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La présente invention concerne un régulateur de .tension électronique destiné spécialement à fournir une tension élevée avec une puissance relativement grande.
Les régulateurs destinés aux applications à puissance élevée, en haute tension, utilisent des tétrodes pour obtenir une haute tension régulée à partir d'un transformateur-redresseur triphasé. Ces dispositifs sont relativement coûteux et encombrants.
Lorsque la puissance demandée ne dépasse pas quelques kilowatts, des multiplicateurs de tension capacitifs sont souvent utilisés, à des fréquences élevées. Différents systèmes de régulation existent pour basse tension ils utilisent des semi-conducteurs qui découpent la tension d'entrée, soit par variation
de l'angle de conduction, soit par modification du taux de conduction : soi; par variation de fréquence. Tous ces systèmes sont en principe utilisables à des tensions et à des puissances élevées. Toutefois, certains éléments technologiques gênent l'utilisation de tels régulateurs en haute tension, à savoir notamment a) la self de dispersion importante du transformateur haute tension due à la géométrie déterminée par les tensions d'isolement, b) la nécessité, dans beaucoup de montages, d'utiliser une inductance de lissage dans le circuit haute tensions cette inductance limite généralement la vitesse de réponse à quelques dizaines d'alternances de la fréquence de base de la commutation, c) à fréquence élevée, les diodes haute tension sont en général coûteuses.
L'invention a pour objet un perfectionnement aux régulateurs de tension à semi-conducteurs afin de procurer un régulateur fournissant une haute tension à puissance élevée, lequel régulateur se distingue par une faible self de dispersion, par l'absence de bobine d'induction de lissage et par l'emploi de composants relativement peu coûteux.
Le régulateur de tension suivant l'invention comprend une bobine d'induction connectée à une source de tension continue par l'intermédiaire de thyristors, un transformateur ayant un enroulement primaire enroulé en sens opposé de celui de la bobine d'induction et au moins un enroulement secondaire pour être connecté aux
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connecté aux bornes de la bobine d'induction par l'intermédiaire d'une impédance connectée pour
présenter une valeur faible au courant direct et une valeur élevée au courant inverse.
Un mode de réalisation de ce régulateur suivant l'invention est décrit ci-après en se référant aux dessins joints sur lesquels
- la figure 1 est un schéma d'un circuit connu;
- la figure 2 est un diagramme illustrant le fonctionnement du circuit de la figure 1;
- la figure 3 est un schéma du circuit de base du montage suivant l'invention;
- la figure 4 illustre un mode de réalisation particulier du circuit de la figure 3;
les figures 5 et 6 illustrent deux applications du montage suivant l'invention., .
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Rectifier. Sur le. dessin, VI représente la tension continue de la source dé puissance , qui peut être une, batterie, ou une source alternative monophasée après redressement et filtrage ou une source polyphasée après redressement* La tension VI est caractérisée par le-fait qu'elle peut varier au cours du temps, entre une limite minimum et une limite maximum, ces limites étant prescrites par les éléments du circuit.
Les repères 1 et 2 identifient deux thyristors connectés en série avec les enroulements primaires 4 et
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constitué d'un matériau de grande perméabilité magnétique, et possède un entrefer capable d'emmagasiner de l'énergie.
Les enroulements primaires 4 et 5 ont en général le
même nombre de spires, et peuvent être bobinés en bifilaire. Le nombre-de spires de l'enroulement secondaire 8 détermine la tension de sortie Vil aux bornes du conden-
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-la tension sur la charge 11"* Les formes d'ondes de courant et de tension sont données à la figure 2 en supposant que le condensateur 10 est très grand par rapport au condensateur 6. Si ce n'est pas le cas, les formes d'ondes et les valeurs indiquées peuvent être légèrement différentes.
En fonctionnement stable, à fréquence constante,
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le thyristor 1 est rendu conducteur. Le condensateur- 6 et l'inductance de l'enroulement 4 forment un circuit oscillant, dont le quart de période est l'intervalle a-b. Ce circuit oscillant n'est pas amorti car la diode 9 est polarisée en inverse et aucun courant ne circule dans l'enroulement secondaire 8. Lorsque le potentiel du condensa-heur 6
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trice et fournit, pendant l'intervalle c-d , une impulsion triangulaire de courant à la charge 11,
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l'énergie est transférée de la source , d'une part vers le condensateur 6 et d'autre-part , dans l'entre-
<EMI ID=9.1> 6 qui fournit l'énergie au noyau magnétique 3, par l'enroulement 3. Les tensions et courants dans l'enroule" ment secondaire 8 sont identiques à celles-du premier demicycle. On appellera onde directe les intervalles b-d et
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lation résiduelle, de forme quasi triangulaire, sur le condensateur 10 t dès que la tension du condensateur 10 baisse en dessous de la valeur souhaitée, un circuit comparateur de tension envoie une nouvelle impulsion de commande, alternativement vers les thyristors 1 et
2. La fréquence varie en fonction du courant demandé par la charge,
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3 travaille uniquement sur la moitié de la caractéristique d'induction magnétique. Ceci demande un nombre double de spires pour les enroulements pour une tension et une fréquence données, par rapport à un circuit dans
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roté de la caractéristique d'induction. Dans le circuit de la figure 1, la self de dispersion entre les enroulements 4 et 5 et l'enroulement 8 est dono relativement grande. Cette self de -dispersion en -haute
<EMI ID=13.1> <EMI ID=14.1> en résonance; avec la capacité parasite du secondaire 8; cette résonnance est d'autant plus facile à amortir que la self de dispersion est petite.
