potentiomètre 53 kr:7t,iché sur une source de courant continu.
Le transformateur de couplage 52 est d'une construc- tio.i te -le que le potentiel du courant continu qui y est ap- pliqué par le potentiomètre 53 peut être réglé de telle façon
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que le transformateur soit saturé et que seal..leilt une im- pulsion très brève de tension soit fournie. Cela a pour ré- sultat un effet de différenciation comme représenté par la courbe D de la figure 2.
Des impulsions négatives sont produi- tes quand 1'-amplitude de l'onde carrée diminue et des impul- sions positives sont produites quand l'amplitude de l'onde
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carrée augmente.
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Ce::.: lnnuiciOiis r-oat espacées N;ju.: ..:¯ ¯y:.eL .nt par rap.- port à uu poi.u central p8riùCi:}uo qui e;..t aux points m'aima de la r inusoï<3c \.. Il est évident qu'en. chargeant, la tension du courant continu,. la pocition. à laque.-le la. sinusoïde croise l'axe des %gros change pour décaler a....ci le déplacement des.
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impulsions positives et. n.\'j;atives par rapport à ce point central.
,. enrou7. e:emt secondaire 55 du transformateur de couplage saturé 52 a une prise centrale reli4e à la terrer et
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est enroulé de telle sorte que les impulsijnti positives soient appliquées par 1'intermédiaire du coiidc-nsateur 56 et de la résistance, 57 à l' amplif ic-vbeur 58 û' impul;ios à triode pour rendre celui-ci conducteur. Le condensateur 56 se charge quand l'impulsion est appliquée pour fournir une tension de maintien de. coupure de sorte que le tube 58 est coupé quand l'impulsion, cesse. La charge du condensateur 56 disparaît progre sivement par le redresseur 59 de sorte que, quand une
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autre impulsion de tension est appliquée par le trrJ.ilsfor".L:1.1.teur 52, le tube est encore en état d'être ... C'oü0ucteur.
Le condan- sateur 60 neutralise la capacité alaque-grille de la triode.
A cause de la polarité du transf orateur et de sa liaison centr-ale à la terre, des impulsions négatives dans le prL.::''1.ire du tr:3nsformat ¯ur 52 apparaîtront à l'extrémité du secondaire 55 relié au condensateur 61 comme impulsions posi- tives. Ces impulsions sont appliquées par l'intermédiaire de la résistance 62 à la grille de la triode 63 de la même façon que des impulsions sont appliquées à la grille de la triode 58.
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.Le condensateur 61 se charge pour w:.irite.ir coupée la triode 63 et ensuite se C='C:''...':"C: entre lec iL.'ulsio;:1I3 :... travers le redresseur 64. Le co.ce'lSc'.v!:u1' 65 ect ïc.ti:- <¯ la neutrody- nation cornue eypliruéo antérieurement, hes circuit:.. de sortie
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des triodes 53 et 63 comprennent les résistances 66 et le condensateur 67 relié au potentiel plus B. Cela provoque la charge du condensateur 67 à une valeur positive. Quand le tu- . De est conducteur, les condensateurs se déchargent à travers les enroulements primaires 68 des transformateurs de couplage.
En réalité une oscillation a lieu quand chaque condensateur se décharge de sorte que la plaque de la triode qui y est
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relire devient négative et que la conduction ce;,;Le il!lli.éè1L1te- ment. Les tubes restent ensuite inactifs jusqu'à ce qu'ils soient de nouveau rendus conducteurs par l'impulsion suivante appliquée à la grille.
Les impulsions développées dans l'enroulement pri- maire 68 du transformateur de couplage sont appliquées à l'en- rouassent secondaire 69 et par l'intermédiaire du condensa-
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teur 70 et de la résistance 71 à la grille de coioiiande du tube thyratron 21. Ce circuit agit de la mêde façon que le circuit d'entrée des amplificateurs d'inpuir3Ío±ls, le conden- sateur 70 se chargeant puur fournir une tension d'arrêt. La charge du condensateur 70 est enlevée par le redresseur 72 pour préparer le circuit pour l'impulsion suivante. Le conden- sateur 73 fournit une neutrodynation de la façon décrite
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antérieureraent.
