EP4137435A1 - Active compensation system, intended for compensating at least partially the effect of a wave-like movement on a load - Google Patents
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- EP4137435A1 EP4137435A1 EP22190501.1A EP22190501A EP4137435A1 EP 4137435 A1 EP4137435 A1 EP 4137435A1 EP 22190501 A EP22190501 A EP 22190501A EP 4137435 A1 EP4137435 A1 EP 4137435A1
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Definitions
- the necessary power is amortized by integrating an accumulator into the hydraulic network of the lifting device.
- the accumulator is then able to provide the necessary increase in power and to absorb most of the energy that is returned.
- the present invention also relates to a machine equipped with an active compensation system according to the invention.
- Such active heave compensation can be provided for any type of load C, for example a load to be transported by a crane G or other lifting installation ( figure 2 ), underwater construction such as pipe laying equipment, etc.
- hoisting device encompasses in particular a winch, a jib of a lifting device G (for example by raising and lowering the jib and/or by modifying a length of the latter).
- the electric motor means 2 advantageously comprise at least two electric motors 21, connected in parallel to the electric circuit 1a.
- the electric storage means 4 are advantageously connected electrically, in parallel, between the electric power supply means 3 and the electric motor means 2.
- the active compensation module 55 is thus structured to control the electric motor means 2 so as to compensate for the movements of the machine caused by the waves.
Abstract
La présente invention concerne un système de compensation active, destiné à compenser au moins partiellement l'effet d'un mouvement ondulatoire sur une charge, avantageusement dans une direction verticale, de préférence pour la compensation active de la houle.Le système de compensation active (1) comprend :- des moyens d'alimentation électrique (3) qui sont connectés électriquement à des moyens de stockage électrique (4),- des moyens dissipateurs d'énergie électrique (6), et- des moyens de commande (5) pour décharger les moyens de stockage électrique (4) lors d'une première phase (A) du mouvement ondulatoire, pour participer à l'alimentation électrique desdits moyens moteurs électriques (2) en complément des moyens d'alimentation électrique (3), et pour recharger les moyens de stockage électrique (4) via les moyens d'alimentation électrique (3) lors d'une seconde phase (B) du mouvement ondulatoire.The present invention relates to an active compensation system, intended to compensate at least partially the effect of a wave motion on a load, advantageously in a vertical direction, preferably for the active compensation of the swell.The active compensation system ( 1) comprises:- electrical power supply means (3) which are electrically connected to electrical storage means (4),- electrical energy dissipating means (6), and- control means (5) for discharging the electric storage means (4) during a first phase (A) of the undulatory movement, to take part in the electric supply of the said electric motor means (2) in addition to the electric supply means (3), and to recharging the electrical storage means (4) via the electrical supply means (3) during a second phase (B) of the wave motion.
Description
La présente invention concerne le domaine technique des systèmes de compensation active, destinés à compenser au moins partiellement l'effet d'un mouvement ondulatoire sur une charge, avantageusement dans une direction verticale, de préférence pour la compensation active de la houle.The present invention relates to the technical field of active compensation systems, intended to compensate at least partially for the effect of a wave motion on a load, advantageously in a vertical direction, preferably for the active compensation of the swell.
La compensation active de la houle, dite encore « active heave compensation », est une fonction généralement utilisée dans les applications de levage qui vise à compenser le mouvement du navire par rapport au mouvement d'une charge.Active heave compensation, also known as “active heave compensation”, is a function generally used in lifting applications which aims to compensate for the movement of the ship in relation to the movement of a load.
Les systèmes de compensation active de la houle sont traditionnellement actionnés hydrauliquement.Active heave compensation systems are traditionally hydraulically operated.
Dans une telle solution hydraulique, la puissance nécessaire est amortie en intégrant un accumulateur dans le réseau hydraulique de l'appareil de levage. L'accumulateur est alors capable de fournir l'augmentation de puissance nécessaire et d'absorber la plupart de l'énergie qui restituée.In such a hydraulic solution, the necessary power is amortized by integrating an accumulator into the hydraulic network of the lifting device. The accumulator is then able to provide the necessary increase in power and to absorb most of the energy that is returned.
Mais les solutions hydrauliques ne sont plus en adéquation avec la dynamique de réduction de l'impact environnemental qui se traduit par l'électrification des équipements, y compris pour la compensation active de la houle.But the hydraulic solutions are no longer in line with the dynamics of reducing the environmental impact which results in the electrification of the equipment, including for the active compensation of the swell.
Mais cette approche « électrique » de la compensation active de la houle conduit à une demande de puissance élevée sur le navire, avec de grandes variations de cette demande (chute de charge).But this “electrical” approach to active heave compensation leads to a high power demand on the ship, with large variations in this demand (load drop).
Pour limiter la puissance requise au niveau du navire et équilibrer la demande, une solution consiste à équiper le système électrique avec un stockage d'énergie électrique.To limit the power required at ship level and balance demand, one solution is to equip the electrical system with electrical energy storage.
Ainsi, lors d'un levage de la charge, lorsque la puissance requise est supérieure par rapport au maximum nominal, le stockage d'énergie électrique distribue la puissance.Thus, when lifting the load, when the required power is greater than the nominal maximum, the electrical energy storage distributes the power.
Mais cette approche pose ensuite des problèmes lors de la phase de descente de la charge :
- il convient de gérer l'énergie électrique restituée par les moteurs, et
- il existe toujours une variation importante de la demande en énergie électrique, notamment du fait de la réduction significative de la demande de puissance électrique pendant cette phase de descente.
