EP4327444A1 - Convertisseur de tension comprenant un dispositif de protection - Google Patents

Convertisseur de tension comprenant un dispositif de protection

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EP4327444A1
EP4327444A1 EP22724702.0A EP22724702A EP4327444A1 EP 4327444 A1 EP4327444 A1 EP 4327444A1 EP 22724702 A EP22724702 A EP 22724702A EP 4327444 A1 EP4327444 A1 EP 4327444A1
Authority
EP
European Patent Office
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voltage
terminal
voltage converter
switching arm
electrical
Prior art date
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Pending
Application number
EP22724702.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Charles MAHENDHRARAJAH
Florian HOARAU
Mathieu Bertrand
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/38—Means for preventing simultaneous conduction of switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
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    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
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    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
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    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation

Definitions

  • the invention relates in particular to a voltage converter, in particular for a rotating electrical machine or for a DC-DC voltage converter.
  • the voltage converter comprises a protection device making it possible to detect a failure of one of the power components of the switching arm and its method of protection.
  • a reversible machine is a rotating electric machine capable of working reversibly, on the one hand, as an electric generator in alternator function and, on the other hand, as an electric motor, for example to start the heat engine of the vehicle such than a motor vehicle.
  • the on-board electrical network of the vehicle is used to supply the various electrical equipment of the vehicle.
  • An electrical power supply from the electrical network is provided by at least one battery, which can be recharged by a rotating electrical machine.
  • a rotating electrical machine comprises a voltage converter, a rotor that rotates about an axis and a fixed stator.
  • alternator mode when the rotor is rotating, it induces a magnetic field in the stator which transforms it into direct electric current via the voltage converter in order to supply the vehicle's electrical consumers and recharge the battery.
  • motor mode the stator is electrically supplied via the voltage converter which functions as an inverter and induces a magnetic field driving the rotor in rotation, for example to start the heat engine.
  • the voltage converter comprises a switching arm for each phase of the stator of the machine or for each winding of a transformer. Each switching arm comprising two electrical power components such as transistors. In the event of a failure of at least one of the electric power components of the switching arm, the electric currents flowing in said switching arm can quickly damage the non-failing components and damage the electrical network and in particular discharge the battery.
  • the present invention aims to make it possible to avoid the drawbacks of the prior art by proposing a means of detecting a failure of the switching arm which is effective and easy to implement.
  • the present invention therefore relates to a voltage converter intended to be electrically connected to an electrical network, the voltage converter comprising at least one switching arm comprising a ground terminal intended to be electrically connected to an electrical ground of the electrical network, a power supply terminal intended to be electrically connected to a positive terminal of the electrical network, a first and a second power component each operating as a switch arranged to switch between a blocked state and a state passing, the power components being arranged in series with respect to each other between the ground terminal and the power supply terminal, a phase terminal arranged between the first power component and the second power component and being intended to be electrically connected to an electrical winding.
  • the voltage converter further comprises a switching arm protection device configured to detect a failure mode in which the first and the second power component are in the on state, the protection device comprising a measurement module arranged to emit an offset voltage from a measurement voltage of the switching arm and of a reference voltage and a detection module arranged to emit an integral signal corresponding to the integral of the offset voltage.
  • On state means the fact that the power component allows an electric current to flow, unlike “off state” where the current does not flow through said component. This can be a state in which the power component is functional and is commanded by a voltage converter control module to be active or a state in which the power component has a fault.
  • the invention makes it possible to detect a failure of one of the power components in an efficient, rapid, reliable, compact and inexpensive.
  • the protection device is arranged to detect a situation in which one of the power components is in an on state due to a failure and the other component is in an on state due to its operation.
  • the measurement voltage of the switch arm is measured at the level of the ground terminal or at the level of the supply terminal of the switch arm. This makes it possible to detect a failure at the level of the switching arm and no longer at the level of the power component itself. This reduces the size of the protective device.
  • the measurement voltage is measured at the terminals of an electrical component or measured at a point of an electrical trace. This simplifies the voltage measurement.
  • the reference voltage corresponds to a signal of the same nature, and in particular cleaner, than the measurement voltage.
  • the reference voltage is a ground voltage measured at a place other than the measurement voltage.
  • the reference voltage is a power supply voltage measured at a place other than the measurement voltage.
  • the reference voltage is measured at the level of a positive input/output terminal of the voltage converter or of a ground terminal of the voltage converter.
  • the reference voltage is a voltage measured outside a switching zone.
  • the switching zone is formed by a power module carrying the switching arm and/or by a capacitor module carrying at least one filtering capacitor. This allows to have a cleaner signal without parasitic component.
  • the measurement module comprises a resistor and an inductor arranged in series. This makes it easy to determine the offset voltage.
  • the measurement module comprises a loop inductor, the offset voltage being the voltage across said loop inductor.
  • the integral signal corresponds to the variation of the current crossing the loop inductor, i.e. the integral signal is the image of the integral of the voltage across the divided loop inductor by the value of the inductance.
  • the measurement module comprises a filtering capacity.
  • the detection module comprises a capacitor arranged between a ground potential and an output terminal of the detection module, a first resistor arranged between an input terminal of the detection module and said output terminal and a second resistor arranged between a ground potential and the output terminal of the detection module.
  • the association between the capacitance and the two resistors makes it possible to determine the slope of the integral signal of the offset voltage.
  • the two resistors make it possible to determine an offset of the integral signal to prevent said signal from reaching a negative value which could damage the comparison module.
  • the detection module further comprises a Zener diode arranged between the input terminal and the first resistor. This improves the accuracy of the integral signal.
  • the detection module further comprises a third resistor arranged between the capacitor and the first resistor and the second resistance. This makes it possible to give a delay to the integral signal which makes it possible to avoid false detections by the comparison module.
  • the detection module further comprises a protection diode arranged between the first resistor and the input terminal.
  • the protection device further comprises a comparison module arranged to emit a comparison signal making it possible to determine whether the integral signal is greater than a threshold value. For example, the compare signal is active when the integral signal is greater than the threshold value.
  • the comparison module comprises a comparator.
  • the protection device further comprises a storage module arranged to emit an error signal when the failure mode is detected.
  • the first and the second power component are transistors in particular of the MOSFET type (acronym for "Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor” which translates to field effect transistor) metal-oxide-semiconductor structure ).
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • the switching arm comprises a filter capacitor electrically connected between the power supply terminal and the ground terminal.
