EP4649566A1 - Système de transfert de puissance pour piloter économiquement une machine électrique et la connecter à un système de stockage d'énergie - Google Patents

Système de transfert de puissance pour piloter économiquement une machine électrique et la connecter à un système de stockage d'énergie

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Publication number
EP4649566A1
EP4649566A1 EP24700284.3A EP24700284A EP4649566A1 EP 4649566 A1 EP4649566 A1 EP 4649566A1 EP 24700284 A EP24700284 A EP 24700284A EP 4649566 A1 EP4649566 A1 EP 4649566A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
interface
continuous
power transfer
converter
transfer system
Prior art date
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Pending
Application number
EP24700284.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Loïc LECLERE
Florian ERRIGO
Florent MOREL
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.)
SuperGrid Institute SAS
Original Assignee
SuperGrid Institute SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SuperGrid Institute SAS filed Critical SuperGrid Institute SAS
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Pending legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in networks by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in networks by storage of energy using batteries or super capacitors with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for feeding a single network from two or more generators or sources in parallel; Arrangements for feeding already energised networks from additional generators or sources in parallel
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • 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
    • H02M5/00—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC
    • H02M5/42—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters
    • H02M5/44—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC
    • H02M5/453—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • 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
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • 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
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/487—Neutral point clamped inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/08—Control of generator circuit during starting or stopping of driving means, e.g. for initiating excitation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/10—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load
    • H02P9/105—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load for increasing the stability
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00—Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/10—Special adaptation of control arrangements for generators for water-driven turbines

Definitions

  • the invention relates to the transfer of power between an alternating network and a reversible or non-reversible electrical machine, using an energy storage system.
  • the invention relates to the use of a system allowing the starting of the electric machine by controlling its speed.
  • a known power transfer system comprises a first branch and a second branch connected in parallel to form a power link between the alternating network and the electrical machine.
  • the first branch includes a controlled switch. When the controlled switch is closed, nominal electrical power can be exchanged between the AC network and the electrical machine.
  • the second branch comprises a variable frequency converter comprising first and second AC/DC converters.
  • the AC interfaces of these AC/DC converters are connected respectively to the AC network and to the pump/turbine.
  • the controlled switch is initially open.
  • the variable frequency converter transfers power to the electrical machine until it reaches the synchronization speed of the AC network.
  • the controlled switch is then closed once this synchronization speed is reached.
  • this power transfer system can also include a hybridization system which includes an AC/DC converter connected to the power link and an energy storage system connected to the interface DC from the AC/DC converter.
  • This energy storage system is a reversible DC source that is capable of storing electrical energy from the AC grid and returning the energy to the AC grid via the converter.
  • This hybridization system brings more flexibility to the power transfer system, for example by storing energy generated by the electrical machine if the alternating network temporarily requires less power. Such a hybridization system provides better dynamic adaptation to power requirements.
  • Patent application W02022/003008 describes a power transfer system in which an energy storage system is connected to the DC link connecting the AC/DC converters of the variable frequency converter. In some embodiments, it may be required to connect the energy storage system to the DC link via a DC/DC converter. Such a solution can turn out to be relatively expensive, which limits its commercial development.
  • Document EP 1976092 describes a power transfer system between a hydroelectric turbine and an alternating network.
  • An AC-DC-AC variable frequency converter includes a DC bus to which an energy storage device is connected.
  • Document XP32985405 describes a power transfer system equipped with an AC-AC converter.
  • the variable frequency converter is based on a matrix network of switches.
  • Document EP2827490 describes a power transfer system including an AC-DC-AC converter. This converter includes a DC bus to which an energy storage device is connected.
  • the invention aims to resolve one or more of these drawbacks.
  • the invention thus relates to a power transfer system and a power transfer method, as defined in the appended claims.
  • the invention also relates to variants of the dependent claims.
  • Those skilled in the art will understand that each of the features of the dependent claims and the following description can be combined independently with the features of a independent claim, without constituting an intermediate generalization.
  • FIG.1 is a schematic representation of a power transfer system according to a first embodiment of the invention
  • FIG.2 is a schematic representation of a power transfer system according to the invention in a first mode of operation
  • FIG.3 is a schematic representation of a power transfer system according to the invention in a second operating mode
  • FIG.4 highlights an example of a converter configured to perform either a DC/DC or a DC/AC conversion
  • FIG.5 illustrates a switching solution for selectively connecting an energy storage system to a converter according to claim 4;
  • FIG.6 schematically illustrates an example of a converter configured to carry out either an AC/DC conversion or an AC/AC conversion
  • FIG.7 illustrates a first example of use of a switching matrix to carry out an AC/DC conversion
  • FIG.8 illustrates a second example of use of a switching matrix to carry out an AC/DC conversion.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a power transfer system according to one embodiment of the invention.
  • the power transfer system includes a controlled switch 41, a variable frequency converter 5, a connection interface 61 and another connection interface 62.
  • a power link includes a main power branch 4 and a secondary power branch 8 Power branches 4 and 8 are connected in parallel between connection interfaces 61 and 62.
  • Branch 4. includes the controlled switch 41.
  • the switch 41 may be a high voltage alternating current circuit breaker.
  • Branch 8 includes the variable frequency converter 5.
  • the connection interface 61 is connected to an alternating network 2, typically a three-phase alternating network.
  • the connection interface 62 is connected to a reversible or non-reversible electric machine 3, typically a synchronous machine which can be used as a motor or generator and can have its shaft connected to a pump/turbine.
  • variable frequency converter 5 is configured to carry out either an AC/DC conversion or an AC/AC conversion.
  • the variable frequency converter 5 has at least one AC interface to be connected to the connection interface 61 and a DC interface to be connected to the energy storage system 14 (or alternatively a DC network) and an AC interface in front be connected to connection interface 62.
  • the variable frequency converter 5 includes an AC/DC converter 11, a DC link 13 and another AC/DC converter 12.
  • the AC interface of the AC/DC converter 11 is connected to the connection interface 61 and the AC interface of the AC/DC converter 12 is connected to the connection interface 62.