Un circuit e.'all1.: aE.: cOIi1pre1.ar.lt le thyratron 75, le condensateur 76 et ladiode 77 commande l'allumage de l'igni- tron 13. Il est évidentque ce circuit d'allumage est le raéme
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que le circuit de l'ignitron 12. Les impulsions ce l'airouile- ment primaire 6c du tr::sforr..2.'}.'teur associé sont appliquées coEme décrit à propos du circuit précédent par l'intermédiaire de l'el1roulvd>nt. secondaire 69 du condensateur 70 et de la résistance 71. D'une façon analogue, le redresseur 72 et le condensateur 73 fonctionnent de la façon décrite antérieu-
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re1l1.en t.
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Dans la. figure 3 est représenté le circuit d'alluma-
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-ge d'un iguitron tel que l' i:.trLn ? 2.. Comme ixiciqjié an- têrieuronent,. le condensateur- 22. se cl..:::.r';--3 yiz 1.t-i.J.lterw.';di:J..i.re de la diode 23 à partir du potentiel appliqué a 1 "uitroa., Q aad le tbyr .tron s'iillumera p#--r' l'action de l'impulsion appliquée à ±3"::. gril Le, du courant p:;"JO-ra par la diode 23 et le thyratron, vert l'électrode 24 de coa.¯"..de de l'ig2litron pour tendre . rendre 1' i;::;üi tron conducteur Au même m.oment,. le condeusateur 23 se déc.I.ar6e à travers le thyratron pour- augmen- ter le .courant appliqué à l'électrode 24 de cOIi1J:...:
,.trlde de lignitron. Cela fournit un courut suffisant pour faire de- venir l'ignitron 12 conducteur. L'action du. condensateur 22
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est particuliureitiont im:,ort:1.n.te pendant l'action d'inversion. car la tension aux bornes de l'iguitron peut être très faible.
Cependant conne l' action d'inversion suit toujours la tension maxima de la source, le condensateur 22 sera charge à cette valeur maxima. Par conséquent, la décharge du condensateur 22,
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à travers le thyratron, provoquera l1 allumage de l'ignitron même si la tension sur l'ignitron est très faible.
La figure 4 représente l'action dans le circuit d'allumage pendant l'inversion et la figure 5 représente l'action dans ledit circuit pendant le redressement. Ces cour-
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bes sont tirées des oscillograimies et montrent la tension aux bornes d'un ignitron @endant un cycle complet qui se compose de six partie. Les courbes montrent l'action quand le déphasage est de 60 à partir de la position zéro et pro- voque l'allumage de 1'inverseur etdu redresseur pendant un tiers du cycle complet.
Dans la figure 1, les détails du circuit de forma- tion des impulsions, les amplificateurs des impulsions de cou- plage et les circuits d'allumage ne sont représentés que pour une seule phase. Les cases 80, 81, 82 et 83 représentent les
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circuits à' 1l1Ul.i::,:>;e par iLl)ul:.Jion pour lac :i tro,"D 14, 15, 16 et 17 re;3pective.,.it, qui peuvent être idylliques aux cir- cuits d' a .1 ! ¯..r reprérjcatE .pour le.? i!it-ro.s 12 et 13.
D'une- :["1.') 0,;1 analogue, le; cases 85, 86, 87 et 33 représentent des aÂul)llfic;fito,,ir,-j d' i.pul :ïoz;; ui peuvent être identiques aux amplificateurs d'impulsions COL,)r.;.J.a.1.t lec triodes 58 et 68 qui sont représentes. Les circuits de -formation des impul- sions représentés par les cases 90 et 91 peuvent être identi- ques au?± circuit de formation des impulsions comprenant le' tube 50 et sont alimentes par les autres phases de la source fournie respectivement par les circuits résonnants 31 et 32.
Etant donné que ces circuits sont tous les mêmes que le circuit représenté, ces circuits ne sont pas représentés en détail. Il est évident que les ignitrons sont commandés de façon que le courant soit fourni par ceux-ci conformément à la tension continue appliquée au conducteur 40 du réseau produisant les impulsions. Cette tension 40 peut être fournie de diverses manières différentes comme-on l'a, indiqué antérieurement.
Par conséquent, le circuit est facilement adaptable pour être employé dans beaucoup dtétudes étant donné qu'il faut simple- ment fournir une tension continue de commande pour commander le courant continu appliqué à de:, appareils excités par une source de courant alternatif triphasé. Le dispositif fonctionne très
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rapideue-it pour fournir une cúJm::Jal1de à réponse rapide. OOIPD.'l6 exemple, le dispositif pourrait être employé dans un appareil de soudure corme représenté dans ma demande en instance, série n 293 121 déposée le 13 juin 1952.