  • the present invention also relates to a rotating electrical machine comprising a voltage converter as described above.
  • the rotating electrical machine can advantageously form an alternator, an alternator-starter, a reversible machine or an electric motor.
  • the rotary electrical machine comprises a stator comprising an electrical winding forming several phases, each phase being electrically connected to a switching arm via the phase terminal.
  • the voltage converter can also form a DC-DC (Direct Current/Direct Current) voltage converter, called a DC-DC voltage converter.
  • the present invention also relates to a method for protecting a switching arm of a voltage converter as described above intended to be electrically connected to an electrical network, the switching arm comprising: a ground terminal intended to be electrically connected to an electrical ground of the electrical network, a supply terminal intended to be electrically connected to a positive terminal of the electrical network, a first and a second operating power component, each, as a switch arranged to switch between an off state and an on state, the power components being arranged in series with respect to each other between the ground terminal and the power supply terminal, a phase terminal arranged between the first power component and the second power component and being intended to be electrically connected to an electrical winding.
  • the detection method is arranged to detect, via a protection device, a failure mode in which the first and the second power component are in the on state, said method comprising a step of determining an offset voltage from a measurement voltage of the switching arm and a reference voltage and a detection stage arranged to emit an integral signal corresponding to the integral of the offset voltage.
  • FIG. 1 represents, schematically and partially, a rotating electrical machine comprising a voltage converter connected to an electrical network according to an exemplary implementation of the invention.
  • the [Fig. 2] partially represents a mechatronic plan showing a switching arm and a first example of a protection device according to an implementation of the invention.
  • FIG. 3 represents, schematically and partially, a top view of the voltage converter of FIG.
  • the [Fig. 4] represents, schematically and partially, part of a second example of a protection device according to another implementation of the invention.
  • the [Fig. 5] illustrates several curves representing an example of an integral signal and a comparison signal.
  • FIG. 6 represents, schematically and partially, a flowchart of a method for protecting a switching arm of a voltage converter according to an exemplary implementation of the invention.
  • FIG. 1 represents an example of a polyphase rotating electrical machine 10, in particular for a vehicle such as a motor vehicle or a drone, connected to an electrical network comprising in particular a battery 11 .
  • the machine is connected to the battery via a positive terminal B+ and a ground terminal GND.
  • This machine 10 transforms mechanical energy into electrical energy and therefore supplies the electrical network via terminal B+ with direct current, in alternator mode, and can operate in motor mode to transform electrical energy into mechanical energy while being powered by the electrical network via said B+ terminal.
  • This rotating electrical machine 10 is, for example, an alternator, an alternator-starter, a reversible machine or an electric motor.
  • the machine can be of the synchronous or asynchronous type.
  • the machine 10 comprises a box on which is mounted a voltage converter 15.
  • the voltage converter can be remote from the machine or mounted inside the box.
  • the machine 10 comprises a rotor 12 fixed in rotation to a shaft and a stator 13.
  • the rotor 12 can for example be a claw rotor comprising two pole wheels and an electric coil or be made up of a stack of laminations housing permanent magnets or even a squirrel-cage rotor.
  • the stator 13 may comprise a body on which is mounted a winding electric.
  • the winding is formed of one or more phases, also called electrical winding, comprising at least one electrical conductor.
  • the winding can be of the corrugated or concentric type and can be formed by one or more electric wires or by a plurality of conductive segments in the form of a bar or a pin.
  • the electric winding comprises three electric phases 14.
  • the electric winding could comprise another number of electric phases such as five or six electric phases. Each phase has one end forming a phase output which is electrically connected to the voltage converter 15.
  • the rotating electrical machine 10 is electrically interfaced via the voltage converter 15 to the electrical network via the B+ terminal.
  • the voltage converter 15 comprises at least one switching arm 16 for each phase 14. In the example illustrated in Figure 1, the voltage converter 15 comprises three switching arms 16.
  • Each switching arm 16 comprises a ground terminal 17 electrically connected to the electrical ground terminal GND of the electrical network, a supply terminal 18 electrically connected to a positive terminal B+ of the electrical network, a first and a second component power Q1, Q2, a phase terminal 19 arranged between the first power component Q1 and the second power component Q2 and electrically connected to an electrical phase 14.
  • the first power component Q1 is arranged between the supply terminal 18 and the phase terminal 19 and the second power component Q2 is arranged between the ground terminal 17 and said phase terminal 19.
  • Each power component functions as a switch arranged to switch between an off state and an on state. In the off state, the switch is open and electrical current does not flow through the component. In the on state, the switch is closed and electric current flows through the component.
  • the on state can correspond to a deliberately on state when the component is driven or an involuntarily on state when a failure of the component leads to a short-circuit of said component.
  • Each power component Q1, Q2 can comprise a control terminal 20 connected to a control module 21 of the power component and making it possible to control said component between the state passing and off state.
  • each power component Q1, Q2 is a transistor, in particular of the MOSFET type.
  • the voltage converter 15 comprises a protection device 22 of the switching arm 16, shown in Figure 2.
  • the protection device detects a failure mode in which the first and the second power component Q1, Q2 of the same switching arm 16 are both at the same time in the on state.
  • FIG. 2 illustrates an example of a protection device 22 associated with a switching arm 16. Only a part comprising the power component Q2 of the arm is shown in FIG. 2.
  • the protection device 22 comprises a module measurement 23.
  • the measurement module 23 makes it possible to determine an offset voltage which will be transmitted at the input of a detection module 24 of the protection device 22.
  • the offset voltage corresponds to the image of the derivative of the current at the point of the switch arm.
  • the offset voltage is determined by calculating a difference between a measurement voltage of switching arm 16 and a reference voltage of voltage converter 15. The difference is for example calculated by calculating the difference between said two voltages.
  • the measurement module 23 comprises a resistor R1 and an inductor L1 arranged in series making it possible to determine said deviation.
  • the switch arm measurement voltage is measured at the ground terminal 17 of the switch arm 16.
  • a loop inductor R2 can be arranged at the level of the ground terminal 17, and in particular between the second power component Q2 and the ground terminal 17, the offset voltage can then be measured between the terminals of the inductance R2.
  • the offset voltage can be measured by any other means or taken directly from a point on an electrical trace forming the ground terminal 17 of the switching arm 16.
  • the reference voltage corresponds to the voltage of the ground terminal GND of the voltage converter 15. It is therefore a voltage of the same nature as that of the voltage measurement, here a ground voltage.