- it is necessary to manage the electrical energy returned by the motors, and
- there is always a significant variation in the demand for electrical energy, in particular due to the significant reduction in the demand for electrical power during this descent phase.
Plus généralement, il est toujours intéressant de disposer de nouveaux systèmes de compensation active qui sont adaptés à compenser au moins partiellement l'effet d'un mouvement ondulatoire sur une charge, généralement dans une direction verticale.More generally, it is always advantageous to have new active compensation systems which are adapted to at least partially compensate for the effect of an undulating movement on a load, generally in a vertical direction.
Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la présente invention propose un système de compensation active, destiné à compenser au moins partiellement l'effet d'un mouvement ondulatoire sur une charge, avantageusement dans une direction verticale, de préférence pour la compensation active de la houle.In order to remedy the aforementioned drawback of the state of the art, the present invention proposes an active compensation system, intended to compensate at least partially for the effect of an undulating movement on a load, advantageously in a vertical direction, preferably for active heave compensation.
Plus particulièrement, l'invention concerne un système de compensation active qui comprend :
- des moyens moteurs électriques, adaptés à manœuvrer ladite charge au cours d'une première phase dudit mouvement ondulatoire, de préférence une phase de levage au cours de laquelle ladite charge est levée depuis une position basse jusqu'à une position haute,
- des moyens d'alimentation électrique, connectés électriquement aux moyens moteurs électriques, pour alimenter électriquement lesdits moyens moteurs électriques,
- des moyens de stockage électrique, connectés électriquement aux moyens moteurs électriques, pour compléter l'alimentation électrique desdits moyens moteurs électriques au cours de ladite première phase du mouvement ondulatoire,
- des moyens de commande, destinés à piloter ledit système de compensation active.
- electric motor means, suitable for maneuvering said load during a first phase of said undulating movement, preferably a lifting phase during which said load is lifted from a low position to a high position,
- electrical power supply means, electrically connected to the electric motor means, for electrically supplying said electric motor means,
- electric storage means, electrically connected to the electric motor means, for supplementing the electric power supply of said electric motor means during said first phase of the undulatory movement,
- control means, intended to control said active compensation system.
Et, selon l'invention, lesdits moyens d'alimentation électrique sont connectés électriquement également aux moyens de stockage électrique, pour alimenter électriquement lesdits moyens de stockage électrique.And, according to the invention, said electrical supply means are also electrically connected to the electrical storage means, to electrically supply said electrical storage means.
Le système de compensation active comprend encore des moyens dissipateurs d'énergie électrique qui sont connectés électriquement aux moyens moteurs électriques de sorte à convertir, en énergie calorifique, l'énergie électrique produite par lesdits moyens moteurs électriques lors d'une seconde phase dudit mouvement ondulatoire, de préférence une phase de descente au cours de laquelle ladite charge descend depuis ladite position haute jusqu'à ladite position basse.The active compensation system further comprises electrical energy dissipating means which are electrically connected to the electric motor means so as to convert, into heat energy, the electrical energy produced by said electric motor means during a second phase of said movement undulatory, preferably a descent phase during which said load descends from said high position to said low position.
Les moyens de commande comportent un module de pilotage conçu pour :
- décharger lesdits moyens de stockage électrique lors de ladite première phase du mouvement ondulatoire, pour participer à l'alimentation électrique desdits moyens moteurs électriques en complément desdits moyens d'alimentation électrique, et
- recharger lesdits moyens de stockage électrique via lesdits moyens d'alimentation électrique, lors de ladite seconde phase du mouvement ondulatoire.
- discharging said electric storage means during said first phase of the undulatory movement, to participate in the electric supply of said electric motor means in addition to said electric supply means, and
- recharging said electrical storage means via said electrical supply means, during said second phase of the wave motion.
Dans la solution technique selon l'invention, la charge des moyens de stockage électrique est effectuée par les moyens d'alimentation électrique.In the technical solution according to the invention, the charging of the electrical storage means is carried out by the electrical supply means.
Cette solution technique selon l'invention présente divers avantages :
- la puissance requise au niveau des moyens d'alimentation électrique est réduite lors de la première phase du mouvement ondulatoire, en limitant les pics grâce aux moyens de stockage électrique, et
- la puissance requise pour les moyens d'alimentation électrique est équilibrée : lorsque le besoin de puissance des moyens moteurs électriques n'est pas maximal (notamment lors de la seconde phase du mouvement ondulatoire), la puissance de charge pour les moyens de stockage électrique maintient la demande de puissance stable,
- l'énergie électrique restituée par les moyens moteurs électriques lors de la seconde phase dudit mouvement ondulatoire est prise en charge par les moyens dissipateurs d'énergie électrique (sans être stockée dans les moyens de stockage électrique).
- the power required at the level of the electrical supply means is reduced during the first phase of the wave motion, by limiting the peaks thanks to the electrical storage means, and
- the power required for the electrical supply means is balanced: when the power requirement of the electrical motor means is not maximum (in particular during the second phase of the undulatory movement), the load power for the electrical storage means maintains stable power demand,
- the electric energy restored by the electric motor means during the second phase of said undulatory movement is taken over by the electric energy dissipating means (without being stored in the electric storage means).
