CH719421A2 - Circuit de conversion de courant continu en courant alternatif. - Google Patents

Abstract

Circuit (1) de conversion de courant continu en courant alternatif, comprenant : au moins un convertisseur continu-continu (10) afin de convertir une ou plusieurs tensions d'entrée produits par une ou plusieurs sources (2) en une tension continue différente sur une ligne intermédiaire (19); au moins un convertisseur continu-alternatif (12) afin de convertir la tension continue sur la ligne intermédiaire (19) en une tension de sortie alternative ; un contrôleur centralisé (100) contrôlant en temps réel les puissances délivrées par lesdits convertisseurs; un premier bus de communication rapide (16) reliant lesdits convertisseurs et ledit contrôleur afin de transmettre des consignes de fonctionnement depuis le contrôleur vers les convertisseurs et des paramètres de mesure depuis les convertisseurs vers le contrôleur; un deuxième bus de communication lent (17) reliant lesdits convertisseurs (10, 12, 14) et ledit contrôleur afin de transmettre des paramètres des convertisseurs au contrôleur centralisé.

Description

Domaine technique

[0001] La présente invention concerne un circuit, notamment un circuit de conversion de courant continu en courant alternatif.

Etat de la technique

[0002] On connaît dans l'état de la technique des convertisseurs de courant continu en courant alternatifs. Ces convertisseurs sont le plus souvent réalisés à l'aide de composants électroniques numériques de haute puissance contrôlés de manière à délivrer en chaque instant le courant souhaité, de manière à reconstituer la forme du signal alternatif désiré.

[0003] Certains circuits complexes comportent un premier convertisseur continu-continu afin de convertir une tension d'entrée en une tension continue intermédiaire de valeur différente, par exemple une tension de valeur plus élevée , qui est ensuite utilisée à l'entrée d'un convertisseur continu-alternatif.

[0004] Il est parfois nécessaire de brancher plusieurs convertisseurs à l'entrée du circuit, par exemple afin de connecter plusieurs sources de puissance à l'entrée du circuit. Des tels circuits sont par exemple utilisés pour alimenter un immeuble ou une exploitation à partir de différentes sources d'énergie, par exemple plusieurs panneaux solaires, une micro génératrice, ou un réseau d'alimentation.

[0005] En outre, il est aussi parfois souhaitable de convertir la tension intermédiaire en plusieurs tensions continues ou alternatives, par exemple afin d'alimenter différents consommateurs ou appareils avec des tension de valeur et/ou de types différents. Ce différentes conversions peuvent être effectuées avec différents convertisseurs distincts.

[0006] Le contrôle des différents convertisseurs et des autres modules dans un tel circuit est complexe. Il est en effet nécessaire de les synchroniser entre eux afin de générer des signaux propres, d'améliorer l'efficience énergétique et d'éviter des problèmes de surtensions, de surcourants ou de perturbations des dispositifs connectés. En outre, il serait souhaitable de pouvoir paramétrer le fonctionnement des différents convertisseurs en fonction des désirs des utilisateurs ou d'autres paramètres.

[0007] Un but de la présente invention est de proposer un circuit de conversion permettant d'améliorer la synchronisation des différents convertisseurs.

[0008] Il est aussi souhaitable de proposer un circuit qui peut être réalisé de manière modulaire, en ajoutant ou remplaçant des convertisseurs selon les besoins.

Bref résumé de l'invention

[0009] Selon l'invention, ces buts sont atteints notamment au moyen d'un circuit comprenant : au moins un convertisseur continu-continu afin de convertir une ou plusieurs tensions d'entrée produits par une ou plusieurs sources en une tension continue intermédiaire de valeur différente ; au moins un convertisseur continu-alternatif afin de convertir la tension continue intermédiaire en une tension de sortie alternative ; un contrôleur centralisé contrôlant en temps réel les puissances délivrées par lesdits convertisseurs ; un premier bus de communication rapide reliant lesdits convertisseurs et ledit contrôleur afin de transmettre des consignes de fonctionnement depuis le contrôleur vers les convertisseurs et des paramètres de mesure depuis les convertisseurs vers le contrôleur; un deuxième bus de communication lent reliant lesdits convertisseurs et ledit contrôleur afin de transmettre des paramètres des convertisseurs.