  • the reference voltage is preferably taken so as to have a cleaner signal than that of the measurement voltage.
  • the reference voltage can be measured outside a switching zone formed by the switching arm.
  • the voltage converter 15 comprises several power modules 8 each comprising at least one switching arm 16.
  • the voltage converter can also comprise several filter capacitors 9 which can may or may not be associated with a power module 8.
  • the filtering capacitors may also form part of the switching zone.
  • each switching arm 16 comprises a filter capacitor 9 connected between the power supply terminal 18 and the ground terminal 17.
  • the filter capacitor 9 is connected in parallel with the power components Q1, Q2.
  • the voltage converter comprises a capacitor module formed of several filter capacitors 9 arranged independently of the power modules 8.
  • the measurement voltage of the switch arm can be measured at the level of the supply terminal 18 of the switch arm 16 and the reference voltage can be measured at the level of the positive terminal B+ of the voltage converter 15.
  • the measurement module 23 can then determine an offset voltage corresponding to the difference between said two voltages of the supply terminal and of the positive terminal in the same way as described above.
  • the measurement module 23 may also include a filter capacitor C1, visible in Figure 2, to smooth the offset voltage.
  • the protection device 22 further comprises a detection module 24 receiving the offset voltage from the measurement module 23 as input.
  • the detection module 24 is used to shape the offset voltage to output said modulus 24 an integral signal.
  • the integral signal therefore corresponds to the integral of the offset voltage to which a O offset or voltage offset.
  • the loop inductor R2 is formed of a resistor and an inductor L.
  • the voltage across the terminals of the loop inductor R2 is equal to the value of the inductor L multiplied by the derivative current.
  • the integral signal corresponds to the variation of the current crossing the loop inductor R2, i.e. the integral signal is the image of the integral of the voltage across the terminals of the loop inductor R2 divided by the value of the inductance L.
  • the detection module 24 comprises a capacitor C2 arranged between a ground potential and an output terminal 25 of the detection module, a first resistor R3 arranged between an input terminal 26 of the detection module and said output terminal 25 and a second resistor R4 arranged between a ground potential and the output terminal 25.
  • Capacitor C2 and resistor R4 are arranged in parallel to each other.
  • the combination of the capacitance and the resistances makes it possible to define the slope of the curve I, illustrated in figure 5, representing the integral of the offset voltage.
  • the combination of resistors also makes it possible to apply a voltage shift O to said I curve to prevent the value of the integral from reaching a negative voltage value.
  • the detection module 24 may include a protection diode D1 arranged between the first resistor R3 and the input terminal 26. The diode prevents the electric current from flowing from the detection module to the measurement module. 23.
  • FIG 4 illustrates another embodiment of the detection module 24.
  • the detection module 24 may include a diode D2, in particular of the Zener diode type, arranged between the input terminal 26 and the first resistor R3.
  • diode D2 is arranged between diode D1 and first resistor R3.
  • the Zener type diode makes it possible to filter the offset voltage received before it is shaped into an integral signal, which makes it possible to have a more precise integral signal.
  • the detection module 24 may also include a third resistor R5, visible in Figure 4, arranged between the capacitor C1 and the first resistor R3 and the second resistor R4.
  • the resistor makes it possible to slow down the slope of the integral to avoid false detection of the failure mode and can be associated with the first mode or the second embodiment of said detection module 24.
  • FIG. 7 illustrates another embodiment of the detection module in which said module 24 comprises a filter capacitor C3.
  • the measurement module does not include a capacitor C1.
  • the protection device 22 may include a comparison module 27.
  • the comparison module 27 receives the integral signal from the detection module 24 as input and outputs a comparison signal.
  • the comparison module 27 comprises a comparator making it possible to compare the integral signal with a threshold signal to determine the comparison signal.
  • the comparison module 27 includes a comparator 28 in the form of an operational amplifier.
  • the comparator 28 receives at one of its inputs the integral signal and at the other of its inputs the threshold signal.
  • the threshold signal is for example a constant threshold voltage.
  • the threshold voltage is for example determined from a voltage V to which is applied a voltage divider bridge formed in particular by two resistors R6, R7.
  • the comparison module 27 includes a comparator 29 in the form of a TL431 type voltage regulator.
  • the threshold signal is then an internal value of the comparator 29.
  • the comparison signal When the integral signal is greater than the threshold value, then the comparison signal is active and when the integral signal is less than said threshold value, then the comparison signal is inactive.
  • the comparison signal takes for example the form of a square wave signal whose voltage is equal to OV when the signal is inactive and whose voltage is equal to a certain voltage value different from OV when the signal is active.
  • FIG. 5 illustrates a graph comprising several curves and whose ordinate axis is the voltage U and the abscissa axis is the time t.
  • Curve I corresponds to the integral signal
  • curve S corresponds to the threshold signal
  • curve E corresponds to the comparison signal.
  • curve E is active when curve I crosses and exceeds curve S.
  • the protection device 22 may also comprise a storage module 30 receiving the comparison signal and emitting an error signal in the event of detection of the failure mode, that is to say when the comparison signal is asset.
  • the storage module 30 is independent of the comparison module 27.
  • the storage module 30 and the comparison module 27 form one and the same module.
  • the comparison module and the storage module can be done in different ways and can be done via a voltage converter control module or even be done at the vehicle computer.
  • the protection device 22 makes it possible to carry out a method 50 of protecting a switching arm 16 making it possible to detect a failure mode in which the first and the second power component Q1, Q2 are in the passing state.
  • the method 50 comprises a step 51 for determining the offset voltage and a detection step 52 arranged to emit the integral signal.
  • the method 50 may also include a comparison step 53 to emit the comparison signal and a warning step 54 to emit the error signal.
  • the machine 10 preferably comprises a protection device 22 for each of its switching arms 16.
  • the protection devices may be identical or have variants according to the embodiments described above.
  • the present invention finds applications in particular in the field of voltage converters for alternators or reversible machines or electric motors, but it could also be applied to any type of rotating machine. Alternatively, the present invention finds applications in DC-DC voltage converters.
  • the phase terminal is then electrically connected to a winding of a transformer

Abstract

La présente invention propose un convertisseur de comportant au moins un bras de commutation (16) comprenant : une borne de masse (17), une borne d'alimentation (18), un premier et un deuxième composant de puissance (Q1, Q2), une borne de phase (19). Le convertisseur de tension (15) comporte, en outre, un dispositif de protection (22) du bras de commutation (16) configuré pour détecter un mode de défaillance dans lequel le premier et le deuxième composant de puissance (Q1, Q2) sont dans l'état passant, le dispositif de protection (22) comprenant un module de mesure (23) agencé pour émettre une tension de décalage à partir d'une tension de mesure du bras de commutation et d'une tension de référence et un module de détection (24) agencé pour émettre un signal d'intégrale correspondant à l'intégrale de la tension de décalage.

