WO2014162017A2 - Assembly generating high electric voltage - Google Patents

Assembly generating high electric voltage Download PDF

Info

Publication number
WO2014162017A2
WO2014162017A2 PCT/EP2014/056957 EP2014056957W WO2014162017A2 WO 2014162017 A2 WO2014162017 A2 WO 2014162017A2 EP 2014056957 W EP2014056957 W EP 2014056957W WO 2014162017 A2 WO2014162017 A2 WO 2014162017A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
module
electrical control
elementary
electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2014/056957
Other languages
French (fr)
Other versions
WO2014162017A4 (en
WO2014162017A3 (en
Inventor
Gilles KARTENER
Philippe Denis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thales SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales SA filed Critical Thales SA
Publication of WO2014162017A2 publication Critical patent/WO2014162017A2/en
Publication of WO2014162017A3 publication Critical patent/WO2014162017A3/en
Publication of WO2014162017A4 publication Critical patent/WO2014162017A4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/6871—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/689—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit
    • H03K17/691—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit using transformer coupling

Definitions

  • the invention lies in the field of electrical voltage generators.
  • the invention relates to a high voltage generator, in particular, greater than one hundred kilovolts. More specifically, the invention relates to a voltage generator for switching the high voltage.
  • this voltage generating device enables the switching of an electrical charge in a variable manner.
  • a first inductive loop 4a is disposed near the switching module 3.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

The invention relates to an assembly generating electric voltage, which includes at least one solid-state basic module (2) including a switching module (3), at least one first inductive loop (4a) arranged adjacent to at least one switching module (3) including a nanocrystalline torus of at least one basic module (2) of the assembly. All the first inductive loops (4a) are connected to at least one electric control power supply (5), all the electric control power supplies (5) outputting an electric control voltage (Ucom) simultaneously to all the first inductive loops (4a).

Description

ENSEMBLE GENERATEUR DE HAUTE TENSION ELECTRIQUE  GENERATOR ASSEMBLY OF HIGH ELECTRIC VOLTAGE

L'invention se situe dans le domaine des générateurs de tension électrique. L'invention concerne un générateur de haute tension, notamment, supérieure à la centaine de kilovolts. Plus précisément, l'invention concerne un générateur de tension électrique permettant la commutation de la haute tension. The invention lies in the field of electrical voltage generators. The invention relates to a high voltage generator, in particular, greater than one hundred kilovolts. More specifically, the invention relates to a voltage generator for switching the high voltage.

Les générateurs de haute tension sont utilisés dans les laboratoires de recherche scientifique, les laboratoires d'essais pour tester les équipements haute tension avant leur utilisation notamment, de nombreuses autres applications utilisent la haute tension électrique tels que les rayons X ou les lasers. High voltage generators are used in scientific research laboratories, test laboratories to test high voltage equipment before use, many other applications use high voltage such as X-rays or lasers.

Il existe trois types de tensions conventionnelles : la tension alternative, la tension continue et la tension de choc. La haute tension continue est utilisée dans de nombreuses applications telles que : les réseaux de courant continu à haute tension ou HVDC acronyme de « High Voltage Direct Current », en langue anglaise, la recherche fondamentale, les rayons X, dans les applications pour lesquels les tests d'équipement à charge capacitive sont très nombreux et pour lesquels la tension alternative est trop onéreuse. L'invention proposée est particulièrement bien appropriée pour cette dernière application. There are three types of conventional voltages: AC voltage, DC voltage and shock voltage. Continuous high voltage is used in many applications such as: High Voltage Direct Current Networks or HVDC acronym for "High Voltage Direct Current", in English, basic research, X-rays, in applications for which the capacitive load equipment tests are very numerous and for which the alternating voltage is too expensive. The proposed invention is particularly well suited for this latter application.

Aujourd'hui, la tension continue pour ce type d'application est fournie par un générateur de haute tension et la commutation est réalisée à l'aide d'un éclateur, d'une tétrode, d'un ignitron, d'un thyratron ou d'une varistance. On entend par ignitron, un dispositif électrique utilisé pour redresser le courant alternatif. Lorsque le dispositif est polarisé dans le sens passant, la conduction est amorcée. Un courant de l'ordre d'une vingtaine d'ampères arrive sur l'anode. L'amorçage dure une cinquantaine de microsecondes en moyenne. Le courant provoque la vaporisation d'une infime quantité de mercure constituant la cathode de l'ignitron. La conduction se produit au travers de cette vapeur de mercure et n'est interrompue que par la coupure de tension ce qui arrive sur un réseau alternatif à l'alternance suivante. Pendant la conduction, la tension aux bornes du dispositif est de l'ordre d'une vingtaine de volts avec des courants de l'ordre de milliers d'ampères. Today, the DC voltage for this type of application is provided by a high voltage generator and switching is performed using a spark gap, a tetrode, an ignitron, a thyratron or of a varistor. Ignitron means an electrical device used to rectify the alternating current. When the device is polarized in the forward direction, the conduction is initiated. A current of about twenty amperes arrives on the anode. The boot takes about fifty microseconds on average. The current causes the vaporization of a tiny amount of mercury constituting the cathode of the ignitron. The conduction occurs through this mercury vapor and is interrupted only by the voltage cut that happens on an alternating network at the next alternation. During conduction, the voltage across the device is of the order of twenty volts with currents of the order of thousands of amperes.

