EP4732421A1

EP4732421A1 - Convertisseur électrique continu-continu isolé, réseau électrique comprenant un tel convertisseur et procédé de conversion associé

Info

Publication number: EP4732421A1
Application number: EP24735576.1A
Authority: EP
Inventors: Christophe Taurand; Adrien BOËL
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2023-06-20
Filing date: 2024-06-19
Publication date: 2026-04-29
Also published as: WO2024261034A1; FR3150367A1; CN121359361A

Abstract

Convertisseur électrique continu-continu (2) isolé, configuré pour convertir un premier courant continu sous une première tension reçue à des bornes d'entrée (4) en un second courant continu sous une seconde tension à des bornes de sortie (6), le convertisseur électrique (2) comprenant un premier circuit (10) relié aux bornes d'entrée (4)et un second circuit (12) relié aux bornes de sortie (6) le convertisseur électrique (2) comprenant en outre un coupleur magnétique (14) couplant le premier circuit (10) au second circuit (12), le convertisseur électrique (2) comprenant un contrôleur (8) configuré pour commander des interrupteurs commandés (T1; T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8) selon au moins une loi de commande la loi de commande définissant une variation d'une fréquence de commutation du convertisseur électrique (2) en fonction d'au moins une valeur de tension, dite valeur ajustée, dépendant au moins de la première tension et/ou de la seconde tension.

Description

TITRE : Convertisseur électrique continu-continu isolé, réseau électrique comprenant un tel convertisseur et procédé de conversion associé

La présente invention concerne un convertisseur électrique continu-continu isolé.

L’invention concerne en outre un réseau électrique avionique destiné à être embarqué dans un aéronef, et comprenant un tel convertisseur électrique continu-continu.

La présente invention concerne en outre un procédé de conversion.

L’invention concerne le domaine des convertisseurs DC/DC isolés ou continu- continu isolés. En particulier, l’invention concerne des convertisseurs DC/DC compatibles vis-à-vis de réseaux à contraintes qui sont par exemple destinés à être embarqués dans un aéronef, par exemple formant partie d’un réseau électrique avionique de l’aéronef.

Pour convertir de l’énergie électrique d’une première tension continue en une seconde tension continue isolée galvaniquement de la première, il est connu d’utiliser des convertisseurs DC/DC. Selon l’application visée du convertisseur correspondant, ces convertisseurs sont soumis à des contraintes spécifiques. Par exemple, dans le domaine aéronautique, des contraintes concernent une sécurité de fonctionnement, des exigences d’efficacité de conversion, et cela en particulier dans le contexte de tensions d’entrée et de sortie et/ou des charges électriques qui sont susceptibles de présenter une haute dynamique.

Par exemple, des convertisseurs présentant la topologie en double pont actif (de l’anglais « dual active bridge ») sont susceptibles d’être utilisés dans le cadre des applications avioniques. Des solutions pour commander de tels convertisseurs selon des exigences données sont connues en soi. Par exemple, une commutation douce permet d’augmenter un rendement de ce type de convertisseur. En revanche, les solutions connues sont souvent relativement complexes.

Par exemple, de telles solutions nécessitent des moyens de contrôle et/ou de calcul complexes, ce qui est contraire à un objectif d’intégration à faible coût et d’un faible encombrement. En particulier, cette complexité nécessite souvent l’implémentation d’un contrôleur numérique par exemple avec un ou plusieurs processeur(s). Ce type de solution est particulièrement coûteux à certifier dans le cas d’une application avionique.

Un but de la présente invention est d’au moins réduire les inconvénients précités.

En particulier, un but de la présente invention est d’obtenir un convertisseur électrique continu-continu, notamment un convertisseur continu-continu isolé, configuré pour mettre en œuvre une conversion électrique efficace, tout en étant particulièrement simple à mettre en œuvre. À cet effet, l’invention a pour objet un convertisseur électrique continu-continu isolé, configuré pour convertir un premier courant continu sous une première tension reçue à des bornes d’entrée en un second courant continu sous une seconde tension à des bornes de sortie, le convertisseur électrique comprenant un premier circuit relié aux bornes d’entrée et comportant des interrupteurs commandés, dits interrupteurs primaires, et un second circuit relié aux bornes de sortie et comportant des interrupteurs commandés, dits interrupteurs secondaires, le premier circuit et le second circuit formant chacun un onduleur et/ou un redresseur, le convertisseur électrique comprenant en outre un coupleur magnétique couplant le premier circuit au second circuit, le coupleur magnétique comprenant des bornes primaires reliant le coupleur magnétique au premier circuit et des bornes secondaires reliant le coupleur magnétique au second circuit, le convertisseur électrique comprenant un contrôleur configuré pour commander les interrupteurs commandés selon au moins une loi de commande de manière à obtenir une puissance électrique moyenne convertie par le convertisseur électrique inférieure ou égale à une puissance constante prédéterminée, dite puissance de limitation, la puissance électrique moyenne étant la puissance transmise en moyenne par le convertisseur électrique, pendant au moins une période de commutation dudit convertisseur électrique, entre les bornes d’entrée et les bornes de sortie, la loi de commande définissant une variation d’une fréquence de commutation du convertisseur électrique en fonction d’au moins une valeur de tension, dite valeur ajustée, dépendant au moins de la première tension et/ou de la seconde tension.

Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le convertisseur comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :

- la loi de commande définit au moins un rapport cyclique des interrupteurs primaires, dit premier rapport cyclique, comme une fonction de la première tension et/ou de la seconde tension, le contrôleur étant configuré pour commander les interrupteurs primaires selon ledit premier rapport cyclique ;

- la loi de commande définit au moins un rapport cyclique des interrupteurs secondaires, dit second rapport cyclique, comme une fonction de la première tension et/ou de la seconde tension, ou comme étant égal à une valeur fixe, le contrôleur étant configuré pour commander les interrupteurs secondaires selon ledit second rapport cyclique ;

- le coupleur magnétique est dimensionné et configuré pour commander les interrupteurs commandés selon la loi de commande, de manière à obtenir un fonctionnement en commutation douce des interrupteurs commandés sur une plage de fonctionnement prédéterminée ; - la loi de commande définit la fréquence de commutation du convertisseur, le premier rapport cyclique des interrupteurs primaires et/ou le second rapport cyclique des interrupteurs secondaires selon au moins un groupe parmi des groupes de fonctions suivantes :

- selon un premier groupe de fonctions, la loi de commande définissant :

F_sw est la fréquence de commutation du convertisseur ;

F_min est une fréquence de commutation minimale prédéterminée du convertisseur ;

ViminFP est une valeur minimale prédéterminée de la première tension lorsque le convertisseur électrique convertit une puissance maximale ; v2minFP est ^une valeur minimale prédéterminée de la seconde tension lorsque le convertisseur électrique convertit la puissance maximale ;

D_} est le premier rapport cyclique ;

D₂ est le second rapport cyclique ;

V_lc est la valeur ajustée dépendant de première tension ;

V_2c est la valeur ajustée dépendant de la seconde tension ;