Description

DESCRIPTION
Titre de l'invention : Convertisseur de tension comprenant un dispositif de protection
[0001] L’invention concerne notamment un convertisseur de tension notamment pour une machine électrique tournante ou pour un convertisseur de tension continu- continu. Le convertisseur de tension comprend un dispositif de protection permettant de détecter une défaillance d’un des composants de puissance du bras de commutation et son procédé de protection.
[0002] L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des machines électriques tournantes telles que les alternateurs, les alterno-démarreurs ou encore les machines réversibles ou les moteurs électriques. On rappelle qu’une machine réversible est une machine électrique tournante apte à travailler de manière réversible, d’une part, comme générateur électrique en fonction alternateur et, d’autre part, comme moteur électrique par exemple pour démarrer le moteur thermique du véhicule tel qu’un véhicule automobile.
[0003] Le réseau électrique de bord du véhicule est utilisé pour alimenter les différents équipements électriques du véhicule. Une alimentation électrique du réseau électrique est fournie par au moins une batterie, qui peut être rechargée par une machine électrique tournante.
[0004] Une machine électrique tournante comprend un convertisseur de tension, un rotor mobile en rotation autour d’un axe et un stator fixe. En mode alternateur, lorsque le rotor est en rotation, il induit un champ magnétique au stator qui le transforme en courant électrique continu via le convertisseur de tension afin d’alimenter les consommateurs électriques du véhicule et de recharger la batterie. En mode moteur, le stator est alimenté électriquement via le convertisseur de tension qui fonctionne comme un onduleur et induit un champ magnétique entraînant le rotor en rotation par exemple pour démarrer le moteur thermique. [0005] Le convertisseur de tension comprend un bras de commutation pour chaque phase du stator de la machine ou pour chaque enroulement d’un transformateur. Chaque bras de commutation comprenant deux composants électriques de puissance tel que des transistors. En cas de défaillance d’au moins un des composants électriques de puissance du bras de commutation, les courants électriques circulant dans ledit bras de commutation peuvent rapidement endommager les composants non défaillant et endommager le réseau électrique et notamment décharger la batterie.
[0006] Il existe différents circuits de protection permettant de détecter une défaillance d’un des composants électriques de puissance, notamment en mesurant la tension aux bornes du composant à protéger. Ces méthodes utilisent préférentiellement des puces de contrôle. Cependant, ces puces de contrôle peuvent ne pas présenter une précision suffisante ni un seuil de détection suffisant ni une rapidité de détection suffisante pour protéger de manière efficace le composant. De plus, ces puces sont généralement chères et difficile à positionner dans l’espace limité du convertisseur de tension.
[0007] La présente invention vise à permettre d’éviter les inconvénients de l’art antérieur en proposant un moyen de détection d’une défaillance du bras de commutation qui soit efficace et facile à implémenter.
[0008] A cet effet, la présente invention a donc pour objet un convertisseur de tension destiné à être connecté électriquement à un réseau électrique, le convertisseur de tension comportant au moins un bras de commutation comprenant une borne de masse destinée à être connectée électriquement à une masse électrique du réseau électrique, une borne d’alimentation destinée à être connectée électriquement à une borne positive du réseau électrique, un premier et un deuxième composant de puissance fonctionnant, chacun, comme un interrupteur agencé pour commuter entre un état bloqué et un état passant, les composants de puissance étant disposés en série l’un par rapport à l’autre entre la borne de masse et la borne d’alimentation, une borne de phase agencée entre le premier composant de puissance et le deuxième composant de puissance et étant destinée à être connectée électriquement à un enroulement électrique. Selon la présente invention, le convertisseur de tension comporte, en outre, un dispositif de protection du bras de commutation configuré pour détecter un mode de défaillance dans lequel le premier et le deuxième composant de puissance sont dans l’état passant, le dispositif de protection comprenant un module de mesure agencé pour émettre une tension de décalage à partir d’une tension de mesure du bras de commutation et d’une tension de référence et un module de détection agencé pour émettre un signal d’intégrale correspondant à l’intégrale de la tension de décalage.
[0009] On entend par « état passant » le fait que le composant de puissance permette la circulation d’un courant électrique, à l’inverse de « état bloqué » où le courant ne circule pas à travers ledit composant. Il peut s’agir d’un état dans lequel le composant de puissance est fonctionnel et est commandé par un module de contrôle du convertisseur de tension pour être actif ou d’un état dans lequel le composant de puissance présente une défaillance.
[0010] En réalisant l’intégrale d’un écart entre la tension mesurée à un point du bras de commutation et une tension de référence, l’invention permet de détecter une défaillance d’un des composants de puissance de manière efficace, rapide, fiable, peu encombrante et peu chère.
[0011] Selon une réalisation, le dispositif de protection est agencé pour détecter une situation dans laquelle un des composants de puissance est dans un état passant dû à une défaillance et l’autre composant est dans un étant passant dû à son fonctionnement.
[0012] Selon une réalisation, la tension de mesure du bras de commutation est mesurée au niveau de la borne de masse ou au niveau de la borne d’alimentation du bras de commutation. Cela permet de détecter une défaillance au niveau du bras de commutation et non plus au niveau du composant de puissance lui-même. Cela permet de réduire l’encombrement du dispositif de protection.
[0013] Selon une réalisation, la tension de mesure est mesurée aux bornes d’un composant électrique ou mesuré sur un point d’une trace électrique. Cela permet de simplifier la mesure de la tension.
[0014] Selon une réalisation, la tension de référence correspond à un signal de même nature, et notamment plus propre, que la tension de mesure. Par exemple, lorsque la tension de mesure est mesurée au niveau de la borne de masse, la tension de référence est une tension de masse mesurée à un autre endroit que la tension de mesure. Toujours par exemple, lorsque la tension de mesure est mesurée au niveau de la borne d’alimentation, la tension de référence est une tension d’alimentation mesurée à un autre endroit que la tension de mesure. [0015] Selon une réalisation, la tension de référence est mesurée au niveau d’une borne positive en entrée/sortie du convertisseur de tension ou d’une borne de masse du convertisseur de tension.
