FR3023076A1

FR3023076A1 - DEVICE FOR MONITORING AN ALTERNATIVE VOLTAGE SUPPLIED TO A LOAD BY AN ALTERNATIVE VOLTAGE SOURCE

Info

Publication number: FR3023076A1
Application number: FR1455946A
Authority: FR
Inventors: Benjamin Nicot
Original assignee: Spelem
Current assignee: Spelem
Priority date: 2014-06-26
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2016-01-01
Anticipated expiration: 2034-06-26
Also published as: FR3023076B1

Abstract

La présente invention concerne un dispositif (20) de contrôle d'une tension alternative fournie à une charge (30) par une source (10) de tension alternative par l'intermédiaire d'une ligne électrique reliant ladite source à ladite charge. Ledit dispositif comporte : - un convertisseur AC/AC (21) destiné à être relié en entrée à la source (10), adapté à former un signal de sortie en phase avec la tension alternative reçue en entrée, - un transformateur (22) d'injection de tension comportant un enroulement primaire (221) en sortie du convertisseur AC/AC (21) et un enroulement secondaire (222) destiné à être connecté à la ligne électrique, - un capteur (23) adapté à mesurer une grandeur représentative d'une chute de tension dans la ligne électrique, - un module de commande (24) configuré pour contrôler le convertisseur AC/AC (21) en fonction de la valeur mesurée par le capteur (23).The present invention relates to a device (20) for controlling an AC voltage supplied to a load (30) by an AC voltage source (10) via a power line connecting said source to said load. Said device comprises: - an AC / AC converter (21) intended to be input-connected to the source (10), adapted to form an output signal in phase with the AC voltage received at the input, - a transformer (22) for voltage injection having a primary winding (221) at the output of the AC / AC converter (21) and a secondary winding (222) for connection to the power line; - a sensor (23) adapted to measure a representative magnitude of a voltage drop in the power line, - a control module (24) configured to control the AC / AC converter (21) as a function of the value measured by the sensor (23).

Description

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention appartient au domaine des systèmes d'alimentation électrique, et concerne plus particulièrement un dispositif de contrôle d'une tension alternative fournie à une charge par une source de tension alternative par l'intermédiaire d'un conducteur électrique susceptible d'introduire une chute de tension. La présente invention trouve une application particulièrement avantageuse, bien que nullement limitative, dans le cas d'un système d'alimentation électrique d'aéronefs. ÉTAT DE LA TECHNIQUE Un système d'alimentation électrique d'aéronefs (avions, hélicoptères, etc.) comporte de manière conventionnelle une source de tension alternative reliée par une ligne électrique à un aéronef pour lui fournir de l'énergie électrique. Le système d'alimentation électrique étant un système triphasé, la ligne électrique comporte trois conducteurs électriques correspondant aux trois phases, et un autre conducteur électrique correspondant au neutre. Par exemple, dans le cas de la norme EN2282, la tension alternative fournie par la source est de fréquence sensiblement égale à 400 Hertz (Hz), et sa valeur doit être comprise entre 108 et 118 Volts (V) en sortie de la ligne électrique. La valeur du courant fourni est variable, de l'ordre de plusieurs dizaines d'ampères au démarrage de l'aéronef. De nos jours, il est envisagé d'avoir une source de tension alternative centralisée, c'est-à-dire reliée à plusieurs aéronefs par des lignes électriques respectives. De ce fait, la source de tension alternative peut se trouver à une distance importante de tout ou partie desdits aéronefs, qui se trouvent dans leurs zones de parking respectives ou sur les pistes. Par conséquent les lignes électriques peuvent avoir des longueurs importantes et donc des impédances respectives non négligeables. Lesdites lignes électriques sont donc susceptibles d'introduire des chutes de tension non négligeables et en outre variables d'une ligne électrique à une autre du fait notamment que les impédances respectives desdites lignes électriques ne sont pas nécessairement les mêmes. En outre, les chutes de tension introduites ne sont pas constantes au cours du temps car elles dépendent du courant circulant dans chaque ligne électrique, qui peut varier d'une ligne électrique à une autre en fonction de la puissance consommée par chaque aéronef. Il est connu d'équiper chaque ligne électrique d'un dispositif de contrôle visant à compenser les chutes de tension dans ladite ligne électrique.TECHNICAL FIELD The present invention belongs to the field of electrical power supply systems, and more particularly relates to a device for controlling an AC voltage supplied to a load by an AC voltage source via an electrical conductor capable of introduce a voltage drop. The present invention finds a particularly advantageous application, although in no way limiting, in the case of an aircraft power supply system. STATE OF THE ART A system for powering aircraft (airplanes, helicopters, etc.) conventionally comprises an AC voltage source connected by an electrical line to an aircraft to supply it with electrical energy. The power supply system being a three-phase system, the power line comprises three electrical conductors corresponding to the three phases, and another electrical conductor corresponding to the neutral. For example, in the case of the EN2282 standard, the AC voltage supplied by the source is of frequency substantially equal to 400 Hertz (Hz), and its value must be between 108 and 118 Volts (V) at the output of the power line. . The value of the current supplied is variable, of the order of several tens of amperes at the start of the aircraft. Nowadays, it is envisaged to have a centralized alternating voltage source, that is to say connected to several aircraft by respective power lines. As a result, the AC voltage source may be at a substantial distance from all or part of said aircraft, which are in their respective parking areas or on the runways. Therefore the power lines can have significant lengths and therefore respective impedances not negligible. Said power lines are therefore likely to introduce significant voltage drops and further variable from one power line to another, in particular because the respective impedances of said power lines are not necessarily the same. In addition, the voltage drops introduced are not constant over time because they depend on the current flowing in each power line, which can vary from one power line to another depending on the power consumed by each aircraft. It is known to equip each electrical line with a control device for compensating voltage drops in said power line.