Q est égal

<pi_im est une valeur limite prédéterminée d’un déphasage <p de V_AC2 par rapport à V_AC1 , de préférence l/jd est une première tension alternative correspondant à une tension aux bornes primaires du coupleur magnétique ;

1/4C2 est ^une seconde tension alternative correspondant à une tension aux bornes secondaires du coupleur magnétique ;

D_lmax est une valeur maximale prédéterminée du premier rapport cyclique, de préférence D_lmax < 1/2 ;

D_2max est une valeur maximale prédéterminée du second rapport cyclique, de préférence D_2max < 1/2 ;

- selon un second groupe de fonctions, la loi de commande définissant : ^v _v iminFP ^v 2minFP

- selon un troisième groupe de fonctions, la loi de commande définissant : de préférence, selon le troisième groupe de fonctions,

- selon un quatrième groupe de fonctions, la loi de commande définissant : puis, si °¹*⁰² > j , la loi de commande selon le quatrième groupe de fonctions définissant en outre : sinon, la loi de commande selon le quatrième groupe de fonctions définissant :

- le coupleur magnétique du convertisseur électrique présente une pluralité de paramètres de conception ayant des valeurs déterminées selon des formules spécifiques au groupe de fonctions choisi de la loi de commande parmi le premier, le second, le troisième et le quatrième groupe de fonctions ;

- le coupleur magnétique forme un quadripole présentant les bornes primaires et les bornes secondaires, et comprend un transformateur comportant un enroulement primaire et un enroulement secondaire ; l’enroulement primaire étant connecté aux bornes en parallèle d’un composant inductif, ou non, et l’enroulement secondaire étant connecté aux bornes, par l’intermédiaire ou non d’un second composant inductif en série avec ledit enroulement ;

- le coupleur magnétique isolé comprend les paramètres de conception n, L_DAB et L_M tels que :

L_M est l’inductance mesurée aux bornes lorsque les bornes sont en circuit ouvert ; n est le rapport de la tension mesurée aux bornes sur la tension mesurée aux bornes

(16), lorsque le courant circulant dans est nul ;

L_DAB est l’inductance mesurée aux bornes lorsque les bornes sont court-circuitées, dans lequel les paramètres de conception L_DAB, n et L_M sont définis comme étant égaux respectivement à L_DABopt, n_opt et L_Mopt, où , lorsque la loi de commande est définie par le premier groupe de fonctions : lorsque la loi de commande est définie par le deuxième groupe de fonctions : lorsque la loi de commande est définie par le troisième groupe de fonctions : lorsque la loi de commande est définie par le quatrième groupe de fonctions :

Pi_im est la puissance de limitation ;

V'xmmzi/s, ^x étant égal à 1 ou à 2, est une valeur minimale de la tension V_x, X étant égal à 1 ou à 2, notamment une tension minimale de la tension V_x au-delà de laquelle le convertisseur 2 met en œuvre une conversion selon un principe de commutation à tension nulle, dite aussi ZVS, où de préférence V_XminZVS > V_XminFP ; étant égal à 1 ou à 2, est une valeur maximale de la tension V_x, X étant égal à 1 ou à 2, notamment une tension maximale de la tension V_x en deçà de laquelle le convertisseur met en œuvre une conversion selon le principe de la ZVS, où de préférence

I_ZVS1 est ^une valeur minimale d’un courant aux bornes primaires du coupleur magnétique au moment de la commutation des interrupteurs primaires définissant que cette commutation est une commutation douce ;

I_ZVS2 est une valeur minimale de courant dans l’inductance L_DAB, ou aux bornes secondaires du coupleur magnétique au moment de la commutation des interrupteurs secondaires définissant que cette commutation est une commutation douce ; est ^une valeur prédéterminée d’une puissance électrique convertie par le convertisseur au-delà de laquelle le convertisseur met en œuvre une conversion selon le principe de la ZVS ;

- le contrôleur est configuré pour déterminer la modification de la fréquence de commutation indépendamment de la puissance électrique du convertisseur ;

- le contrôleur est un contrôleur analogique et/ou le contrôleur comprend une logique non-programmable configuré pour commander les interrupteurs ;

- la loi de commande définit en outre au moins la variation de la fréquence de commutation du convertisseur comme une fonction au moins de la première tension et/ou de la seconde tension, de manière à obtenir le premier et/ou le second courant inférieur ou égal à un courant maximal constant prédéterminé.

L’invention a aussi pour objet un réseau électrique avionique destiné à être embarqué dans un aéronef, comprenant au moins une charge et un convertisseur électrique. L’invention a en outre pour objet un procédé de conversion par un convertisseur électrique, du premier courant continu sous la première tension reçue aux bornes d’entrée du convertisseur électrique en le second courant continu sous la seconde tension aux bornes de sortie du convertisseur électrique, le procédé de conversion comprenant une étape de conversion dans laquelle les interrupteurs sont commandés selon la loi de commande, la puissance électrique moyenne convertie par le convertisseur électrique obtenue étant inférieure ou égale à la puissance de limitation.

Ces caractéristiques et avantages de l’invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :

- [Fig 1] la figure 1 est une vue schématique d’un convertisseur électrique continu- continu selon l’invention ;

- [Fig 2] la figure 2 est un graphe schématique d’un développement sur le temps d’une première tension alternative d’un transformateur du convertisseur de la figure 1 ;

- [Fig 3] la figure 3 est un graphe schématique d’un développement sur le temps d’une seconde tension alternative du transformateur du convertisseur de la figure 1 ;

- [Fig 4] la figure 4 est un graphe schématique d’une forme d’onde des tensions des figures 2 et 3 lorsque les tensions présent un déphasage l’une par rapport à l’autre, ainsi que de courants présents dans le convertisseur, et

- [Fig 5] la figure 5 est une vue schématique d’un modèle d’un coupleur magnétique formant un coupleur du convertisseur électrique de la figure 1 .

En référence à la figure 1 , un convertisseur électrique continu-continu 2, ou convertisseur DC/DC, est schématiquement représenté.

Le convertisseur 2 est par exemple configuré pour être embarqué dans un aéronef, non représenté, mais ne se limite pas à cet exemple. En particulier, le convertisseur 2 est configuré pour être intégré dans un réseau électrique avionique qui est embarqué dans l’aéronef, tel qu’un réseau du type 28 VDC ou du type 1 15VAC redressé.

Ce réseau électrique avionique comprend par exemple au moins une charge électrique, non représentée, ainsi que le convertisseur 2 apte à alimenter la ou chaque charge électrique.

Le convertisseur 2 comprend une paire de bornes d’entrée 4 et une paire de bornes de sortie 6. Selon un exemple, les bornes 4, 6 sont aptes à être reliées au réseau électrique avionique.

Le convertisseur 2 est configuré pour convertir un premier courant continu sous une première tension V₁ reçue aux bornes d’entrée 4 en un second courant continu sous une seconde tension V₂ aux bornes de sortie 6. Le convertisseur 2 est ainsi en particulier configuré pour fournir le second courant sous la seconde tension F₂ aux bornes de sortie 6.

