FR3099008A1 - Système embarqué et procédé de conversion de puissance électrique pour un engin mobile de transport - Google Patents
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Abstract
Système embarqué et procédé de conversion de puissance électrique pour un engin mobile de transport L’invention propose un système embarqué et un procédé de conversion de puissance électrique pour un engin mobile de transport (10), qui délivrent une tension continue à un système de traction par deux pôles de transfert, le système comportant - un transformateur d’entrée (26) - un redresseur monophasé comprenant un pont complet en H d’interrupteurs électroniques commandés ayant un premier bras (51) et un second bras (52) entre les deux pôles de transfert caractérisé en ce que le système (16) comporte au moins un circuit de filtrage (56, 56i) comportant au moins une capacité (58) et une inductance (28a, 28b, 59) qui sont interposées électriquement dans le circuit de filtrage (56) entre, d’une part, le point milieu (513, 523) d’au moins un des bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés et, d’autre part, un pôle de transfert (40, 40i, 42, 42i) de la connexion de transfert. Figure pour l’abrégé : Fig. 1.
Description
L’invention concerne le domaine des systèmes embarqués de conversion de puissance électrique sous moyenne tension alternative monophasée pour un engin mobile de transport, notamment pour les locomotives électriques, les tramways et les trolleybus.
L’invention trouvera donc une application particulièrement intéressante dans le domaine des engins mobiles de transport ferroviaire, donc des trains, tramways, ou métros à traction électrique.
L’invention s’applique aux engins mobiles de transport à traction électrique qui tirent leur puissance électrique nécessaire à la traction, et éventuellement en plus pour l’alimentation de fonctions auxiliaires (chauffage, climatisation, éclairage de bord, actionneurs auxiliaires, contrôle…), d’une source d’électricité externe à laquelle l’engin est relié en permanence par le biais d’un contact linéique fixe par exemple une caténaire, ou autre ligne de contact aérienne, ou un rail d’alimentation qui peut être fixé au sol. Le contact linéique fixe est donc agencé tout le long d’un trajet prévu pour l’engin de transport et ce dernier, lors d’un déplacement, suit le contact linéique et reste en contact mécanique et électrique permanent avec lui pour en tirer la puissance électrique nécessaire à son déplacement.
Pour ce faire, l’engin de transport comporte un circuit de connexion électrique qui comprend, en amont, au moins un contact embarqué capable de venir en contact mécanique et électrique avec le contact linéique fixe. Pour un train à traction électrique, le contact embarqué se présente souvent sous la forme d’un archet monté à l’extrémité d’un pantographe monté sur le toit de la locomotive, pour venir en contact contre le fil d’alimentation d’une caténaire.
L’invention concerne le cas de systèmes embarqués prévus pour des réseaux de chemin de fer dans lesquels le contact linéique fixe est alimenté en moyenne tension alternative monophasée, c’est-à-dire avec une tension alternative dont la valeur nominale de crête est comprise entre 1000 volts et 50.000 volts, par exemple 15.000 volts RMS ou 25.000 volts RMS. La tension alternative présente une fréquence généralement comprise entre 10 et 100 Hz, par exemple 16.7 Hz ou 50 Hz.
Il existe aujourd’hui de nombreuses topologies pour la réalisation de système de conversion de puissance utilisables dans les engins de transport. On trouvera une compilation des différentes topologies qui ont déjà été proposées dans les documents suivants :
Dujic 2012 : « Power Electronic Transformer Technology for Traction Applications – An Overview”, Dražen Dujić, Frederick Kieferndorf, and Francisco Canales, ELECTRONICS, VOL. 16, NO. 1, JUNE 2012, DOI: 10.7251/ELS1216050D;
Farnesi 2016 : “Advances in Locomotive Power Electronic Systems Directly Fed Through AC Lines”, Stefano Farnesi, Mario Marchesoni and Luis Vaccaro, 2016, International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion, IEEE, pp. 657-664;
Feng 2017 : “Power Electronic Transformer-Based Railway Traction Systems: Challenges and Opportunities”, Jianghua Feng, W. Q. Chu, , Zhixue Zhang, Z. Q. Zhu, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ( Volume: 5, Issue: 3, Sept. 2017, pp. 1237 - 1253 ), DOI : 10.1109/JESTPE.2017.2685464;
Mermet-Guyennet 2010 : “New Power Technologies for Traction Drives”, Michel, Mermet-Guyennet, SPEEDAM 2010, International symposium on Power electronics, Electrical Drives, Automation and Motion, DOI : 10.1109/SPEEDAM.2010.5542097 , IEEE;
Schmid 2014 : “OVERVIEW OF ELECTRIC RAILWAY SYSTEMS”, F. Schmid, C.J. Goodman, IET 13th Professional Development Course on Electric Traction Systems, 3-6 Nov. 2014, Print ISBN: 978-1-84919-957-5, DOI : 10.1049/cp.2014.1430.