[0016] Selon une réalisation, la tension de référence est une tension mesurée en dehors d’une zone de commutation. La zone de commutation est formée par un module de puissance portant le bras de commutation et/ou par un module de capacité portant au moins une capacité de filtrage. Cela permet d’avoir un signal plus propre sans composante parasite.
[0017] Selon une réalisation, le module de mesure comprend une résistance et une inductance agencée en série. Cela permet de déterminer la tension de décalage de manière simple.
[0018] Par exemple, le module de mesure comprend une inductance de boucle, la tension de décalage étant la tension aux bornes de ladite inductance de boucle. Le signal d’intégrale correspond à la variation du courant traversant l’inductance de boucle, c’est-à-dire le signal d’intégrale est l’image de l’intégrale de la tension aux bornes de l’inductance de boucle divisée par la valeur de l’inductance.
[0019] Selon une réalisation, le module de mesure comprend une capacité de filtrage.
[0020] Selon une réalisation, le module de détection comprend une capacité agencée entre un potentiel de masse et une borne de sortie du module de détection, une première résistance agencée entre une borne d’entrée du module de détection et ladite borne de sortie et une deuxième résistance agencée entre un potentiel de masse et la borne de sortie du module de détection. L’association entre la capacité et les deux résistances permet de déterminer la pente du signal d’intégrale de la tension de décalage. De plus, les deux résistances permettent de déterminer un décalage du signal d’intégrale pour éviter que ledit signal n’atteigne une valeur négative qui pourrait endommager le module de comparaison.
[0021] Selon une réalisation, le module de détection comprend, en outre, une diode Zener agencée entre la borne d’entrée et la première résistance. Cela permet d’améliorer la précision du signal d’intégrale.
[0022] Selon une réalisation, le module de détection comprend, en outre, une troisième résistance agencée entre la capacité et la première résistance et la deuxième résistance. Cela permet de donner un délai au signal d’intégrale ce qui permet d’éviter les fausses détections par le module de comparaison.
[0023] Selon une réalisation, le module de détection comprend, en outre, une diode de protection agencé entre la première résistance et la borne d’entrée. [0024] Selon une réalisation, le dispositif de protection comprend, en outre, un module de comparaison agencé pour émettre un signal de comparaison permettant de déterminer si le signal d’intégrale est supérieur à une valeur seuil. Par exemple, le signal de comparaison est actif lorsque le signal d’intégrale est supérieur à la valeur seuil.
[0025] Selon une réalisation, le module de comparaison comprend un comparateur.
[0026] Selon une réalisation, le dispositif de protection comprend, en outre, un module de mémorisation agencé pour émettre un signal d’erreur lorsque le mode de défaillance est détecté.
[0027] Selon une réalisation, le premier et le deuxième composant de puissance sont des transistors notamment de type MOSFET (acronyme anglais pour « Métal Oxide Semiconducteur Field Effect Transistor » qui se traduit par transistor à effet de champ) structure métal-oxyde-semiconducteur).
[0028] Salon une réalisation, le bras de commutation comprend une capacité de filtrage connecté électriquement entre la borne d’alimentation et la borne de masse. [0029] La présente invention a également pour objet une machine électrique tournante comprenant un convertisseur de tension tel que décrit précédemment. La machine électrique tournante peut, avantageusement, former un alternateur, un alterno-démarreur, une machine réversible ou un moteur électrique.
[0030] Selon une réalisation, la machine électrique tournante comprend un stator comprenant un bobinage électrique formant plusieurs phases, chaque phase étant connectée électriquement à un bras de commutation via la borne de phase. [0031] Le convertisseur de tension peut également former un convertisseur de tension DC-DC (de l'anglais "Direct Current/ Direct Current), dit convertisseur de tension continu-continu.
[0032] La présente invention a également pour objet un procédé de protection d’un bras de commutation d’un convertisseur de tension tel que décrit précédemment destiné à être connecté électriquement à un réseau électrique, le bras de commutation comportant : une borne de masse destinée à être connectée électriquement à une masse électrique du réseau électrique, une borne d’alimentation destinée à être connectée électriquement à une borne positive du réseau électrique, un premier et un deuxième composant de puissance fonctionnant, chacun, comme un interrupteur agencé pour commuter entre un état bloqué et un état passant, les composants de puissance étant disposés en série l’un par rapport à l’autre entre la borne de masse et la borne d’alimentation, une borne de phase agencée entre le premier composant de puissance et le deuxième composant de puissance et étant destinée à être connectée électriquement à un enroulement électrique. Selon l’invention, le procédé de détection est agencé pour détecter, via un dispositif de protection, un mode de défaillance dans lequel le premier et le deuxième composant de puissance sont dans l’état passant, ledit procédé comprenant une étape de détermination d’une tension de décalage à partir d’une tension de mesure du bras de commutation et d’une tension de référence et une étape de détection agencée pour émettre un signal d’intégrale correspondant à l’intégrale de la tension de décalage.
[0033] Un tel procédé permet de détecter une défaillance d’un des composants de puissance de manière efficace, rapide, fiable, peu encombrante et peu chère. [0034] La présente invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en oeuvre non limitatifs de l’invention et de l’examen des dessins annexés.
[0035] La [Fig. 1] représente, schématiquement et partiellement, une machine électrique tournante comprenant un convertisseur de tension connectée à un réseau électrique selon un exemple de mise en oeuvre de l’invention.
[0036] La [Fig. 2] représente partiellement un plan mécatronique montrant un bras de commutation et un premier exemple de dispositif de protection selon une mise en oeuvre de l’invention.
[0037] La [Fig. 3] représente, schématiquement et partiellement, une vue de dessus du convertisseur de tension de la figure 1 .
[0038] La [Fig. 4] représente, schématiquement et partiellement, une partie d’un deuxième exemple de dispositif de protection selon une autre mise en oeuvre de l’invention. [0039] La [Fig. 5] illustre plusieurs courbes représentant un exemple de signal d’intégrale et de signal de comparaison.
[0040] La [Fig. 6] représente, schématiquement et partiellement, un logigramme d’un procédé de protection d’un bras de commutation d’un convertisseur de tension selon un exemple de mise en oeuvre de l’invention.
[0041] Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes références d’une figure à l’autre. On notera également que les différentes figures ne sont pas nécessairement à la même échelle. De plus, les exemples de réalisation qui sont décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites. En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.