Un exemple de dispositif de contrôle connu comporte un système passif résonant pour chaque conducteur électrique de la ligne électrique. Un inconvénient de tels dispositifs de contrôle est que le phénomène de résonance dépend du déphasage (cosy)) entre la tension et le courant circulant dans le conducteur électrique considéré. Si le déphasage est faible (cosy) proche de 1), le phénomène de résonance est faible. Si au contraire le déphasage est important (cosy) proche de 0), le phénomène de résonance est important. Pour les aéronefs, le cosy) est généralement de l'ordre de 0.8, mais varie en pratique entre 0.3 et 1. Par conséquent, pour un cosy) de 0.3, le dispositif de contrôle réinjectera une tension supérieure à la chute de tension réelle, alors que pour un cosy) de 1, le dispositif de contrôle n'arrivera pas à compenser la chute de tension réelle. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention a pour objectif de remédier à tout ou partie des limitations des solutions de l'art antérieur, notamment celles exposées ci-avant, en proposant une solution qui permette de contrôler la valeur d'une tension alternative fournie à une charge (telle qu'un aéronef) qui ne dépende pas du cosy) de ladite charge. En outre, la présente invention a également pour objectif de proposer une solution qui soit simple à fabriquer et à mettre en oeuvre.An example of known control device comprises a resonant passive system for each electrical conductor of the power line. A disadvantage of such control devices is that the resonance phenomenon depends on the phase shift (cos) between the voltage and the current flowing in the electrical conductor considered. If the phase shift is small (cozy) close to 1), the resonance phenomenon is weak. If on the contrary the phase shift is important (cozy) close to 0), the resonance phenomenon is important. For aircraft, the cosy) is generally of the order of 0.8, but varies in practice between 0.3 and 1. Therefore, for a cosy) of 0.3, the control device reinjects a voltage greater than the real voltage drop, while for a cosy) of 1, the control device will not be able to compensate for the actual voltage drop. DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention aims to remedy all or part of the limitations of the solutions of the prior art, in particular those set out above, by proposing a solution that makes it possible to control the value of an AC voltage supplied. to a load (such as an aircraft) that does not depend on the cosy) of said load. In addition, the present invention also aims to provide a solution that is simple to manufacture and implement.