Certains systèmes embarqués de conversion de puissance comportent un transformateur d’entrée ayant au moins un enroulement primaire interposé dans le circuit de connexion électrique et au moins un enroulement secondaire ayant deux bornes. Dans de tels systèmes, le transformateur d’entrée fonctionne à la fréquence de la source de tension. Une ou plusieurs tranches de conversion peuvent être prévues, ayant chacune au moins un étage de conversion de puissance alternative-continue relié électriquement, par un côté amont alternatif, aux deux bornes d’un enroulement secondaire du transformateur d’entrée, cet enroulement secondaire étant de ce fait associé à la tranche de conversion de puissance alternative continue. L’étage de conversion de puissance alternative-continue est aussi relié électriquement, par un côté aval continu, à deux pôles de transfert d’une connexion de transfert sous tension continue qui alimentent directement ou indirectement le système de traction embarqué et d’éventuels auxiliaires.
La présence de plusieurs tranches de conversion permet d’avoir plusieurs moteurs de tractions et de réduire la puissance par tranche, donc de réduire le calibre en courant des composants électroniques.
Dans certaines applications, notamment dans les applications dans le domaine ferroviaire, le volume des systèmes embarqués de conversion de puissance est critique. En effet, le volume du système embarqué doit être réduit au maximum afin de gagner de l’espace pour les passagers, tout en limitant l’impact sur le rendement et la fiabilité de la conversion.
Dans un convertisseur alternatif-continu monophasé, en admettant qu’il soit parcouru par des courants et tensions sinusoïdaux, la puissance absorbée sur le réseau par le convertisseur, ou fournie dans le cas d’un système réversible, varie à deux fois la fréquence de la tension du réseau. L’amplitude de la variation est égale à la valeur moyenne de la puissance absorbée ou fournie si les courants et tensions sont en phase, et est supérieure à la valeur moyenne de la puissance absorbée ou fournie s’ils sont déphasés. Du côté continu du convertisseur, dans un cas idéal, la puissance absorbée, par exemple par le système de traction, est bien souvent constante. Il faut donc un dispositif pour absorber les variations de puissances. Sinon, il apparaitrait, du côté continu du convertisseur, des ondulations de courant et/ou de tension, elles aussi au double de la fréquence du côté alternatif, ce qui dans la plupart des applications ne serait pas tolérable pour un bon fonctionnement de l’appareil consommateur de la puissance, par exemple la chaîne de traction électrique. Pour absorber ces variations de puissance, que l’on peut appeler puissance fluctuante, on prévoit généralement un filtrage spécifique nécessitant un volume important de composants passifs.
Ce problème se pose donc dans le cadre de la traction ferroviaire avec caténaire alternative (dans laquelle la tension alterne généralement à une fréquence de réseau qui est par exemple de 50 Hz ou 16.7 Hz). Dans le domaine des moyens de transports ferroviaires ou assimilables, qui tirent leur puissance électrique nécessaire à la traction d’une source d’électricité externe à laquelle l’engin est relié en permanence par le biais d’un contact linéique fixe, différents système de filtrage, actifs ou passifs, ont été proposés, disposés sur le bus de traction. Ces dispositifs nécessitent soit des composants passifs de dimensionnement relativement important, soit des composants actifs supplémentaires, ce qui est dans tous les cas pénalisant en termes de coût, d’encombrement et de fiabilité.
L’invention vise donc à proposer un nouveau système embarqué de conversion de puissance qui permette de réduire le volume total du système en améliorant le système de filtrage de cette ondulation au double de la fréquence du côté alternatif.