Selon un exemple, le second courant présente une seconde tension y₂ différente de la première tension Selon un autre exemple, la seconde tension y₂ est égale à la première tension 14. Dans ce cas, le convertisseur 2 permet notamment d’obtenir une isolation galvanique des bornes d’entrée 4 par rapport aux bornes de sortie 6.

Selon un exemple, le convertisseur 2 est un convertisseur isolé. Il présente donc préférablement une isolation galvanique entre les bornes d’entrée 4 et les bornes de sortie 6. La conversion est ainsi isolée ou non, à savoir que les bornes 4 et 6 peuvent partager, ou non, un potentiel en commun.

Le convertisseur 2 est de préférence un convertisseur bidirectionnel. Le convertisseur est en particulier apte à convertir une puissance électrique depuis les bornes d’entrée 4 aux bornes de sortie 6 et vice-versa.

Le convertisseur 2 est en particulier dimensionné puis piloté pour convertir une source de courant continu sous la première tension V₁ aux bornes d’entrée 4 en une source de courant continu sous la seconde tension y₂ aux bornes de sortie 6.

Selon un exemple, le convertisseur 2 est configuré pour convertir une puissance électrique comprise dans une gamme entre 10 W et 10 kW.

Le convertisseur 2 comprend une pluralité d’interrupteurs commandés r_{1 ;} T₂, T₃, T₄, T_s, T₆, T₇, T₈. Les interrupteurs T_± à T₈ sont en particulier bidirectionnels en courant à l’état fermé et unidirectionnels en courant à l’état ouvert. Chaque interrupteur T_± à T₈ est par exemple constitué de, ou assimilable dans son fonctionnement à, un transistor de type MOSFET (acronyme anglais pour « metal-oxide-semiconductor field-effect transistor » pour transistor à effet de champ à structure métal-oxyde-semiconducteur) ou encore à un IGBT en parallèle d’une diode. En variante, le convertisseur 2 comprend plus ou moins d’interrupteurs.

Le convertisseur 2 comprend en outre un contrôleur 8 configuré pour commander les interrupteurs T_± à T₈. Par exemple, le contrôleur 8 est relié aux interrupteurs T_± à T₈ par une connexion 9 pour commander les interrupteurs T₁ à T₈. La connexion 9 est illustrée sur la figure 1 uniquement entre le contrôleur 8 et les interrupteurs r_{1 ;} T₃, T₅ et T₇. Bien entendu, le contrôleur 8 est relié de préférence par la connexion 9 à chacun des interrupteurs T₁ à T₈.

Le convertisseur 2 présente de préférence la topologie en pont double actif ou topologie DAB (de l’anglais « Dual Active Bridge » pour double pont actif). Selon d’autres exemples, le convertisseur 2 présente une topologie comprenant au moins un demi-pont à un ou plusieurs bras d’interrupteurs commandés. Selon un exemple, chaque pont du convertisseur est un demi-pont d’interrupteurs commandés associé à un demi-pont capacitif.

Le convertisseur 2 comprend un premier circuit 10, notamment sous forme de pont, relié aux bornes d’entrée 4, un second circuit 12, notamment sous forme de pont, relié aux bornes de sortie 6, et un coupleur magnétique 14 couplant le premier circuit 10 au second circuit 12. Le coupleur magnétique 14 comprend des bornes primaires 16 reliant le coupleur magnétique 14 au premier circuit 10 et des bornes secondaires 18 reliant le coupleur magnétique 14 au second circuit 12.

Le premier circuit 10 comprend une partie de la pluralité d’interrupteurs T_± à T₈, appelés interrupteurs primaires r_{1 ;} T₂, T₃, T₄. Les interrupteurs primaires T_± à T₄ sont configurés pour générer une première tension alternative V_AC1 aux bornes primaires 16 du coupleur magnétique 14.

Le second circuit 12 comprend la partie complémentaire de cette pluralité d’interrupteurs, appelés interrupteurs secondaires T₅, T₆, T₇, T₈. Les interrupteurs secondaires T₅ à T₈ sont configurés pour générer une seconde tension alternative V_AC2, aux bornes secondaires 18 du coupleur magnétique 14.

Selon des exemples de fonctionnement du convertisseur 2, chaque circuit parmi le premier circuit 10 et le second circuit 12 forme un onduleur, générant en particulier une tension alternative et/ou un courant alternatif, ou forme un redresseur, générant en particulier une tension continue et/ou un courant continu. Par exemple, lorsque le convertisseur 2 convertit une puissance reçue aux bornes d’entrée 4 vers les bornes de sortie 6, le premier circuit 10 forme un onduleur et le second circuit 12 forme un redresseur. Inversement, lorsque le lorsque le convertisseur 2 convertit une puissance reçue aux bornes de sortie 6 vers les bornes d’entrée 4, le second circuit 12 forme un onduleur et le premier circuit 10 forme un redresseur.

De préférence, le contrôleur 8 est configuré pour commander les interrupteurs primaires r_{1 ;} T₂, T₃, T_A indépendamment d’une commande des interrupteurs secondaires T₅, T₆, T₇, T₈ par le contrôleur 8.

Le contrôleur 8 est de préférence un contrôleur analogique. Cela est particulièrement avantageux pour des applications coûteuses à certifier. Selon un exemple, le contrôleur 8 comprend une logique non-programmable configuré pour commander les interrupteurs 7\ à T₈. Par contrôleur analogique, il est par exemple entendu un dispositif de régulation et d’asservissement par plages de valeurs continues (notamment à l’opposition de valeurs discrètes), de préférence en temps réel et continu, basé sur une mesure continue et en temps réel de la sortie asservie, sans échantillonnage temporel ni lecture d’informations sur une mesure passée. Par exemple, le contrôleur analogique est un circuit de type montage à amplificateur opérationnel, en boucle ouverte ou fermée, dont par exemple le niveau de tension en sortie est traduit par un circuit de commande pour générer, par exemple, un déphasage entre ponts primaires et secondaires, une fréquence de commutation, ou les rapports cycliques des ponts, sur des plages de valeurs elles aussi continues. Ce type de contrôleur s’oppose ainsi notamment aux solutions numériques basées sur une quantification des valeurs mesurées et contrôlées d’une part, échantillonnées et stockées d’autre part.

En référence par exemple à la figure 1 , le coupleur magnétique 14 forme un quadripole présentant les bornes primaires 16 et les bornes secondaires 18. Le coupleur magnétique 14 comprend en particulier un transformateur 20 comprenant un enroulement primaire 22 et un enroulement secondaire 24.

De préférence, en référence à la figure 5, le coupleur magnétique 14 forme un modèle et peut prendre des réalisations différentes. En particulier, le coupleur magnétique 14 correspond électriquement à un transformateur parfait de rapport n, dont l’enroulement primaire est parallèle à une inductance magnétisante L_M. Un courant traversant l’inductance magnétisante L_M est dénommé J(L_M). Selon le modèle du coupleur magnétique 14, les bornes de cet enroulement correspondent électriquement aux bornes primaires du quadripole. Les deux autres bornes, dites bornes secondaires, sont définies comme celles de la mise en série de l’enroulement secondaire du transformateur parfait équivalent avec une inductance de DAB L_DAB. Par exemple, le coupleur magnétique 14 comprend un transformateur à deux bobines couplées, mises en série ou non avec un composant inductif dédié. En particulier, le rapport n est un rapport de la tension présente entre les bornes secondaires 18 sur la tension présente entre les bornes primaires 16, lorsqu’un courant 1(L_DAB'), c’est-à-dire le courant dans la branche du coupleur magnétique 14 comportant l’inductance de DAB L_DAB, est égal à 0.