[0010] Ce circuit présente notamment l'avantage de permettre une synchronisation des différents convertisseurs grâce aux consignes de fonctionnement et aux paramètres de meure échangés vis le bus de communication rapide.

[0011] Le deuxième bus de communication lent permet une modularité du circuit, qui peut être modifié ou complété en remplaçant, supprimant ou ajoutant des convertisseurs ou d'autres modules, dont les paramètres sont transmis au contrôleur central via le bus lent.

[0012] Ce deuxième bus peut être utilisé en cas de modification des conditions de fonctionnement d'un ou plusieurs convertisseurs, par exemple selon les instructions d'un utilisateur, en cas de modification des conditions de production et/ou de consommation d'énergie

[0013] Le contrôleur centralisé contrôle en chaque instant les puissances délivrées par chaque convertisseur, et/ou par d'autres modules, afin d'optimiser le fonctionnement du circuit.

[0014] Le contrôle de puissance des convertisseurs peut être effectué en envoyant des consignes de puissance aux différents convertisseurs et/ou aux autres modules du circuit. Ces consignes de relativement haut niveau sont interprétées et exécutées par les convertisseurs ou modules, y compris des sources, des batteries, et(ou des connexions au réseau public, de manière à convertir ou fournir la puissance active et/ou passive requise avec la bonne combinaison de tension ou de courant. L'utilisation de consignes de puissance, plutôt que de consignes de tension et de courant, permet de réduire le nombre de consignes de fonctionnement à transmettre.

[0015] Les consignes de puissance peuvent comprendre des consignes de puissance active. Les consignes de puissance peuvent comprendre de consignes de puissance réactive. Les consignes de puissance peuvent comprendre des consignes de puissance active et réactive.

[0016] Les consignes de fonctionnement peuvent comprendre des consignes de phase afin d'assurer un fonctionnement synchronisé des différents convertisseurs et autres modules du circuit.

[0017] Les consignes de fonctionnement sont de préférence transmises au moins toutes les 10 ms, de préférence au moins toutes les 5 ms, par exemple toutes les millisecondes.

[0018] Les paramètres de mesure peuvent comprendre la puissance disponible des sources en chaque instant (puissance instantanée).

[0019] Les paramètres de mesure peuvent comprendre la puissance active ou réactive instantanée des convertisseurs.

[0020] L'utilisation de paramètres de puissance, plutôt que de paramètres de tension et de courant, permet de réduire le nombre de paramètres à transmettre.

[0021] Les paramètres de mesure peuvent comprendre la puissance active instantanée des sources et/ou des convertisseurs. Les paramètres de mesure peuvent comprendre la puissance réactive instantanée des sources et/ou des convertisseurs.

[0022] Les paramètres des convertisseurs peuvent comprendre des paramètres statiques des convertisseurs et/ou des autres modules.

[0023] Les paramètres des modules peuvent comprendre des paramètres semi-statiques des convertisseurs et/ou des autres modules, c'est-à-dire des paramètres qui changent habituellement moins d'une fois par minute.

[0024] Les paramètres des modules peuvent comprendre la topologie du circuit.

[0025] Le circuit peut comprendre des sorties destinées à la connexion de batteries, ledit contrôleur contrôlant la charge et la décharge des batteries de manière à optimiser leur durée de vie et/ou à les équilibrer.

[0026] Chaque batterie peut comporter un circuit de gestion de batterie (BMS, battery management system). Le contrôleur centralisé peut envoyer des consignes de fonctionnement exécutés par un ou plusieurs circuits de gestion de batterie. Le contrôleur centralisé peut recevoir des paramètres de mesure de batterie mesurés ou déterminés par un ou plusieurs circuits de gestion de batterie.

[0027] Le circuit de conversion peut comprendre un troisième bus d'interconnexion entre batteries permettant aux batteries d'échanger des paramètres entre les batteries. Différents circuits de gestion de batterie peuvent communiquer au travers de ce troisième bus, par exemple afin d'équilibrer la charge entre batteries, contrôler leur charge et leur décharge.

[0028] Le circuit de conversion peut comprendre une interface utilisateur permettant l'introduction de paramètres de modules et/ou de consignes.