On entend par éclateur un dispositif électrique constitué de deux ou trois électrodes disposées face à face dans un milieu qui peut être l'air ambiant ou un autre gaz. Au-delà d'une certaine valeur de tension électrique entre les bornes c'est-à-dire au-delà d'un certain champ électrique entre les électrodes, un amorçage se produit et un courant s'établit entre les deux ou trois électrodes en formant un arc électrique. On entend par varistance une résistance électrique très fortement non linéaire. Au-delà d'un certain seuil de tension électrique, l'impédance électrique de la varistance chute pour permettre l'évacuation du courant créant la surtension. La durée de vie de ces composants est limitée en fonction des sollicitations. Le temps d'amorçage de ce type de parafoudre est bien meilleur que celui des éclateurs. A spark gap means an electrical device consisting of two or three electrodes arranged face to face in a medium that may be ambient air or another gas. Beyond a certain voltage value between the terminals, that is to say beyond a certain electric field between the electrodes, ignition occurs and a current is established between the two or three electrodes. by forming an electric arc. Varistor means a very strongly non-linear electrical resistance. Beyond a certain voltage threshold, the electrical impedance of the varistor drops to allow the evacuation of the current creating the overvoltage. The service life of these components is limited according to the demands. The priming time of this type of surge arrester is much better than that of spark gaps.

Ces dispositifs permettent la commutation de hautes tensions électriques. Toutefois le temps de commutation reste relativement élevé de l'ordre de la cinquantaine de millisecondes. These devices allow switching of high voltages. However, the switching time remains relatively high of the order of fifty milliseconds.

Par ailleurs, la commutation de haute tension électrique supérieure à la centaine de kilovolts sollicite de manière importante les dispositifs de commutation et réduit leur durée de fonctionnement. On the other hand, the switching of high electric voltage higher than the hundred kilovolts demands a lot of the switching devices and reduces their duration of operation.

De plus, les dispositifs de commutation décrits ci-dessus nécessitent un stockage de charges électriques avant une unique décharge libérant la totalité des charges électriques, il n'est pas possible de réaliser une libération des charges électriques de manière modulée. In addition, the switching devices described above require storage of electrical charges before a single discharge releasing the all electrical charges, it is not possible to achieve a release of electrical charges modulated manner.

L'invention décrite propose un dispositif générateur de haute tension permettant notamment une commutation rapide, la production d'une tension modulée et une meilleure fiabilité. The disclosed invention proposes a high voltage generating device that allows in particular rapid switching, the production of a modulated voltage and a better reliability.

Selon un aspect de l'invention, il est proposé un ensemble générateur de tension électrique qui comprend au moins un module élémentaire à état solide, un module de commutation comprenant un tore nanocristallin et au moins une première boucle inductive disposée à proximité d'au moins un module de commutation d'au moins un module élémentaire de l'ensemble. Toutes les premières boucles inductives sont connectées à au moins une alimentation électrique de commande et toutes les alimentations électriques de commande délivrent une tension électrique de commande simultanément à toutes les premières boucles inductives. Pour un ensemble générateur de tension donné, il est possible de générer une tension commutable de valeur variable, la variabilité pouvant aller de 0 à 100%. According to one aspect of the invention, there is provided an electrical voltage generator assembly which comprises at least one solid state elementary module, a switching module comprising a nanocrystalline core and at least a first inductive loop disposed in proximity to at least one a switching module of at least one elementary module of the assembly. All the first inductive loops are connected to at least one control power supply and all the control power supplies deliver a control voltage simultaneously to all the first inductive loops. For a given voltage generating set, it is possible to generate a switchable voltage of variable value, the variability ranging from 0 to 100%.

Eventuellement, l'ensemble générateur de tension électrique comprend en outre un premier dispositif d'autorégulation comprenant un module de mesure de la tension élémentaire générée par le module élémentaire et un module de rétroaction pour modifier la tension électrique de commande de l'alimentation électrique de commande pour réguler la tension électrique de commande mesurée sur une tension électrique de commande souhaitée. Optionally, the electrical voltage generator assembly further comprises a first self-regulating device comprising a module for measuring the elementary voltage generated by the elementary module and a feedback module for modifying the electrical control voltage of the electrical power supply of the unit. control for regulating the measured control voltage at a desired control voltage.