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The present invention relates generally to devices for operating direct current apparatus from alternating current sources and more particularly to a device for providing controlled direct current from an alternating current source. polyphase.
There are many applications in which one wishes to operate dc devices on alternating current sources. For example, to provide an accurate co @@ ande of the speed of an engine, it may be necessary
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use a DC motor. In a particular application, one may desire to drive the DC motor from an available three-phase power source. Another application is in welding machines where precise control of the DC pulses is required.
To supply direct current from alternating current sources, rectifiers employing elements such as ignitrons have been employed. By using two of these elements mounted in parallel opposition for each phase of an electrical source, efficient conversion can be achieved.
These devices, in which both remedial and inventive actions take place, have generally been called cycloconverters. The current applied by the cycloconverter is controlled by controlling the ignition times of the rectifier elements of the cycloconverter. The control circuit must provide symmetrical control of the two rectifier elements connected to each phase and must provide the control of the rectifier elements for the different phases which relates to the phase to be controlled.
These controllers were relatively complex and could not easily be adapted to different applications. In addition, these controls required relatively large amounts of energy to perform the control action.
An object of the present invention is therefore to provide an improved control circuit for a cycloconvert rectifier device ..: eur.
Another object of the invention is to provide an improved device for igniting rectifier elements of the ignitron type which provides the desired action using a minimum of energy.
Another object of the invention is to provide a simplified device for producing polarity pulses.
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opposite that Where can vary l5M-le \ .. Ftr carry over to usa point ce; l.tr '.1 e .. function è' lL8 t..t: - .. :: L'v¯i of Cûll '::; 1tle.
A car \ ct 'ri; ## tick of 1 T x: .11 GlULi er.?t a circuit "., to procj.ire back; .." u .. J .. '0 .. â :. ; ¯, cée: ü ,, ': é'. r. ¯1 ē: ¯rt in the1'J1 a. Oi c oÍü '.. Lbo3: ë:.: .. Le and su "\ r:.) UG8e' \ a tension coa-. Lilû.8, 1 .: '": .. uûl.-tv: de' :: see: 1.lllJ continuous c ... '.:.: tuge: .1.1'c symmetrically l' es, ace:, 8 .... t. dsn poi.xcs of teaciu-i zeru 9 ".. '..' r1.!?" tJort at the points of tenclun inriua, eb 1 ,. poiatc de tcasioa zero four- l1iS :: ';' tl the caruu0m.otr.v5G of the i-Lîulsiijn ± de commande.
This can be achieved by conve = tiss:;. Nt the o.lèe si.uso! Dale moved into a square oude a; r; a, zt the crossing m & Jierj and differentiating the square wave to produce pulses of alternately opposite polarity which can be used to control the opposite polarity rectifiers of each phase of the cyclocoager.
Another feature of the invention is an improved ignitron ignition circuit in which a thyratron is connected to an ignitron control element to initiate ignition thereof, while a capacitor and a rectifier are connected in bridge on the ignitron, the rectifier having .polarity to charge the capacitor
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when ignitron is not a conductor. The thyratron when it is made conductive causes the capacitor to discharge to increase the ignition current so that the ignitron conducts more rapidly, when the control thyratron is conductive.
Another feature of the invention is an improved coupling circuit for thyratrons, employed
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for the coaductivity of ignitrons, in which the i ;; ip'-lsion oye cc2 - @ a - lde is applied to a capacitor which charges to produce a bias to keep the thy- ratron off until the next control pulse
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is received, the capacitor discharging through a rectifier to prepare the circuit for the next pulse. This circuit prevents unwanted conduction of thyratrons.