D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du produit conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- ladite énergie électrique restituée par les moyens moteurs électriques lors de ladite seconde phase dudit mouvement ondulatoire est prise en charge par lesdits moyens dissipateurs d'énergie électrique, sans être stockée dans les moyens de stockage électrique ;
- les moyens de stockage électrique sont choisis parmi au moins un condensateur, un supercondensateur, une batterie ou un moteur / générateur avec volant ;
- les moyens dissipateurs d'énergie électrique consistent en des moyens de résistance de freinage (chopper / brake resistor) ;
- les moyens d'alimentation électrique consistent en des moyens d'alimentation électrique d'un engin ;
- les moyens de commande comprennent un dispositif de mesure de tension, destiné à mesurer une valeur de tension des moyens d'alimentation électrique, un module de comparaison, destiné à comparer ladite valeur de tension mesurée avec une valeur de tension seuil faible et à une valeur de tension seuil élevée, et le module de pilotage adapté à décharger lesdits moyens de stockage électrique lorsque la valeur de tension mesurée est inférieure à la valeur de tension seuil faible et à recharger lesdits moyens de stockage électrique lorsque la valeur de tension mesurée est supérieure à ladite valeur de tension seuil élevée ;
- les moyens de stockage électrique sont connectés électriquement, en parallèle, entre lesdits moyens d'alimentation électrique et lesdits moyens moteurs électrique ;
- les moyens d'alimentation électrique sont connectés électriquement aux moyens de stockage électrique par l'intermédiaire de moyens redresseurs et de moyens convertisseurs continu / continu ;
- les moyens d'alimentation électrique sont connectés électriquement aux moyens moteurs par l'intermédiaire de moyens redresseurs bidirectionnel ou unidirectionnel et de moyens onduleurs ;
- les moyens de stockage électrique sont connectés électriquement aux moyens moteurs électrique par l'intermédiaire de moyens convertisseurs continu / continu unidirectionnels ;
- les moyens dissipateurs d'énergie électrique sont connectés électriquement aux moyens moteurs électrique par l'intermédiaire de moyens convertisseurs continu / continu unidirectionnels ;
- said electrical energy restored by the electric motor means during said second phase of said undulatory movement is taken over by said electrical energy dissipating means, without being stored in the electrical storage means;
- the electrical storage means are chosen from at least one capacitor, a supercapacitor, a battery or a motor/generator with flywheel;
- the electrical energy dissipating means consist of brake resistor means (chopper/brake resistor);
- the power supply means consist of power supply means of a machine;
- the control means comprise a voltage measuring device, intended to measure a voltage value of the electrical power supply means, a comparison module, intended to compare said measured voltage value with a low threshold voltage value and with a value high threshold voltage, and the control module adapted to discharge said electric storage means when the measured voltage value is lower than the low threshold voltage value and to recharge said electric storage means when the measured voltage value is higher than said high threshold voltage value;
- the electric storage means are electrically connected, in parallel, between said electric power supply means and said electric motor means;
- the electrical power supply means are electrically connected to the electrical storage means via rectifier means and DC/DC converter means;
- the power supply means are electrically connected to the motor means via bidirectional or unidirectional rectifier means and inverter means;
- the electric storage means are electrically connected to the electric motor means via unidirectional DC/DC converter means;
- the electrical energy dissipating means are electrically connected to the electric motor means via unidirectional DC/DC converter means;
La présente invention concerne également un engin équipé d'un système de compensation active selon l'invention.The present invention also relates to a machine equipped with an active compensation system according to the invention.
La présente invention concerne également le procédé de compensation active au sein d'un engin selon l'invention, destiné à compenser au moins partiellement l'effet d'un mouvement ondulatoire sur une charge, avantageusement dans une direction verticale, de préférence pour la compensation active de la houle.The present invention also relates to the method of active compensation within a machine according to the invention, intended to compensate at least partially for the effect of an undulating movement on a load, advantageously in a vertical direction, preferably for the compensation active swell.
Le procédé comprend des cycles successifs comprenant deux étapes :
- une première étape, correspondant à une première phase du mouvement ondulatoire, de préférence une phase de levage au cours de laquelle ladite charge est levée depuis une position basse jusqu'à une position haute, au cours de laquelle lesdits moyens de stockage électrique sont déchargés pour participer à l'alimentation électrique desdits moyens moteurs électriques en complément desdits moyens d'alimentation électrique, et
- une seconde étape, correspondant à une seconde phase du mouvement ondulatoire, de préférence une phase de descente au cours de laquelle ladite charge descend depuis une position haute jusqu'à une position basse, au cours de laquelle les moyens de stockage électrique sont rechargés par lesdits moyens d'alimentation électrique et l'énergie produite par les moyens moteurs électriques est convertie en énergie calorifique par lesdits moyens dissipateurs d'énergie électrique.
- a first stage, corresponding to a first phase of the undulatory movement, preferably a lifting phase during which said load is lifted from a low position to a high position, during which said electrical storage means are discharged to participate in the power supply of said electric motor means in addition to said power supply means, and
- a second stage, corresponding to a second phase of the undulatory movement, preferably a descent phase during which said load descends from a high position to a low position, during which the electric storage means are recharged by said electric power supply means and the energy produced by the electric motor means is converted into heat energy by said electric energy dissipating means.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.Of course, the different characteristics, variants and embodiments of the invention can be associated with each other in various combinations insofar as they are not incompatible or exclusive of each other.
De plus, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes, non limitatives, de réalisation de l'invention et où :
- [
Fig. 1 ] est une vue schématique qui illustre le système de compensation active selon l'invention ; - [
Fig. 2 ] est une vue schématique qui illustre un appareil pouvant être équipé d'un système de compensation active selon l'invention.
- [
Fig. 1 ] is a schematic view which illustrates the active compensation system according to the invention; - [
Fig. 2 ] is a schematic view which illustrates an apparatus which can be equipped with an active compensation system according to the invention.