  • the AC/DC converters 11 and 12 are current reversible.
  • the DC link 13 electrically connects the respective DC interfaces of the AC/DC converters 11 and 12, to allow power transfer between these DC interfaces.
  • the AC interface of the AC/DC converter 11 is connected to the connection interface 61 via a transformer 81.
  • the AC interface of the AC/DC converter 12 is connected to the connection interface 62 via a transformer 82.
  • the transformers 81 and 82 are configured to adapt the voltage on the connection interfaces 61 and 62 to the alternating interface of the converters 11 and 12.
  • the switches 151 and 152 make it possible to manage the start of the electrical machine 3 in a manner known per se.
  • the power transfer system 1 includes a control system 7 configured to control the switch 41, the switches 151, 152, the switching device 154 and the variable frequency converter 5. Independent control systems can also be used in place of the common control system 7.
  • the main switch 41 makes it possible to selectively connect/disconnect the electrical machine 3 and the alternating networks 2.
  • the control circuit 7 notably has a control mode in which, simultaneously, it opens the switch 41 of the main branch 4 and it transfers electrical power from the connection interface 61 to the connection interface 62 via the secondary branch 8 simultaneously, with increasing frequency on the connection interface 62, until it reaches the frequency of interface 61.
  • the control circuit 7 also has another control mode in which it closes the switch 41 of the main branch 4 to allow a transfer of power between the alternating network 2 and the electrical machine 3.
  • the converter 5 can also be used to slow down the rotation frequency of the electrical machine 3 and send corresponding electrical energy to the alternating network 2.
  • the AC/DC converter 12 includes an additional DC interface.
  • An energy storage system (usually designated by the acronym ESS) 14 is connected to this additional continuous interface.
  • ESS energy storage system
  • a DC power network can be connected to this additional DC interface.
  • a switching device 154 selectively connects/disconnects the additional DC interface and the ESS 14.
  • the control circuit 7 controls the transfer of power through the main branch 4, via the secondary branch 8 and the transfer of power from/to the energy storage system 14.
  • the AC/DC converter 12 has a first operating mode in which it performs a DC/AC conversion between the DC interface connected to link 13 and its alternative interface.
  • An example of this first mode of operation is illustrated in Figure 2.
  • the switching device 154 is opened to disconnect the ESS 14 from the alternating interface of the converter 12 and from the additional direct interface for security reasons, and the electric machine 3 is connected to the alternating interface of the converter 12 either by closing the switch 151 or by closing the switch 152 depending on the operating phase of the electric machine 3.
  • An example of Power flow is illustrated by the broken arrowed line in Figure 2, for a transfer of power going from the alternating network 2 to the electrical machine 3.
  • the AC/DC converter 12 has a second operating mode in which it carries out a DC/DC conversion between the DC interface connected to link 13 and the additional DC interface.
  • An example of the second mode of operation is illustrated in Figure 3.
  • the switching device 154 is closed to connect the ESS 14 to the additional DC interface of the converter 12, and the electrical machine 3 is disconnected of the alternating interface of the converter 12 by opening the two switches 151 and 152.
  • An example of the power flow is illustrated by the broken arrowed line in Figure 3, for a transfer of power between the alternating networks 2 and the ESS 14 .
  • the switch 41 can be closed and both the electric machine 3 and the ESS 14 can exchange electrical power with the alternating network 2.
  • variable frequency converter 5 can be used both to start the electrical machine 3 to transfer power to/from the ESS 14, without requiring an additional DC/DC converter thanks to specific use of the converter 12.
  • Any power converter selectively performing a DC/DC conversion or a DC/AC conversion can be used.
  • a converter can in particular be selected from the following designs: clamped neutral point converters (multilevel power converters which are characterized by the use of clamping diode for guarantee appropriate distribution of the voltage across the power switches) or active converters with clamped neutral point (IGBT transistors are connected in parallel to the clamping diodes) or any double or triple level converters.
  • FIG 4 illustrates an example of a converter 12 configured to carry out either a DC/DC conversion or a DC/AC conversion depending on the operating mode.
  • the converter 12 is connected to the continuous link 13 via the nodes 131 and 132.
  • the connection to the node 131 and 132 forms a first continuous interface of the converter 12.
  • the capacitors 133 and 134 are connected between the nodes 131 and 132 and connected to each other by node 135.
  • Node 135 forms a midpoint which can be grounded.
  • the converter 12 includes three symmetrical arms 121, 122 and 123, connected between the nodes 131 and 132.
  • the arm 121 includes four controlled switches 1216, 1217, 1218 and 1219.
  • the transistor 1216 is connected to the transistor 1217 via a lower connection node 1212.
  • Transistor 1217 is connected to transistor 218 via middle connection node 1211.
  • Transistor 218 is connected to transistor 219 via upper connection node 1213.
  • a diode 1214 is connected between node 1212 and an intermediate node 1210.
  • Node 1210 is connected to node 135.
  • a diode 1215 is connected between node 1210 and node 1213.
  • the arm 122 provides a similar structure with four controlled and connected switches.
  • the controlled switches are similarly connected through the lower connection node 1222, the middle connection node 1221, and the upper connection node 1223.
  • Diodes are connected between the lower connection node 1222 and the connection node upper 1223, with an intermediate node 1220.
  • Node 1220 is connected to node 135.
  • the arm 123 provides a similar structure with four controlled and connected switches.
  • the controlled switches are similarly connected through the lower connection node 1232, the middle connection node 1231, and the upper connection node 1233.
  • Diodes are connected between the lower connection node 1232 and the upper connection node 1232.
  • Node 1230 is connected to node 135.
  • the converter 12 has the following connections:
  • -node 1212 is connected to terminal 171;
  • -node 1222 is connected to terminal 172;
  • -node 1223 is connected to terminal 182;
  • -node 1233 is connected to terminal 183;
  • -node 1221 is connected to terminal 192;
  • -node 1231 is connected to terminal 193; -node 1230 is connected to terminal 194.
  • Terminals 191 to 193 form an alternating interface of the converter 12.