PARAMETRES DU CONVERTISSEUR 2

Le contrôleur 8 est configuré pour commander les interrupteurs T₁ à T₈ selon au moins une loi de commande.

Des paramètres suivants sont définis pour le convertisseur 2, et en particulier pour le contrôleur 8 apte à commander les interrupteurs T₁ à T₈ selon la loi de commande. Les paramètres comprennent des grandeurs et des constantes.

Les grandeurs sont en particulier définies comme suit.

F_sw est la fréquence de commutation du convertisseur 2 ;

V₁ est la tension aux bornes d’entrée 4, dite première tension ; y₂ est la tension aux bornes de sortie 6, dite seconde tension ;

V_lc est une valeur ajustée dépendant de la première tension 14 ; y_2c est une valeur ajustée dépendant de la seconde tension y₂ ;

V_AC1 est une première tension alternative aux bornes primaires 16 du coupleur magnétique 14 ;

K4C2 est la seconde tension alternative aux bornes secondaires 18 du coupleur magnétique ;

D_} est un premier rapport cyclique du premier circuit 10 ;

D₂ est un second rapport cyclique du second circuit 12 ;

<p est un déphasage de V_AC2 par rapport à V_AC1, en particulier le déphasage entre les fondamentaux des formes d’onde de V_AC2 par rapport à V_AC1. Par « fondamentaux des formes d’onde », il est entendu les composantes fondamentales issues de la décomposition spectrale sur un temps théoriquement infini des formes d’ondes respectives de V_AC2 et V_AC1 en régime permanent.

Le premier rapport cyclique D₁ est en particulier le rapport cyclique des interrupteurs primaires r_{1 ;} T₂, T₃, T₄. En particulier, par « premier rapport cyclique », il est entendu le rapport entre la durée, sur une période de la première tension alternative V_AC1, lors de laquelle cette tension V_AC1 est positive, et la durée de cette période.

Le second rapport cyclique D₂ est en particulier le rapport cyclique des interrupteurs secondaires T₅, T₆, T₇, T₈. En particulier, par « second rapport cyclique D₂ », il est entendu le rapport entre la durée, sur une période de la seconde tension alternative V_AC2, lors de laquelle la cette tension V_AC2 est positive, et la durée de cette période.

Des exemples du premier et du second rapport cyclique D_lt D₂ sont illustrés sur la figure 4.

Les constantes sont en particulier définies comme suit.

De préférence, les constantes sont prédéterminées et/ou fixées par un opérateur ou un fabricant du convertisseur 2.

F_min est une fréquence minimale de la fréquence de commutation F_sw du convertisseur 2, appelée fréquence de commutation minimale prédéterminée ;

ViminFP est une valeur minimale prédéterminée de la première tension 14 lorsque le convertisseur 2 convertit une puissance maximale, notamment une puissance de limitation ; v2minFP est ^une valeur minimale prédéterminée de la seconde tension V₂, lorsque le convertisseur 2 convertit la puissance maximale, notamment la puissance de limitation ;

^Viminzvs est une valeur minimale de la première tension 14, notamment une tension minimale de la première tension V₁ au-delà de laquelle le convertisseur 2 met en œuvre une conversion selon le principe de la commutation à tension nulle ou ZVS (de l’anglais « Zero Voltage Switching »), où de préférence V_lminZVS > V_lminFP ;

^V2minzvs est une valeur minimale de la seconde tension V₂, notamment une tension minimale de la seconde tension V₂ au-delà de laquelle le convertisseur 2 met en œuvre une conversion selon le principe de la ZVS, où de préférence V_2minZVS > V_2minFP ;

^Vimaxzvs est une valeur maximale de la première tension V_1; notamment une tension maximale de la première tension V₁ en deçà de laquelle le convertisseur 2 met en œuvre une conversion selon le principe de la ZVS, où de préférence V_lmaxZVS > V_lminZVS ;

^V2maxzvs est ^une valeur maximale de la seconde tension V₂, notamment une tension maximale de la seconde tension V₂ en deçà de laquelle le convertisseur 2 met en œuvre une conversion selon le principe de la ZVS, où de préférence V_2maxZVS > V_2minZVS ;

P_lim est une puissance de limitation du convertisseur électrique 2 ;

Pzvsmin est une valeur prédéterminée d’une puissance électrique convertie par le convertisseur 2 au-delà de laquelle le convertisseur 2 met en œuvre une conversion selon le principe de la ZVS ;

I_Uim est une valeur prédéterminée d’un courant, dit courant de limitation, aux bornes d’entrée 4 du convertisseur 2 ; hum est une valeur prédéterminée d’un courant, dit courant de limitation, aux bornes de sortie 6 du convertisseur 2 ;

I_{ZVS 1} est une valeur minimale d’un courant aux bornes primaires 16 du coupleur magnétique 14 au moment de la commutation des interrupteurs primaires définissant que cette commutation est une commutation douce ;

I_{ZVS 2} est une valeur minimale de courant dans l’inductance L_DAB, ou aux bornes secondaires 18 du coupleur magnétique 14 au moment de la commutation des interrupteurs secondaires définissant que cette commutation est une commutation douce ;

Par « commutation douce », il est entendu une commutation en fermeture des interrupteurs ordonnée à un instant où la tension aux bornes de leurs canaux respectifs est nulle, ou assimilable à nulle. Par exemple, dans le cas d’utilisations de transistors de type MOSFETs ou équivalent, on assimile à nulle la tension présente aux bornes drain-source lors d’une conduction dite inverse.

^Dimax est une valeur maximale prédéterminée du premier rapport cyclique, de préférence 0 < D_lmax < 1/2, de préférence encore D_lmax étant sensiblement égal à 1/2 ;

D_2max est une valeur maximale prédéterminée du second rapport cyclique, de préférence 0 < D_2max < 1/2, de préférence encore D_2max étant sensiblement égal à 1/2 ;

<pu_m est une valeur limite prédéterminée du déphasage <p entre V_AC2 , dite déphasage de limitation, notamment entre des fondamentaux de formes d’ondes V_AC2 et , où de préférence de préférence encore étant sensiblement égal à 1/4 ; est égal

En particulier, la fréquence minimale prédéterminée F_min est la fréquence de commutation minimale du convertisseur 2. La fréquence minimale prédéterminée F_min est par exemple prédéterminée en fonction d’une contrainte de filtrage du premier et/ou second courant reçu ou fourni par le convertisseur 2. En particulier, une plus faible fréquence implique une plus grande taille d’un filtre. Ainsi, par exemple, la fréquence minimale est prédéterminée en fonction d’une taille de filtre donnée.