[0042] La figure 1 représente un exemple de machine électrique tournante 10 polyphasée, notamment pour véhicule tel qu’un véhicule automobile ou un drone, connectée à un réseau électrique comprenant notamment une batterie 11 . La machine est connectée à la batterie par l’intermédiaire d’une borne positive B+ et d’une borne de masse GND. Cette machine 10 transforme de l’énergie mécanique en énergie électrique et alimente donc le réseau électrique via la borne B+ en courant continu, en mode alternateur, et peut fonctionner en mode moteur pour transformer de l’énergie électrique en énergie mécanique en étant alimenté par le réseau électrique via ladite borne B+. Cette machine électrique tournante 10 est, par exemple, un alternateur, un alterno-démarreur, une machine réversible ou un moteur électrique. La machine peut être du type synchrone ou asynchrone.
[0043] Dans cet exemple, la machine 10 comporte un boîtier sur lequel est monté un convertisseur de tension 15. Alternativement le convertisseur de tension peut être déporté de la machine ou monté à l’intérieur du boîtier.
[0044] A l'intérieur de ce boîtier, la machine 10 comporte un rotor 12 solidaire en rotation d’un arbre et un stator 13. Le rotor 12 peut par exemple être un rotor à griffe comportant deux roues polaires et une bobine électrique ou être formé d’un paquet de tôles logeant des aimants permanents ou encore un rotor à cage d’écureuil. Le stator 13 peut comporter un corps sur lequel est monté un bobinage électrique. Le bobinage est formé d’une ou plusieurs phases, également appelée enroulement électrique, comportant au moins un conducteur électrique. Le bobinage peut être du type ondulé ou concentrique et peut être formé par un ou plusieurs fils électriques ou par une pluralité de segments conducteurs en forme de barre ou d’épingle. Dans l’exemple illustré sur la figure 1 , le bobinage électrique comporte trois phases électriques 14. Alternativement, le bobinage électrique pourrait comporter un autre nombre de phase électrique tel que cinq ou six phases électriques. Chaque phase comporte une extrémité formant une sortie de phase qui est reliée électriquement au convertisseur de tension 15.
[0045] La machine électrique tournante 10 est interfacée électriquement via le convertisseur de tension 15 au réseau électrique via la borne B+. Le convertisseur de tension 15 comprend au moins un bras de commutation 16 pour chaque phase 14. Dans l’exemple illustré sur la figure 1 , le convertisseur de tension 15 comprend trois bras de commutation 16.
[0046] Chaque bras de commutation 16 comprend une borne de masse 17 connectée électriquement à la borne de masse électrique GND du réseau électrique, une borne d’alimentation 18 connectée électriquement à une borne positive B+ du réseau électrique, un premier et un deuxième composant de puissance Q1 , Q2, une borne de phase 19 agencée entre le premier composant de puissance Q1 et le deuxième composant de puissance Q2 et connectée électriquement à une phase électrique 14. Le premier composant de puissance Q1 est agencé entre la borne d’alimentation 18 et la borne de phase 19 et le deuxième composant de puissance Q2 est agencé entre la borne de masse 17 et ladite borne de phase 19. Chaque composant de puissance fonctionne comme un interrupteur agencé pour commuter entre un état bloqué et un état passant. Dans l’état bloqué, l’interrupteur est ouvert et le courant électrique ne circule pas à travers le composant. Dans l’état passant, l’interrupteur est fermé et le courant électrique circule à travers le composant. L’état passant peut correspondre à un état volontairement passant lorsque le composant est piloté ou d’un état involontairement passant lorsqu’une défaillance du composant entraîne un court- circuit dudit composant. Chaque composant de puissance Q1 , Q2 peut comprendre une borne de commande 20 connectée à un module de commande 21 du composant de puissance et permettant de piloter ledit composant entre l’état passant et l’état bloqué. Dans cet exemple, chaque composant de puissance Q1 , Q2 est un transistor, notamment du type MOSFET.
[0047] Le convertisseur de tension 15 comporte un dispositif de protection 22 du bras de commutation 16, représenté sur la figure 2. Le dispositif de protection permet de détecter un mode de défaillance dans lequel le premier et le deuxième composant de puissance Q1 , Q2 du même bras de commutation 16 sont tous les deux en même temps dans l’état passant. La figure 2 illustre un exemple d’un dispositif de protection 22 associé à un bras de commutation 16. Seule une partie comprenant le composant de puissance Q2 du bras est représenté sur la figure 2. [0048] Le dispositif de protection 22 comprend un module de mesure 23. Le module de mesure 23 permet de déterminer une tension de décalage qui sera transmise en entrée d’un module de détection 24 du dispositif de protection 22. La tension de décalage correspond à l’image de la dérivée du courant au point de mesure du bras de commutation. La tension de décalage est déterminée en calculant un écart entre une tension de mesure du bras de commutation 16 et une tension de référence du convertisseur de tension 15. L’écart est par exemple calculé en faisant la différence entre lesdites deux tensions. Par exemple, le module de mesure 23 comprend une résistance R1 et une inductance L1 agencée en série permettant de déterminer ledit écart.
[0049] Dans le mode de défaillance dans lequel les deux composants de puissance Q1 , Q2 du bras de commutation 16 sont dans un état passant, la tension aux bornes de la borne de masse 14 du bras de commutation dévie de la tension de la borne de masse GND du convertisseur de tension 15.
[0050] Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, la tension de mesure du bras de commutation est mesurée au niveau de la borne de masse 17 du bras de commutation 16. Par exemple, une inductance de boucle R2 peut être agencée au niveau de la borne de masse 17, et notamment entre le deuxième composant de puissance Q2 et la borne de masse 17, la tension de décalage peut alors être mesurée entre les bornes de l’inductance R2. Alternativement, la tension de décalage peut être mesurée par tout autre moyen ou pris directement sur un point d’une trace électrique formant la borne de masse 17 du bras de commutation 16. [0051] Toujours dans l’exemple de la figure 2, la tension de référence correspond à la tension de la borne de masse GND du convertisseur de tension 15. Il s’agit donc d’une tension de même nature que celle de la tension de mesure, ici une tension de masse. La tension de référence est de préférence prise de sorte à avoir un signal plus propre que celui de la tension de mesure. Par exemple, la tension de référence peut être mesurée en dehors d’une zone de commutation formée par le bras de commutation. Plus précisément, comme cela est illustré sur l’exemple de la figure 3, le convertisseur de tension 15 comprend plusieurs modules de puissance 8 comprenant chacun au moins un bras de commutation 16. Le convertisseur de tension peut également comprendre plusieurs capacités de filtrage 9 pouvant être associée ou non à un module de puissance 8. Les capacités de filtrage peuvent également faire partie de la zone de commutation. Comme visible sur l’exemple de la figure 3, chaque bras de commutation 16 comprend une capacité de filtrage 9 connectée entre la borne d’alimentation 18 et la borne de masse 17. La capacité de filtrage 9 est connectée en parallèle des composants de puissance Q1 , Q2. Toujours dans cet exemple, le convertisseur de tension comprend un module de capacité formés de plusieurs capacités de filtrage 9 agencées indépendamment des modules de puissance 8.