  • Terminals 171 to 173 and terminals 181 to 183 form a second alternating interface of the converter 12.
  • Terminal 194 forms a neutral point of the converter 12.
  • Figure 5 illustrates a switching solution for selectively connecting the energy storage system 14 to the converter 12.
  • the ESS 14 includes two energy storage elements 141 and 142 connected between the nodes 143 and
  • connection node 145 Node 144 is connected to terminals 181 to 183 by controlled switching means 180 and inductive means 184.
  • Node 143 is connected to terminals 171 to 173 by controlled switching means 170 and inductive means 174. The node
  • Each arm 121 to 123 is used in alternating operating mode to generate a respective phase of alternating voltage on a respective terminal 191 to 193. In this alternative operating mode, switches controlled by the switching means 170, 180 and 190 are open .
  • Each arm 121 to 123 is used in continuous operating mode to generate a higher voltage on terminals 181 to 183, to apply a lower direct voltage to terminals 171 to 173 and to apply a neutral voltage to terminals 191 to 193.
  • the controlled switches of the switching means 170, 180 and 190 are closed.
  • the converter 12 operates as two bidirectional and independent DC/DC converters.
  • the converter 12 can thus easily exchange power with the alternating network 2 either by receiving or sending power.
  • controlled switches 1218 and 1219 combined with an energy storage element 142 and inductive means 184 form a DC/DC converter.
  • the current passing through the inductive means 184 can be controlled to define the voltage across the capacitor 133.
  • the controlled switches 1216 and 1217 combined with an energy storage element 141 and inductive means 174 form a DC/DC converter.
  • the current passing through the inductive means 174 can be controlled to define the voltage across the capacitor 134.
  • power storage is carried out with energy storage elements 141 and 142 at a lower voltage level.
  • the ESS 14 (or a continuous network) can thus be used to smooth the power on the alternating network 2 or provide auxiliary services using the variable frequency converter 5.
  • the ESS 14 may for example include batteries, supercapacitors, or similar devices known per se for charging or discharging electrical power
  • FIG. 6 schematically illustrates an example of another converter 5 configured to carry out either an alternating/continuous conversion or an alternating/alternating conversion.
  • Converter 5 is based on a switching matrix. Each switch of the switching matrix is for example a semiconductor component or the series/parallel combination of semiconductor components.
  • the converter 5 includes an alternating interface 51 connected to the connection interface 61 and supplying the alternating voltages Vi 1, Vi2 and Vi3 of the alternating three-phase network.
  • Converter 5 also includes a dual interface 52 supplying voltages Vo1, Vo2 and Vo3.
  • the interfaces 51 and 52 are connected via a switching matrix 53.
  • Figure 7 provides a more detailed example of the switching matrix 53, based on controlled switches 531 to 539: -switch 531 selectively makes the connection between potential Vi1 and potential Vo1;
  • -switch 532 selectively makes the connection between potential Vi2 and potential Vo1;
  • -switch 533 selectively makes the connection between potential Vi3 and potential Vo1;
  • -switch 534 selectively makes the connection between potential Vi1 and potential Vo2;
  • -switch 535 selectively makes the connection between potential Vi2 and potential Vo2;
  • -switch 536 selectively makes the connection between potential Vi3 and potential Vo2;
  • -switch 537 selectively makes the connection between potential Vi1 and potential Vo3;
  • -switch 538 selectively makes the connection between potential Vi2 and potential Vo3;
  • -switch 539 selectively makes the connection between potential Vi3 and potential Vo3.
  • an alternating/alternating conversion can be carried out with the frequency variation function.
  • converter 5 can also generate separate DC voltages respectively for voltages Vo1, Vo2 and Vo3. These three DC voltages can be used to connect two separate energy storage devices.
  • a filter for example an inductor, and advantageously connected between each of the voltages Vo1, Vo2 or Vo3 and a corresponding energy storage device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

L'invention concerne un système de transfert de puissance (1), comprenant une première branche (4) incluant un interrupteur commandé (41), et une deuxième branche (8) incluant un convertisseur à fréquence variable (5) et connectées en parallèle entre un réseau alternatif (2) et une machine électrique (3), -le convertisseur à fréquence variable (5) comprend : -une première interface alternatif connectée à la première interface de connexion (61 ); -une deuxième interface alternatif (191, 192, 193) connectée à la deuxième interface de connexion (62); -une troisième interface continu (171,172,173, 181, 182, 183); -le convertisseur à fréquence variable (5) étant configuré pour réaliser soit une conversion alternatif/alternatif entre les première et deuxième interfaces alternatif dans un premier mode ou pour réaliser une conversion alternatif/continu entre la première interface alternatif et la troisième interface continu dans un deuxième mode; -un système de stockage d'énergie (14) connecté à la troisième interface continu.

Description

SYSTEME DE TRANSFERT DE PUISSANCE POUR PILOTER ECONOMIQUEMENT UNE MACHINE ELECTRIQUE ET LA CONNECTER A UN SYSTEME DE STOCKAGE D’ENERGIE
[0001] [L’invention concerne le transfert de puissance entre un réseau alternatif et une machine électrique réversible ou non réversible, utilisant un système de stockage d’énergie. En particulier, l’invention concerne l’utilisation d’un système permettant le démarrage de la machine électrique en contrôlant sa vitesse.
[0002] De nombreux barrages hydroélectriques incluent une pompe/turbine réversible utilisée soit en mode pompe pour conduire de l’eau au dessus du barrage et consommer de l’électricité provenant du réseau alternatif, soit en mode turbine pour générer de la puissance électrique transférée vers un réseau alternatif. Un système de transfert de puissance connu comprend une première branche et une deuxième branche connectées en parallèle pour former un lien de puissance entre le réseau alternatif et la machine électrique. La première branche comprend un interrupteur commandé. Lorsque l’interrupteur commandé est fermé, une puissance électrique nominale peut être échangée entre le réseau alternatif et la machine électrique. Pour démarrer une machine électrique comme une pompe/turbine, cette machine électrique a initialement une vitesse nulle et doit être accélérée jusqu’à ce qu’elle atteigne la vitesse de synchronisation du réseau alternatif. Ainsi, la deuxième branche comprend un convertisseur à fréquence variable comprenant des premier et second convertisseurs alternatif/continu. Les interfaces alternatif de ces convertisseurs alternatif/continu sont connectées respectivement au réseau alternatif et à la pompe/turbine. L’interrupteur commandé est initialement ouvert. Le convertisseur à fréquence variable transfère de la puissance vers la machine électrique jusqu’à ce qu’elle atteigne la vitesse de synchronisation du réseau alternatif. L’interrupteur commandé est ensuite fermé une fois que cette vitesse de synchronisation est atteinte.