Eventuellement, l'ensemble générateur de tension électrique comprend en outre au moins une deuxième boucle inductive. La ou les première(s) boucle(s) inductive(s) sont adaptées pour commander la génération de la tension électrique et la ou les deuxième(s) boucle(s) inductive(s) sont adaptées pour commander l'arrêt de la génération de la tension électrique. Eventuellement, l'ensemble générateur de tension électrique comprend en outre un deuxième dispositif d'autorégulation comprenant un module de mesure de la tension électrique de commande délivrée par la ou les première(s) boucle(s) inductive(s) et un module de rétroaction pour modifier la tension électrique de commande de l'alimentation électrique de commande pour réguler la tension électrique de commande délivrée sur une tension électrique de commande souhaitée. Optionally, the electrical voltage generator assembly further comprises at least one second inductive loop. The at least one inductive loop (s) are adapted to control the generation of the electrical voltage and the second inductive loop (s) are adapted to control the stopping of the generation of the electrical voltage. Optionally, the electrical voltage generator assembly further comprises a second self-regulating device comprising a module for measuring the electrical control voltage delivered by the first inductive loop (s) and a control module. feedback for changing the control voltage of the control power supply to regulate the control voltage output to a desired control voltage.

Eventuellement, la tension de commande est discontinue. Optionally, the control voltage is discontinuous.

Avantageusement, les boucles inductives comprennent un matériau magnétique parfait, telle que la ferrite pure. Advantageously, the inductive loops comprise a perfect magnetic material, such as pure ferrite.

L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs, et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : The invention will be better understood by studying a few embodiments described by way of non-limiting examples, and illustrated by the appended drawings in which:

- la figure 1 décrit un dispositif générateur de haute tension comprenant un unique module élémentaire à état solide, selon un aspect de l'invention, FIG. 1 describes a high voltage generating device comprising a single solid state elementary module, according to one aspect of the invention,

- la figure 2 décrit un dispositif générateur de haute tension comprenant plusieurs modules élémentaires, selon un aspect de l'invention, FIG. 2 describes a high voltage generator device comprising a plurality of elementary modules, according to one aspect of the invention,

- la figure 3 représente une photo du dispositif, selon un aspect de l'invention. La figure 1 décrit un ensemble générateur de haute tension 1 comprenant un module élémentaire 2 comprenant un dispositif de commutation 3 disposé à proximité d'une première boucle inductive 4, la première boucle inductive 4a étant connectée à une alimentation électrique 5 délivrant une tension électrique de commande. Le module élémentaire 2 est un dispositif à état solide. Il s'agit d'un dispositif construit entièrement de matériaux à l'état solide et dans lequel les électrons ou d'autres porteurs de charges électriques sont confinés dans un milieu à l'état solide. Bien que les dispositifs à l'état solide puissent être composés de trois types de matériau: cristallins, polycristallins, amorphes, et faire référence à des conducteurs électriques, des isolateurs et des semi- conducteurs, le matériau de fabrication le plus courant est un semiconducteur cristallin. - Figure 3 shows a picture of the device, according to one aspect of the invention. FIG. 1 describes a high voltage generator set 1 comprising an elementary module 2 comprising a switching device 3 disposed near a first inductive loop 4, the first inductive loop 4a being connected to a power supply 5 delivering an electrical voltage of ordered. The elementary module 2 is a solid state device. This is a device built entirely of solid state materials and in which the electrons or other carriers of electrical charges are confined in a solid state medium. Although solid state devices can be composed of three types of material: crystalline, polycrystalline, amorphous, and refer to electrical conductors, insulators, and semiconductors, the most common fabrication material is a semiconductor lens.

Avantageusement, le dispositif à état solide peut être une cathode à effet de champ, un transistor à effet de champs à grille isolée, (MOSFET) Transistor bipolaire à grille isolée, (IGBT), thyristor à commande par grille isolée (MCT, IGCT). Advantageously, the solid state device may be a field effect cathode, an insulated gate field effect transistor (MOSFET) Isolated gate bipolar transistor, (IGBT), isolated gate control thyristor (MCT, IGCT) .

Avantageusement, le dispositif élémentaire 2 peut délivrer une tension électrique élémentaire U Eiem comprise entre 100 et 2000V. On comprendra aisément que le module élémentaire 2 est adapté pour délivrer la tension électrique élémentaire UEiem nécessaire à l'application pour lequel il est destiné. Advantageously, the elementary device 2 can deliver an elementary electrical voltage U Eiem between 100 and 2000V. It will be readily understood that the elementary module 2 is adapted to deliver the elementary electrical voltage U E iem necessary for the application for which it is intended.

Le module élémentaire 2 comprend un module de commutation 3. Le module de commutation 3 peut comprendre un interrupteur 3a permettant une libération totale des charges électriques générant une haute tension. Alternativement, le module de commutation 3 peut comprendre un tore nanocristallin permettant une génération modulée de la haute tension. The elementary module 2 comprises a switching module 3. The switching module 3 may comprise a switch 3a allowing a total release of the electrical charges generating a high voltage. Alternatively, the switching module 3 may comprise a nanocrystalline toroid allowing a modulated generation of the high voltage.