Il est à noter que, sur ces figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différentes variantes peuvent présenter les mêmes références.It should be noted that, in these figures, the structural and/or functional elements common to the different variants may have the same references.
La présente invention concerne ainsi un système de compensation active 1 qui est destiné à compenser au moins partiellement l'effet d'un mouvement ondulatoire sur une charge C, de préférence dans une direction verticale ou éventuellement dans au moins une autre direction (par exemple au moins une direction horizontale).The present invention thus relates to an active compensation system 1 which is intended to compensate at least partially for the effect of an undulating movement on a load C, preferably in a vertical direction or possibly in at least one other direction (for example least one horizontal direction).
De manière générale, une telle charge C mobile est classiquement manœuvrée selon une direction verticale, entre deux positions : une position basse et une position haute.In general, such a mobile load C is conventionally maneuvered in a vertical direction, between two positions: a low position and a high position.
Et, dans le cadre d'un mouvement selon une direction verticale, le mouvement ondulatoire comprend deux phases :
- une phase de levage, au cours de laquelle la charge C est levée depuis la position basse jusqu'à la position haute, et
- une phase de descente, au cours de laquelle la charge C descend depuis la position haute jusqu'à la position basse.
- a lifting phase, during which the load C is lifted from the low position to the high position, and
- a descent phase, during which the load C descends from the high position to the low position.
Le système de compensation active 1 selon l'invention est de préférence adapté à la compensation active de la houle (dit encore « active heave compensation »).The active compensation system 1 according to the invention is preferably suitable for active heave compensation (also called “active heave compensation”).
La charge C peut alors être immergée ou partiellement immergée.The load C can then be submerged or partially submerged.
Une telle compensation active de houle peut être prévue pour tout type de charge C, par exemple une charge à transporter par une grue G ou autre installation de levage (
De manière générale, le système de compensation active 1 selon l'invention permet notamment d'optimiser la demande de puissance électrique dans un appareil de levage G (
Le système de compensation active 1 selon l'invention est également applicable à tout appareil présentant des pics de demande pour la puissance électrique du fait d'un mouvement ondulatoire sur une charge, en particulier pour la compensation active de la houle.The active compensation system 1 according to the invention is also applicable to any device exhibiting demand peaks for electrical power due to a wave motion on a load, in particular for the active compensation of the swell.
Un tel système de compensation active 1 est en particulier destiné à équiper un engin qui comporte avantageusement un appareil de levage G ou un appareil de compensation de position horizontale.Such an active compensation system 1 is in particular intended to equip a machine which advantageously includes a lifting device G or a horizontal position compensation device.
Par « engin », on englobe en particulier les engins marins (non représentés), notamment les bateaux de pose de pipeline ou les bateaux de pose de mono-soubassement support d'éolienne (dit encore « monopieu »).The term “device” encompasses in particular marine devices (not shown), in particular pipeline laying boats or wind turbine support mono-base laying boats (also called “monopie”).
Par « appareil de levage », on englobe en particulier un treuil, une flèche d'un appareil de levage G (par exemple en levant et en abaissant le flèche et/ou en modifiant une longueur de celui-ci).The term "hoisting device" encompasses in particular a winch, a jib of a lifting device G (for example by raising and lowering the jib and/or by modifying a length of the latter).
Le système de compensation active 1 selon l'invention consiste avantageusement en un système de compensation active 1 électrique qui comporte avantageusement un circuit électrique 1a équipé des différents composants électriques décrits ci-après en relation avec la
Selon l'invention, le système de compensation active 1 comprend :
- des moyens moteurs électriques 2, adaptés à manœuvrer la charge au cours d'une première phase A du mouvement ondulatoire, de préférence la phase de levage,
- des moyens d'alimentation électrique 3, connectés électriquement aux moyens moteurs électriques 2, pour alimenter électriquement ces moyens moteurs électriques 2,
- des moyens de stockage électrique 4, connectés électriquement aux moyens moteurs électriques 2, pour compléter l'alimentation électrique des moyens moteurs électriques 2 au cours de la première phase A du mouvement ondulatoire, et
- des moyens de commande 5, destinés à piloter le système de compensation active 1.
- electric motor means 2, suitable for maneuvering the load during a first phase A of the undulating movement, preferably the lifting phase,
- electrical power supply means 3, electrically connected to the electric motor means 2, to electrically supply these electric motor means 2,
- electric storage means 4, electrically connected to the electric motor means 2, to complete the electric power supply of the electric motor means 2 during the first phase A of the undulatory movement, and
- control means 5, intended to control the active compensation system 1.
Et, selon l'invention, les moyens d'alimentation électrique 3 sont connectés électriquement également aux moyens de stockage électrique 4, pour alimenter électriquement ces moyens de stockage électrique 4.And, according to the invention, the electrical supply means 3 are also electrically connected to the electrical storage means 4, to electrically supply these electrical storage means 4.
De manière générale, les moyens de stockage électrique 4 sont ainsi destinés à être chargés par les moyens d'alimentation électrique 3.In general, the electrical storage means 4 are thus intended to be charged by the electrical supply means 3.
Lors d'une première phase du mouvement ondulatoire, la puissance requise sur le bus continu (DC bus) est supérieure au maximum nominal ; les moyens de stockage électrique 4 distribuent la puissance électrique pour compléter l'alimentation électrique des moyens moteurs électriques 2 au cours de la première phase A du mouvement ondulatoire.During a first phase of the wave motion, the power required on the DC bus is greater than the nominal maximum; the electric storage means 4 distribute the electric power to complete the electric power supply of the electric motor means 2 during the first phase A of the undulatory movement.