La valeur minimale de la première tension V_lminFP est de préférence déterminée en fonction d’un système susceptible d’être connecté à la borne d’entrée 4, par exemple d’un réseau électrique, tel que le réseau électrique avionique. La valeur minimale de la seconde tension V_2minFP est par exemple également déterminée en fonction d’un système susceptible d’être connecté à la borne de sortie 6, par exemple du réseau électrique et/ou d’une charge électrique.

Par exemple, le valeur minimale de la première et/ou seconde tension V_lminFP, v2minFP est prédéterminée par une norme. Par exemple, pour un réseau avionique, les valeurs minimales de la première et de la seconde tension sont définies par des normes correspondantes. A titre d’exemple, les valeurs V_lminFP et V_2minFP sont égales à 28V.

En référence à la figure 2, un exemple de la première tension alternative V_AC1 sur le temps t est illustré avec une indication de l’état de chaque interrupteur primaire r_{1 ;} T₂, T₃, T_A à chaque instant tel que contrôlé par le contrôleur 8. La première tension alternative V_AC1 présente trois valeurs différentes, à savoir V_AC1 = V_± ; V_AC1 = 0 ou V_AC1 = -V₁. Lorsque les interrupteurs primaires T₁ et T_A sont fermés, la première tension alternative est égale à 14. Lorsque les interrupteurs primaires T₂ et T_A ou T_± et T₃ sont fermés, la première tension alternative est égale à 0. Lorsque les interrupteurs primaires T₂ et T₃ sont fermés, la première tension alternative V_AC1 est égale à -14. Dans chacun des exemples précités, les deux autres interrupteurs primaires non mentionnés sont en état ouvert.

En référence à la figure 3, un exemple de la seconde tension alternative ^sur I^e temps t est illustré, de manière analogue à la figure 2. La seconde tension alternative V_AC2 présente trois valeurs différentes, à savoir V_AC2 = V₂ ; V_AC2 = 0 ou V_AC2 = -V₂. Lorsque les interrupteurs secondaires T₅ et T₈ sont fermés, la seconde tension alternative V_AC2 est égale à V₂. Lorsque les interrupteurs secondaires T₆ et T₈ ou T₅ et T₇ sont fermés, la seconde tension alternative est égale à 0. Lorsque les interrupteurs secondaires T₆ et T₇ sont fermés, la seconde tension alternative V_AC2 est égale à -V₂. Dans chacun des exemples précités, les deux autres interrupteurs secondaires non mentionnés sont en état ouvert.

Les exemples des figures 2 et 3 s’appliquent en particulier pour un coupleur magnétique selon la définition précédente, comprenant un transformateur parfait équivalent de rapport n, tel que notamment illustré sur la figure 5, apte à générer une différence de potentiel n V_AC1 - V_AC2 aux bornes de l’inductance L_DAB illustrée sur la figure 5.

En référence à la figure 4, le déphasage <p entre les tensions alternatives V_AC2 et V_AC1 est illustré, où les tensions alternatives V_AC1, V_AC2 illustrées sur la figure 4 sont celles illustrées dans les exemples des figure 2 et 3. Le déphasage <p correspond en particulier au déphasage entre fondamentaux des formes d’ondes V_AC2 et V_AC1, exprimé proportionnellement à la période de commutation.

En référence à la figure 4, lorsque le contrôleur 8 commande les interrupteurs T_± à T₈ selon les exemples des figures 2 et 3, le convertisseur 2 présente une forme d’onde de courant i(L_DAB) correspondant à un courant traversant l’inductance L_DAB et présente en outre une forme d’onde de courant i(L_M) correspondant à un courant traversant l’inductance L_M.

EXEMPLES DE LA LOI DE COMMANDE

Le contrôleur 8 est configuré pour commander les interrupteurs 7\ à T₈ selon la loi de commande de manière à obtenir une puissance électrique moyenne convertie par le convertisseur 2 inférieure ou égale à une puissance électrique constante prédéterminée, appelée puissance de limitation P_lim dans le présent document. En particulier, le contrôleur 8 comprend un circuit électronique ou des composants électroniques spécifique(s) à la loi de commande.

La puissance électrique moyenne est la puissance transmise en moyenne par le convertisseur 2 pendant au moins une période de commutation du convertisseur 2 entre les bornes d’entrée 4 et les bornes de sortie 6.

En particulier, la puissance électrique moyenne est la puissance qui est transmise en moyenne pendant n périodes, où n est un nombre entier supérieur ou égal à 1 .

Par exemple, la puissance électrique moyenne est la puissance qui est transmise par le convertisseur en moyenne pendant une seule période de commutation. Selon un autre exemple, la puissance électrique moyenne est la puissance transmise par le convertisseur 2 pendant plusieurs périodes de commutation.

Selon un exemple, par « puissance électrique moyenne », il est entendu la moyenne arithmétique de la puissance sur une ou des période(s) de commutation. Par « période de commutation du convertisseur », il est entendu en particulier la durée, à l’état permanent, entre deux instants de fermetures successives d’un interrupteur donné du convertisseur 2.

Chaque interrupteur T₁ à T₈ présente en particulier soit l’état ouvert, soit l’état fermé. Le fonctionnement du convertisseur 2 est en outre défini par la fréquence de commutation F_sw du convertisseur 2. La fréquence de commutation F_sw est l’inverse de la période de commutation.

De préférence, la puissance de limitation P_Um est réglée par le contrôleur 8.

La puissance de limitation P_lim dépend par exemple des exigences de fonctionnement du convertisseur 2. Par exemple, la puissance de limitation P_Um est fixée en fonction de la puissance nominale des charges et/ou appareils alimenté(e)s par le convertisseur 2 et/ou en fonction d’une dynamique de régulation souhaitée, par exemple en fonction d’une exigence de mise sous tension rapide d’un appareil alimenté par le convertisseur 2. La puissance de limitation P_Um est la puissance maximale atteignable par le convertisseur 2, et est notamment atteinte en cas de défaut aux bornes de sortie 6, par exemple en cas de défaillance des charges alimentées par le convertisseur 2.

Dans les convertisseurs connus de l’état de l’art, en cas de défaillance aux bornes de sortie, la valeur de la puissance de limitation dépend de la première tension et de la deuxième tension du convertisseur. La valeur de la puissance de limitation est par conséquent non maîtrisée et non bornée et peut s’avérer destructrice pour le convertisseur, ou le réseau électrique dont il fait partie.

Dans le convertisseur 2 décrit ici, le contrôleur 8 est configuré pour commander les interrupteur T_± à T₈, de telle sorte que, y compris en cas de défaillance aux bornes de sortie 6, la puissance électrique fournie par le convertisseur électrique reste inférieure ou égale à la puissance de limitation P_lim , qui est constante, qui ne dépend donc pas de la première tension V₁. En particulier, la puissance de limitation P_Um est choisie telle qu’elle ne puisse entraîner la destruction du convertisseur 2 ou du réseau dont il fait partie. Ainsi, dans un cas de défaillance aux bornes de sortie 6, la puissance électrique fournie par le convertisseur électrique est égale à la puissance de limitation P_Um , constante, et sans danger pour le convertisseur 2.