On entend par tore nanocristallin un tore comprenant un alliage amorphe réalisé sous la forme d'une bobine. L'alliage comprend une première phase cristalline enveloppée dans une deuxième phase amorphe. Les alliages sont à base de Fe ou FeNi ou FeCo, et, plus particulièrement, les alliages sont Fe77Cr2B16Si5 (Metglas 2605 S-3A), Fe32Ni36 Cr14 P12 B6, nanocristallin Fe86Zr7B6Cui, Co66Fe4Ni1B14Sii5 (Metglas 2714 A). Ce type d'alliage présente une très grande perméabilité relative, de l'ordre de 80000 à 100000 à température ambiante, et très peu de fuite. Ce type de tore nanocristallin permet un transfert de tension quasiment sans perte entre le module de commutation et le module élémentaire. La tension émise par le module de commutation est donc bien contrôlée et connue. Nanocrystalline core means a torus comprising an amorphous alloy made in the form of a coil. The alloy comprises a first crystalline phase wrapped in a second amorphous phase. The alloys are based on Fe or FeNi or FeCo and, more particularly, the alloys are Fe77Cr 2 B 16 Si5 (Metglas 2605 S-3A), Fe 32 Ni36 Cr 14 P 12 B 6 , nanocrystalline Fe 8 6Zr 7 B 6 Cui, Co 66 Fe 4 Ni 1 B 14 Si 15 (Metglas 2714 A). This type of alloy has a very high relative permeability, of the order of 80000 to 100000 at room temperature, and very little leakage. This type of nanocrystalline core provides virtually lossless voltage transfer between the switching module and the elementary module. The voltage emitted by the switching module is well controlled and known.

Contrairement à un interrupteur qui transmet au module élémentaire la totalité de la tension générée par le module de commutation, ce type de tore permet une variabilité de la tension de commutation, la tension aux bornes des module élémentaire étant proportionnelle à la tension générée par le module de commutation, l'erreur de proportionnalité étant de l'ordre de l'inverse de la perméabilité relative de l'alliage, l'erreur est donc très faible. Unlike a switch that transmits the entire voltage generated by the switching module to the elementary module, this type of toroid allows a variability of the switching voltage, the voltage at the terminals of the elementary modules being proportional to the voltage generated by the module. switching, the proportionality error being of the order of the inverse of the relative permeability of the alloy, the error is very small.

En d'autres termes, ce dispositif générateur de tension permet la commutation d'une charge électrique de manière variable. Une première boucle inductive 4a est disposée à proximité du module de commutation 3.In other words, this voltage generating device enables the switching of an electrical charge in a variable manner. A first inductive loop 4a is disposed near the switching module 3.

En d'autre terme, la première boucle inductive 4a est placée le plus près du module de commutation 3 permettant de limiter les pertes électriques tout en évitant les claquages électriques. Avantageusement, la première boucle inductive 4a comprend une gaine électriquement isolante ou un matériau électriquement isolant 6 disposé entre la première boucle inductive 4a et le module de commutation 3. In other words, the first inductive loop 4a is placed closest to the switching module 3 to limit electrical losses while avoiding electrical breakdowns. Advantageously, the first inductive loop 4a comprises an electrically insulating sheath or an electrically insulating material 6 disposed between the first inductive loop 4a and the switching module 3.

La première boucle inductive 4a est connectée électriquement à une alimentation électrique 5 de tension de commande. La tension électrique de commande est comprise entre 1 V et 50V, préférentiellement la tension électrique de commande est comprise entre 1 V et 15V, la tension électrique de commande pouvant être continue ou discontinue. Avantageusement, la première boucle inductive 4a comprend un matériau magnétique parfait, typiquement de la ferrite pur. The first inductive loop 4a is electrically connected to a control voltage power supply. The control voltage is between 1 V and 50 V, preferably the control voltage is between 1 V and 15V, the control voltage can be continuous or discontinuous. Advantageously, the first inductive loop 4a comprises a perfect magnetic material, typically pure ferrite.

Eventuellement, l'ensemble générateur de haute tension 1 peut comprendre une deuxième boucle inductive 4b. La première boucle inductive 4a délivre une tension commandant la génération d'une haute tension, ou, en d'autre terme, permet la fermeture de l'interrupteur 3a du module de commutation 3. La deuxième boucle inductive 4b délivre une tension électrique commandant l'arrêt de la génération de la haute tension, ou, en d'autres termes, l'ouverture de l'interrupteur 3a du module de commutation 3. Le principe de fonctionnement de l'ensemble générateur de haute tension électrique 1 peut être décrit comme suit. Optionally, the high voltage generator assembly 1 may comprise a second inductive loop 4b. The first inductive loop 4a delivers a voltage controlling the generation of a high voltage, or, in other words, allows the closing of the switch 3a of the switching module 3. The second inductive loop 4b delivers an electrical voltage controlling the stopping the generation of the high voltage, or, in other words, the opening of the switch 3a of the switching module 3. The operating principle of the high voltage generator set 1 can be described as follows.