[0029] Le premier bus est par exemple un bus numérique, par exemple un bus sériel numérique, par exemple un bus RS-485.

[0030] Le deuxième bus est par exemple un bus numérique, par exemple un bus CAN.

[0031] Le troisième bus est par exemple un bus numérique, par exemple un bus CAN.

[0032] Le contrôleur centralisé peut par exemple exécuter un algorithme d'optimisation afin de déterminer des dites consignes de fonctionnements.

[0033] Les convertisseurs peuvent être montés de manière modulaire. Un montage est considéré comme modulaire si un convertisseur peut être ajouté et/ou supprimé et/ou remplacé par l'utilisateur, sans retourner le circuit complet en usine.

[0034] A cet effet, le circuit peut comprendre des bornes des connexion électriques pour connecter des convertisseurs de manière amovible, et des moyens de fixation mécanique, par exemple des trous de vissage, pour monter ou démonter des convertisseurs.

[0035] Chaque convertisseur peut comporter un boîtier distinct et des bornes de connexion aux autres modules du circuit.

[0036] Le contrôleur centralisé ne constitue pas nécessairement un module distinct; un des convertisseurs peut prendre le rôle de ce contrôleur centralisé, en étant configuré ou paramétré à cet effet, sans modifications matérielles.

[0037] A cet effet, plusieurs convertisseurs peuvent comprendre un processeur numérique notamment mis en oeuvre pour interpréter et exécuter les consignes de fonctionnement. Le processeur numérique d'un convertisseur, ou d'un autre module, peut être paramétré pour prendre le rôle de contrôleur centralisé. Les autres processeurs peuvent être paramétrés pour recevoir et exécuter les consignes de fonctionnement de ce contrôleur centralisé, et pour lui transmettre les paramètres de mesure.

Brève description des figures

[0038] Des exemples de mise en oeuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles : • La figure 1 illustre un exemple de circuit selon l'invention • La figure 2 illustre un autre exemple de circuit selon l'invention, en montrant notamment une possibilité d'interconnexion des modules au moyen de différents bus numériques; • La figure 3 illustre un autre exemple de circuit selon l'invention, en montrant notamment une possibilité de connexion du contrôleur centralisé avec un système de contrôle de de reporting externe. • Les figures 4a à 4d illustre un autre exemple de circuit selon l'invention, en montrant notamment différentes simplifications du circuit qui peuvent être mises en oeuvre dans le cadre de l'optimisation effectuée par le contrôleur centralisé.

Exemple(s) de mode de réalisation de l'invention

[0039] La figure 1 illustre un exemple de circuit 1 de courant continu en courant alternatif selon l'invention. Il comprend dans cet exemple non limitatif un ou plusieurs convertisseurs continu-continu 10 afin de convertir les signaux fournis aux bornes 13 du circuit par des sources externes 2, par exemple des panneaux photovoltaïques, en un signal intermédiaire, sur une ligne intermédiaire 19 avec une tension continue de valeur différente, par exemple une tension intermédiaire de valeur plus élevée, que la tension des signaux d'entrée. Les convertisseurs 10 peuvent inclure par exemple des circuits de suivi de point maximal de puissance, plus connu sous leur acronyme MPPT (Maximum Power Point Tracking) afin de fournir en sortie la puissance maximale possible en fonction de l'ensoleillement et en tenant compte des consignes de puissance reçues.

[0040] Dans un mode de réalisation, plusieurs convertisseurs 10 peuvent être connectés à une même source, ou à différentes sources 2, afin d'augmenter la puissance fournie au consommateur.

[0041] Le circuit 1 comprend en outre au moins un convertisseur continu alternatif 12 afin de convertir le signal avec une tension continue sur la ligne intermédiaire 19 en un signal avec une tension alternative disponible sur la borne de sortie 18, afin d'alimenter un consommateur externe 5, par exemple une habitation, une entreprise, un atelier, etc. Le convertisseur 12 peut être par exemple un onduleur.