A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention concerne un dispositif de contrôle d'une tension alternative fournie à une charge par une source de tension alternative par l'intermédiaire d'une ligne électrique reliant ladite source à ladite charge, ledit dispositif comportant : - un convertisseur AC/AC destiné à être relié en entrée à la source, adapté à former un signal de sortie en phase avec la tension alternative reçue en entrée, - un transformateur d'injection de tension comportant un enroulement primaire en sortie du convertisseur AC/AC et un enroulement secondaire destiné à être connecté à la ligne électrique, - un capteur adapté à mesurer une grandeur représentative d'une chute de tension dans la ligne électrique, - un module de commande configuré pour contrôler le convertisseur AC/AC en fonction de la valeur mesurée par le capteur. Par conséquent, le transformateur d'injection de tension est alimenté par un convertisseur AC/AC (alternatif/alternatif) qui est lui-même alimenté par la même source de tension alternative que la charge. Le convertisseur AC/AC permet d'obtenir, à partir de la source, une tension alternative (signal de sortie) qui est réinjectée sur la ligne électrique au moyen du transformateur d'injection de tension. En outre, le capteur permet au module de commande d'évaluer la chute de tension introduite, entre la source de tension alternative et la charge, par la ligne électrique. Ainsi, le module de commande peut contrôler avec précision le convertisseur AC/AC afin que celui-ci fournisse en sortie une tension alternative adaptée à compenser tout ou partie de la chute de tension. La compensation, totale ou partielle, de la chute de tension est d'autant plus précise que la tension alternative (signal de sortie) fournie par le convertisseur 20 AC/AC est réinjectée en phase avec celle présente sur la ligne électrique. Enfin, le convertisseur AC/AC ne comporte pas de système résonant à la fréquence de la tension alternative fournie par la source, de sorte que le dispositif de contrôle selon l'invention ne dépend pas du coscp. Dans des modes particuliers de réalisation, le dispositif de contrôle 25 peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Dans des modes particuliers de réalisation, le convertisseur AC/AC comporte un premier module de découpage configuré pour découper directement la tension alternative reçue en entrée suivant un rapport cyclique 30 de découpage, et un premier filtre de lissage en sortie dudit premier module de découpage, le module de commande étant configuré pour contrôler le rapport cyclique de découpage en fonction de la valeur mesurée par le capteur. Du fait que le premier module de découpage découpe directement la tension alternative reçue en entrée, c'est-à-dire en particulier sans redresser celle-ci comme c'est le cas dans les systèmes onduleurs conventionnels, la tension alternative obtenue en sortie du premier filtre de lissage sera en phase avec la tension alternative reçue en entrée. Un tel convertisseur AC/AC peut en 5 outre être fabriqué de manière simple et avec un nombre limité de composants. Dans des modes particuliers de réalisation, l'enroulement primaire du transformateur d'injection de tension étant agencé entre une première borne et une seconde borne, le convertisseur AC/AC comporte un module de contrôle de la polarité d'injection du signal de sortie sur la première borne et la seconde 10 borne de l'enroulement primaire, de sorte que la tension injectée sur la ligne électrique est soit ajoutée soit soustraite à la tension de ladite ligne électrique. De telles dispositions permettent, avec un même convertisseur AC/AC et un même transformateur d'injection de tension, d'augmenter la plage de contrôle disponible pour la tension fournie à la charge. 15 Dans des modes particuliers de réalisation, la sortie du premier filtre de lissage est reliée à la première borne de l'enroulement primaire et le convertisseur AC/AC comporte : - un second module de découpage et un second filtre de lissage en sortie dudit second module de découpage, la sortie du second filtre 20 de lissage étant reliée à la seconde borne dudit enroulement primaire, - un générateur de signal modulé en largeur d'impulsions en fonction du rapport cyclique de découpage, dit « générateur MLI », et le module de contrôle de la polarité d'injection est configuré pour connecter 25 le générateur MLI soit au premier module de découpage soit au second module de découpage. Dans des modes particuliers de réalisation, le module de commande est configuré pour contrôler la polarité d'injection du convertisseur AC/AC en fonction de la valeur mesurée par le capteur. 30 Dans des modes particuliers de réalisation, le capteur est un capteur de courant, et le module de commande est configuré pour déterminer la chute de tension dans la ligne électrique en fonction d'une valeur prédéterminée de l'impédance de ladite ligne électrique.For this purpose, and according to a first aspect, the invention relates to a device for controlling an AC voltage supplied to a load by an AC voltage source via an electrical line connecting said source to said load, said device comprising: - an AC / AC converter intended to be input-connected to the source, adapted to form an output signal in phase with the AC voltage received at the input, - a voltage injection transformer comprising an output primary winding AC / AC converter and a secondary winding intended to be connected to the power line, - a sensor adapted to measure a magnitude representative of a voltage drop in the power line, - a control module configured to control the AC converter / AC depending on the value measured by the sensor. Therefore, the voltage injection transformer is powered by an AC / AC (AC / AC) converter which is itself powered by the same AC voltage source as the load. The AC / AC converter makes it possible to obtain, from the source, an alternating voltage (output signal) which is fed back to the power line by means of the voltage injection transformer. In addition, the sensor allows the control module to evaluate the voltage drop introduced between the AC voltage source and the load by the power line. Thus, the control module can accurately control the AC / AC converter so that it provides as output an alternating voltage adapted to compensate for all or part of the voltage drop. Compensation, total or partial, of the voltage drop is more accurate as the AC voltage (output signal) provided by the converter 20 AC / AC is reinjected in phase with that present on the power line. Finally, the AC / AC converter has no resonant system at the frequency of the AC voltage supplied by the source, so that the control device according to the invention does not depend on the coscp. In particular embodiments, the control device 25 may further comprise one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination. In particular embodiments, the AC / AC converter comprises a first switching module configured to directly cut the incoming AC voltage at a cutoff duty ratio, and a first smoothing filter at the output of said first cutout module, the control module being configured to control the switching duty cycle as a function of the value measured by the sensor. Since the first cutting module directly cuts the incoming AC voltage, that is to say in particular without straightening it as is the case in conventional inverter systems, the AC voltage obtained at the output of the first smoothing filter will be in phase with the AC voltage received at the input. Such an AC / AC converter can furthermore be manufactured in a simple manner and with a limited number of components. In particular embodiments, the primary winding of the voltage injection transformer being arranged between a first terminal and a second terminal, the AC / AC converter comprises a module for controlling the polarity of the injection of the output signal on the first terminal and the second terminal of the primary winding, so that the voltage injected on the power line is either added to or subtracted from the voltage of said power line. Such arrangements make it possible, with the same AC / AC converter and the same voltage injection transformer, to increase the control range available for the voltage supplied to the load. In particular embodiments, the output of the first smoothing filter is connected to the first terminal of the primary winding and the AC / AC converter comprises: a second switching module and a second smoothing filter at the output of said second switching module, the output of the second smoothing filter 20 being connected to the second terminal of said primary winding, - a pulse width modulated signal generator as a function of the clipping duty cycle, called "PWM generator", and the module Injection polarity control is configured to connect the MLI generator to either the first chopper module or the second chopper module. In particular embodiments, the control module is configured to control the injection polarity of the AC / AC converter as a function of the value measured by the sensor. In particular embodiments, the sensor is a current sensor, and the control module is configured to determine the voltage drop in the power line based on a predetermined value of the impedance of said power line.

Selon un second aspect, la présente invention concerne un système d'alimentation électrique d'une pluralité de charges, comportant une source de tension alternative reliée aux charges par des lignes électriques respectives, et dans lequel au moins une ligne électrique est connectée à un dispositif de contrôle selon l'un des modes de réalisation de l'invention. PRÉSENTATION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures qui représentent : - Figure 1 : une représentation schématique d'un dispositif de contrôle de tension alternative pour un système d'alimentation électrique monophasé, - Figure 2: une représentation schématique d'un convertisseur AC/AC d'un dispositif de contrôle de tension alternative, - Figure 3 : des courbes illustrant le principe de fonctionnement du convertisseur AC/AC de la figure 2, - Figure 4: une représentation schématique d'un dispositif de contrôle de tension alternative pour un système d'alimentation électrique triphasé.According to a second aspect, the present invention relates to a power supply system for a plurality of loads, comprising an AC voltage source connected to the loads by respective power lines, and wherein at least one electrical line is connected to a device. control according to one of the embodiments of the invention. PRESENTATION OF THE FIGURES The invention will be better understood on reading the following description, given by way of non-limiting example, and with reference to the figures which represent: FIG. 1: a schematic representation of a control device of FIG. alternating voltage for a single-phase power supply system, - Figure 2: a schematic representation of an AC / AC converter of an AC voltage control device, - Figure 3: curves illustrating the operating principle of the AC converter / FIG. 2: FIG. 4: a schematic representation of an AC voltage control device for a three-phase power supply system.