L'alimentation électrique de commande 5 génère une tension électrique de commande Ucom continue et généralement comprise entre 5 et 50 volts. La tension électrique de commande UCom circule à l'intérieur de la première boucle inductive 4a, la tension électrique de commande UCom est transmise par induction au module de commutation 3. The control power supply 5 generates a continuous Ucom control voltage and generally between 5 and 50 volts. The control voltage U Co m circulates inside the first inductive loop 4a, the control voltage U Co m is transmitted by induction to the switching module 3.

La transmission par induction ne nécessite pas de contact entre la première boucle inductive 4a et le module de commutation 3, cependant, il est nécessaire que la première boucle inductive 4a soit disposée le plus près possible du module de commutation 3 de manière à éviter les pertes de tension électrique, sans toutefois générer de claquages électriques. The induction transmission does not require contact between the first inductive loop 4a and the switching module 3, however, it is necessary that the first inductive loop 4a is arranged as close as possible to the switching module 3 so as to avoid losses. voltage, but without generating electrical breakdowns.

La tension de commande UCom délivrée au module de commutation 3 permet la commutation de l'interrupteur 3a et la génération d'une tension électrique élémentaire UEiem par le module élémentaire 2. Ainsi, il est possible de générer une haute tension électrique UHT d'un ou deux kilovolt à partir d'une tension électrique de commande Ucom de 10V et d'un module élémentaire 2 pouvant générer une tension électrique élémentaire UEiem de 100V. Si le module de commutation 3 comprend un tore nanocristallin, la haute tension électrique UHT est proportionnelle à la tension électrique de commande UCom-The control voltage U Co m delivered to the switching module 3 enables switching of the switch 3a and the generation of an elementary electrical voltage U E iem by the elementary module 2. Thus, it is possible to generate a high electrical voltage UHT of one or two kilovolt from a 10V Ucom control voltage and an elementary module 2 capable of generating an elementary electrical voltage U E iem of 100V. If the switching module 3 comprises a nanocrystalline core, the high electrical voltage U H T is proportional to the control voltage U Co m-

Si l'on reprend l'exemple précédent et que l'on applique une tension électrique de commande de 8V, par exemple, au lieu de 1 0V, la haute tension UHT est de 800V. If we take the previous example and apply a control voltage of 8V, for example, instead of 1 0V, the high voltage U H T is 800V.

Ce mode de réalisation permet la génération de haute tension de manière très simple à partir de composants que l'on trouve aisément dans le commerce. This embodiment allows the generation of high voltage in a very simple manner from components that are readily available commercially.

Par ailleurs, il est possible de faire commuter la haute tension de manière fiable. In addition, it is possible to switch the high voltage reliably.

Un ensemble générateur de haute tension selon l'invention présente aussi une plus longue durée de vie, les risques de claquages électriques étant diminués. Selon une variante de l'invention, la tension électrique de commande Ucom peut être alternative.  A high voltage generator set according to the invention also has a longer service life, the risks of electrical breakdown being reduced. According to a variant of the invention, the control voltage Ucom can be alternative.

La figure 2 représente un ensemble générateur de haute tension 1 comprenant deux modules élémentaires 2. FIG. 2 represents a high voltage generator assembly 1 comprising two elementary modules 2.

La figure 2 est très similaire à la figure 1 . En l'espèce, l'ensemble générateur de haute tension 1 comprend deux modules élémentaires 2, pouvant délivrer une tension supérieure à la centaine de kilovolts. Chacun des modules élémentaires 2 comprend un module de commutation 3 pouvant comprendre un interrupteur 3a ou un tore nanocristallin. Figure 2 is very similar to Figure 1. In this case, the high voltage generator set 1 comprises two elementary modules 2, which can deliver a voltage greater than one hundred kilovolts. Each of the elementary modules 2 comprises a switching module 3 that may comprise a switch 3a or a nanocrystalline core.

Eventuellement, l'ensemble générateur de haute tension 1 comprenant un tore nanocristallin peut comprendre un premier dispositif d'autorégulation 7 comprenant un module de mesure 7a de la tension électrique élémentaire UEiem générée par le module élémentaire 2 et un module de rétroaction 7b pour modifier la tension électrique de commande Ucom de l'alimentation électrique pour réguler la tension électrique élémentaire mesurée sur une tension électrique élémentaire souhaitée. Optionally, the high voltage generator assembly 1 comprising a nanocrystalline core may comprise a first self-regulation device 7 comprising a measurement module 7a of the elementary electrical voltage UEiem generated by the elementary module 2 and a feedback module 7b to modify the Ucom control voltage of the power supply for regulating the elementary electrical voltage measured on a desired elementary electrical voltage.