To achieve all these objects, the invention relates to a device for producing a DC voltage, controlled from a polyphase energy source comprising, in combination, means :: rectifiers comprising a pair of rectifiers. 'rectifying elements connected to each phase of this source, the elements of each eirp being connected in parallel opposition, inductances connecting these rectifying elements to the direct current output, these rectifying elements comprising control members to control their conductivity,
and control means connected to these control members of these rectifier elements in order to control the current applied through the intermediary of the rectifier elements to these device output means, characterized in that the control means comprise a circuit. ignition connected to each control position of the rectifiers, comprising an electronic discharge valve, a capacitor and a circuit for charging this capacitor from an energy source and a control circuit for making the discharge valves of the circuit selectively conductive ignition,
the control circuit comprising means developing the pulses connected to each phase of the source to supply periodic pulses of opposite polarities symmetrically out of phase with respect to a regularly returning central point, these means; to develop pulses connected to each phase providing pulses of opposite polarity to the ignition circuits of the rectifying elements of opposite polarity, connected to the associated phase of the source, these pulses controlling the conductivity of the valves of the ignition circuits, so that the valves and capacitors supplied current to the control units
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requires rectifying elements for the r3rlQ.r6 c ..LGUctors, the phase shift of these pulses CUL¯.:. ld xt le te:
'l} O ignition of the rectifying elements and providing aL-ni an instantaneous C oll'z, -f3J.1.de current on the output circuits, this available
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sition making it possible to produce a simple CO "':: 1.J: lde device requiring only a very low energy for the action of COIi1 ... t" J.nde.
The invention also relates to a device for
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to produce periodic pulses of opposite polarity symmetrically out of phase with respect to a central point returning
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regularly, cOllprenant, in combination of the means for wave to provide a / tencion. of sinusoidal form, means for providing a DC voltage which varies with the desired phase shift, means for superimposing the sine wave, on the continued voltage to provide a compound wave having zero voltage points which vary with the direct voltage, a saturated amplifier having a gate and being biased to be made respectively conductive and non-conductive when the voltage applied to this gate changes from positive to negative over a very small voltage range,
means for applying this compound wave to the gate of the saturated amplifier so as to produce a square wave output, the duration of the parts of different amplitudes varying with the direct voltage and a saturated transformer connected to the output of amplifier saturated to produce pulses
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positive e1J.1egativE: s when the square wave rises and falls respectively,
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The invention also relates to a device for deriving periodic imoulsiona of opposite polarity, symmetrically shifted with respect to a central point returning d, ::; further:
6üt, comprising in combination woys for supplying a voltage wave of sinusoidal form, means
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to provide a direct voltage which goes with.: .. 8 <3ûp ....- ioage desired, nuclei to superpoeer the sine wave, uur the direct voltage to provide a - ,, of compound, the zero voltage point varied with this direct voltage, a saturated amplifier having a gate and 6 '- ". 1t mol.:. ::. ; se to be made reepect vexent co: c ,, ¯ctor and no: i conductor when the applied tendon:. 1: T. nasce dupotitif grid 3 .. negative on a very small ga ...:
voltage re, means for applying the compound wave to the gate of the saturated amplifier so as to produce a square wave output, the relative duration of the parts of different amplitudes varying with the direct voltage , a saturated transformer connected to the output of the saturated amplifier to produce positive and negative pulses as the square wave rises and falls respectively and a first and second amplifiers connected to the transformer, the pulse amplifiers being connected so that the first amplifier provides amplified pulses in response to the positive pulses and the second amplifier provides amplified impulses in response to the negative pulses.
The invention also relates to a device for producing periodic pulses of opposite polarity out of phase.
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sym-: ftrique: '1e.lt with respect to a regularly returning central point including, in combination, means for providing a voltage wave of sinusoidal form, means for furnishing
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end a continuous tans 04 qai varies with the desired phase shift, dec soyenc for.? warp me wave ::}:> !: l.1o;. "ée c -, ill.:!.) r ',; aa..1t the sine wave and the t: nsijn continues, peaks;
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zero of the wave c01. ') ocea varying with the continuous tendon, means to provide a square wave :: y: .a.t of the alternate parts corresponding to can. ::
the tE.r;: gs with positive parts; -! and negative of the compound ounce, 'and means of differentiation to pro-
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reduce positive and negative impulses when the square uncle goes up and down respectively, the? positive and negative pulses being offset symmetrically from the central anoint when the DC voltage varies.
Other objects, characteristics and advantages which are related thereto, of the invention will become apparent by examining the following description, when it is made in relation to the accompanying drawings in which, and by way of example: - Figure 1 is a schematic diagram showing the improved rectifier device conformed to the invention; FIG. 2 is a table of curves representing the operation of the circuit for providing pulses of opposite polarity arranged symmetrically in phase; - figure 3 shows the ignition circuit for iggitron, and \ - figures 4 and 5 show the operation of the circuit of figure 3.
The device of the invention comprises a circuit., Rectifier of the cyoloconverter type in which a direct current load is supplied by a source of alternating current tri @@ asé via rectifier elements connected in ppppsition parallel to each phase of the source.