Inversement, les moyens de stockage électrique 4 sont chargés au cours de la période où la puissance requise est inférieure au maximum, réduisant ainsi davantage la fluctuation de demande de puissance électrique.Conversely, the electrical storage means 4 are charged during the period when the required power is less than the maximum, thus further reducing the electrical power demand fluctuation.
Toujours selon l'invention, le système de compensation active 1 comprend encore des moyens dissipateurs d'énergie électrique 6 qui sont connectés électriquement aux moyens moteurs électriques 2 de sorte à convertir, en énergie calorifique, l'énergie électrique produite par les moyens moteurs électriques 2 lors d'une seconde phase B du mouvement ondulatoire, de préférence la phase de descente.Still according to the invention, the active compensation system 1 also comprises electrical energy dissipating means 6 which are electrically connected to the electric motor means 2 so as to convert, into calorific energy, the electrical energy produced by the electric motor means 2 during a second phase B of the wave motion, preferably the descent phase.
Les caractéristiques du système de compensation active 1 selon l'invention sont encore décrites plus en détails ci-dessous.The characteristics of the active compensation system 1 according to the invention are further described in more detail below.
De manière générale, l'agencement relatif des composants sur le circuit électrique 1a est encore décrit par les termes « amont » / « aval » tenant compte de l'agencement relatif par rapport aux moyens d'alimentation électrique 3.In general, the relative arrangement of the components on the electrical circuit 1a is further described by the terms "upstream" / "downstream" taking into account the relative arrangement with respect to the electrical supply means 3.
Les moyens d'alimentation électrique 3 consistent avantageusement en un générateur à courant alternatif ou alternateur.The electrical power supply means 3 advantageously consist of an alternating current generator or alternator.
Les moyens d'alimentation électrique 3 consistent de préférence en des moyens d'alimentation électrique 3 de l'engin équipé du système de compensation active 1.The electrical supply means 3 preferably consist of electrical supply means 3 of the machine equipped with the active compensation system 1.
Dans ce cas, les moyens d'alimentation électrique 3 sont encore appelés « Vessel Power Supply » ou VPS.In this case, the electrical supply means 3 are also called “Vessel Power Supply” or VPS.
Les moyens d'alimentation électrique 3 sont avantageusement connectés électriquement aux moyens moteurs électriques 2 par l'intermédiaire de moyens redresseurs 11 (REC), de préférence bidirectionnel ou unidirectionnel.The electric power supply means 3 are advantageously electrically connected to the electric motor means 2 via rectifier means 11 (REC), preferably bidirectional or unidirectional.
Les moyens redresseurs 11 créent une tension continue à partir d'un courant électrique alternatif ou continu, obtenu à partir d'un tableau à commutateurs 31 de l'engin (dit encore VSW ou « vessel switch board »).The rectifier means 11 create a direct voltage from an alternating or direct electric current, obtained from a
Lorsque l'engin accepte la restitution d'énergie électrique vers le réseau électrique, les moyens redresseurs 11 sont avantageusement bidirectionnelle ; sinon les moyens redresseurs 11 sont avantageusement unidirectionnelle.When the machine accepts the return of electrical energy to the electrical network, the rectifier means 11 are advantageously bidirectional; otherwise the rectifier means 11 are advantageously unidirectional.
En l'espèce, les moyens redresseurs 11 sont avantageusement montés sur une branche principale 1a1 (ou ligne électrique principale) du circuit électrique 1a.In this case, the rectifier means 11 are advantageously mounted on a main branch 1a1 (or main electric line) of the electric circuit 1a.
Les moyens d'alimentation électrique 3, et le cas échéant les moyens redresseurs 11, forment avantageusement un module « alimentation principale », dit encore « Vessel Power Supply » (VPS).The electrical power supply means 3, and where applicable the rectifier means 11, advantageously form a “main power supply” module, also called “Vessel Power Supply” (VPS).
Les moyens moteurs électriques 2 comportent avantageusement au moins deux moteurs électriques 21, connectés en parallèle au circuit électrique 1a.The electric motor means 2 advantageously comprise at least two
Un moteur électrique 21 consiste avantageusement en un moteur - générateur électrique :
- au cours de la première phase A du mouvement ondulatoire, les moyens moteurs électriques 21 assurent une fonction moteur entrainant la charge dans un premier sens vertical, et
- au cours de la seconde phase B du mouvement ondulatoire, l'énergie est restituée et les moyens moteurs électriques 21 assurent une fonction générateur électrique.
- during the first phase A of the undulatory movement, the electric motor means 21 perform a motor function driving the load in a first vertical direction, and
- during the second phase B of the undulatory movement, the energy is restored and the electric motor means 21 provide an electric generator function.
Les moyens moteurs électriques 2 sont avantageusement connectés électriquement au circuit électrique 1a par l'intermédiaire de moyens onduleurs 22.The electric motor means 2 are advantageously electrically connected to the electric circuit 1a via inverter means 22.
Les moyens moteur électriques 2 équipent avantageusement un appareil de levage, ou tout autre appareil de manœuvre, porté par l'engin.The electric motor means 2 advantageously equip a lifting device, or any other maneuvering device, carried by the machine.
Les moyens de stockage électrique 4 sont encore appelés « storage capacity » ou SCA.The electrical storage means 4 are also called “storage capacity” or SCA.
Les moyens de stockage électrique 4 limitent avantageusement la puissance électrique requise par les moyens d'alimentation électrique 3 et équilibrent la charge.The electrical storage means 4 advantageously limit the electrical power required by the electrical supply means 3 and balance the load.