Dans ces figures, des références identiques d'une figure à une autre désignent des éléments identiques ou analogues. Pour des raisons de clarté, les éléments représentés ne sont pas à l'échelle, sauf mention contraire. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE RÉALISATION La figure 1 représente schématiquement un mode particulier de réalisation d'un dispositif 20 de contrôle d'une tension alternative fournie à une charge 30 par une source 10 de tension alternative, dans le cas d'un système d'alimentation électrique monophasé. La source 10 est reliée à la charge 30 par l'intermédiaire d'une ligne électrique comportant un conducteur électrique correspondant à la phase L1, et un conducteur électrique correspondant au neutre N. Tel qu'illustré par la figure 1, le dispositif 20 de contrôle comporte un convertisseur AC/AC (alternatif/alternatif) 21 qui est alimenté par la source 10 qui alimente également la charge 30. Le convertisseur AC/AC 21 est adapté à former un signal de sortie en phase avec la tension alternative reçue en entrée, fournie par la source 10. Le dispositif 20 de contrôle comporte également un transformateur 22 d'injection de tension. Le transformateur 22 comporte un enroulement primaire 221 en sortie du convertisseur AC/AC 21 et un enroulement secondaire 222 connecté en série avec la phase L1 de la ligne électrique. L'enroulement primaire 221 comporte un nombre N1 d'enroulements et l'enroulement secondaire 222 comporte un nombre N2 d'enroulements. Le transformateur 22 est donc adapté à réinjecter la tension alternative en sortie du convertisseur AC/AC 21 sur la phase L1 de la ligne électrique, avec un rapport d'injection égal à N2/N1. En d'autres termes, en désignant par UE la tension de sortie du convertisseur AC/AC 21, alors la tension réinjectée correspond sensiblement à UE.N2/N1. De préférence, le nombre N2 d'enroulements de l'enroulement secondaire 222 est inférieur au nombre N1 d'enroulements de l'enroulement primaire 221, de sorte que la tension de sortie UE du convertisseur AC/AC est atténuée avant réinjection. Le dispositif 20 de contrôle comporte également : - un capteur 23 adapté à mesurer une grandeur représentative d'une chute de tension subie dans la ligne électrique entre la source 10 et la charge 30, - un module de commande 24 configuré pour contrôler le convertisseur AC/AC 21 en fonction de la valeur mesurée par le capteur 23. Le capteur 23 peut être de tout type adapté. Par exemple, le capteur 23 peut mesurer le potentiel de la phase L1 au niveau de la source 10 et le potentiel de ladite phase L1 au niveau de la charge 30, et déterminer la chute de tension dans la phase L1 en calculant la différence desdits potentiels. Dans le cas illustré par la figure 1 d'un système d'alimentation électrique monophasé, le même courant circule dans la phase L1 et dans le neutre N, de sorte qu'une chute de tension se produit également dans le neutre N. En considérant l'impédance du neutre N comme égale à l'impédance de la phase L1, la chute de tension dans la ligne électrique est par exemple considérée comme étant égale à deux fois la chute de tension dans la phase L1. Suivant un autre exemple, le capteur 23 peut mesurer la tension entre la phase L1 et le neutre N au niveau de la source 10 et la tension entre ladite phase L1 et ledit neutre N au niveau de la charge 30, et déterminer la chute de tension dans la ligne électrique en calculant la différence desdites tensions.In these figures, identical references from one figure to another designate identical or similar elements. For the sake of clarity, the elements shown are not to scale unless otherwise stated. DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS FIG. 1 diagrammatically represents a particular embodiment of a device 20 for controlling an AC voltage supplied to a load 30 by an AC voltage source 10, in the case of a control system. single-phase power supply. The source 10 is connected to the load 30 via an electrical line comprising an electrical conductor corresponding to the phase L1, and an electrical conductor corresponding to the neutral N. As illustrated in FIG. 1, the device 20 of FIG. control comprises an AC / AC converter (AC / AC) 21 which is powered by the source 10 which also feeds the load 30. The AC / AC converter 21 is adapted to form an output signal in phase with the AC voltage received as input provided by the source 10. The control device 20 also comprises a voltage injection transformer 22. The transformer 22 comprises a primary winding 221 at the output of the AC / AC converter 21 and a secondary winding 222 connected in series with the phase L1 of the power line. The primary winding 221 has a number N1 of windings and the secondary winding 222 has a number N2 of windings. The transformer 22 is therefore adapted to reinject the AC voltage output of the AC / AC converter 21 on the phase L1 of the power line, with an injection ratio equal to N2 / N1. In other words, by designating by UE the output voltage of the AC / AC converter 21, then the reinjected voltage substantially corresponds to UE.N2 / N1. Preferably, the number N2 of windings of the secondary winding 222 is smaller than the number N1 of windings of the primary winding 221, so that the output voltage UE of the AC / AC converter is attenuated before reinjection. The control device 20 also comprises: a sensor 23 adapted to measure a magnitude representative of a voltage drop experienced in the electrical line between the source 10 and the load 30; a control module 24 configured to control the AC converter; / AC 21 as a function of the value measured by the sensor 23. The sensor 23 can be of any suitable type. For example, the sensor 23 can measure the potential of the phase L1 at the source 10 and the potential of said phase L1 at the level of the load 30, and determine the voltage drop in the phase L1 by calculating the difference of said potentials. . In the case illustrated in Figure 1 of a single-phase power supply system, the same current flows in the L1 phase and in the neutral N, so that a voltage drop also occurs in the neutral N. Considering the impedance of the neutral N as equal to the impedance of the L1 phase, the voltage drop in the power line is for example considered to be equal to twice the voltage drop in the L1 phase. In another example, the sensor 23 can measure the voltage between the phase L1 and the neutral N at the source 10 and the voltage between said phase L1 and said neutral N at the level of the load 30, and determine the voltage drop. in the power line by calculating the difference of said voltages.