[0003] De plus, ce système de transfert de puissance peut également inclure un système d’hybridation qui comprend un convertisseur alternatif/continu connecté au lien de puissance et un système de stockage d’énergie connecté à l’interface continu du convertisseur alternatif/continu. Ce système de stockage d’énergie est une source continue réversible qui est capable de stocker de l’énergie électrique provenant du réseau alternatif et de renvoyer l’énergie vers le réseau alternatif via le convertisseur. Ce système d’hybridation apporte plus de flexibilité au système de transfert de puissance, en stockant par exemple de l’énergie générée par la machine électrique si le réseau alternatif requiert transitoirement moins de puissance. Un tel système d’hybridation fournit une meilleure adaptation dynamique aux exigences de puissance.
[0004] La demande de brevet W02022/003008 décrit un système de transfert de puissance dans lequel un système de stockage d’énergie est connecté au lien continu connectant les convertisseurs alternatif/continu du convertisseur de fréquence variable. Dans certains modes de réalisation, il peut être requis de connecter le système de stockage d’énergie au lien continu par l’intermédiaire d’un convertisseur continu/continu. Une telle solution peut se révéler relativement coûteuse, ce qui limite son développement commercial.
[0005] Le document EP 1976092 décrit un système de transfert de puissance entre une turbine hydroélectrique et un réseau alternatif. Un convertisseur à fréquence variable AC-DC-AC comprend un bus continu auquel est connecté un dispositif de stockage d’énergie.
[0006] Le document XP32985405 décrit un système de transfert de puissance muni d’un convertisseur AC-AC. Le convertisseur à fréquence variable est basé sur un réseau matriciel d’interrupteurs.
[0007] Le document EP2827490 décrit un système de transfert de puissance incluant un convertisseur AC-DC-AC. Ce convertisseur comprend un bus continu auquel est connecté un dispositif de stockage d’énergie.
[0008] L’invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. L’invention concerne ainsi un système de transfert de puissance et un procédé de transfert de puissance, tels que définis dans les revendications annexées.
[0009] L’invention concerne également les variantes des revendications dépendantes. L’homme du métier du domaine comprendra que chacune des caractéristiques des revendications dépendantes et de la description qui suivent peut être combinée indépendamment avec les caractéristiques d’une revendication indépendante, sans pour autant constituer une généralisation intermédiaire.
[0010]
[0011] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront davantage de la description qui en est donnée par la suite, à titre illustratif et de façon entièrement non limitative, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
[0012] [Fig.1 ] est une représentation schématique d’un système de transfert de puissance selon un premier mode de réalisation de l’invention;
[0013] [Fig.2] est une représentation schématique d’un système de transfert de puissance selon l’invention dans un premier mode de fonctionnement;
[0014] [Fig.3] est une représentation schématique d’un système de transfert de puissance selon l’invention dans un deuxième mode de fonctionnement;
[0015] [Fig.4] highlights an example of a converter configured to perform either a DC/DC or a DC/AC conversion;
[0016] [Fig.5] illustre une solution de commutation pour connecter sélectivement un système de stockage d’énergie un convertisseur selon la revendication 4;
[0017] [Fig.6] illustre schématiquement un exemple d’un convertisseur configuré pour réaliser soit une conversion alternatif/continu ou une conversion alternatif/alternatif;
[0018] [Fig.7] illustre un premier exemple d’utilisation d’une matrice de commutation pour réaliser une conversion alternatif/continu;
[0019] [Fig.8] illustre un deuxième exemple d’utilisation d’une matrice de commutation pour réaliser une conversion alternatif/continu.
[0020] La figure 1 est une représentation schématique d’un système de transfert de puissance selon un mode de réalisation de l’invention. Le système de transfert de puissance inclut un commutateur contrôlé 41 , un convertisseur à fréquence variable 5, une interface de connexion 61 et une autre interface de connexion 62. Un lien de puissance inclut une branche de puissance principale 4 et une branche de puissance secondaire 8. Les branches de puissance 4 et 8 sont connectées en parallèle entre les interfaces de connexion 61 et 62. La branche 4 inclut l’interrupteur commandé 41 . L’interrupteur 41 peut être un disjoncteur haute tension courant alternatif. La branche 8 comprend le convertisseur à fréquence variable 5. L’interface de connexion 61 est connectée à un réseau alternatif 2, typiquement un réseau alternatif triphasé. L’interface de connexion 62 est connectée à une machine électrique 3 réversible ou non réversible, typiquement une machine synchrone qui peut être utilisée en moteur ou en génératrice et peut avoir son arbre connecté à une pompe/turbine.
[0021] Le convertisseur de fréquence variable 5 est configuré pour réaliser soit une conversion alternatif/continu ou une conversion alternatif/alternatif. Ainsi, le convertisseur à fréquence variable 5 a au moins une interface alternatif devant être connectée à l’interface de connexion 61 et une interface continu à connecter au système de stockage d’énergie 14 (ou alternativement un réseau continu) et une interface alternatif devant être connectée à l’interface de connexion 62.
[0022] Dans le mode de réalisation illustré, le convertisseur à fréquence variable 5 inclut un convertisseur alternatif/continu 11 , un lien continu 13 et un autre convertisseur alternatif/continu 12. L’interface alternatif du convertisseur alternatif/continu 11 est connectée à l’interface de connexion 61 et l’interface alternatif du convertisseur alternatif/continu 12 est connectée à l’interface de connexion 62. Les convertisseurs alternatif/continu 11 et 12 sont réversibles en courant. Le lien continu 13 connecte électriquement les interfaces continu respectives des convertisseurs alternatif/continu 11 et 12, pour permettre un transfert de puissance entre ces interfaces continues.