Les moyens de stockage électrique 4 sont choisis avantageusement parmi au moins un condensateur, un supercondensateur, une batterie ou un moteur / générateur avec volant.The electric storage means 4 are advantageously chosen from at least one capacitor, a supercapacitor, a battery or a motor/generator with a flywheel.
Les moyens de stockage électrique 4 peuvent comprendre plusieurs condensateurs, supercondensateurs, batteries ou moteurs / générateurs avec volant, connectés en série, connectés en parallèle, ou toute combinaison de ceux-ci.The electric storage means 4 can comprise several capacitors, supercapacitors, batteries or motors/generators with a flywheel, connected in series, connected in parallel, or any combination thereof.
Le dimensionnement des moyens de stockage électrique 4 est adapté aux besoins du système de compensation active 1. Les moyens de stockage électrique 4 peuvent être dimensionnés en fonction des caractéristiques du mouvements de la charge mobile (vitesse, amplitude, etc.), avantageusement selon une direction verticale.The dimensioning of the electrical storage means 4 is adapted to the needs of the active compensation system 1. The electrical storage means 4 can be dimensioned according to the characteristics of the movements of the mobile load (speed, amplitude, etc.), advantageously according to a vertical direction.
Les moyens de stockage électrique 4 sont avantageusement connectés électriquement, en parallèle, entre les moyens d'alimentation électrique 3 et les moyens moteurs électriques 2.The electric storage means 4 are advantageously connected electrically, in parallel, between the electric power supply means 3 and the electric motor means 2.
En d'autres termes, les moyens de stockage électrique 4 sont montés avantageusement en parallèle ou en dérivation, sur une branche secondaire 1a2 du circuit électrique 1a.In other words, the electric storage means 4 are advantageously mounted in parallel or in branch, on a secondary branch 1a2 of the electric circuit 1a.
Encore en d'autres termes, les moyens de stockage électrique 4 sont avantageusement connectés électriquement, en parallèle, aux moyens d'alimentation électrique 3 pour alimenter les moyens moteurs électriques 2.Still in other words, the electric storage means 4 are advantageously connected electrically, in parallel, to the electric supply means 3 to supply the electric motor means 2.
Le circuit électrique 1a comporte avantageusement au moins deux branches :
- la branche principale 1a1, comprenant avantageusement les moyens redresseurs 11, et
- la branche secondaire 1a2, comprenant avantageusement les moyens de stockage électrique 4.
- the main branch 1a1, advantageously comprising the rectifying means 11, and
- the secondary branch 1a2, advantageously comprising the electrical storage means 4.
La branche secondaire 1a2 constitue avantageusement un module de stockage d'énergie ou « energy storage » (EST).The secondary branch 1a2 advantageously constitutes an energy storage module or “energy storage” (EST).
La charge et la décharge des moyens de stockage électrique 4 sont avantageusement bidirectionnelles, en fonction de la demande sur le bus (niveau de tension continue), non spécifiquement dédiée à une fonction.The charging and discharging of the electric storage means 4 are advantageously bidirectional, depending on the demand on the bus (DC voltage level), not specifically dedicated to a function.
Les moyens de stockage électrique 4 sont utilisés pour équilibrer le besoin en énergie, optimiser l'efficacité énergétique et réduire les pics de demande sur le réseau électrique.The electrical storage means 4 are used to balance the energy requirement, optimize energy efficiency and reduce demand peaks on the electrical network.
Les moyens d'alimentation électrique 3 sont de préférence connectés électriquement aux moyens de stockage électrique 4 par l'intermédiaire :
- de moyens redresseurs 8, et
- de moyens convertisseurs 9 continu / continu (dits encore « DC-DC Converter » ou DCC), en amont (en entrée) des moyens de stockage électrique 4.
- rectifier means 8, and
- DC/DC converter means 9 (also called “DC-DC Converter” or DCC), upstream (at the input) of the electrical storage means 4.
Les moyens redresseurs 8, classiques en soi et également appelés convertisseur alternatif/continu, sont destinés à alimenter les moyens de stockage électrique 4 avec un courant continu à partir des moyens d'alimentation électrique 3 fournissant un courant alternatif.The rectifier means 8, conventional in themselves and also called AC/DC converter, are intended to supply the electric storage means 4 with a direct current from the electric supply means 3 supplying an alternating current.
Les moyens convertisseurs 9, amont, sont adaptés à assurer une conversion de la tension d'alimentation vers une tension de charge appropriée des moyens de stockage électrique 4.The converter means 9, upstream, are adapted to ensure a conversion of the supply voltage to an appropriate charging voltage of the electrical storage means 4.
Les moyens de stockage électrique 4 sont ainsi avantageusement connectés avec les moyens d'alimentation électrique 3 par l'intermédiaire de moyens redresseurs 8 propres.The electric storage means 4 are thus advantageously connected with the electric power supply means 3 via own rectifier means 8.
La distribution d'énergie électrique depuis les moyens d'alimentation électrique 3, jusqu'aux moyens de stockage électrique 4, s'appuie avantageusement sur cette combinaison de moyens redresseurs 8 et de moyens convertisseurs 9 continu / continu.The distribution of electrical energy from the electrical supply means 3 to the electrical storage means 4 is advantageously based on this combination of rectifier means 8 and DC/DC converter means 9.
Les moyens redresseurs 8 et les moyens convertisseurs 9 continu / continu peuvent être des modules séparés ou les deux fonctions peuvent être intégrées dans un seul module.The rectifier means 8 and the DC/DC converter means 9 can be separate modules or the two functions can be integrated into a single module.