Selon un exemple, la puissance de limitation P_lim est déterminée comme suit :

Selon un exemple, le contrôleur 8 est en outre configuré pour commander les interrupteurs T_r à T₈ selon la loi de commande de manière à obtenir le courant de limitation hum , hum- P^ar exemple le courant de limitation I_llim est I_liim = ^Plim et le courant de VlminFP limitation I_2lim est I_2lim = ^Plim . v 2minFP

La loi de commande définit une variation de la fréquence de commutation F_sw du convertisseur 2 en fonction d’au moins une valeur de tension, dite valeur ajustée V_lc, V_2c, dépendant au moins de la première tension V_± et/ou de la seconde tension V₂.

La valeur ajustée V_lc dépendant de la première tension V₁ est en particulier une tension écrêtée mathématiquement par le contrôleur 8. Par exemple, la valeur ajustée V_lc est égale au maximum des valeurs 14 et V_lminFP. La valeur ajustée V_lc est ainsi de préférence égale à max^, ^^^).

La valeur ajustée V_2c dépendant de la seconde tension V₂ est en particulier une tension écrêtée mathématiquement de manière analogue. La valeur ajustée V_2c est ainsi de préférence égale à max(y₂, V_2minFP).

Selon un exemple, le contrôleur 8 est configuré pour déterminer la modification de la fréquence de commutation indépendamment de la puissance électrique moyenne d’une période de commutation précédente du convertisseur 2.

Par exemple, la loi de commande définit le premier rapport cyclique comme une fonction de la ou chaque valeur ajustée Vie, v_2c. Dans ce cas, le contrôleur 8 est configuré pour commander les interrupteurs primaires T_± à T₄ selon le premier rapport cyclique D_} définie par la loi de commande.

Par exemple, la loi de commande définit en outre le second rapport cyclique D₂ comme étant égal à une valeur fixe ou comme une fonction de la ou chaque valeur ajustée Vie, v_2c. Dans ce cas, le contrôleur 8 est configuré pour commander les interrupteurs secondaires T₅ à T₈ selon le second rapport cyclique D₂ définie par la loi de commande.

Selon un exemple, la valeur fixe est égale à 0,5.

De préférence, la loi de commande définit la fréquence de commutation F_sw du convertisseur 2, le premier rapport cyclique D_} des interrupteurs primaires T_± à T₄ et/ou le second rapport cyclique D₂ des interrupteurs secondaires T₅ à T₈.

Selon des exemples, le déphasage <p permet d’ajuster la puissance transmise. Par exemple, le déphasage <p est imposée par une régulation en boucle fermée.

Dans ce qui suit, quatre exemples de lois de commandes sont décrits. Les lois de commande sont notamment indépendantes les unes des autres.

Selon un premier exemple, la loi de commande définit la fréquence de commutation F_sw comme étant proportionnelle à la valeur ajustée V_2c dépendant de la seconde tension, et définit en outre le second rapport cyclique D₂ à une valeur fixe. Selon un mode d’implémentation du premier exemple, la loi de commande définit la commande des interrupteurs T_± à T₈ par le contrôleur 8 selon un premier groupe de fonctions, à savoir :

Selon un second exemple, la loi de commande définit la fréquence de commutation F_sw comme étant proportionnelle à la valeur ajustée V_lc dépendant de la première tension et proportionnelle à la valeur ajustée V_2c dépendant de la seconde tension, et définit en outre le premier et le second rapport cyclique D₂ à une valeur fixe.

Selon un mode d’implémentation du second exemple, la loi de commande définit la commande des interrupteurs 7\ à T₈ par le contrôleur 8 selon un second groupe de fonctions, à savoir :

Selon un troisième exemple, la loi de commande définit le produit du premier rapport cyclique D₁ et de la valeur ajustée V_lc dépendant de la première tension comme étant constant, et définit en outre le second rapport cyclique D₂ à une valeur fixe.

Selon un mode d’implémentation du troisième exemple, la loi de commande définit la commande des interrupteurs T₁ à T₈ par le contrôleur 8 selon un troisième groupe de fonctions, à savoir :

De préférence, selon le troisième groupe de fonctions, la loi de commande définit en outre : <p_lim « 1/4.

Selon un quatrième exemple, la loi de commande définit le produit du premier rapport cyclique et de la valeur ajustée V_lc dépendant de la première tension comme étant constant, et définit en outre le produit du second rapport cyclique D₂ et de la valeur ajustée V_2c dépendant de la seconde tension comme étant constant. Selon un mode d’implémentation du quatrième exemple, la loi de commande définit la commande des interrupteurs T_± à T₈ par le contrôleur 8 selon un quatrième groupe de fonctions, à savoir : e groupe de fonctions définit en outre :

Sinon, le quatrième groupe de fonctions définit en outre :

Selon un exemple, la loi de commande définit en outre au moins la variation de la fréquence de commutation F_sw du convertisseur 2 au moins en fonction de la valeur ajustée 7_1C, V_2c de manière à obtenir le premier et/ou le second courant inférieur ou égal à un courant maximal prédéterminé, notamment en plus de la puissance maximale convertie déterminée.

Le convertisseur 2, et en particulier le coupleur magnétique 14, est dimensionné et configuré pour commander les interrupteurs commandés T_± à T₈ selon la loi de commande de manière à obtenir un fonctionnement en commutation douce des interrupteurs commandés T_± à T₈, sur une plage de fonctionnement prédéterminée. Notamment, le coupleur magnétique 14 présente une pluralité de paramètres de conception L_DAB, n, et L_M ayant des valeurs déterminées selon des formules spécifiques au groupe de fonctions choisi de la loi de commande parmi le premier, le second, le troisième et le quatrième groupe de fonctions.

Un premier paramètre de conception L_DAB est en particulier l’inductance de DAB du coupleur magnétique 14, obtenue par exemple par mesure d’impédance sur le coupleur isolé à ses bornes secondaires 18, lorsque ses bornes primaires 16 sont court-circuitées.

Un second paramètre de conception n est un rapport de V_AC2 sur V_AC1 lorsqu’un courant i(L_DAB) dans une branche du coupleur magnétique est égal à 0. Le paramètre de conception n correspond en particulier au rapport de transformation du transformateur parfait équivalent du coupleur magnétique 14. Ce rapport est par exemple mesuré à partir du rapport de la tension de V_AC2 sur la tension V_AC1 du coupleur magnétique 14 isolé lorsque le courant aux bornes secondaires 18 est nul. Un troisième paramètre de conception L_M est en particulier l’inductance magnétisante L_M du coupleur magnétique 14. Elle est par exemple obtenue par mesure d’impédance sur le coupleur magnétique 14 isolé à ses bornes primaires 16, lorsque ses bornes secondaires 18 sont en circuit ouvert.

De préférence, chaque paramètre de conception L_DAB , n, et L_M est déterminé de manière à obtenir une commutation à tension nulle des interrupteurs primaires et/ou secondaires T_± à T₈, appelé le principe de la ZVS.

En particulier, les paramètres de conception L_DAB , n, et L_M forment des règles de conception pour obtenir, à partir du modèle formant le coupleur magnétique 14, le convertisseur 2.