[0023] Dans ce mode de réalisation, avantageusement, l’interface alternatif du convertisseur alternatif/continu 11 est connectée à l’interface de connexion 61 par l’intermédiaire d’un transformateur 81. L’interface alternatif du convertisseur alternatif/continu 12 est connectée à l’interface de connexion 62 par l’intermédiaire d’un transformateur 82. Les transformateurs 81 et 82 sont configurés pour adapter la tension sur les interfaces de connexion 61 et 62 aux interface alternatif des convertisseurs 11 et 12. Les commutateurs 151 et 152 permettent de gérer le démarrage de la machine électrique 3 de façon connue en soi. [0024] Le système de transfert de puissance 1 inclut un système de contrôle 7 configuré pour commander l’interrupteur 41 , les interrupteurs 151 ,152, le dispositif de commutation 154 et le convertisseur à fréquence variable 5. Des systèmes de commande indépendant peuvent aussi être utilisés à la place du système de commande commun 7.
[0025] Le commutateur principal 41 permet de connecter/déconnecter sélectivement la machine électrique 3 et le réseaux alternatifs 2. Le circuit de commande 7 a notamment un mode de commande dans lequel, simultanément, il ouvre l’interrupteur 41 de la branche principale 4 et il transfère de la puissance électrique provenant de l’interface de connexion 61 vers l’interface de connexion 62 par l’intermédiaire de la branche secondaire 8 simultanément, avec une fréquence croissante sur l’interface de connexion 62, jusqu’à ce qu’elle atteigne la fréquence de l’interface 61 . Le circuit de commande 7 présente également un autre mode de commande dans lequel il ferme l’interrupteur 41 de la branche principale 4 pour permettre un transfert de puissance entre le réseau alternatif 2 et la machines électrique 3. Dans un autre mode de fonctionnement, le convertisseur 5 peut également être utilisé pour ralentir la fréquence de rotation de la machine électrique 3 et envoyer une énergie électrique correspondante vers le réseau alternatif 2.
[0026] Le convertisseur alternatif/continu 12 comprend une interface continu additionnelle. Un système de stockage d’énergie (usuellement désigné par l’acronyme ESS) 14 est connecté à cette interface continue additionnelle. En alternative, un réseau de puissance continu peut être connecté à cette interface continu additionnelle. Un exemple de mode de réalisation de ce convertisseur alternatif/continu 12 sera décrit plus en détail par la suite. Un dispositif de commutation 154 connecte/déconnecte sélectivement l’interface continue additionnelle et l’ESS 14.
[0027] Le circuit de commande 7 contrôle le transfert de puissance à travers la branche principale 4, par l’intermédiaire de la branche secondaire 8 et le transfert de puissance depuis/vers le système de stockage d’énergie 14.
[0028] Le convertisseur alternatif/continus 12 a un premier mode de fonctionnement dans lequel il réalise une conversion continu/alternatif entre l’interface continu connectée au lien 13 et son interface alternatif. Un exemple de ce premier mode de fonctionnement est illustré à la figure 2. Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif de commutation 154 est ouvert pour déconnecter l’ESS 14 de l’interface alternatif du convertisseur 12 et de l’interface continue additionnelle pour des motifs de sécurité, et la machine électrique 3 est connectée à l’interface alternatif du convertisseur 12 soit en fermant l’interrupteur 151 soit en fermant l’interrupteur 152 en fonction de la phase de fonctionnement de la machine électrique 3. Un exemple de flux de puissance est illustré par la ligne fléchée discontinue sur la figure 2, pour un transfert de puissance allant du réseau alternatif 2 vers la machine électrique 3.
[0029] Le convertisseur alternatif/continu 12 a un deuxième mode de fonctionnement dans lequel il réalise une conversion continu/continu entre l’interface continu connectée au lien 13 et l’interface continu additionnelle. Un exemple du deuxième mode de fonctionnement est illustré à la figure 3. Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif de commutation 154 est fermé pour connecter l’ESS 14 à l’interface continu additionnelle du convertisseur 12, et la machine électrique 3 est déconnectée de l’interface alternatif du convertisseur 12 en ouvrant les deux interrupteurs 151 et 152. Un exemple du flux de puissance est illustré par la ligne fléchée discontinue sur la figure 3, pour un transfert de puissance entre les réseaux alternatif 2 et l’ESS 14.
[0030] Dans un mode de fonctionnement supplémentaire, l’interrupteur 41 peut être fermé et à la fois la machine électrique 3 et l’ESS 14 peuvent échanger de la puissance électrique avec le réseau alternatif 2.
[0031] Ainsi, le convertisseur à fréquence variable 5 peut être utilisé à la fois pour démarrer la machine électrique 3 pour transférer de la puissance vers/provenant de l’ESS 14, sans requérir un convertisseur continu/continu additionnel grâce à une utilisation spécifique du convertisseur 12.
[0032] Tout convertisseur de puissance réalisant sélectivement une conversion continu/continue ou une conversion continu/alternatif peut être utilisé. Un tel convertisseur peut notamment être sélectionné parmi les conceptions suivantes : les convertisseurs à point neutre clampé (convertisseurs de puissance multiniveaux qui sont caractérisées par l’utilisation de diode de clampage pour garantir une répartition appropriée de la tension aux bornes des interrupteurs de puissance) ou des convertisseurs actifs à point neutre clampé (des transistors IGBT sont connectés en parallèle aux diodes de clampage) ou tous convertisseurs à double ou triple niveau.