Ignition circuits are provided for the rectifier elements including a control tube connected to the ignitron control element to ensure its timed ignition and, an auxiliary condenser and rectifier which tend to increase. - lie the ignition current. The control tubes of the various ignition circuits are made conductive by pulses of opposite polarity offset symmetrically with respect to a central point of the wave, the offset being controlled by a direct voltage. Staggered pulses
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can be produced by continuously shifting the axis of a sine wave and by pr0 (reading pulses at the crossing point of the shifted wave.
The impu: L; ûiL, can be produced by converting the sine wave to. a pulsed o.id and then in c ifß ¯ eaciawt the pulsed wave, for example by the use of a saturated transformer to supply pulses of opposite polarity. The opposite polarized pulses are applied to the rectifying elements
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of opposite polarity of eL.a.:1i.lt. phase of the cycloconverter, a separate control circuit being required for each
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phase.
The control post Qui. The phase shift of the pulses may vary according to the operation of the energized apparatus, such as the speed of an engine or according to a predetermined pattern such as a pilot stage employed for welding operations.
Referring now to the drawings in fig.
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gure 1, it is represents a structure of transformer .a, three-phase tor 10, connected to the three-phase source 11. The transformer 10
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a its primary BJQEOulements designated by a, b, and c connected in delta and its secondary windings designated by d, e, f, connected in star. A pair of igniton type rectifiers are connected in series with each secondary winding, these rectifier elements being designated 12 to 17, inductively. The rectifying elements 12, 14 and 16 which cost
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Multi-directional shackles are connected in series with Inductance 18 to the DC load which is shown in a motor 20.
Similarly, the rectifier elements 13, 15 and 17, which are mounted in the same direction are connected by the inductance 19 to the motor 20. The inductors 18 and 19 can
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be: or: .es by a single central learned inductance. The other fcoriie of the rater is connected to the three-phase transi'orat3 and is at the neutral potential of the three-phase source.
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To make each rectifier element conductive, an ignition circuit is provided comprising an electronic tube 21 which may be of the thyratron type, a capacitor.
22 and a diode rectifier 23. The capacitor 22 and the diode 23 are effectively connected to the rectifying electrodes of the ignitron elements. Diode 23 charges capacitor 22 to provide a voltage which is used to make ignitron conductive. To trigger the ignitron, the electronic tube 21 is connected to the control element 24 of the ignitron.
Electronic valve 21 is plugged into a control circuit which controls the ignition time of the igniter rectifier elements and thereby controls the supply to the DC load. The ignition circuit will be described in more detail below.
Referring now to the control circuit of the ignition circuits, three separate control circuits are required, one for each phase of the three-phase source, each control circuit controlling the two rectifier elements providing both rectifying and reversing actions. of the cycloconverter. The control circuit includes resonant circuits 30, 31, and 32 connected to the three-phase source to provide precisely sine-shaped waves. gela is necessary since the currents drawn from the different phases of the source vary and therefore the waveform of the source can be distorted.
The resonant circuits are supplied by transformers having their primary windings 35 connected directly to the source 11 and their secondary windings 36 connected in the resonant circuits in series. Transformers comprising windings 35 and 36 may be intended to supply the desired level of input voltage to the resonant circuit. The cir-
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The resonant bake includes inductor 37 and coiicfensateur 39 tuned to the frequency of the source such that a sine wave develops therein. A selected portion of this sine wave can be derived on potentiometer 38 flickered on capacitor 39.
A direct voltage applied to the conductor 40 'is also applied to the resonant circuits 30 to 32. This voltage is controlled by the pentode tube 41 which functions as an amplifier. The input to pentode 41 is a network comprising a source 42 of relatively high potential having voltage regulators 43 and 44 connected thereto. so that the voltage is kept at a very precise value. Potentiometers 45 and 46 are connected to the source and connected respectively to the grid and to the cathode of the tube 41. By adjusting the potentiometers 45 and 46 in an appropriate manner, no voltage will be applied by the source 42 to the circuit. of the tube 41.
It is obvious that by changing the position of the taps of the potentiometers, any desired polarization can be provided within the limits of the source 42 and that this polarization can be of either positive or negative polarity.