Dans des modes préférés de réalisation, le capteur 23 est un capteur de courant. En effet, la valeur du courant circulant dans la phase L1 est représentative de la chute de tension à l'impédance de la ligne électrique près (c'est-à-dire, dans le cas illustré par la figure 1, l'impédance de la phase L1 et du neutre N), dont la valeur peut être préalablement déterminée. En outre, un capteur de courant présente l'avantage de pouvoir être positionné n'importe où le long de la phase L1 ou du neutre N, de sorte que le dispositif 20 de contrôle peut également être positionné n'importe où le long de la ligne électrique. Le module de commande 24 comporte par exemple au moins un processeur et au moins une mémoire électronique dans laquelle est mémorisé un produit programme d'ordinateur, sous la forme d'un ensemble d'instructions de code de programme à exécuter pour commander le convertisseur AC/AC 21 à partir de la valeur mesurée par le capteur 23. Dans une variante, le module de commande 24 comporte alternativement ou en complément un ou des circuits logiques programmables, de type FPGA, PLD, etc., et/ou circuits intégrés spécialisés (ASIC) adaptés à mettre en oeuvre tout ou partie des opérations nécessaires pour commander le convertisseur AC/AC 21 à partir de la valeur mesurée par le capteur 23. En d'autres termes, le module de commande 24 comporte un ensemble de moyens configurés de façon logicielle (produit programme d'ordinateur spécifique) et/ou matérielle (FPGA, PLD, ASIC, etc.) pour commander le convertisseur AC/AC 21 à partir de la valeur mesurée par le capteur 23. De préférence, le module de commande 24 est configuré pour commander le convertisseur AC/AC 21, en fonction de la chute de tension subie dans la ligne électrique et en fonction de la valeur théorique de la tension fournie par la source 10, de sorte à assurer que la tension réinjectée sur la ligne électrique permet d'obtenir une tension aux bornes de la charge 30 sensiblement égale à une valeur de consigne prédéfinie. Dans le cas où le capteur 23 est un capteur de courant, le module de commande 24 peut en outre être configuré pour déterminer la chute de tension en fonction de la valeur prédéterminée de l'impédance de la ligne électrique. Par exemple, si : - la valeur théorique de la tension fournie par la source 10 est égale à 120 V, - la chute de tension dans la ligne électrique est de 20 V, de sorte que la tension aux bornes de la charge 30 est sensiblement égale à 100 V, - la valeur de consigne est égale à 110 V, - le rapport de réinjection N2/N1 est égal à 1/10, alors le module de commande 24 pilote le convertisseur AC/AC de sorte à ce qu'il fournisse une tension de sortie UE sensiblement égale à 100 V, pour avoir une tension réinjectée sensiblement égale à 10 V.In preferred embodiments, the sensor 23 is a current sensor. Indeed, the value of the current flowing in the phase L1 is representative of the voltage drop at the impedance of the electric line (that is to say, in the case illustrated by FIG. 1, the impedance of the phase L1 and neutral N), the value of which can be determined beforehand. Furthermore, a current sensor has the advantage of being positionable anywhere along the L1 or N-phase, so that the control device 20 can also be positioned anywhere along the electric line. The control module 24 comprises for example at least one processor and at least one electronic memory in which is stored a computer program product, in the form of a set of program code instructions to be executed to control the AC converter. / AC 21 from the value measured by the sensor 23. In a variant, the control module 24 comprises alternately or in addition one or more programmable logic circuits of the FPGA, PLD, etc. type, and / or specialized integrated circuits. (ASIC) adapted to implement all or part of the operations necessary to control the AC / AC converter 21 from the value measured by the sensor 23. In other words, the control module 24 comprises a set of configured means software (specific computer program product) and / or hardware (FPGA, PLD, ASIC, etc.) for controlling the AC / AC converter 21 from the value measured by the sensor 23. reference, the control module 24 is configured to control the AC / AC converter 21, as a function of the voltage drop undergone in the power line and as a function of the theoretical value of the voltage supplied by the source 10, so as to ensure that the voltage fed back to the power line makes it possible to obtain a voltage across the load 30 substantially equal to a preset reference value. In the case where the sensor 23 is a current sensor, the control module 24 may further be configured to determine the voltage drop as a function of the predetermined value of the impedance of the power line. For example, if: - the theoretical value of the voltage supplied by the source 10 is equal to 120 V, - the voltage drop in the power line is 20 V, so that the voltage across the load 30 is substantially equal to 100 V, the setpoint value is equal to 110 V, the reinjection ratio N2 / N1 is equal to 1/10, while the control module 24 controls the AC / AC converter so that provides an output voltage UE substantially equal to 100 V, to have a re-injected voltage substantially equal to 10 V.