Les moyens redresseurs 8 et les moyens convertisseurs 9 sont avantageusement implantés sur la branche secondaire 1a2 du circuit électrique 1a, en amont des moyens de stockage électrique 4.The rectifier means 8 and the converter means 9 are advantageously located on the secondary branch 1a2 of the electrical circuit 1a, upstream of the electrical storage means 4.
Les moyens redresseurs 8 et les moyens convertisseurs 9 continu / continu sont avantageusement connectés en série, en amont des moyens de stockage électrique 4 (avec successivement les moyens redresseurs 8, les moyens convertisseurs 9 continu / continu et les moyens de stockage électrique 4).The rectifier means 8 and the DC/DC converter means 9 are advantageously connected in series, upstream of the electric storage means 4 (with successively the rectifier means 8, the DC/DC converter means 9 and the electric storage means 4).
Les moyens de stockage électrique 4 sont avantageusement connectés électriquement aux moyens moteurs électriques 2 par l'intermédiaire de moyens convertisseurs continu / continu unidirectionnels 10 (sens de circulation du courant depuis les moyens de stockage électrique 4 vers les moyens moteurs électriques 2).The electric storage means 4 are advantageously electrically connected to the electric motor means 2 via unidirectional DC/DC converter means 10 (direction of current flow from the electric storage means 4 to the electric motor means 2).
Les moyens convertisseurs continu / continu unidirectionnels 10 sont avantageusement implantés sur la branche secondaire 1a2 du circuit électrique 1a, en aval des moyens de stockage électrique 4.The unidirectional DC/DC converter means 10 are advantageously located on the secondary branch 1a2 of the electrical circuit 1a, downstream of the electrical storage means 4.
Les moyens convertisseurs continu / continu unidirectionnels 10, aval, sont adaptées à assurer une conversion de la tension d'alimentation depuis les moyens de stockage électrique 4 vers une tension appropriée des moyens moteurs électriques 2.The unidirectional DC/DC converter means 10, downstream, are adapted to ensure a conversion of the supply voltage from the electrical storage means 4 to an appropriate voltage of the electric motor means 2.
De manière générale et de préférence, les moyens dissipateurs d'énergie électrique 6 absorbent avantageusement les surtensions et sécurisent le bus continu (DC) commun en cas de défaillance ou de surcharge des moyens de stockage électrique 4 pendant la phase de charge.Generally and preferably, the electrical energy dissipating means 6 advantageously absorb overvoltages and secure the common DC bus in the event of failure or overload of the electrical storage means 4 during the charging phase.
Les moyens dissipateurs d'énergie électrique 6 consistent avantageusement en des moyens de résistance de freinage (dits encore « chopper / brake resistor »), dits encore « resistor » ou RES.The electrical energy dissipating means 6 advantageously consist of braking resistor means (also called “chopper/brake resistor”), also called “resistor” or RES.
Les moyens dissipateurs d'énergie électrique 6 sont connectés électriquement au circuit électrique 1a par l'intermédiaire de moyens convertisseurs unidirectionnels 12 (de préférence continu-continu ou continu-alternatif).The electrical
Les moyens convertisseurs unidirectionnels 12 sont encore appelés « converter » ou CON.The unidirectional converter means 12 are also called "converter" or CON.
Les moyens convertisseurs unidirectionnels 12 sont adaptés à assurer une conversion de la tension d'alimentation provenant des moyens moteurs électriques 2 vers une tension appropriée aux moyens dissipateurs d'énergie électrique 6 (sens du courant depuis les moyens moteurs électriques 2 vers les moyens dissipateurs d'énergie électrique 6).The unidirectional converter means 12 are adapted to ensure a conversion of the supply voltage coming from the electric motor means 2 to a voltage suitable for the electric power dissipating means 6 (direction of the current from the electric motor means 2 to the dissipating means of electrical energy 6).
Les moyens dissipateurs d'énergie électrique 6 et les moyens convertisseurs unidirectionnels 12 sont avantageusement implantés, en série, sur une branche tertiaire 1a3 du circuit électrique 1a.The electrical
Les moyens dissipateurs d'énergie électrique 6, et le cas échéant les moyens convertisseurs unidirectionnels 12, forment un module de freinage électrique, dit encore « braking unit » (BUN).The electrical
De manière générale, les moyens de commande 5 comportent avantageusement un module de pilotage 51 conçu pour :
- décharger les moyens de stockage électrique 4 lors de la première phase A du mouvement ondulatoire, pour participer à l'alimentation électrique des moyens moteurs électriques 2 en complément des moyens d'alimentation électrique 3, et
- recharger les moyens de stockage électrique 4 via les moyens d'alimentation électrique 3 lors de la seconde phase B du mouvement ondulatoire.
- discharging the electric storage means 4 during the first phase A of the undulatory movement, to participate in the electric supply of the electric motor means 2 in addition to the electric supply means 3, and
- recharging the electrical storage means 4 via the electrical supply means 3 during the second phase B of the wave motion.
Pour cela, les moyens de commande 5 comprennent avantageusement :
- un dispositif de mesure de
tension 52, destiné à mesurer une valeur de tension des moyens d'alimentation électrique 3, - un module de comparaison 53, destiné à comparer la valeur de tension mesurée avec une valeur de tension seuil faible et à une valeur de tension seuil élevée, et
- ledit module de pilotage 51, conçu pour décharger les moyens de stockage électrique 4 lorsque la valeur de tension mesurée est inférieure à la valeur de tension seuil faible et pour recharger les moyens de stockage électrique 4 lorsque la valeur de tension mesurée est supérieure à la valeur de tension seuil élevée.