The controller 47 which can apply a variable potential to the cathode is connected between the potentiometer 46 and the cathode of the tube 41. For example, if the device is to be employed to ensure the operation of the motor 20 at constant speed, the element 47 can be a tachometer which supplies a voltage varying with the speed to change the input voltage of the tube 41. Alternatively, the controller 47 can supply a voltage corresponding to the current desired in the load to current. cont @ nu and this will operate through the controller to control the cycloconverter to provide the desired current.
Now looking at how the circuit works
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from cOLL ':: 1nde, we meet again .. la. the i; gl (,? 2. The un'.e-'sii.semle A represents- the CO! il1? os': ... ltl :. wave;:; Lm ::: 0U. ÙG GG: 1E: IQ: ppée ', ar lç resonant circuit o .; series and derivative of potentiometer 53.
The dotted line c B represents the (: U11:; is continuous on the conductor ..V by '11) "Ol''G at a :: -: * 0. ;; therefore, the tell- .ion obtained 11.: 'the mobile ririce on potentiometer 38 is a compound of C0.rlÚt coati au. and coEDOuautes of the sinusoid and. v for the effect of detecting the, 1: re of potont el zero of the curve A. 2-¯r cosequ3 *. Curve A can be considered COhL16 v,:. T.rl'.1L4G from the new axis E.
# cîu returning 3. Figure 1, the voltage derived from the po- tentiometer 38 applied p'2w. "Intermediate of the resistor 49 to the amplifier 50. L1 amplifier 50 is biased for xOnctionaer C ': JlIL: The amplifier captured so that the conductive state of it will change very sharply when the voltage applied to the gate of it oscillates from positive to negative. As a result, the output voltage will have rising parts and very steep descents providing
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seasibleraent a square wave comi-uipe represented by curve 0 in figure 2.
This output voltage expands across resistor 51 and coupling transformer 52 which is re-
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linked to a 53 kr: 7t potentiometer, connected to a direct current source.
The coupling transformer 52 is of a construction that the potential of the direct current which is applied to it by the potentiometer 53 can be adjusted in such a way.
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that the transformer is saturated and seal..leilt a very short voltage pulse is supplied. This results in a differentiation effect as represented by curve D in Figure 2.
Negative pulses are produced when the amplitude of the square wave decreases and positive pulses are produced when the amplitude of the wave
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square increases.
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Ce ::.: LnnuiciOiis r-oat spaced N; ju .: ..: ¯ ¯y: .eL .nt with respect to uu poi.u central p8riùCi:} uo which e; .. t at points m 'aima de la r inusoï <3c \ .. It is obvious that. charging, direct current voltage ,. the pocition. lacquer. sinusoid crosses the axis of the large% changes to shift a .... ci the displacement of.
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positive impulses and. n. \ 'j; atives with respect to this central point.
,. enrou7. e: secondary mpe 55 of the saturated coupling transformer 52 has a central tap connected to the earth and
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is wound so that the positive pulses are applied through the coiidc-nsateur 56 and the resistor, 57 to the amplifier 58 of the triode pulse to make it conductive. Capacitor 56 charges when the pulse is applied to provide a hold voltage of. cut so that tube 58 is cut when the pulse ceases. The charge of the capacitor 56 gradually disappears through the rectifier 59 so that when a
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another voltage pulse is applied by the trrJ.ilsfor ".L: 1.1.tor 52, the tube is still in a state of being ... C'oü0ucteur.
The capacitor 60 neutralizes the alaque-gate capacitance of the triode.
Because of the polarity of the speaker transformer and its central connection to earth, negative pulses in the prL.::''1.ire of the tr: 3nsformat ¯ur 52 will appear at the end of the secondary 55 connected to the capacitor 61 as positive pulses. These pulses are applied through resistor 62 to the gate of triode 63 in the same way that pulses are applied to the gate of triode 58.
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.The capacitor 61 is charged for w: .irite.ir cut the triode 63 and then C = 'C:' '...': "C: between lec iL.'ulsio;: 1I3: ... through the rectifier 64. The co.ce'lSc'.v!: u1 '65 ect ïc.ti: - <¯ the retort neutrody- nation eypliruéo previously, hes circuit: .. output
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triodes 53 and 63 include resistors 66 and capacitor 67 connected to potential plus B. This causes capacitor 67 to charge to a positive value. When the tu-. De is conductive, the capacitors discharge through the primary windings 68 of the coupling transformers.