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procurer un circuit capable de produire une tension élevée avec une self de dispersion faible. La figure 3 montre le circuit de base dû montage suivant l'invention. Ce circuit comprend une bobine d'induction 4-5 bobinée sur le noyau magnétique 3 et connectée aux bornes de la source de tension VI par l'intermédiaire des thyristors 1 et 2. Cette bobine d'induction est connectée aux bornes de l'enroulement primaire 13 d'un transformateur 14 par l'intermédiaire d'une impédance 12. Le sens de bobinage de l'enroulement primaire 13 est inverse de celui de la
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mateur 14 travaille en haute tension. L'impédance 12 est connectée et agencée pour présenter une valeur faible
au courant direct et une valeur élevée au courant inverse. Cette impédance assure ainsi la charge rapide du condensa-
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Un exemple de mode de réalisation de l'impédance 12 est illustré à la figure 4. L'enroulement 19, couplé à
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de tension durant l'onde inverse.Le thyristor 21 est commandé pour être conducteur pendant les intervalles
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passage du courant direct en évitant des chutes de tension dans la résistance 20. En dehors de ces intervalles, le thyristor 21 est bloquant.
L'onde inverse a-b présente une tension de crête
à l'instant a qui peut atteindre des tensions nettement
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le bobinage pour des tensions qui devront parfois valoir le double de la tension utile de sortie. Cet isolement peut rendre le bobinage secondaire épais, et partant, la self de dispersion plus grande. Pour remédier à cet inconvénient, l'enroulement secondaire est avantageusement
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ce qui permet de bobiner les enroulements secondaires plus près du bobinage primaire et de diminuer ainsi la self de dispersion.
Deux circuits secondaires, avec un point au potentiel de la terre sont représentés sur les figures 3 et 4 mais un plus grand nombre de circuits peut être réalisé; il est également possible de réaliser les connexions pour fournir deux tensions équilibrées, positives et négatives, par rapport à la terre, Dans certaines applications, on souhaite pouvoir bénéficier de temps courts de montée et de descente de la haute tension, et simultanément d'une ondulation résiduelle faible. Dans ce cas, plusieurs générateurs peuvent être connectés en série et/ou en parallèle.
La figure 5 illustre un montage comprenant deux onduleurs 31 et 32 en série. Un seul secondaire est <EMI ID=23.1>
ils peuvent en comporter plusieurs. En faisant conduire alternativement un des thyristors de l'onduleur 31, puis un des thyristors de l'onduleur 32, il est possible de décaler l'ondulation résiduelle sur les condensateurs
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Dans le cas où un nombre n quelconque d'onduleurs sont connectés en série, les impulsions sont décalées l'une de l'autre de 1/n période. Cette configuration sera avantageusement utilisée dans le cas où le potentiel de la charge est réparti symétriquement par rapport à la terre, comme dans le cas d'un tube à rayons X, par exemple.
La figure 6 illustre un montage comprenant deux onduleurs 31 et 32 fonctionnant de manière alternée comme précédemment, qui débitent en parallèle dans le même condensateur 17. Plus de deux onduleurs peuvent bien entendu être interconnectés.
Une combinaison de plusieurs onduleurs en série et en parallèle peut être utile pour des appareils puissants, ou pour des appareils demandant une tension <EMI ID=25.1>
REVENDICATIONS
1. Régulateur de tension, caractérisé en ce qu'il comprend une bobine d'induction connectée à une source de tension:continue par l'intermédiaire de thyristors, un transformateur ayant un enroulement primaire enroulé en sens opposé de celui de la bobine d'induction et au moins un enroulement secondaire pour être connecté aux bornes d'une charge, ledit enroulement primaire étant connecté aux bornes de la bobine d'induction par l'intermédiaire d'une impédance connectée pour présenter une valeur faible au courant direct et une valeur élevée au courant inverse.
2. Régulateur de tension comprenant plusieurs