En variante, les deux modules élémentaires 2 peuvent comprendre un unique module de commutation 3 pouvant comprendre un interrupteur 3a ou un tore nanocristallin, l'unique module de commutation 3 étant couplé avec les deux modules élémentaires 2. In a variant, the two elementary modules 2 may comprise a single switching module 3 that may comprise a switch 3a or a nanocrystalline core, the single switching module 3 being coupled with the two elementary modules 2.

Evidemment, l'ensemble générateur de haute tension 1 peut comprendre une pluralité de modules élémentaires 2, chacun comprenant un module de commutation 3, ou selon une autre variante, une pluralité de modules élémentaires 2 peut être couplée à un unique module de commutation 3. Of course, the high voltage generator set 1 may comprise a plurality of elementary modules 2, each comprising a switching module 3, or according to another variant, a plurality of elementary modules 2 may be coupled to a single switching module 3.

Une première boucle inductive 4a est disposée à proximité de tous les modules de commutation 3, la première boucle inductive 4a étant connectée à une alimentation électrique de commande 5. A first inductive loop 4a is arranged close to all the switching modules 3, the first inductive loop 4a being connected to a control power supply 5.

Selon une autre variante, l'ensemble générateur de haute tension 1 peut comprendre une pluralité de premières boucles inductives 4a, chacune des premières boucles inductives 4a étant disposée à proximité d'un unique module de commutation 3 ou alternativement à proximité de plusieurs modules de commutation 3. According to another variant, the high voltage generator assembly 1 may comprise a plurality of first inductive loops 4a, each of the first inductive loops 4a being disposed near a single switching module 3 or alternatively near a plurality of switching modules. 3.

Toutes les premières boucles inductives 4a sont connectées électriquement à une unique alimentation électrique de commande 5. Alternativement, les premières boucles inductives 4a sont connectées à une pluralité d'alimentations électriques de commande 5, toutes les alimentations électriques de commande génèrent une tension électrique de commande Ucom simultanément de manière à ce que tous les modules de commutation 3 commutent au même instant. All the first inductive loops 4a are electrically connected to a single control power supply 5. Alternatively, the first inductive loops 4a are connected to a plurality of control power supplies 5, all the control power supplies generate a control voltage Ucom simultaneously so that all the switching modules 3 switch at the same time.

Comme dans le mode de réalisation présentée sur la figure 1 , l'ensemble générateur de haute tension 1 peut comprendre au moins une deuxième boucle inductive 4b. Chaque première boucle inductive 4a peut être couplée à une deuxième boucle inductive 4b. Alternativement, toutes les premières boucles inductives 4a peuvent être couplées à une unique deuxième boucle inductive 4b. Eventuellement, l'ensemble générateur de tension électrique 1 peut comprendre en outre un deuxième dispositif d'autorégulation 8 comprenant un module de mesure 8a de la tension électrique de commande UC0m délivrée par la première boucle inductive 4a et un module de rétroaction 8b pour modifier la tension électrique de commande Ucom de l'alimentation électrique de commande 5 pour réguler la tension électrique de commande mesurée sur une tension électrique de commande souhaitée. As in the embodiment shown in FIG. 1, the high voltage generator assembly 1 may comprise at least one second inductive loop 4b. Each first inductive loop 4a can be coupled to a second inductive loop 4b. Alternatively, all the first inductive loops 4a can be coupled to a single second inductive loop 4b. Optionally, the electrical voltage generator assembly 1 may furthermore comprise a second self-regulation device 8 comprising a measurement module 8a of the control voltage U C0 m delivered by the first inductive loop 4a and a feedback module 8b for modifying the control voltage Ucom of the control power supply 5 to regulate the measured control voltage to a desired control voltage.

La figure 3 représente une photo de l'ensemble générateur de haute tension 1 selon l'invention. FIG. 3 represents a photo of the high voltage generator set 1 according to the invention.

En l'espèce, le dispositif comprend dix modules élémentaires 2 comprenant chacun un module de commutation 3. Les modules élémentaires 2 sont connectés électriquement à une alimentation électrique, différente de l'alimentation électrique de commande 5, et permettant la génération d'une tension électrique élémentaire de 500V, l'alimentation électrique des modules élémentaires n'étant pas représentés sur la figure 3. Une première boucle inductive 4a isolée électriquement par une gaine électrique est disposée au plus près des modules de commutation 3, la première boucle inductive 4a commande la génération de la haute tension. Une deuxième boucle inductive 4b est disposée à côté de la première 4a, la deuxième boucle inductive 4b commande l'arrêt de génération de la haute tension. La première 4a et deuxième 4b boucles inductives sont connectées électriquement à une alimentation électrique de commande 5, délivrant une tension électrique de commande de 100V, l'alimentation électrique de commande 5 n'étant pas représentée sur la figure 3. Le dispositif présenté peut donc délivrer une haute tension UHT continue ou discontinue de 5000V. In this case, the device comprises ten elementary modules 2 each comprising a switching module 3. The elementary modules 2 are electrically connected to a power supply, different from the control power supply 5, and allowing the generation of a voltage electrical elementary 500V, the power supply of the elementary modules not shown in Figure 3. A first inductive loop 4a electrically insulated by an electrical sheath is disposed closer to the switching modules 3, the first inductive loop 4a control the generation of high voltage. A second inductive loop 4b is arranged next to the first 4a, the second inductive loop 4b controls the stop generation of the high voltage. The first 4a and second 4b inductive loops are electrically connected to a control power supply 5, delivering a control voltage of 100V, the control power supply 5 not being shown in FIG. 3. The device presented can therefore deliver a high voltage U H T continuous or discontinuous 5000V.

