Comparaison des régulateurs à large plage avec d'autres régulateurs

La principale différence entre les stabilisateurs de tension à large plage, selon leur architecture de circuit principal, réside dans le mode de réglage de la tension de compensation. Ce mode influe directement sur la fiabilité, la réponse dynamique, la précision et la plage de régulation de tension, la capacité maximale, la distorsion du signal et d'autres indicateurs de performance du stabilisateur. Les circuits principaux des stabilisateurs de tension à large plage disponibles sur le marché peuvent être classés en trois grandes catégories :

1. Stabilisateur à compensation automatique de tension

Ce type de stabilisateur utilise la commutation de la prise de l'autotransformateur par la commande de l'état passant/bloqué d'un thyristor bidirectionnel. Il modifie ainsi l'amplitude et la polarité de la tension de compensation du transformateur afin de stabiliser la tension de sortie.

Principaux avantages

(1) Grâce à la régulation de tension par variation des prises de l'autotransformateur, la tension de seuil du thyristor bidirectionnel est réduite (de 220 V à moins de 200 V) et le courant de surtension généré lors des changements de vitesse est supprimé (l'autotransformateur étant lui-même une inductance de puissance), ce qui améliore considérablement la fiabilité du thyristor.

(2) Le circuit de commande utilisant la technologie d'isolation par verrouillage, les problèmes de circulation causés par un dysfonctionnement du thyristor dû à des interférences externes sont totalement résolus, et les dommages au thyristor sont ainsi efficacement évités.

(3) La partie commande étant principalement composée de circuits intégrés analogiques, elle présente une grande adaptabilité aux environnements de réseau électrique difficiles.

2. Type à couplage automatique

Ce régulateur de tension à large plage modifie directement le rapport de transformation de l'autotransformateur en commandant l'état passant et bloqué du thyristor bidirectionnel, assurant ainsi la stabilisation de la tension de sortie.

Principaux inconvénients

Le thyristor étant directement connecté en série dans le circuit principal, le courant de charge le traverse. Les variations et les transitoires de ce courant peuvent facilement l'endommager. De plus, le passage prolongé d'un courant élevé génère une chaleur importante, soumettant le thyristor à des conditions de fonctionnement difficiles et dégradant ainsi ses performances et sa fiabilité.

Par ailleurs, l'utilisation de cette structure pour la réalisation d'un régulateur de tension de grande capacité impose le choix d'un thyristor de capacité élevée. Ceci complexifie la détermination du coefficient de marge et la conception du système de dissipation thermique du thyristor, et peut entraîner une dégradation de la fiabilité.

Comparativement au régulateur à autocoupleur, le régulateur de tension à large plage présente les avantages suivants :

Comme le thyristor du régulateur à large plage n'est pas situé sur le trajet principal du courant de charge, mais uniquement connecté au circuit de régulation de tension, le courant qui le traverse est faible, ne représentant qu'une petite fraction, voire une douzaine, du courant de charge. Le coefficient de marge du dispositif peut ainsi être facilement sélectionné, l'échauffement est limité en fonctionnement et le thyristor peut fonctionner de manière fiable pendant longtemps. De plus, la puissance du régulateur de tension peut être très élevée (la puissance maximale actuellement disponible est de 2 500 kVA).

3. Régulateur à compensation pure

Cette structure contrôle l'entrée, la sortie ou l'inversion de polarité du transformateur de compensation par l'activation et la désactivation d'un thyristor bidirectionnel, afin de stabiliser la tension de sortie.

Principaux inconvénients

Le thyristor est directement connecté entre la phase et le neutre (220 V) sous forme de pont. La tension de fonctionnement est donc élevée et le courant d'appel généré lors des changements de vitesse est important, ce qui le rend très vulnérable aux dommages. De plus, un mauvais contact du thyristor peut facilement provoquer un court-circuit entre la phase et le neutre, entraînant la destruction instantanée du thyristor. Sa fiabilité est donc très faible.

Comparé à un régulateur à compensation pure, le régulateur de tension à large plage présente les avantages suivants :

Le réseau de thyristors étant situé en sortie du transformateur de compensation et abaissé par l’autotransformateur, la tension de seuil des thyristors est réduite (de 220 V à 200 V, voire moins). De plus, les surintensités générées lors des changements de vitesse sont supprimées (l’autotransformateur étant lui-même une inductance de puissance), ce qui améliore considérablement la fiabilité et la robustesse des thyristors face aux perturbations.