[0042] Le circuit comporte en outre un convertisseur continu-continu 14, afin de convertir le signal continu sur la ligne intermédiaire 19 en un signal de sortie continu disponible sur une borne de sortie 11 pour alimenter un consommateur continu externe, par exemple une borne de recharge de véhicule. La sortie de ce convertisseur peut alimenter les composants du circuit. Un tel convertisseur continu-continu 14 peut aussi être un chargeur/déchargeur de batterie afin de stocker l'énergie excédentaire disponible sur la ligne intermédiaire 19 dans une ou plusieurs batteries 7 (figure 4), ou de récupérer l'énergie disponible dans ces batteries.

[0043] Les batteries peuvent être des batteries au plomb, au lithium-ion, au lithium-polymère, ou de n'importe quel type. Un circuit peut être connecté à plusieurs batteries de différents types.

[0044] Le système comporte aussi une ligne permettant d'alimenter le consommateur 5 directement depuis le réseau 6; cette ligne peut être connectée ou déconnectée vis l'interrupteur de puissance 60 commandable par le circuit 1.

[0045] Les différents convertisseurs 10, 12, 14 du circuit sont désignés par la suite par le terme générique de module. Le circuit peut comporter d'autres types de modules que ceux décrits dans cet exemple, par exemple d'autres types d'inverseurs, de chargeurs, etc. La topologie et l'arrangement des modules peut être différente de cet exemple.

[0046] Chaque module comporte avantageusement un boîtier avec des moyens de fixation mécaniques et électriques pour le monter dans le circuit et le connecter avec d'autres modules. Les modules sont de préférence être connectés de façon amovible, en ce sens qu'un utilisateur peut ajouter, retirer ou remplacer des modules dans le circuit de manière non destructive et sans devoir ramener le circuit en usine. L'ajout d'un module implique par exemple sa connexion mécanique au circuit à l'aide de moyens de fixations amovibles, par exemple de vis, et électriques, par exemple d'un bornier, et éventuellement la reprogrammation ou le paramétrage du contrôleur centralisé.

[0047] Chaque module comporte avantageusement une interface d'entrée-sortie et un processeur non représentés afin de contrôler son fonctionnement en fonction de consignes reçues d'un contrôleur centralisé 100, et de fournir des paramètres de fonctionnement à ce contrôleur centralisé.

[0048] Un des modules 10, 12 ou 14 est programmé ou paramétré afin de jouer le rôle de contrôleur centralisé 100. Dans une variante préférentielle, chaque module peut occuper ce rôle de contrôleur centralisé par simple paramétrage ou reprogrammation et sans modifier ses composants physiques.

[0049] Les modules 10, 12, 14 communiquent entre eux et avec le module 100 occupant le rôle de contrôle centralisé au travers de deux bus numériques d'échange d'information : -un premier bus de communication rapide 16 pour échanger des données relatives aux différentes conversions, par exemple et sans limitation de consignes de fonctionnement envoyées depuis le contrôleur centralisé 100 vers les différents convertisseurs et des paramètres de mesure envoyés depuis ces convertisseurs vers le contrôleur centralisé 100. Au moins certaines données sont transmises en temps réel, c'est-à-dire avec l'objectif d'être utilisées immédiatement, pour contrôler la conversion et la synchronisation des différents modules, et sans stockage permanent ou même sans stockage au-delà de la durée correspondant à un cycle de conversion. Par exemple, ces données peuvent inclure des consignes de puissance, des consignes de phase, et/ou des paramètres de mesure tels que la puissance active ou réactive instantanée des convertisseurs, la puissance instantanée des sources 2, la phase instantanée des signaux générés, etc. Le premier bus peut être un bus sériel de type RS-485 par exemple. -un deuxième bus de communication lent 17 reliant les convertisseurs et ledit contrôleur afin de transmettre des paramètres des convertisseurs au contrôleur centralisé. Ces paramètres incluent des paramètres qui changent peu souvent et qui n'ont pas besoin d'être transmis en temps réel pour usage immédiat lors d'une conversion. Par exemple, ces paramètres peuvent inclure la puissance disponible des sources 6, la puissance nominale des convertisseurs 10,12 ou 14, le courant maximum des sources 2 et/ou d'autres modules ou composants, le courant maximum de charge et/ou de décharge des batteries 7, la topologie du circuit, etc. Les paramètres transmis par le bus de communication rapide sont typiquement destinés à être mémorisés par le module qui les reçoit pour être utilisé pendant une durée correspondant à de nombreux cycles d'échantillonnage d'un convertisseur; ils sont de préférence stockés dans une mémoire semi-permanente, par exemple une mémoire flash, pour être disponible même après un arrêt et un redémarrage d'un module ou composant. Le deuxième bus peut aussi être utilisé pour transmettre des informations à l'utilisateur, par exemple des informations concernant la production solaire, qui peuvent être affichées sur un afficheur. Le deuxième bus peut être un bus numérique sériel, par exemple un bus CAN par exemple.