[0033] La figure 4 illustre un exemple d’un convertisseur 12 configuré pour réaliser soit une conversion continu/continu ou une conversion continu/alternatif en fonction du mode de fonctionnement. Le convertisseur 12 est connecté au lien continu 13 par l’intermédiaire des nœuds 131 et 132. La connexion au nœud 131 et 132 forme une première interface continu du convertisseur 12. De façon connue en soi, les condensateurs 133 et 134 sont connectés entre les nœuds 131 et 132 et connectés les uns aux autres par le nœud 135. Le nœud 135 forme un point milieu qui peut être mis à la terre. Le convertisseur 12 inclut trois bras symétriques 121 ,122 et 123, connectés entre les nœuds 131 et 132. Le bras 121 inclut quatre interrupteurs commandés 1216, 1217, 1218 et 1219. Le transistor 1216 est connecté au transistor 1217 par l’intermédiaire d’un nœud de connexion inférieur 1212. Le transistor 1217 est connecté au transistor 218 par l’intermédiaire du nœud de connexion médian 1211. Le transistor 218 est connecté au transistor 219 par l’intermédiaire du nœud de connexion supérieur 1213. Une diode 1214 est connectée entre le nœud 1212 et un nœud intermédiaire 1210. Le nœud 1210 est connecté au nœud 135. Une diode 1215 est connectée entre le nœud 1210 et le nœud 1213.
[0034] Le bras 122 fournit une structure similaire avec quatre interrupteurs commandés et connectés. Les interrupteurs commandés sont connectés de façon similaire par l’intermédiaire du nœud de connexion inférieur 1222, le nœud de connexion médian 1221 , et le nœud de connexion supérieur 1223. Des diodes sont connectées entre le nœud de connexion inférieur 1222 et le nœud de connexion supérieur 1223, avec un nœud intermédiaire 1220. Le nœud 1220 est connecté au nœud 135.
[0035] Le bras 123 fournit une structure similaire avec quatre interrupteurs commandés et connectés. Les interrupteurs commandés sont connectés de façon similaire par l’intermédiaire du nœud de connexion inférieur 1232, le nœud de connexion médian 1231 , et le nœud de connexion supérieur 1233. Des diodes sont connectées entre le nœud de connexion inférieur 1232 et le nœud de connexion supérieur 1233, avec un nœud intermédiaire 1230. Le nœud 1230 est connecté au nœud 135.
[0036] Le convertisseur 12 a les connexions suivantes :
-le nœud 1212 est connecté à la borne 171 ;
-le nœud 1222 est connecté à la borne 172 ;
-le nœud 1232 est connecté à la borne 173 ;
-le nœud 1213 est connecté à la borne 181 ;
-le nœud 1223 est connecté à la borne 182 ;
-le nœud 1233 est connecté à la borne 183 ;
-le nœud 1211 est connecté à la borne 191 ;
-le nœud 1221 est connecté à la borne 192 ;
-le nœud 1231 est connecté à la borne 193 ; -le nœud 1230 est connecté à la borne 194.
[0037] Les bornes 191 à 193 forment une interface alternatif du convertisseur 12. Les bornes 171 à 173 et les bornes 181 à 183 forment une deuxième interface alternatif du convertisseur 12. La borne 194 forme un point neutre du convertisseur 12.
[0038] La figure 5 illustre une solution de commutation pour connecter sélectivement le système de stockage d’énergie 14 au convertisseur 12. L’ESS 14 inclut deux éléments de stockage d’énergie 141 et 142 connectés entre les nœuds 143 et
144 par l’intermédiaire du nœud de connexion 145. Le nœud 144 est connecté aux bornes 181 à 183 par des moyens de commutation commandés 180 et des moyens inductifs 184. Le nœud 143 est connecté aux bornes 171 à 173 par des moyens de commutation commandés 170 et des moyens inductifs 174. Le nœud
145 est connecté aux bornes 191 à 193 par des moyens de commutation commandés 190. La borne 194 est connectée au nœud intermédiaire 145. Les éléments de stockage d’énergie 142 et 141 et les moyens inductifs 184 et 174 sont ainsi connectés entre le nœud neutre 145 et les niveaux supérieur et inférieur par l’intermédiaire des moyens de commutation commandés 180 et 170 respectivement. Les niveaux supérieur et inférieur sont générés en mode de fonctionnement continu sur les nœuds 1213 et 1212 respectivement (et les nœuds 1223-1222 et les nœuds 1233-1232 pour les bras 122 et 123). [0039] Chaque bras 121 à 123 est utilisé en mode de fonctionnement alternatif pour générer une phase respective de tension alternative sur une borne respective 191 à 193. Dans ce mode de fonctionnement alternatif, des interrupteurs commandés des moyens de commutation 170,180 et 190 sont ouverts.
[0040] Chaque bras 121 à 123 est utilisé en mode de fonctionnement continu pour générer une tension supérieure sur les bornes 181 à 183, pour appliquer une tension continue inférieure sur les bornes 171 à 173 et pour appliquer une tension neutre sur les bornes 191 à 193. Dans ce mode de fonctionnement continu, les interrupteurs commandés des moyens de commutation 170,180 et 190 sont fermés.
[0041] Dans le mode de fonctionnement continu, le convertisseur 12 fonctionne comme deux convertisseurs continu/continu bidirectionnels et indépendants. Le convertisseur 12 peut ainsi aisément échanger de la puissance avec le réseau alternatif 2 soit en recevant soit en envoyant de la puissance. Par exemple, des commutateurs contrôlés 1218 et 1219 combinés avec un élément de stockage d’énergie 142 et des moyens inductifs 184 forment un convertisseur continu/continu. En utilisant un contrôle complémentaire des interrupteurs commandés 1218 et 1219 par l’intermédiaire de leur rapport cyclique, le courant traversant les moyens inductifs 184 peut être contrôlé pour définir la tension aux bornes du condensateur 133. De façon similaire, les interrupteurs commandés 1216 et 1217 combinés avec un élément de stockage d’énergie 141 et des moyens inductifs 174 forment un convertisseur continu/continu. En utilisant un contrôle complémentaire des interrupteurs commandés 1216 et 1217 par l’intermédiaire de leur rapport cyclique, le courant traversant les moyens inductifs 174 peut être contrôlé pour définir la tension aux bornes du condensateur 134.