Le dispositif décrit sur la figure 3 est très compact et nécessite peu de connexions électriques : seules la connexion de la première boucle inductive 4a et éventuellement de la deuxième boucle inductive 4b à l'alimentation électrique de commande 5, et la connexion des modules élémentaires 2 à une alimentation électrique des modules élémentaires sont nécessaires. The device described in FIG. 3 is very compact and requires few electrical connections: only the connection of the first inductive loop 4a and possibly the second inductive loop 4b to the control power supply 5, and the connection of the elementary modules 2 to a power supply of the elementary modules are necessary.

Claims

REVENDICATIONS 1 . Ensemble générateur de tension électrique comprenant au moins un module élémentaire (2) à état solide comprenant un module de commutation (3), au moins une première boucle inductive (4a) disposée à proximité d'au moins un module de commutation (3) comprenant un tore nanocristallin d'au moins un module élémentaire (2) de l'ensemble, toutes les premières boucles inductives (4a) étant connectées à au moins une alimentation électrique de commande (5), toutes les alimentations électriques de commande (5) délivrant une tension électrique de commande (UCom) simultanément à toutes les premières boucles inductives (4a). 1. Electric voltage generator assembly comprising at least one solid state elementary module (2) comprising a switching module (3), at least one first inductive loop (4a) arranged near at least one switching module (3) comprising a nanocrystalline torus of at least one elementary module (2) of the assembly, all the first inductive loops (4a) being connected to at least one electrical control power supply (5), all the electrical control supplies (5) delivering an electrical control voltage (U Co m) simultaneously to all the first inductive loops (4a). 2. Ensemble générateur de tension électrique selon la revendication 1 comprenant en outre un premier dispositif d'autorégulation (7) comprenant un module de mesure (7a) de la tension élémentaire (UEiem) générée par le module élémentaire (2) et un module de rétroaction (7b) pour modifier la tension électrique de commande (Ucom) de l'alimentation électrique de commande (5) pour réguler la tension électrique de commande mesurée sur une tension électrique de commande souhaitée. 2. Electric voltage generator assembly according to claim 1 further comprising a first self-regulation device (7) comprising a measuring module (7a) of the elementary voltage (U E iem) generated by the elementary module (2) and a feedback module (7b) for changing the electrical control voltage (Ucom) of the electrical control power supply (5) to regulate the measured electrical control voltage to a desired electrical control voltage. 3. Ensemble générateur de tension électrique selon l'une des revendications 1 ou 2 comprenant en outre au moins une deuxième boucle inductive (4b), la ou les première(s) boucle(s) inductive(s) (4a) étant adaptées pour commander la génération de la haute tension électrique (UHT) et la ou les deuxième(s) boucle(s) inductive(s) (4b) étant adaptées pour commander l'arrêt de la génération de la haute tension électrique (UHT)-3. Electric voltage generator assembly according to one of claims 1 or 2 further comprising at least one second inductive loop (4b), the first inductive loop(s) (4a) being adapted to control the generation of the high electrical voltage (U H T) and the second inductive loop(s) (4b) being adapted to control the stopping of the generation of the high electrical voltage (UHT) - 4. Ensemble générateur de tension électrique selon l'une des revendications précédentes comprenant en outre un deuxième dispositif d'autorégulation (8) comprenant un module de mesure (8a) de la tension électrique de commande délivrée par la ou les première(s) boucle(s) inductive(s) (4a) et un module de rétroaction (8b) pour modifier la tension électrique de commande (UCom) de l'alimentation électrique de commande (5) pour réguler la tension électrique de commande mesurée sur une tension électrique de commande souhaitée. 4. Electric voltage generator assembly according to one of the preceding claims further comprising a second self-regulation device (8) comprising a measurement module (8a) of the electrical control voltage delivered by the first loop(s) inductive(s) (4a) and a feedback module (8b) for changing the electrical control voltage (U Co m) of the electrical control power supply (5) to regulate the measured electrical control voltage to a desired electrical control voltage. 5. Ensemble générateur de tension électrique selon l'une des revendications précédentes dans lequel la tension électrique de commande (UC0m) est discontinue. 5. Electric voltage generator assembly according to one of the preceding claims in which the electrical control voltage (U C0 m) is discontinuous. 6. Ensemble générateur de tension électrique selon l'une des revendications précédentes dans lequel les boucles inductives (4a ; 4b) comprennent un matériau magnétique parfait. 6. Electric voltage generator assembly according to one of the preceding claims in which the inductive loops (4a; 4b) comprise a perfect magnetic material. 7. Ensemble générateur de tension électrique selon la revendication 6 dans lequel le matériau magnétique parfait est de la ferrite pure. 7. Electric voltage generator assembly according to claim 6 in which the perfect magnetic material is pure ferrite.
PCT/EP2014/056957 2013-04-05 2014-04-07 Assembly generating high electric voltage Ceased WO2014162017A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1300788A FR3004298B1 (en) 2013-04-05 2013-04-05 GENERATOR ASSEMBLY OF HIGH ELECTRIC VOLTAGE
FR1300788 2013-04-05