Pour chacune des lois de commandes, il existe en particulier un triplet {^DABopt> ⁿopt> ^Mopt} solution des paramètres de conception L_DAB , n, et L_M, permettant d’obtenir un fonctionnement optimal en termes de courants efficaces, tout en maintenant la commutation douce au sein du convertisseur.

Les règles de conception sont de préférence les suivantes selon le premier exemple de la loi de commande.

Les règles de conception sont de préférence les suivantes selon le second exemple de la loi de commande.

Les règles de conception sont de préférence les suivantes selon le troisième exemple de la loi de commande.

Les règles de conception sont de préférence les suivantes selon le quatrième exemple de la loi de commande.

Sinon, selon le quatrième exemple, il est défini D_lmax > ^VlminFP + D_2max > ^V2minFP <

VlmaxZVS V2maxZVS

1/2, auquel cas :

Un procédé de conversion mis en œuvre par le convertisseur 2 est maintenant décrit.

Lors du procédé de conversion, le convertisseur 2 convertit le premier courant continu sous la première tension V₁ reçu aux bornes d’entrée 4 en le second courant continu aux bornes de sortie 6 sous la seconde tension labors d’une étape de conversion du procédé de conversion, le contrôleur 8 commande les interrupteurs T₁ à T₈ selon la loi de commande de manière à obtenir une puissance électrique moyenne convertie par le convertisseur électrique 2 inférieure ou égale à la puissance de limitation P_lim . La loi de commande est de préférence définie selon l’un des exemples précités.

Par exemple, le procédé de conversion comprend plusieurs reprises de l’étape de conversion. De préférence, le contrôleur 8 commande les interrupteurs T_± à T₈ selon la loi de commande de manière à obtenir la première et/ou seconde tension alternative V_AC1, V_AC2, avec la fréquence de commutation F_sw, le premier rapport cyclique et/ou le second rapport cyclique D₂ tel(s) que défini(s) par la loi de commande.

On conçoit que le convertisseur 2 selon l’invention, et en particulier la loi de commande, présente(nt) un grand nombre d’avantages.

En effet, le convertisseur 2 permet de mettre en œuvre une conversion électrique efficace, tout en étant particulièrement simple à mettre en œuvre. La loi de commande permet de commander le convertisseur 2 de manière très simple et efficace, car il suffit d’appliquer par exemple l’un des exemples de la loi de commande pour obtenir la conversion électrique par le convertisseur DC/DC. La loi de commande permet par exemple d’utiliser un contrôleur 8 présentant une architecture très simple, tel qu’un contrôleur analogique et/ou un contrôleur présentant une logique non-programmable. Cela est notamment avantageux dans le domaine aéronautique, puisqu’une certification d’un tel contrôleur 8 est bien moins complexe et/ou onéreuse qu’un homologue numérique par exemple.

En particulier, les éléments constituant le convertisseur 2 employé sont dimensionnés, et ledit convertisseur 2 est piloté de manière à ce que ses éléments actifs soient commutés à tension nulle d’une part, et que les courants efficaces au travers de ses différents éléments actifs et passifs soient réduits. Ce mode de fonctionnement, garanti sur tout le domaine de fonctionnement en valeurs de charge de sortie, tension d’entrée, et tension de sortie, assure une conversion à rendement optimisé d’une part. D’autre part, la fréquence de commutation du convertisseur est imposée en fonction des valeurs de tensions d’entrée et sortie afin de garantir une puissance et/ou un courant de limitation constants sur l’ensemble du domaine de fonctionnement.

Enfin, les paramètres de pilotage du convertisseur 2 sont de préférence définis par des fonctions, à savoir la loi de commande, dépendantes des valeurs de la première et/ou de la seconde tension, garantissant une simplicité de mise en œuvre.

Bien entendu, d’autres lois de commandes combinant notamment les exemples précités de la loi de commande peuvent être envisagées, pourvu que la puissance électrique moyenne convertie par le convertisseur électrique 2 soit inférieure ou égale à la puissance de limitation P_Um .

Claims

REVENDICATIONS

1. Convertisseur électrique continu-continu (2) isolé, configuré pour convertir un premier courant continu sous une première tension reçue à des bornes d’entrée (4) en un second courant continu sous une seconde tension à des bornes de sortie (6), le convertisseur électrique (2) comprenant un premier circuit (10) relié aux bornes d’entrée (4) et comportant des interrupteurs commandés, dits interrupteurs primaires (r_{1 ;} T₂, T₃, T₄), et un second circuit (12) relié aux bornes de sortie (6) et comportant des interrupteurs commandés, dits interrupteurs secondaires (T₅, T₆, T₇, T₈), le premier circuit (10) et le second circuit formant chacun un onduleur et/ou un redresseur, le convertisseur électrique (2) comprenant en outre un coupleur magnétique (14) couplant le premier circuit (10) au second circuit (12), le coupleur magnétique (14) comprenant des bornes primaires (16) reliant le coupleur magnétique (14) au premier circuit (10) et des bornes secondaires (18) reliant le coupleur magnétique (14) au second circuit (12), le convertisseur électrique (2) comprenant un contrôleur (8) configuré pour commander les interrupteurs commandés (r_{1 ;} T₂, T₃, T₄, T₅, T₆, T₇, T₈) selon au moins une loi de commande de manière à obtenir une puissance électrique moyenne convertie par le convertisseur électrique (2) inférieure ou égale à une puissance constante prédéterminée, dite puissance de limitation, la puissance électrique moyenne étant la puissance transmise en moyenne par le convertisseur électrique, pendant au moins une période de commutation dudit convertisseur électrique (2), entre les bornes d’entrée (4) et les bornes de sortie (6), la loi de commande définissant une variation d’une fréquence de commutation du convertisseur électrique (2) en fonction d’au moins une valeur de tension, dite valeur ajustée, dépendant au moins de la première tension et/ou de la seconde tension.

2. Convertisseur électrique (2) selon la revendication 1 , dans lequel la loi de commande définit au moins un rapport cyclique des interrupteurs primaires (r_{1 ;} T₂, T₃, T₄), dit premier rapport cyclique, comme une fonction de la première tension et/ou de la seconde tension, le contrôleur (8) étant configuré pour commander les interrupteurs primaires (r_{1 ;} T₂, T₃, T₄) selon ledit premier rapport cyclique.

3. Convertisseur électrique (2) selon la revendication 2, dans lequel la loi de commande définit au moins un rapport cyclique des interrupteurs secondaires (T₅, T₆, T₇, T₈), dit second rapport cyclique, comme une fonction de la première tension et/ou de la seconde tension, ou comme étant égal à une valeur fixe, le contrôleur (8) étant configuré pour commander les interrupteurs secondaires (T₅, T₆, T₇, T₈) selon ledit second rapport cyclique.

4. Convertisseur électrique (2) selon la revendication 3, dans lequel le coupleur magnétique (14) est dimensionné et configuré pour commander les interrupteurs commandés (r_1; T₂, T₃, T₄, T_s, T₆, T₇, T₈) selon la loi de commande, de manière à obtenir un fonctionnement en commutation douce des interrupteurs commandés (r_1; T₂, T₃, T₄, T_s, T₆, T₇, T₈) sur une plage de fonctionnement prédéterminée.