[0042] Dans ce mode de réalisation, le stockage de puissance est réalisé avec des éléments de stockage d’énergie 141 et 142 à un niveau de tension inférieur.
[0043] L’ESS 14 (ou un réseau continu) peut ainsi être utilisé pour lisser la puissance sur le réseau alternatif 2 ou fournir des services auxiliaires en utilisant le convertisseur à fréquence variable 5. [0044] L’ESS 14 peut par exemple inclure des batteries, des supercapacités, ou des dispositifs similaires connus en soi pour charger ou décharger de la puissance électrique
[0045] La figure 6 illustre schématiquement un exemple d’un autre convertisseur 5 configurés pour réaliser soient une conversion alternatif/continue ou une conversion alternatif/alternatif. Le convertisseur 5 est basé sur une matrice de commutation. Chaque interrupteur de la matrice de commutation est par exemple un composant semi-conducteur ou la combinaison en série/en parallèle de composants semi-conducteur. Le convertisseur 5 comprend une interface alternatif 51 connectée à l’interface de connexion 61 et fournissant les tensions alternatif Vi 1 , Vi2 et Vi3 du réseau triphasé alternatif. Le convertisseur 5 comprend également une interface double 52 fournissant les tensions Vo1 , Vo2 et Vo3. Les interfaces 51 et 52 sont connectées par l’intermédiaire d’une matrice de commutation 53. La figure 7 fournit un exemple plus détaillé de la matrice de commutation 53, en se basant sur des interrupteurs commandés 531 à 539 : -l’interrupteur 531 réalise sélectivement la connexion entre le potentiel Vi1 et le potentiel Vo1 ;
-l’interrupteur 532 réalise sélectivement la connexion entre le potentiel Vi2 et le potentiel Vo1 ;
-l’interrupteur 533 réalise sélectivement la connexion entre le potentiel Vi3 et le potentiel Vo1 ;
-l’interrupteur 534 réalise sélectivement la connexion entre le potentiel Vi1 et le potentiel Vo2 ;
-l’interrupteur 535 réalise sélectivement la connexion entre le potentiel Vi2 et le potentiel Vo2 ;
-l’interrupteur 536 réalise sélectivement la connexion entre le potentiel Vi3 et le potentiel Vo2 ;
-l’interrupteur 537 réalise sélectivement la connexion entre le potentiel Vi1 et le potentiel Vo3 ;
-l’interrupteur 538 réalise sélectivement la connexion entre le potentiel Vi2 et le potentiel Vo3 ;
-l’interrupteur 539 réalise sélectivement la connexion entre le potentiel Vi3 et le potentiel Vo3. [0046] Par un contrôle approprié des interrupteurs 531 à 539, une conversion alternatif/alternatif peut être réalisé avec la fonction de variation de fréquence. Avec un autre contrôle des interrupteurs 531 à 539, le convertisseur 5 peuvent également générer des tensions continues distinctes respectives pour les tensions Vo1 , Vo2 et Vo3. Ces trois tensions continu peuvent être utilisées pour connecter deux dispositifs de stockage d’énergie distincts.
[0047] Dans l’exemple illustré à la figure 8, seulement les interrupteurs 531 à 536 sont contrôlés pour générer des tensions continu pour les tensions Vo1 et Vo2. Des exemples de commandes correspondantes d’une telle matrice de commutation sont décrits dans le document ‘Matrix Converter Based AC/DC Rectifier’ published by IEEE for the event Region 8 SIBIRCON-2010, Irkutsk Listvyanka, Russia, July 11 — 15, 2010.
[0048] Un filtre, par exemple une inductance, et avantageusement connectée entre chacune des tensions Vo1 , Vo2 ou Vo3 et un dispositif de stockage d’énergie correspondant.

Claims

REVENDICATIONS
1 . [Système de transfert de puissance (1 ), comprenant une première branche (4) et une seconde branche (8) connectées en parallèle entre une première interface de connexion (61 ) à connecter au réseau alternatif (2) et une deuxième interface de connexion (62) à connecter à une machine électrique (3), la première branche (4) comprenant un interrupteur commandé (41 ), la deuxième branche (8) comprenant un convertisseur à fréquence variable (5), -le convertisseur à fréquence variable (5) comprenant :
-une première interface alternatif connectée à la première interface de connexion (61 ) ;
-une seconde interface alternatif (191 ,192,193) connectée à la seconde interface de connexion (62) ;
-une troisième interface continu (171 ,172,173,181 ,182,183) ;
-le convertisseur à fréquence variable (5) étant configuré pour réaliser soit une conversion alternatif/alternatif entre la première interface alternatif et la deuxième interface alternatif dans un premier mode de fonctionnement ou pour réaliser une conversion alternatif/continu entre la première interface alternatif et la troisième interface continu dans un second mode de fonctionnement ;
-le système de transfert de puissance (1 ) comprenant en outre:
-un système de stockage d’énergie (14) ou un réseau continu connecté à la troisième interface continu;
-un dispositif de commutation (154) configuré pour déconnecter sélectivement le système de stockage d’énergie (14) ou le réseau continu de la troisième interface continu (171 ,172,173,181 ,182,183) dans le premier mode de fonctionnement et pour connecter le système de stockage d’énergie (14) ou le réseau continu à la troisième interface continu (171 , 172, 173, 181 , 182, 183) dans le deuxième mode de fonctionnement;
-des moyens de commutation commandée (121 ,122,123) configurés pour connecter sélectivement la première interface alternatif à la deuxième interface alternatif dans le premier mode de fonctionnement et pour connecter la première interface alternatif à la troisième interface continu dans le deuxième mode de fonctionnement.