Publications (3)

Publication Number Publication Date
WO2014162017A2 true WO2014162017A2 (en) 2014-10-09
WO2014162017A3 WO2014162017A3 (en) 2015-04-09
WO2014162017A4 WO2014162017A4 (en) 2015-06-04

Family

ID=49474450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/056957 Ceased WO2014162017A2 (en) 2013-04-05 2014-04-07 Assembly generating high electric voltage

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3004298B1 (en)
WO (1) WO2014162017A2 (en)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2481545A1 (en) * 1980-04-29 1981-10-30 Thomson Csf HIGH VOLTAGE STATIC SWITCH, IN PARTICULAR APPLICABLE TO A SWITCHABLE HIGH VOLTAGE GENERATOR
US4425518A (en) * 1981-03-25 1984-01-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force High voltage field effect transistor pulse apparatus
USH275H (en) * 1986-06-13 1987-05-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Pulse modulator
US4743785A (en) * 1987-03-04 1988-05-10 Westinghouse Electric Corp. FET pulse control apparatus with fast rise time and constant pulse level
EP0469172B1 (en) * 1990-08-02 1995-01-25 Asea Brown Boveri Ag Quarter bridge circuit for high currents
US7183672B2 (en) * 2001-12-31 2007-02-27 Lewis James M MOSFET based, high voltage, electronic relays for AC power switching and inductive loads
DE10218456A1 (en) * 2002-04-25 2003-11-06 Abb Patent Gmbh Switching power supply arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
FR3004298A1 (en) 2014-10-10
WO2014162017A4 (en) 2015-06-04
WO2014162017A3 (en) 2015-04-09
FR3004298B1 (en) 2016-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2606548A1 (en) CURRENT SWITCHING CIRCUIT
FR2996694A1 (en) CIRCUIT FOR MANAGING THE CHARGE OF A BATTERY
EP3051101B1 (en) High energy ignition device for a gas turbine
EP1887667B1 (en) Ignition device with two electrodes for a spark gap and corresponding methods
EP2230027B1 (en) Generator for a piezoelectric transducer
EP3583683A1 (en) Electric machine powered at low voltage and associated multicellular traction chain
WO2014162017A2 (en) Assembly generating high electric voltage
FR2896335A1 (en) GENERATOR CIRCUIT BREAKER WITH INSERTED RESISTOR
FR2472830A1 (en) DEVICE FOR CONTROLLING ELECTRICAL CONDUCTION IN PLASMA CROSS-CHAMPER MODE
EP4315381B1 (en) Cutoff device with plasma tube for high-dc-voltage electric current
EP3568894A1 (en) Device for protecting electrical equipment
EP0159214A1 (en) Electron beam installation for the working of metals
EP2198507B1 (en) Variable control device
FR2666462A1 (en) VERY HIGH VOLTAGE AND HIGH CURRENT PULSE GENERATOR.
FR3042638A1 (en) CUTTING CHAMBER OF AN ELECTRICAL PROTECTION APPARATUS AND ELECTRICAL PROTECTION APPARATUS COMPRISING SUCH A ROOM
EP1628378B1 (en) Overvoltage protection device comprising parallel spark gaps
FR2636774A1 (en) DEVICE FOR PROTECTING NEUTRONIC TUBES
EP4632777A1 (en) Electrical protection device, associated electrical installation and control method
FR2740905A1 (en) DEVICE FOR ELECTRICALLY SUPPLYING AN ASSEMBLY OF ELECTRONIC TUBES WITH INCREASED RELIABILITY
FR3053171A1 (en) POWER AMPLIFICATION DEVICE
FR3041827B1 (en) ELECTRONIC CONNECTION / DISCONNECT DEVICE FOR HIGH-VOLTAGE BATTERY AND ASSOCIATED METHOD
EP0385845A1 (en) Electronic supply of electric power to a load of a preferably capacitive nature, such as in particular a discharge tube, periodically short-circuited without cutting off said power supply
EP0402262B1 (en) Protection arrangement against high voltage sparks
FR3154539A1 (en) Safely controlled high voltage DC electric current cut-off device
BE483358A (en)

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14717718

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2