Le convertisseur AC/AC 21 peut être de tout type adapté à fournir un signal de sortie en phase avec la tension alternative reçue en entrée, fournie par la source 10. Dans des modes préférés de réalisation, le convertisseur AC/AC 21 comporte un premier module de découpage 210a et un premier filtre de lissage 20 211a en sortie dudit premier module de découpage 210a. Le premier module de découpage 210a est configuré pour découper directement la tension alternative reçue en entrée à une fréquence de découpage prédéfinie suivant un rapport cyclique de découpage. Par « découper directement », on entend que la tension alternative reçue en entrée 25 du convertisseur AC/AC 21 n'est pas redressée avant découpage, comme c'est le cas dans les systèmes onduleurs conventionnels. Du fait que la tension alternative reçue en entrée est directement découpée par le premier module de découpage, le signal de sortie après filtrage par le premier filtre de lissage 211a est en phase avec ladite tension alternative reçue en entrée. Le premier 30 module de découpage 210a peut être de tout type adapté, et peut comporter notamment un pont de commutateurs (non représenté sur les figures). Le premier filtre de lissage 211a est un filtre passe-bas de fréquence de coupure de préférence inférieure à la fréquence de découpage et égale ou supérieure à la fréquence de la tension alternative fournie par la source 10 de tension alternative. En outre, le module de commande 24 est configuré pour contrôler le rapport cyclique de découpage du convertisseur AC/AC 21 en fonction de la valeur mesurée par le capteur 23. Dans l'exemple ci-dessus, dans lequel le convertisseur AC/AC 21 est commandé pour fournir une tension de sortie de 100 V à partir de la tension de 120 V fournie par la source 10, le module de commande 24 force la valeur du rapport cyclique de découpage à 100/120, soit à environ 83 % (référence « MLI » sur les figures).The AC / AC converter 21 may be of any type adapted to provide an output signal in phase with the AC voltage received at the input, provided by the source 10. In preferred embodiments, the AC / AC converter 21 comprises a first cutting module 210a and a first smoothing filter 211a at the output of said first cutting module 210a. The first clipping module 210a is configured to directly cut the AC voltage received at a predetermined chopping frequency according to a clipping duty ratio. By "cut directly" is meant that the AC voltage received at the input 25 of the AC / AC converter 21 is not rectified before cutting, as is the case in conventional inverter systems. Since the AC voltage received at the input is directly cut by the first switching module, the output signal after filtering by the first smoothing filter 211a is in phase with the AC voltage received at the input. The first cutting module 210a may be of any suitable type, and may include in particular a switch bridge (not shown in the figures). The first smoothing filter 211a is a low-pass filter with a cut-off frequency preferably smaller than the switching frequency and equal to or greater than the frequency of the AC voltage supplied by the AC voltage source. In addition, the control module 24 is configured to control the switching duty ratio of the AC / AC converter 21 as a function of the value measured by the sensor 23. In the example above, in which the AC / AC converter 21 is controlled to provide an output voltage of 100V from the 120V voltage supplied by the source 10, the control module 24 forces the duty cycle ratio to 100/120, or about 83% (reference "MLI" in the figures).

La figure 2 représente un mode préféré de réalisation dans lequel le convertisseur AC/AC 21 comporte un module de contrôle 212 de la polarité d'injection du signal de sortie aux bornes de l'enroulement primaire 221 du transformateur 22 d'injection de tension, de sorte que la tension injectée sur la ligne électrique est soit ajoutée soit soustraite à la tension de ladite ligne électrique. Dans l'exemple ci-dessus, le convertisseur AC/AC 21 peut fournir un signal de sortie de valeur comprise entre 0 V (rapport cyclique de découpage de 0 %) et 12 V (rapport cyclique de découpage de 100 %), qui peut dans ce cas être réinjecté en phase ou en opposition de phase avec la tension alternative de la ligne électrique, de sorte à obtenir une plage totale de contrôle de la tension aux bornes de la charge 30 qui va de -12 V à 12 V. Par exemple, si la chute de tension n'est que de 5 V, de sorte que la tension aux bornes de la charge 30 est sensiblement égale à 115 V, alors la tension de sortie UE peut être rendue sensiblement égale à -50 V afin d'avoir une tension aux bornes de la charge 30 sensiblement égale à la valeur de consigne de 110 V. Dans l'exemple non limitatif illustré par la figure 2, la sortie du premier filtre de lissage 211a (représenté sous la forme d'un circuit LC) est reliée à une première borne 221a de l'enroulement primaire 221. Le convertisseur AC/AC 21 comporte en outre : un second module de découpage 210b et un second filtre de lissage 211b en sortie dudit second module de découpage 210b, identiques respectivement au premier module de découpage 210a et au premier filtre de lissage 211a, la sortie du second filtre de lissage 211b étant reliée à une seconde borne 221b dudit enroulement primaire 221, un générateur de signal modulé en largeur d'impulsions en fonction du rapport cyclique de découpage, dit « générateur MLI » 213.FIG. 2 shows a preferred embodiment in which the AC / AC converter 21 comprises a control module 212 of the injection polarity of the output signal across the primary winding 221 of the voltage injection transformer 22, so that the voltage injected on the power line is either added to or subtracted from the voltage of said power line. In the example above, the AC / AC converter 21 can provide a value output signal between 0 V (0% switching duty cycle) and 12 V (100% switching duty cycle), which can in this case, be reinjected in phase or in phase opposition with the AC voltage of the electrical line, so as to obtain a total range of control of the voltage across the load 30 which goes from -12 V to 12 V. for example, if the voltage drop is only 5 V, so that the voltage across the load 30 is substantially equal to 115 V, then the output voltage UE can be made substantially equal to -50 V so that have a voltage across the load 30 substantially equal to the set value of 110 V. In the nonlimiting example illustrated in Figure 2, the output of the first smoothing filter 211a (shown in the form of a circuit LC) is connected to a first terminal 221a of the primary winding 221. AC / AC 21 further comprises: a second cutting module 210b and a second smoothing filter 211b at the output of said second cutting module 210b, respectively identical to the first cutting module 210a and the first smoothing filter 211a, the output of the second smoothing filter 211b being connected to a second terminal 221b of said primary winding 221, a signal generator modulated in pulse width as a function of the clipping duty cycle, called "PWM generator" 213.