2. Système de transfert de puissance (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel le convertisseur à fréquence variable (5) comprend :
-un premier convertisseur alternatif/continu (11 ) ayant ladite première interface alternatif et une première interface continu, et
-un deuxième convertisseur alternatif/continu (12) ayant ladite deuxième interface alternatif (191 , 192, 193) et une deuxième interface continu (131 , 132), les première et deuxième interfaces continu étant connectées par un lien continu (13), le deuxième convertisseur alternatif/continu (12) comprenant en outre ladite troisième interface continu (171 ,172,173, 181 , 182, 183), le deuxième convertisseur alternatif/continu (12) réalisant une conversion continu/alternatif entre la deuxième interface continu et la deuxième interface alternatif dans le premier mode de fonctionnement et réalisant une conversion continu/continu entre les deuxième et troisième interfaces continu dans le deuxième mode de fonctionnement.
3. Système de transfert de puissance (1 ) selon la revendication 2, dans lequel le deuxième convertisseur alternatif/continu (12) inclut au moins un premier bras de conversion (121 ) comprenant au moins des premier à quatrième interrupteurs commandés positionnés entre deux potentiels de la deuxième interface continu (131 , 132), des première et deuxième diodes (1214, 1215), un nœud intermédiaire (1210), la première diode (1214) étant connectée entre le nœud intermédiaire (1210) et un premier nœud de connexion (1212) entre les premier et deuxième interrupteurs commandés, la deuxième diode (1215) étant connectée entre le nœud intermédiaire (1210) et un deuxième nœud de connexion (1213) entre les troisièmes et quatrièmes interrupteurs commandés, dans lequel dans le deuxième mode de fonctionnement, les moyens de commutation (170, 180, 190) sont configurés pour connecter le premier nœud de connexion (1212) à une borne de niveau inférieur (171 ) de la troisième interface continu, pour connecter le nœud intermédiaire (1210) et le nœud de connexion entre les deuxième et troisième interrupteurs commandés à une borne de niveau intermédiaire (194), et pour connecter le deuxième nœud de connexion (1213) à une borne de niveau supérieur (181 ) de la troisième interface continu.
4. Système de transfert de puissance (1 ) selon la revendication 3, dans lequel le nœud intermédiaire (1210) est configuré pour être connecté à la terre.
5. Système de transfert de puissance (1) selon la revendication 3 ou 4, comprenant des premier et deuxième condensateurs (134, 133) connectés respectivement entre un potentiel inférieur de la deuxième interface continu et le nœud intermédiaire (1210) et entre le nœud intermédiaire (1210) et un potentiel supérieur de la deuxième interface continu.
6. Système de transfert de puissance (1 ) selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, comprenant en outre un système de stockage d’énergie (14) ayant un premier dispositif de stockage (141 ) connecté entre la borne de niveau inférieur (171 ) et la borne de niveau intermédiaire (194) et un deuxième dispositif de stockage (142) connecté entre la borne de niveau intermédiaire (194) et la borne de niveau supérieur (181 ).
7. Système de transfert de puissance (1) selon la revendication 6, dans lequel la borne de niveau inférieur (171 ) est connectée au premier dispositif de stockage (141 ) par l’intermédiaire de moyens inductifs (174) et de moyens de commutation contrôlée (170) connectés en série et dans lequel la borne de niveau supérieur (181 ) est connectée au deuxième dispositif de stockage (142) par l’intermédiaire de moyens inductifs (184) et de moyens de commutation contrôlée (180) connectés en série.
8. Système de transfert de puissance (1 ) selon l’une quelconque des revendications 3 à 7, comprenant des moyens de contrôle configurés pour, dans le deuxième mode de fonctionnement, appliquer des signaux de commande complémentaires sur les premier et deuxième interrupteurs, et appliquer des signaux de commande complémentaire sur les troisième et quatrième interrupteurs, les moyens de contrôle définissant les signaux de contrôles complémentaires pour contrôler les courants traversant la borne de niveau supérieur (181 ) et la borne de niveau inférieur (171 ) respectivement.
9. Système de transfert de puissance (1 ) selon l’une quelconque des revendications 3 à 8, dans lequel le second convertisseur alternatif/continu (12) inclut au moins trois bras de conversion supplémentaires similaires au premier bras de conversion et connectés entre les deux potentiels de la deuxième interface continu (131 , 132).
10. Système de transfert de puissance (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel le convertisseur à fréquence variable (5) comprend une matrice d’interrupteurs commandés (53) comprenant, pour chacune des 3 phases de la première interface alternatif, et pour au moins deux bornes distinctes de la troisième interface continu, un interrupteur commandé respectif connectant une phase donnée de la première interface alternatif à une borne donnée de la troisième interface continu.
11 . Système d’alimentation électrique, incluant:
-un système de transfert de puissance (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes ;
-une centrale hydroélectrique comprenant une machine électrique connectée à ladite deuxième interface de connexion et une turbine hydraulique couplée à ladite machine électrique.
12. Procédé de transfert de puissance, comprenant les étapes de:
-fournir un système de transfert de puissance (1 ), comprenant une première branche (4) et une deuxième branche (8) connectées en parallèle entre une première interface de connexion (61 ) connectée à un réseau alternatif (2) et une deuxième interface de connexion (62) connectée à une machine électrique (3), la première branche (4) comprenant un interrupteur commandé (41 ), la deuxième branche (8) comprenant un convertisseur à fréquence variable (5), le convertisseur à fréquence variable (5) comprenant: -une première interface alternatif connectée à la première interface de connexion (61 );
-une deuxième interface alternatif (191 , 192, 193) connectée à la deuxième interface de connexion (62);
-une troisième interface continu (171 ,172,173, 181 , 182, 183);
-un système de stockage d’énergie (14) ou un réseau continu connecté à la troisième interface continu;
-faire fonctionner le convertisseur à fréquence variable (5) pour réaliser soit une conversion alternatif/alternatif entre la première interface alternatif et la deuxième interface alternatif dans un premier mode de fonctionnement ou pour réaliser une conversion alternatif/continu entre la première interface alternatif et la troisième interface continu dans un second mode de fonctionnement ;
-connecter sélectivement la deuxième interface alternatif à la deuxième interface continu et déconnecter le système de stockage d’énergie ou le réseau continu de la troisième interface continu dans le premier mode de fonctionnement ou connecter la troisième interface continu au système de stockage d’énergie (14) ou au réseau continu dans le deuxième mode de fonctionnement.]
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