[0050] Les bus de communication sont qualifiés de lents ou de rapides relativement l'un à l'autre, et pas dans l'absolu. Ainsi, un bus de communication plus rapide que l'autre bus de communication sera qualifié de bus rapide même si sa vitesse de communication est relativement lente par rapport à celle d'autre bus disponibles dans l'état de la technique. A l'inverse, même un bus de communication rapide par rapport aux bus de communication courants pourra être qualifié de bus de communication lent s'il est plus lent que l'autre bus de communication.

[0051] A titre d'exemple, le bus de communication rapide 16 peut être amené à échanger des consignes de fonctionnement et/ou des paramètres de mesure au moins toutes les 10 ms, de préférence au moins toutes les 5 ms, par exemple plus d'une fois par milliseconde.

[0052] Les paramètres transmis par le bus de communication lent 17 incluent par exemple des paramètres qui changent moins d'une fois par seconde, ainsi que de préférence des paramètres qui changent moins d'une fois par minute, y compris par exemple des paramètres des modules et composants définis lors de la configuration initiale du circuit chez un utilisateur et non susceptibles de changer jusqu'à la reconfiguration du circuit.

[0053] La figure 2 illustre de manière schématique un autre exemple de circuit 1 selon l'invention. Dans cet exemple, le circuit 1 comporte un ou plusieurs convertisseurs continu-alternatifs 10, par exemple des modules MPPT, pour convertir la tension et le courant fournis par une ou plusieurs sources non représentées en un signal de puissance sur une ligne intermédiaire 19, ainsi qu'un ou plusieurs convertisseurs continu-alternatifs 12 pour convertir le signal continu sur la ligne intermédiaire 19 en un signal de puissance alternatif fourni à un ou plusieurs consommateurs non représentés. Le circuit peut comporter d'autres modules, par exemple un ou plusieurs modules 15 qui fonctionnent en temps réel, par exemple des batteries, et un ou plusieurs autres modules 18 qui ne fonctionnent pas en temps réel. La synchronisation des modules est assurée par un contrôleur centralisé 100, qui peut être par exemple un des modules programmé ou paramétré à cet effet ou élu par le circuit pour remplir cette fonction. Les modules communiquent entre eux et avec le contrôleur centralisé 100 au travers d'un bus rapide 16 et d'un ou plusieurs bus lents 17.

[0054] La figure 3 illustre de manière schématique un autre exemple de circuit 1 selon l'invention. Dans cet exemple, le circuit 1 comporte une ou plusieurs sources 2 et un ou plusieurs modules, par exemple des convertisseurs 10, 12, 14 possédant les caractéristiques des sources respectivement des convertisseurs décrits précédemment. Le transfert d'énergie entre ces modules 10, 12, 14 se fait comme précédemment au travers d'une ou plusieurs lignes intermédiaires non représentées, de préférence une ligne avec une tension continue. Le fonctionnement des différents modules est contrôlé par un contrôleur centralisé 100, par exemple l'un des modules 10,12,14, programmé ou paramétré à cet effet et qui communique au travers d'un bus de communication rapide 16 et d'un bus de communication lent 17.