Dans l'exemple non limitatif illustré par la figure 2, le module de contrôle 212 de la polarité d'injection est configuré pour connecter le générateur MLI 213 soit au premier module de découpage 210a soit au second module de découpage 210b. Ainsi, lorsque le générateur MLI est connecté au premier module de découpage 210a, la tension de sortie UE est en phase avec la tension de la ligne électrique, tandis que lorsque le générateur MLI est connecté au second module de découpage 210b, la tension de sortie UE est en opposition de phase avec la tension de la ligne électrique. De préférence, le module de commande 24 est configuré pour contrôler la polarité d'injection du convertisseur AC/AC 21 en fonction de la valeur mesurée par le capteur 23 (référence « +/- » sur les figures). La figure 3 représente des courbes illustrant le principe de fonctionnement du convertisseur AC/AC 21 de la figure 2. Plus particulièrement, la partie a) de la figure 3 représente la tension Us fournie par la source 10, qui est périodique de période Ts.In the nonlimiting example illustrated in FIG. 2, the control module 212 of the injection polarity is configured to connect the PWM generator 213 to either the first cutting module 210a or to the second cutting module 210b. Thus, when the PWM generator is connected to the first cutout module 210a, the output voltage UE is in phase with the voltage of the power line, whereas when the PWM generator is connected to the second cutout module 210b, the output voltage UE is in phase opposition with the voltage of the power line. Preferably, the control module 24 is configured to control the injection polarity of the AC / AC converter 21 as a function of the value measured by the sensor 23 (reference "+/-" in the figures). FIG. 3 represents curves illustrating the operating principle of the AC / AC converter 21 of FIG. 2. More particularly, part a) of FIG. 3 represents the voltage Us supplied by the source 10, which is periodic of period Ts.

La partie b) de la figure 3 représente les tensions U01 et UO2, identiques, en sortie respectivement du premier module de découpage 210a et du second module de découpage 210b. La tension Us en entrée du convertisseur AC/AC 21 est découpée avec une fréquence de découpage correspondant à une période de découpage T0, sensiblement égale à Ts/8 dans l'exemple non limitatif illustré par la figure 3. En outre, dans l'exemple représenté, le rapport cyclique de découpage est sensiblement égal à 50 %. La partie c) de la figure 3 représente les tensions UF1 et UF2, identiques, en sortie respectivement du premier filtre de lissage 211a et du second filtre de lissage 211b, qui correspondent au signal de sortie en phase avec la tension Us reçue en entrée. Du fait que le rapport cyclique de découpage est sensiblement égal à 50 %, l'amplitude des tensions UF1 et UF2 est sensiblement égale à la moitié de celle de la tension Us. La partie d) de la figure 3 représente la tension UE dans le cas où le signal MLI du générateur MLI 213 est fourni par le module de commande 24 de polarité d'injection uniquement au premier module de découpage 210a. Dans ce cas, la tension UE est égale aux tensions UF1 et UF2 de la partie c). La partie e) de la figure 3 représente la tension UE dans le cas où le 5 signal MLI du générateur MLI 213 est fourni par le module de commande 24 de polarité d'injection uniquement au second module de découpage 210b. Dans ce cas, la tension UE est en opposition de phase avec les tensions UF1 et UF2. Il est à noter que d'autres modes de réalisation d'un convertisseur AC/AC 21 comportant un module de contrôle 212 de polarité d'injection sont 10 possibles. Suivant un autre exemple non limitatif, le convertisseur AC/AC 21 ne comporte pas de second module de découpage 210b et de second filtre de lissage 211b, et le module de contrôle 212 de polarité d'injection est agencé en sortie du premier filtre de lissage 211a, est par exemple adapté à inverser si nécessaire le signal de sortie dudit premier filtre de lissage 211a, en fonction 15 de la commande reçue du module de commande 24. La figure 4 représente schématiquement un exemple de réalisation d'un dispositif 20 de contrôle de tension alternative pour un système d'alimentation électrique triphasé. Dans l'exemple illustré par la figure 4, la source 10 est reliée à la charge 30 par une ligne électrique comportant quatre 20 conducteurs électriques : trois phases L1, L2 et L3, et un neutre N. Tel qu'illustré par la figure 4, le dispositif 20 de contrôle comporte : - trois convertisseurs AC/AC 21a, 21b, 21c et trois transformateurs 22a, 22b, 22c d'injection de tension connectés respectivement aux phases L1, L2 et L3, 25 - trois capteurs 23a, 23b, 23c, adaptés à mesurer des grandeurs représentatives de chutes de tensions respectives dans lesdites phases L1, L2 et L3 (en principe, aucun courant ne circule dans le neutre N de sorte que la chute de tension dans le neutre N peut être considérée comme nulle).Part (b) of FIG. 3 represents the identical voltages U01 and UO2, respectively output from the first cutting module 210a and the second cutting module 210b. The voltage Us at the input of the AC / AC converter 21 is cut with a switching frequency corresponding to a switching period T0, substantially equal to Ts / 8 in the nonlimiting example illustrated in FIG. 3. In addition, in FIG. As shown, the cutting ratio is substantially equal to 50%. The part c) of FIG. 3 represents the identical voltages UF1 and UF2, at the output respectively of the first smoothing filter 211a and the second smoothing filter 211b, which correspond to the output signal in phase with the voltage Us received at the input. Since the switching duty ratio is substantially equal to 50%, the amplitude of the voltages UF1 and UF2 is substantially equal to half of that of the voltage Us.Part 3 (d) represents the voltage UE in the where the MLI signal PWM generator 213 is provided by the injection polarity control module 24 only to the first cutting module 210a. In this case, the voltage UE is equal to the voltages UF1 and UF2 of part c). Part e) of FIG. 3 represents the voltage UE in the case where the MLI signal of the MLI generator 213 is provided by the injection polarity control module 24 only to the second clipping module 210b. In this case, the voltage UE is in phase opposition with the voltages UF1 and UF2. It should be noted that other embodiments of an AC / AC converter 21 comprising a control module 212 of injection polarity are possible. According to another nonlimiting example, the AC / AC converter 21 does not comprise a second cutting module 210b and a second smoothing filter 211b, and the control module 212 of injection polarity is arranged at the output of the first smoothing filter 211a, is for example adapted to invert if necessary the output signal of said first smoothing filter 211a, as a function of the command received from the control module 24. FIG. 4 schematically represents an embodiment of a control device 20 AC voltage for a three-phase power supply system. In the example illustrated in FIG. 4, the source 10 is connected to the load 30 by an electrical line comprising four electrical conductors: three phases L1, L2 and L3, and a neutral N. As illustrated by FIG. , the control device 20 comprises: - three AC / AC converters 21a, 21b, 21c and three voltage injection transformers 22a, 22b, 22c respectively connected to the phases L1, L2 and L3, - three sensors 23a, 23b, 23c, adapted to measure quantities representative of respective voltage drops in said phases L1, L2 and L3 (in principle, no current flows in the neutral N so that the voltage drop in the neutral N can be considered as zero) .

