Cycloconvertisseurs mixtes thyristors/GTO a haut facteur de puissance

(Reçu le 10 juillet 1996, révisé le 29 octobre 1996, accepté le 18 décembre 1996)

Abstract
This paper deals with a reactive power suppression technique inside phase-controlled structures such as rectifier bridges and cycloconverters. The concept is based on an association between dual-switching cells by means of thyristors (natural zero current switching) and reverse blocking abilities GTOs (natural zero voltage switching). Thyristor cells work with a lagging phase shifting control and draw a positive reactive power. On the contrary, GTO cells use a leading phase shifting control and draw a negative reactive power. The total average reactive power in the power system is zero and the power factor is only given by the line current form factor. The application of this concept to cycloconverters gives three basic structures. Two of them have a natural current reversibility. These two structures use, either a mixed full bridges association with a pulse number of 6, or a mixed bridges association with a pulse number of 3. The first one gives a high power factor but draws a low frequency fluctuating reactive power. The second one yields no reactive power but with a less power factor. The study and the comparison of these structure have been carried out on a 20 kVA three-phase laboratory prototype.

Résumé
Cet article présente une technique de suppression de la puissance réactive au sein même de convertisseurs à contrôle de phase tels que les commutateurs de courant et les cycloconvertisseurs. Le concept repose sur l'association de cellules d'interrupteurs à mécanismes de commutation duaux au moyen de thyristors (commutation naturelle au zéro du courant) et de GTO symétriques (commutation naturelle au zéro de la tension aux bornes). Les cellules à thyristors travaillent avec un angle de retard à l'amorçage et consomment de la puissance réactive. À l'opposé, les cellules à GTO utilisent un angle d'avance à l'amorçage et produisent de la puissance réactive. La puissance réactive moyenne résultante est nulle et le facteur. de puissance se réduit au facteur de forme du courant de ligne. L'extension aux montages cycloconvertisseurs conduit à trois structures de base. Parmi celles-ci, deux présentent l'avantage d'être naturellement réversibles en courant. Ces deux structures utilisent soit une association de ponts complets d'indice de pulsation 6, mixtes entre eux, soit une association de ponts mixtes d'indice de pulsation 3. La première association produit un facteur de puissance élevé aux dépends d'une ondulation basse fréquence de puissance réactive. La seconde association ne possède pas cet inconvénient avec cependant un facteur de puissance moindre. La caractérisation et la comparaison de ces structures ont été validées par un prototype de laboratoire triphasé-triphasé à un niveau de puissance de 20 kVA.