5. Convertisseur électrique (2) selon la revendication 3, dans lequel la loi de commande définit la fréquence de commutation du convertisseur (2), le premier rapport cyclique des interrupteurs primaires (T^Tz, T₃, T₄) et/ou le second rapport cyclique des interrupteurs secondaires (T₅, T₆, T₇, T₈) selon au moins un groupe parmi des groupes de fonctions suivantes :

- selon un premier groupe de fonctions, la loi de commande définissant : où :

F_sw est la fréquence de commutation du convertisseur (2) ;

F_min est une fréquence de commutation minimale prédéterminée du convertisseur (2) ;

F_lmjnfP est ^une valeur minimale prédéterminée de la première tension lorsque le convertisseur électrique (2) convertit une puissance maximale ; v2minFP est une valeur minimale prédéterminée de la seconde tension lorsque le convertisseur électrique (2) convertit la puissance maximale ;

D_± est le premier rapport cyclique ;

D₂ est le second rapport cyclique ;

V_lc est la valeur ajustée dépendant de première tension ;

V_2c est la valeur ajustée dépendant de la seconde tension ; est égal à 8</>_iim(l - 2</>_iün) ;

<pu_m est une valeur limite prédéterminée d’un déphasage <p de V_AC2 par rapport à VACI , de preference V_AC1 est une première tension alternative correspondant à une tension aux bornes primaires (16) du coupleur magnétique (14) ;

V_AC2 est une seconde tension alternative correspondant à une tension aux bornes secondaires (18) du coupleur magnétique (14) ;

D_lmax est ^une valeur maximale prédéterminée du premier rapport cyclique, de préférence D_lmax < 1/2 ;

- selon un second groupe de fonctions, la loi de commande définissant :

- selon un troisième groupe de fonctions, la loi de commande définissant : de préférence, selon le troisième groupe de fonctions, <pu_m ~ 1/4 ;

- selon un quatrième groupe de fonctions, la loi de commande définissant :

Di(V_lc) = D_lmax-^v^ ; V1C

D₂ (V_2C) = D_2max^f

^V ^ ; 2C puis, si °¹*⁰² > j , la loi de commande selon le quatrième groupe de fonctions définissant en outre : sinon, la loi de commande selon le quatrième groupe de fonctions définissant :

6. Convertisseur électrique (2) selon la revendication 4, dans lequel le coupleur magnétique (14) du convertisseur électrique (2) présente une pluralité de paramètres de conception ayant des valeurs déterminées selon des formules spécifiques au groupe de fonctions choisi de la loi de commande parmi le premier, le second, le troisième et le quatrième groupe de fonctions.

7. Convertisseur électrique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le coupleur magnétique (14) forme un quadripole présentant les bornes primaires (16) et les bornes secondaires (18), et comprend un transformateur (20) comportant un enroulement primaire (22) et un enroulement secondaire (24) ; l’enroulement primaire (22) étant connecté aux bornes (16) en parallèle d’un composant inductif, ou non, et l’enroulement secondaire (24) étant connecté aux bornes (18), par l’intermédiaire ou non d’un second composant inductif en série avec ledit enroulement.

8. Convertisseur électrique (2) selon la revendication 6 prise en combinaison avec la revendication 5, dans lequel le coupleur magnétique (14) isolé comprend les paramètres de conception n, L_DAB et L_M tels que :

L_M est l’inductance mesurée aux bornes (16) lorsque les bornes (18) sont en circuit ouvert ; n est le rapport de la tension mesurée aux bornes (18) sur la tension mesurée aux bornes (16), lorsque le courant circulant dans (18) est nul ;

L_DAB est l’inductance mesurée aux bornes (18) lorsque les bornes (16) sont court- circuitées, dans lequel les paramètres de conception L_DAB, n et L_M sont définis comme étant égaux respectivement à L_DABopt, ⁿo_Pt et L_Mopt, où , lorsque la loi de commande est définie par le premier groupe de fonctions : lorsque la loi de commande est définie par le deuxième groupe de fonctions : lorsque la loi de commande est définie par le troisième groupe de fonctions : lorsque la loi de commande est définie par le quatrième groupe de fonctions :

P_iim est la puissance de limitation ; yxminzvs, ^x étant égal à 1 ou à 2, est une valeur minimale de la tension V_x, X étant égal à 1 ou à 2, notamment une tension minimale de la tension V_x au-delà de laquelle le convertisseur 2 met en œuvre une conversion selon un principe de commutation à tension nulle, dite aussi ZVS, où de préférence V_XminZVS > V_XminFP ;

^Vxmaxzvs ^x étant égal à 1 ou à 2, est une valeur maximale de la tension V_x, X étant égal à 1 ou à 2, notamment une tension maximale de la tension V_x en deçà de laquelle le convertisseur (2) met en œuvre une conversion selon le principe de la ZVS, où de préférence V_XmaxZVS > V_XminZVS ;

^Jzvsi ^{est une} valeur minimale d’un courant aux bornes primaires (16) du coupleur magnétique (14) au moment de la commutation des interrupteurs primaires définissant que cette commutation est une commutation douce ; I_ZVS2 est une valeur minimale de courant dans l’inductance L_DAB, ou aux bornes secondaires (18) du coupleur magnétique (14) au moment de la commutation des interrupteurs secondaires définissant que cette commutation est une commutation douce ;

Pzvsmin est ^une valeur prédéterminée d’une puissance électrique convertie par le convertisseur (2) au-delà de laquelle le convertisseur (2) met en œuvre une conversion selon le principe de la ZVS.

9. Convertisseur électrique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le contrôleur (8) est configuré pour déterminer la modification de la fréquence de commutation indépendamment de la puissance électrique du convertisseur (2).

10. Convertisseur électrique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le contrôleur (8) est un contrôleur analogique et/ou le contrôleur (8) comprend une logique non-programmable configuré pour commander les interrupteurs (T_{1 ;} T₂, T₃, T₄, T_S, T₆, T₇, T₈).

11. Convertisseur électrique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la loi de commande définit en outre au moins la variation de la fréquence de commutation du convertisseur (2) comme une fonction au moins de la première tension et/ou de la seconde tension, de manière à obtenir le premier et/ou le second courant inférieur ou égal à un courant maximal constant prédéterminé.

12. Réseau électrique avionique destiné à être embarqué dans un aéronef, comprenant au moins une charge et un convertisseur électrique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes.

13. Procédé de conversion par un convertisseur électrique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, du premier courant continu sous la première tension reçue aux bornes d’entrée (4) du convertisseur électrique (2) en le second courant continu sous la seconde tension aux bornes de sortie (6) du convertisseur électrique (2), le procédé de conversion comprenant une étape de conversion dans laquelle les interrupteurs (T_{1 ;} T₂, T₃, T₄, T₅, T₆, T₇, T₈) sont commandés selon la loi de commande, la puissance électrique moyenne convertie par le convertisseur électrique (2) obtenue étant inférieure ou égale à la puissance de limitation.