Gensoud

High current power supply for Electrical Resistance Welding Systems


L’alimentation pour l’application de soudure est composée d’un onduleur triphasé AC/DC fonctionnant en PFC (Power Factor Corrector). Il génère le bus DC, composé de condensateurs afin de stabiliser la tension, qu’il peut régler à la tension désirée (généralement entre 600 et 800 V). De ce bus DC, un pont H permet de régler un courant sinusoïdal dans la charge monophasée qui peut être modélisée par une simple charge R-L. 

La problématique est que la charge monophasée présente une consommation de puissance instantanée non continue. En effet, avec un courant de sortie sinusoïdal de pulsation ω, la puissance instantanée consommée par la charge est un sinus avec une pulsation double (2∙ω). Il en résulte que si le PFC règle une tension constante sur le bus DC, la puissance soutirée du réseau triphasée sera aussi pulsée, ce qui est contraire au fonctionnement désiré d’un PFC qui doit présenter une puissance constante (identique à une charge résistive triphasée). 

Le but étant de tirer cette puissance continue/stable du réseau triphasé et le fait que la charge présente une consommation non continue, cela implique que le bus DC doit varier dans le temps. Le PFC est réglé de sorte à soutirer une puissance active du réseau AC Pgrid équivalent à la puissance active moyenne consommée par la charge. Lorsque la puissance de la charge pout est plus élevée que Pgrid, la tension du bus DC diminue. Au contraire, lorsqu’elle est plus faible que Pgrid, la tension augmente. La tension du bus DC présente donc une ondulation dont la pulsation sera égale à celle de la puissance instantanée dans la charge, soit à 2 fois la pulsation du courant de sortie. L’allure de cette ondulation est déterminée mathématiquement selon les différentes caractéristiques du convertisseur et de la charge. 

De plus, la charge changeant au fur et à mesure que le soudage s’effectue (contact de la soudure, éventuellement géométrie), l’allure de l’ondulation de tension du bus DC doit s’adapter à ces variations afin d’assurer une puissance stable soutirée du réseau par le PFC. Il est donc primordial d’évaluer en temps réel la résistance et l’inductance de charge afin de s’assurer que l’ondulation appliquée soit toujours optimale. 

Des tests pratiques ont été effectués sur une machine à souder des barils qui ont permis de valider les modèles mathématiques de l’ondulation de tension, l’évaluation de la charge en temps réel ainsi que la puissance stable soutirée du réseau par le PFC.

  • Input : Vac_grid = 230 Vrms, P = 130 kW, cosϕ ≈ 1
  • Output : Îac_out = 1'200 A, Smax = 250 kVA

Gensoud Figure

Figure – Gensoud system representation.

Equipe


Mauro Carpita
Simon Kissling
Elie Talon Louokdom
Frédéric Biya-Motto
Bernard Essimbi Zobo

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