[0052] Alternativement, dans un mode de réalisation non représenté, la tension de mesure du bras de commutation peut être mesurée au niveau de la borne d’alimentation 18 du bras de commutation 16 et la tension de référence peut être mesurée au niveau de la borne positive B+ du convertisseur de tension 15. Le module de mesure 23 peut alors déterminer une tension de décalage correspondant à la différence entre lesdites deux tensions de la borne d’alimentation et de la borne positive de la même manière que décrit précédemment.
[0053] Par exemple, le module de mesure 23 peut également comprendre une capacité de filtrage C1 , visible sur la figure 2, permettant de lisser la tension de décalage.
[0054] Le dispositif de protection 22 comprend, en outre, un module de détection 24 recevant en entrée la tension de décalage du module de mesure 23. Le module de détection 24 permet de mettre en forme la tension de décalage pour émettre en sortie dudit module 24 un signal d’intégrale. Le signal d’intégrale correspond donc à l’intégrale de la tension de décalage à laquelle peut être appliqué ou non un décalage O ou offset en tension. Par exemple, l’inductance de boucle R2 est formée d’une résistance et d’une inductance L. Autrement dit, la tension aux bornes de l’inductance de boucle R2 est égale à la valeur de l’inductance L multiplié par la dérivée du courant. Le signal d’intégrale correspond à la variation du courant traversant l’inductance de boucle R2, c’est-à-dire le signal d’intégrale est l’image de l’intégrale de la tension aux bornes de l’inductance de boucle R2 divisée par la valeur de l’inductance L. L’utilisation d’une inductance de boucle et du signal d’intégrale permet d’obtenir une mesure du courant très précise et rapide. Une telle rapidité et précision de mesure n’est pas possible en utilisant une simple résistance comme capteur de courant.
[0055] Le module de détection 24 comprend une capacité C2 agencée entre un potentiel de masse et une borne de sortie 25 du module de détection, une première résistance R3 agencée entre une borne d’entrée 26 du module de détection et ladite borne de sortie 25 et une deuxième résistance R4 agencée entre un potentiel de masse et la borne de sortie 25. La capacité C2 et la résistance R4 sont agencée en parallèle l’une de l’autre. L’association de la capacité et des résistances permet de définir la pente de la courbe I, illustrée sur la figure 5, représentant l’intégrale de la tension de décalage. L’association des résistances permet également d’appliquer un décalage O en tension à ladite courbe I pour éviter que la valeur de l’intégrale atteigne une valeur de tension négative.
[0056] Le module de détection 24 peut comprendre une diode de protection D1 agencé entre la première résistance R3 et la borne d’entrée 26. La diode permet d’éviter que le courant électrique ne circule du module de détection vers le module de mesure 23.
[0057] La figure 4 illustre un autre mode de réalisation du module de détection 24. Dans ce mode de réalisation, le module de détection 24 peut comprendre une diode D2, notamment de type diode Zener, agencée entre la borne d’entrée 26 et la première résistance R3. En particulier dans cet exemple, la diode D2 est agencée entre la diode D1 et la première résistance R3. La diode de type Zener permet de filtrer la tension de décalage reçue avant sa mise en forme en signal d’intégrale ce qui permet d’avoir un signal d’intégrale plus précis.
[0058] Le module de détection 24 peut également comprendre une troisième résistance R5, visible sur la figure 4, agencée entre la capacité C1 et la première résistance R3 et la deuxième résistance R4. La résistance permet de ralentir la pente de l’intégrale pour éviter de fausse détection du mode de défaillance et peut être associée au premier mode ou au deuxième mode de réalisation dudit module de détection 24.
[0059] La figure 7 illustre un autre mode de réalisation du module de détection dans lequel ledit module 24 comprend une capacité C3 de filtrage. Dans ce mode de réalisation, le module de mesure ne comprend pas de capacité C1 .
[0060] Le dispositif de protection 22 peut comprend un module de comparaison 27. Le module de comparaison 27 reçoit en entrée le signal d’intégrale du module de détection 24 et émet en sortie un signal de comparaison. Dans cet exemple, le module de comparaison 27 comprend un comparateur permettant de comparer le signal d’intégrale à un signal seuil pour déterminer le signal de comparaison.
[0061] Dans l’exemple de la figure 2, le module de comparaison 27 comprend un comparateur 28 sous la forme d’un amplificateur opérationnel. Le comparateur 28 reçoit à une de ses entrées le signal d’intégrale et à l’autre de ses entrées le signal seuil. Le signal seuil est par exemple une tension seuil constante. La tension seuil est par exemple déterminée à partir d’une tension V à laquelle est appliquée un pont diviseur de tension notamment formé de deux résistances R6, R7.
[0062] Dans l’exemple de la figure 4, le module de comparaison 27 comprend un comparateur 29 sous la forme d’un régulateur de tension de type TL431. Le signal seuil est alors une valeur interne du comparateur 29.
[0063] Lorsque le signal d’intégrale est supérieur à la valeur seuil alors le signal de comparaison est actif et lorsque le signal d’intégrale est inférieur à ladite valeur seuil, alors le signal de comparaison est inactif. Le signal de comparaison prend par exemple la forme d’un signal en créneau dont la tension est égale à OV lorsque le signal inactif et dont la tension est égale à une certaine valeur de tension différente de OV lorsque le signal est actif.