[0055] Le contrôleur 100 peut en outre communiquer avec des modules externes 20, 21, 22 à l'intérieur et/ou à l'extérieur du circuit 1. Dans cet exemple, le module 100 peut communiquer au travers du bus de communication rapide 16 avec un module 20 à l'intérieur ou à l'extérieur du circuit 1, et qui contrôle l'interaction avec le réseau électrique public, la communication entre batteries, les cycles de charges de batterie, etc. Le module 21 gère la politique énergétique à un plus haut niveau, par exemple en permettant d'introduire des tarifs pour l'achat et/ou la vente d'électricité au réseau public, des objectifs d'utilisation de chacune des sources énergétiques 2 (par exemple pour donner la priorité à l'approvisionnement en énergie solaire), des contrôle de la puissance fournie, par exemple pour effectuer de la limitation de puissance de pic (peak-shaving), des prévisions d'ensoleillement pour déterminer la production énergétique des sources photovoltaïques 2, etc. Le module 22 est un module d'interface utilisateur permettant à un utilisateur de paramétrer les modules 100, 20, 21, par exemple au travers d'un écran et d'une interface d'introduction de données, et/ou d'un système de contrôle et d'acquisition de données (SCADA) pouvant aussi communiquer avec des modules externes, par exemple des serveurs sur Internet.

[0056] Le contrôleur centralisé 100 réalise la synchronisation entre modules du circuit, en contrôlant notamment les flux de puissance électrique échangés entre chaque module, ainsi que la phase des signaux générés. Des consignes de fonctionnement sont envoyées aux modules 10, 12, 14 contrôlés, qui les exécutent. Ces consignes de fonctionnement sont déterminées à l'aide d'un algorithme d'optimisation de la solution, qui détermine périodiquement, par exemple chaque milliseconde, les consignes assurant un fonctionnement optimal.

[0057] D'autres topologies de circuit peuvent être mises en oeuvre dans le cadre de l'invention. Des caractéristiques et modules des différents circuits décrits ci-dessus peuvent être mêlés entre eux.

[0058] L'optimisation est ainsi réalisée par une heuristique, par exemple à l'aide de l'algorithme Nelder-Mead connu en soi mais pas pour le contrôle de la répartition des flux de puissance entre modules d'électronique de puissance.

[0059] La détermination de la solution permettant de prévoir un jeu de consignes de fonctionnement optimal en chaque instant peut nécessiter une puissance de calcul importante ; dans certain cas, l'algorithme d'optimisation risque de ne pas converger rapidement, ou pas du tout, vers une solution optimale. Une stratégie de modélisation du circuit peut être mise en oeuvre par le processeur numérique du contrôleur centralisé afin d'améliorer l'efficacité de l'algorithme, de réduire le temps de calcul et les ressources nécessaires pour ce calcul, et d'éviter un nombre de degrés de liberté excessif. Les figures 4a à 4d illustrent comment une topologie de circuit 1 relativement complexe sur la figure 4a, comportant plusieurs sources, et plusieurs convertisseurs de différents types sur une ou plusieurs phases, peut être simplifié et/ou décomposé successivement selon les schémas des figures 4b à 4d en circuits équivalents mais comportant moins de modules et d'autres composants. La simplification d'un modèle de circuit peut impliquer par exemple le remplacement de plusieurs modules de même type en série ou en parallèle par un seul module équivalent. La décomposition du modèle de circuit peut impliquer par exemple une décomposition selon les différentes phases comme on le voit entre la figure 4b et les figures 4c et 4d.

[0060] La détermination de cette représentation simplifiée du circuit peut être effectuée par le processeur numérique du contrôleur centralisé. Cette détermination peut être effectuée à chaque modification de la topologie du circuit, par exemple lorsqu'un module est ajouté, retiré, remplacé, et éventuellement reprogrammé-

[0061] Le calcul des contraintes de fonctionnements optimaux peut être effectué par le processeur numérique du contrôleur centralisé 100 sur un de ces modèles simplifiés du réseau, et servir de base pour établir des paramètres tels que la puissance à prélever ou à fournir du réseau 6 ou d'une génératrice 60, la puissance de charge ou de décharge de chaque batterie ou de l'ensemble des batteries, etc. Les consignes de fonctionnement envoyés à chaque module sont déterminées dans une deuxième étape, sur la base de l'optimisation effectuée sur le schéma simplifié, par exemple en répartissant les puissances ainsi calculées entre modules équivalents en parallèle.