- a
voltage measuring device 52, intended to measure a voltage value of the electrical power supply means 3, - a
comparison module 53, intended to compare the measured voltage value with a low threshold voltage value and with a high threshold voltage value, and - said
control module 51, designed to discharge the electric storage means 4 when the measured voltage value is lower than the low threshold voltage value and to recharge the electric storage means 4 when the measured voltage value is higher than the value high threshold voltage.
De manière générale, les moyens de commande 5 comportent encore avantageusement un module de compensation active 55 qui est conçu pour piloter les moyens moteurs électriques 2 tenant compte de données provenant d'un module d'acquisition des mouvements (dit encore « MRU » pour « Motion Reference Unit »), de sorte à stabiliser la charge dans une position verticale.In general, the control means 5 also advantageously comprise an
Le cas échéant, le module de compensation active 55 est ainsi structuré pour piloter les moyens moteurs électriques 2 de manière à compenser les mouvements de l'engin occasionnés par les vagues.If necessary, the
Un tel module de compensation active 55 offre ainsi un positionnement précis de la charge, permettant de maintenir cette charge en position verticale constante.Such an
Selon un mode de réalisation préféré, le module de compensation active 55 comprend :
- des moyens de collecte des données provenant du module d'acquisition des mouvements,
- des moyens de traitement, pour déterminer des instructions de commande pour les moyens moteurs électriques 2 qui sont adaptées à stabiliser la charge, et
- des moyens de pilotage, pour piloter lesdits moyens moteurs électriques 2 tenant compte desdites instructions de commande.
- means for collecting data from the movement acquisition module,
- processing means, for determining control instructions for the electric motor means 2 which are suitable for stabilizing the load, and
- control means, for controlling said electric motor means 2 taking into account said control instructions.
En pratique et de manière générale, les moyens de commande 5 comportent un ordinateur. Et le module de pilotage 51 et le module de compensation active 55 comprennent au moins un programme d'ordinateur qui comprend des instructions qui, lorsque ledit programme d'ordinateur est exécuté par ledit ordinateur, forment les modules desdits moyens de commande 5.In practice and generally, the control means 5 comprise a computer. And the
Le module de pilotage 51 constitue ainsi avantageusement un système contrôlé par ordinateur qui permet de piloter :
- le déchargement des moyens de stockage électrique 4 lors de la première phase A du mouvement ondulatoire et
- le rechargement des moyens de stockage électrique 4 via les moyens d'alimentation électrique 3 lors de la seconde phase B du mouvement ondulatoire.
- the unloading of the electrical storage means 4 during the first phase A of the wave motion and
- the recharging of the electrical storage means 4 via the electrical supply means 3 during the second phase B of the wave motion.
Le module de compensation active 55 constitue ainsi avantageusement un système contrôlé par ordinateur qui permet de maintenir la position de la charge (compensant les mouvements occasionnés par les vagues), en utilisant les moyens moteurs électriques 2.The
La présente invention concerne encore un procédé de compensation active au sein d'un engin selon l'invention.The present invention also relates to an active compensation method within a machine according to the invention.
Ce procédé est destiné à compenser au moins partiellement l'effet d'un mouvement ondulatoire sur une charge, avantageusement dans une direction verticale et/ou éventuellement selon au moins une autre direction, de préférence pour la compensation active de la houle.This method is intended to compensate at least partially for the effect of a wave motion on a load, advantageously in a vertical direction and/or optionally in at least one other direction, preferably for the active compensation of the swell.
Le procédé selon l'invention comprend des cycles successifs comprenant deux étapes :
- une première étape, correspondant à une première phase A du mouvement ondulatoire, de préférence une phase de levage au cours de laquelle ladite charge est levée depuis une position basse jusqu'à une position haute, au cours de laquelle lesdits moyens de stockage électrique 4 sont déchargés pour participer à l'alimentation électrique desdits moyens moteurs électriques 2 en complément des moyens d'alimentation électrique 3, et
- une seconde étape, correspondant à une seconde phase B du mouvement ondulatoire, de préférence une phase de descente au cours de laquelle ladite charge descend depuis une position haute jusqu'à une position basse, au cours de laquelle les moyens de stockage électrique 4 sont rechargés par lesdits moyens d'alimentation électrique 3 et l'énergie produite par les moyens moteurs électriques 2 est convertie en énergie calorifique par lesdits moyens dissipateurs d'énergie électrique 6.
- a first stage, corresponding to a first phase A of the undulatory movement, preferably a lifting phase during which said load is lifted from a low position to a high position, during which said electrical storage means 4 are discharged to participate in the power supply of said electric motor means 2 in addition to the power supply means 3, and
- a second stage, corresponding to a second phase B of the wave motion, preferably a descent phase during which said load descends from a high position to a low position, during which the electrical storage means 4 are recharged by said electric power supply means 3 and the energy produced by the electric motor means 2 is converted into calorific energy by said electric
energy dissipating means 6.
Bien entendu, diverses autres modifications peuvent être apportées à l'invention dans le cadre des revendications annexées.Of course, various other modifications may be made to the invention within the scope of the appended claims.
Claims (13)
lequel procédé comprend des cycles successifs comprenant deux étapes :
which method comprises successive cycles comprising two steps:
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- 2021-08-17 FR FR2108733A patent/FR3126224B1/en active Active
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- 2022-08-17 CN CN202210986449.4A patent/CN115703618A/en active Pending
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