In reality an oscillation takes place when each capacitor discharges so that the plate of the triode therein
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reread becomes negative and the conduction ce;,; Le il! lli.éè1L1tement. The tubes then remain inactive until they are again made conductive by the next pulse applied to the grid.
The pulses developed in the primary winding 68 of the coupling transformer are applied to the secondary winding 69 and through the capacitor.
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tor 70 and resistor 71 to the control grid of thyratron tube 21. This circuit acts in the same way as the input circuit of the input amplifiers, the capacitor 70 being charged to supply a voltage of 'stop. The charge of capacitor 70 is removed by rectifier 72 to prepare the circuit for the next pulse. Capacitor 73 provides neutrodynation as described.
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earlier.
A circuit e.'all1 .: aE .: cOIi1pre1.ar.lt the thyratron 75, the capacitor 76 and the diode 77 control the ignition of the igniter 13. It is evident that this ignition circuit is the main one.
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than the ignitron circuit 12. The pulses that the primary airing 6c of the associated tr :: sforr..2. '}.' tor are applied as described in connection with the previous circuit via the el1roulvd> nt. secondary 69 of capacitor 70 and resistor 71. Similarly, rectifier 72 and capacitor 73 operate in the manner previously described.
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re1l1.en t.
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In the. figure 3 is shown the ignition circuit
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-ge of an iguitron such as i: .trLn? 2 .. As ixiciqjié an- terrieuronent ,. the capacitor- 22. cl .. :::. r '; - 3 yiz 1.ti.J.lterw.'; di: J..i.re of the diode 23 from the potential applied to 1 " uitroa., Q aad the tbyr .tron will light up p # - r 'the action of the impulse applied to ± 3 "::. grill Le, of the current p:; "JO-ra by the diode 23 and the thyratron, green the electrode 24 of coa.¯" .. of the ig2litron for tension. make 1 'i; ::; üi tron conductor At the same time ,. the conductor 23 decimates through the thyratron to increase the current applied to the electrode 24 of cOIi1J: ...:
, .trlde of lignitron. This provides sufficient run to make the ignitron 12 conductive. The action of. capacitor 22
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is particularly im :, ort: 1.n.te during the inversion action. because the voltage across the iguitron can be very low.
However, as the reversing action always follows the maximum voltage of the source, the capacitor 22 will be charged to this maximum value. Therefore, the discharge of the capacitor 22,
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through the thyratron, will cause the ignitron to ignite even if the voltage on the ignitron is very low.
Figure 4 shows the action in the ignition circuit during reversal and Figure 5 shows the action in said circuit during rectification. These courts
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bes are taken from the oscillograms and show the voltage across an ignitron @ during a complete cycle which consists of six parts. The curves show the action when the phase shift is 60 from the zero position and causes the inverter and rectifier to turn on for one third of the complete cycle.
In Fig. 1, the details of the pulse forming circuit, the coupling pulse amplifiers and the ignition circuits are shown for only one phase. Boxes 80, 81, 82 and 83 represent the
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circuits to '1l1Ul.i ::,:>; e by iLl) ul: .Jion for lake: i tro, "D 14, 15, 16 and 17 re; 3pective.,. it, which can be idyllic in cir- cooked from a .1! ¯..r repérjcatE .for the.? i! it-ro.s 12 and 13.
Of a-: ["1. ') 0,; 1 analogue, the; boxes 85, 86, 87 and 33 represent aÂul) llfic; fito ,, ir, -jd' i.pul: ïoz ;; ui can be identical to the COL pulse amplifiers,) r.;. Ja1.t the triodes 58 and 68 which are represented The pulse-forming circuits represented by boxes 90 and 91 can be identical to the? ± pulse formation circuit comprising the 'tube 50 and are supplied by the other phases of the source supplied respectively by the resonant circuits 31 and 32.
Since these circuits are all the same as the circuit shown, these circuits are not shown in detail. It is evident that the ignitrons are controlled so that the current is supplied by them in accordance with the direct voltage applied to the conductor 40 of the network producing the pulses. This voltage 40 can be supplied in a number of different ways as previously indicated.
Therefore, the circuit is easily adaptable for use in many studies since it is only necessary to provide a direct control voltage to control the direct current applied to devices energized by a three phase alternating current source. The device works very
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rapideue-it to provide a quick response cúJm :: Jal1de. OOIPD. 16 example, the device could be employed in a welding apparatus as shown in my pending application, Serial No. 293,121 filed June 13, 1952.