[0062] Les critères de choix pour déterminer la solution optimale incluent par exemple un ou plusieurs des paramètres suivants, qui peuvent être échangés via le bus de communication lent 17 et stockés de manière semi-permanente dans le contrôleur centralisé : • Topologie du circuit; • Courant maximum du réseau connecté, pour chaque phase ; • Courant et/ou puissance maximum de chaque module et convertisseur du circuit; • Courant maximum de charge et de décharge des batteries 7 ; • Puissance active maximale et puissance réactive maximale des sources de courant alternatif, par exemple du réseau ; • Tension des batteries ; • Stratégie énergétique de l'utilisateur; • etc

[0063] A chaque instant, c'est-à-dire au moins cent fois par seconde, ou de préférence au moins 200 fois par seconde, l'algorithme d'optimisation exécuté dans le contrôleur centralisé 100 détermine, puis envoie aux modules via le bus de communication rapide 16, des consignes de fonctionnement visant à respecter ces paramètres, tout en tenant compte d'un ou plusieurs des paramètres de mesure suivants transmis en temps réel par les modules : • Phase de tension de chaque convertisseur ; • Puissance active/réactive requise par le ou les consommateurs 5 ; • Puissance instantanée active/réactive fournie par chaque source 2; • Etat de charge des batteries, et autres paramètres fournis par les circuits de gestion des batteries (BMS) ; • Courants/et ou tensions en différents points du circuit.

[0064] L'algorithme d'optimisation vise en outre de préférence à maximiser la puissance électrique fournie notamment par les sources photovoltaïques, à répartir les courants entre les phases et/ou entre les modules, et à égaliser l'état de charge des batteries.

[0065] Le contrôleur centralisé 100 envoie des consignes de haut niveau au travers du bus de communication rapide au 16 aux modules du circuit, qui les interprètent et les décodent. Par exemple, le contrôleur centralisé peut envoyer des instructions de haut niveau à un module, par exemple au module 14, par exemple des consignes de puissance instantanée que la batterie doit fournir. Le module 14 exécute ensuite ces instructions de la manière appropriée, et envoie des paramètres de mesure au contrôleur.

[0066] Certains modules peuvent communiquer entre eux au travers d'un bus de communication additionnel non représenté. Par exemple, les circuits de gestion de batterie (BMS) de différentes batteries peuvent communiquer avec le module 20 au moyen d'un bus de communication additionnel, par exemple un bus CAN, afin d'échanger des paramètres, de garantir un équilibrage des batteries, de répartir les courants fournis, de garantir un vieillissement homogène des batteries, etc.

[0067] Le circuit 1 peut avantageusement être utilisé pour des puissances entre 5 et 50kW, par exemple pour l'alimentation d'un immeuble ou d'un atelier avec une ou plusieurs sources d'énergie renouvelables, par exemple des panneaux photovoltaïques.

Numéros de référence employés sur les figures

[0068] 1 Circuit de conversion de circuit continu en circuit alternatif 2 Source externe 4 Source ou consommateur continu 5 Consommateur 6 Réseau 7 Batteries 10 Convertisseur continu-continu 11 Borne d'entrée-sortie continu du circuit 12 Convertisseur continu alternatif 13 Bornes d'entrée du circuit 1 14 Convertisseur continu-continu 15 Module qui fonctionne en temps réel 16 Bus de communication rapide 17 Bus de communication lent 18 Module qui ne fonctionne pas en temps réel 18 Bornes de sortie du circuit 1 19 Ligne intermédiaire 20 Module de contrôle 21 Module de gestion de la politique énergétique 22 Module d'interface utilisateur 60 Interrupteur de puissance 61 Groupe électrogène

Claims (21)

1. Circuit (1) comprenant : au moins un convertisseur continu-continu (10) afin de convertir une ou plusieurs tensions d'entrée produits par une ou plusieurs sources (2) en une tension continue de valeur différente sur une ligne intermédiaire (19); au moins un convertisseur continu-alternatif (12) afin de convertir la tension continue sur la ligne intermédiaire (19) en une tension de sortie alternative ; un contrôleur centralisé (100) contrôlant en temps réel les puissances délivrées par lesdits convertisseurs ; un premier bus de communication rapide (16) reliant lesdits convertisseurs et ledit contrôleur afin de transmettre des consignes de fonctionnement depuis le contrôleur vers les convertisseurs et des paramètres de mesure depuis les convertisseurs vers le contrôleur; un deuxième bus de communication lent (17) reliant lesdits convertisseurs (10, 12, 14) et ledit contrôleur afin de transmettre des paramètres des convertisseurs au contrôleur centralisé.