30 Avantageusement, un seul et même module de commande 24 est configuré pour contrôler les trois convertisseurs AC/AC 21a, 21b, 21c en fonction des valeurs mesurées par lesdits trois capteurs 23a, 23b, 23c. Rien n'exclut cependant, suivant d'autres exemples de réalisation, d'avoir plusieurs modules de commande, un par convertisseur AC/AC. La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu'elle s'était fixés. La présente invention trouve une application avantageuse dans le cas d'un système d'alimentation électrique d'une pluralité de charges 30, telles que des aéronefs, comportant une source 10 de tension alternative reliée aux charges 30 par des lignes électriques respectives. Dans un tel système d'alimentation électrique, au moins une ligne électrique ou chaque ligne électrique est connectée à un dispositif 20 de contrôle selon l'un quelconque des modes de réalisation de l'invention.Advantageously, a single control module 24 is configured to control the three AC / AC converters 21a, 21b, 21c as a function of the values measured by said three sensors 23a, 23b, 23c. Nothing, however, excludes, according to other exemplary embodiments, having several control modules, one per AC / AC converter. The above description clearly illustrates that by its different characteristics and advantages, the present invention achieves the objectives it has set for itself. The present invention finds an advantageous application in the case of a power supply system of a plurality of loads 30, such as aircraft, having an AC voltage source connected to the loads 30 by respective power lines. In such a power supply system, at least one power line or each power line is connected to a control device 20 according to any one of the embodiments of the invention.

Claims

CLAIMS1 - Device (20) for controlling an AC voltage supplied to a load (30) by a source (10) of AC voltage via a power line connecting said source to said load, characterized in that said device comprises: - an AC / AC converter (21) intended to be connected at the input to the source (10), adapted to form an output signal in phase with the AC voltage received at the input, - a transformer (22) for voltage injection comprising a primary winding (221) at the output of the AC / AC converter (21) and a secondary winding (222) intended to be connected to the electrical line, - a sensor (23) adapted to measure a magnitude representative of a voltage drop in the power line; - a control module (24) configured to control the AC / AC converter (21) as a function of the value measured by the sensor (23).

2 - Device (20) according to claim 1, characterized in that the AC / AC converter (21) comprises a first switching module (210a) configured to directly cut the incoming AC voltage in a clipping ratio, and a first smoothing filter (211a) output from said first cutting module, the control module (24) being configured to control the switching duty cycle as a function of the value measured by the sensor (23).

3 - Device (20) according to claim 2, characterized in that, the primary winding (221) of the voltage injection transformer (22) being arranged between a first terminal (221a) and a second terminal (221b), the AC / AC converter (21) comprises a control module (212) of the injection polarity of the output signal on the first terminal (221a) and the second terminal (221b) of the primary winding (221), so that the voltage injected on the power line is either added to or subtracted from the voltage of said power line.

4 - Device (20) according to claim 3, characterized in that the output of the first smoothing filter (211a) is connected to the first terminal (221a) of the primary winding (221) and the AC / AC converter (21) comprises: - a second cutting module (210b) and a second smoothing filter (211b) at the output of said second cutting module, the output of the second smoothing filter (211b) being connected to the second terminal (221b) of said primary winding (221), - a pulse width modulated signal generator according to the clipping duty ratio, so-called "PWM generator" (213), and in that the control module (212) of the injection polarity is configured to connect the MLI generator (213) to either the first clipping module (210a) or the second clipping module (210b).

5 - Device (20) according to claim 1, characterized in that the AC / AC converter (21) comprises a control module (212) of the injection polarity of the output signal at the terminals (221a, 221b) of the primary winding (221) of the voltage injection transformer (22), so that the voltage injected on the power line is either added to or subtracted from the voltage of said power line.

6 - Device (20) according to one of claims 3 to 5, characterized in that the control module (24) is configured to control the injection polarity of the AC / AC converter (21) as a function of the measured value by the sensor (23).

7 - Device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (23) is a current sensor, and in that the control module (24) is configured to determine the voltage drop in the electric line according to a predetermined value of the impedance of said power line.

8 - Device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises: - three AC / AC converters (21a, 21b, 21c) and three transformers (22a, 22b, 22c) voltage injection intended to be respectively connected to three electrical conductors (LI, L2, L3) different from the electrical line, - three sensors (23a, 23b, 23c) adapted to measure quantities representative of respective voltage drops in said three conductors (L1, L2 , L3), and that the same control module (24) is configured to control the three AC / AC converters (21a, 21b, 21c) as a function of the values measured by said three sensors (23a, 23b, 23c) .

9 - Power supply system of a plurality of loads (30), comprising a source (10) of AC voltage connected to the loads (30) by respective power lines, characterized in that at least one power line is connected to a control device (20) according to one of the preceding claims.