[0064] La figure 5 illustre un graphique comprenant plusieurs courbes et dont l’axe des ordonnées est la tension U et l’axe des abscisses est le temps t. La courbe I correspond au signal d’intégrale, la courbe S correspond au signal seuil et la courbe E correspond au signal de comparaison. Comme expliqué précédemment, la courbe E est active lorsque la courbe I croise et dépasse la courbe S. [0065] Le dispositif de protection 22 peut également comprendre un module de mémorisation 30 recevant le signal de comparaison et émettant un signal d’erreur en cas de détection du mode de défaillance, c’est-à-dire lorsque le signal de comparaison est actif. Dans l’exemple de la figure 2, le module de mémorisation 30 est indépendant du module de comparaison 27. Dans l’exemple de la figure 4, le module de mémorisation 30 et le module de comparaison 27 forme un seul et même module.
[0066] Alternativement, le module de comparaison et le module de mémorisation peuvent être fait de manière différente et peuvent être fait via un module de contrôle du convertisseur de tension ou même être fait au niveau du calculateur du véhicule.
[0067] Tel que décrit précédemment, le dispositif de protection 22 permet de réaliser un procédé de protection 50 d’un bras de commutation 16 permettant de détecter un mode de défaillance dans lequel le premier et le deuxième composant de puissance Q1 , Q2 sont dans l’état passant. Le procédé 50 comprend une étape de détermination 51 de la tension de décalage et une étape de détection 52 agencée pour émettre le signal d’intégrale. Le procédé 50 peut également comporter une étape de comparaison 53 pour émettre le signal de comparaison et une étape d’avertissement 54 pour émettre le signal d’erreur.
[0068] La machine 10 comprend de préférence un dispositif de protection 22 pour chacun de ses bras de commutation 16. Les dispositifs de protection peuvent être identiques ou présenter des variantes selon les modes de réalisation décrits précédemment.
[0069] La présente invention trouve des applications en particulier dans le domaine des convertisseurs de tension pour alternateur ou machine réversible ou moteur électrique mais elle pourrait également s’appliquer à tout type de machine tournante. Alternativement, la présente invention trouve des applications dans des convertisseurs de tension continu-continu. La borne de phase est alors connectée électriquement à un enroulement d’un transformateur
[0070] Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de la présente invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. Par exemple, il a été décrit précédemment des modes de réalisation comprenant des composants électroniques permettant de réaliser les fonctions recherchées. On ne sortira pas du cadre de l’invention en remplaçant ces composants par des applications logicielles permettant de réaliser les mêmes fonctions.

Claims

REVENDICATIONS
1. Convertisseur de tension destiné à être connecté électriquement à un réseau électrique, le convertisseur de tension (15) comportant au moins un bras de commutation (16) comprenant :
- une borne de masse (17) destinée à être connectée électriquement à une masse électrique (GND) du réseau électrique,
- une borne d’alimentation (18) destinée à être connectée électriquement à une borne positive (B+) du réseau électrique,
- un premier et un deuxième composant de puissance (Q1 , Q2) fonctionnant, chacun, comme un interrupteur agencé pour commuter entre un état bloqué et un état passant, les composants de puissance étant disposés en série l’un par rapport à l’autre entre la borne de masse (17) et la borne d’alimentation (18),
- une borne de phase (19) agencée entre le premier composant de puissance (Q1 ) et le deuxième composant de puissance (Q2) et étant destinée à être connectée électriquement à un enroulement électrique (14), le convertisseur de tension (15) étant caractérisé en ce qu’il comporte, en outre, un dispositif de protection (22) du bras de commutation (16) configuré pour détecter un mode de défaillance dans lequel le premier et le deuxième composant de puissance (Q1 , Q2) sont dans l’état passant, le dispositif de protection (22) comprenant un module de mesure (23) agencé pour émettre une tension de décalage à partir d’une tension de mesure du bras de commutation et d’une tension de référence et un module de détection (24) agencé pour émettre un signal d’intégrale correspondant à l’intégrale de la tension de décalage.
2. Convertisseur de tension selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la tension de mesure du bras de commutation est mesurée au niveau de la borne de masse (17) ou au niveau de la borne d’alimentation (18) du bras de commutation.
3. Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tension de mesure est mesurée aux bornes d’un composant électrique ou mesuré sur un point d’une trace électrique.
4. Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module de détection (24) comprend une capacité (C1) agencée entre un potentiel de masse et une borne de sortie (25) du module de détection, une première résistance (R3) agencée entre une borne d’entrée (26) du module de détection et ladite borne de sortie (25) et une deuxième résistance (R4) agencée entre un potentiel de masse et la borne de sortie (25) du module de détection.
5. Convertisseur de tension selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le module de détection (24) comprend, en outre, une diode Zener agencée entre la borne d’entrée (26) et la première résistance (R3).
6. Convertisseur de tension selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le module de détection (24) comprend, en outre, une troisième résistance (R5) agencée entre la capacité (C1) et la première résistance (R3) et la deuxième résistance (R4).
7. Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de protection (22) comprend, en outre, un module de comparaison (27) agencé pour émettre un signal de comparaison permettant de déterminer si le signal d’intégrale est supérieur à une valeur seuil.
8. Convertisseur de tension selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de protection (22) comprend, en outre, un module de mémorisation (30) agencé pour émettre un signal d’erreur lorsque le mode de défaillance est détecté.
9. Machine électrique tournante comprenant un convertisseur de tension (15) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
10. Procédé de protection d’un bras de commutation (16) d’un convertisseur de tension (15) selon l’une quelconque des revendications précédentes destiné à être connecté électriquement à un réseau électrique, le bras de commutation (16) comportant :
- une borne de masse (17) destinée à être connectée électriquement à une masse électrique (GND) du réseau électrique, - une borne d’alimentation (18) destinée à être connectée électriquement à une borne positive (B+) du réseau électrique,
- un premier et un deuxième composant de puissance (Q1, Q2) fonctionnant, chacun, comme un interrupteur agencé pour commuter entre un état bloqué et un état passant, les composants de puissance étant disposés en série l’un par rapport à l’autre entre la borne de masse (17) et la borne d’alimentation (18),
- une borne de phase (19) agencée entre le premier composant de puissance (Q1) et le deuxième composant de puissance (Q2) et étant destinée à être connectée électriquement à un enroulement électrique (14), le procédé de détection (50) étant caractérisé en ce qu’il est agencé pour détecter, via un dispositif de protection (22), un mode de défaillance dans lequel le premier et le deuxième composant de puissance sont dans l’état passant (Q1 , Q2), ledit procédé (50) comprenant une étape de détermination (51) d’une tension de décalage à partir d’une tension de mesure du bras de commutation et d’une tension de référence et une étape de détection (52) agencée pour émettre un signal d’intégrale correspondant à l’intégrale de la tension de décalage.
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