2. Circuit selon la revendication 1, lesdites consignes de fonctionnement comprenant des consignes de puissance.

3. Circuit selon l'une des revendications 1 ou 2, lesdites consignes de fonctionnement comprenant des consignes de phase.

4. Circuit selon l'une des revendications 1 ou 2, lesdites consignes de fonctionnement étant transmises au moins toutes les 10 ms, de préférence au moins toutes les 5 ms.

5. Circuit selon l'une des revendications 1 à 4, lesdits paramètres de mesure comprenant la puissance disponible des sources (2, 6).

6. Circuit selon l'une des revendications 1 à 5, lesdits paramètres de mesure comprenant la puissance active ou réactive instantanée des convertisseurs (10, 12, 14).

7. Circuit selon l'une des revendications 1 à 6, lesdits paramètres des convertisseurs (10, 12, 14) comprenant la puissance nominale des convertisseurs.

8. Circuit selon l'une des revendications 1 à 7, lesdits paramètres des convertisseurs (10, 12, 14) comprenant la topologie du circuit (1).

9. Circuit de conversion selon l'un des revendications 1 à 8, comprenant des sorties (11) destinées à la connexion de batteries, ledit contrôleur centralisé (100) contrôlant la charge et la décharge des batteries (7) de manière à optimiser leur durée de vie et/ou à les équilibrer.

10. Circuit de conversion selon la revendication précédente, chaque batterie (7) comportant un circuit de gestion de batterie.

11. Circuit de conversion selon la revendication précédente, comprenant un troisième bus d'interconnexion entre batteries (7) permettant aux batteries d'échanger des paramètres entre les batteries.

12. Circuit de conversion selon l'une des revendications 1 à 11, comprenant un module d'interface utilisateur (22) permettant l'introduction de paramètres de convertisseurs et/ou de consignes.

13. Circuit de conversion selon l'un des revendications 1 à 12, dans lequel le premier bus de communication rapide (16) est un bus RS-485.

14. Circuit de conversion selon l'un des revendications 11 à 13, dans lequel le troisième bus d'interconnexion entre batteries est un bus CAN.

15. Circuit de conversion selon l'une des revendications 1 à 14, dans lequel ledit contrôleur centralisé (100) exécute un algorithme d'optimisation afin de déterminer des dites consignes de fonctionnements.

16. Circuit de conversion selon l'une des revendications 1 à 15, dans lequel lesdits convertisseurs (10, 12, 14) sont montés de manière modulaire.

17. Circuit de conversion selon l'une des revendications 1 à 15, dans lequel un des convertisseurs (10, 12, 14) prend le rôle du contrôleur centralisé (100).

18. Circuit de conversion selon la revendication 17, dans lequel plusieurs convertisseurs (10, 12, 14) comprennent un processeur numérique pour interpréter et exécuter lesdites consignes de fonctionnement, et dans lequel un desdits processeurs numériques prend le rôle de contrôleur centralisé (100).

19. Circuit de conversion selon l'une des revendications 1 à 17, dans lequel ledit contrôleur centralisé (100) comprend un processeur numérique agencé pour exécuter un algorithme d'optimisation afin de déterminer lesdites consignes de fonctionnement.

20. Circuit de conversion selon la revendication 19, dans lequel ledit contrôleur centralisé (100) est agencé pour déterminer une représentation simplifiée du circuit utilisé par ledit algorithme d'optimisation.

21. Procédé de conversion de courant continu en courant alternatif, comprenant : une conversion d'une ou plusieurs tensions d'entrée produits par une ou plusieurs sources (2) en une tension continue différente sur une ligne intermédiaire (19); une conversion de la tension continue sur la ligne intermédiaire (19) en une tension de sortie alternative ; un contrôle en temps réel, par un contrôleur centralisé (100), des puissances délivrées par lesdits convertisseurs; une transmission de consignes de fonctionnement depuis le contrôleur vers les convertisseur via un premier bus de communication rapide ; une transmission de paramètres de mesure depuis les convertisseurs vers le contrôleur via le premier bus de communication rapide ; une transmission via un deuxième bus de communication lent (17) de paramètres des convertisseurs au contrôleur centralisé.