L’invention concerne un système embarqué de conversion de puissance électrique sous moyenne tension pour un engin mobile de transport comportant un système de traction embarqué ayant au moins un moteur électrique de traction, du type dans lequel le système embarqué de conversion :
- est embarqué dans l’engin mobile de transport et délivre, en aval, une tension continue de traction au système de traction,
- est adapté pour être, lors d’un déplacement de l’engin mobile de transport, en contact mécanique et électrique avec un contact linéique fixe relié à une source fixe de tension électrique de réseau, fournissant une moyenne tension alternative monophasée,
- comporte au moins un circuit de connexion électrique comprenant, en amont, au moins un contact embarqué capable de venir en contact mécanique et électrique avec le contact linéique fixe,
- comporte au moins un transformateur d’entrée ayant au moins un enroulement primaire interposé dans le circuit de connexion électrique et au moins un enroulement secondaire ayant deux bornes,
- comporte une unique tranche de conversion de puissance alternative continue, ou une série de plusieurs tranches de conversion de puissance alternative-continue, ayant chacune au moins un étage de conversion de puissance alternative-continue qui est relié électriquement, par un côté amont alternatif, aux deux bornes d’un enroulement secondaire du transformateur d’entrée, associé à la tranche de conversion de puissance alternative-continue, et, par un côté aval continu, à deux pôles de transfert d’une connexion de transfert sous tension continue qui alimente le système de traction embarqué, chaque étage amont de conversion de puissance alternative-continue comportant un redresseur monophasé comprenant un pont complet en H d’interrupteurs électroniques commandés ayant :
▪ un premier pôle aval relié à un premier pôle de transfert de la connexion de transfert et un second pôle aval relié à un second pôle de transfert de la connexion de transfert;
▪ un premier bras entre le premier pôle aval et le second pôle aval et comportant au moins un premier et au moins un second interrupteurs électroniques commandés, agencés successivement dans le premier bras, avec un point milieu entre les deux ;
▪ au moins un second bras, parallèle au premier bras entre le premier pôle aval et le second pôle aval, et comportant au moins un premier et au moins un second interrupteurs électroniques commandés, agencés successivement dans le second bras, avec un point milieu entre les deux ;
▪ de telle sorte que la puissance délivrée par l’enroulement secondaire du transformateur d’entrée est délivrée entre le point milieu du premier bras et le point milieu du second bras.
L’invention concerne un système embarqué de conversion de puissance électrique sous moyenne tension pour un engin mobile de transport comportant un système de traction embarqué ayant au moins un moteur électrique de traction, du type dans lequel le système embarqué de conversion :
- est embarqué dans l’engin mobile de transport et délivre, en aval, une tension continue de traction au système de traction,
- est adapté pour être, lors d’un déplacement de l’engin mobile de transport, en contact mécanique et électrique avec un contact linéique fixe relié à une source fixe de tension électrique de réseau, fournissant une moyenne tension alternative monophasée,
- comporte au moins un circuit de connexion électrique comprenant, en amont, au moins un contact embarqué capable de venir en contact mécanique et électrique avec le contact linéique fixe,
- comporte au moins un transformateur d’entrée ayant au moins un enroulement primaire interposé dans le circuit de connexion électrique et au moins un enroulement secondaire ayant deux bornes,
- comporte une unique tranche de conversion de puissance alternative continue, ou une série de plusieurs tranches de conversion de puissance alternative-continue, ayant chacune au moins un étage de conversion de puissance alternative-continue qui est relié électriquement, par un côté amont alternatif, aux deux bornes d’un enroulement secondaire du transformateur d’entrée, associé à la tranche de conversion de puissance alternative-continue, et, par un côté aval continu, à deux pôles de transfert d’une connexion de transfert sous tension continue qui alimente le système de traction embarqué, chaque étage amont de conversion de puissance alternative-continue comportant un redresseur monophasé comprenant un pont complet en H d’interrupteurs électroniques commandés ayant :
▪ un premier pôle aval relié à un premier pôle de transfert de la connexion de transfert et un second pôle aval relié à un second pôle de transfert de la connexion de transfert;
▪ un premier bras entre le premier pôle aval et le second pôle aval et comportant au moins un premier et au moins un second interrupteurs électroniques commandés, agencés successivement dans le premier bras, avec un point milieu entre les deux ;
▪ au moins un second bras, parallèle au premier bras entre le premier pôle aval et le second pôle aval, et comportant au moins un premier et au moins un second interrupteurs électroniques commandés, agencés successivement dans le second bras, avec un point milieu entre les deux ;
▪ de telle sorte que la puissance délivrée par l’enroulement secondaire du transformateur d’entrée est délivrée entre le point milieu du premier bras et le point milieu du second bras.
Le système embarqué de conversion de puissance électrique est caractérisé en ce que le système embarqué de conversion comporte, pour une, plusieurs ou chaque tranche de conversion, au moins un circuit de filtrage comportant au moins une capacité et une inductance qui sont interposées électriquement dans le circuit de filtrage entre, d’une part, le point milieu d’au moins un des bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert.
D’autres caractéristiques de l’invention, optionnelles et pouvant être combinées entre elles, sont énoncées ci-dessous.
Le système de traction peut comporter un onduleur qui est alimenté en étant relié électriquement directement au premier pôle de transfert et au second pôle de transfert de la connexion de transfert sous tension continue.
Le système peut être réversible pour transmettre de la puissance électrique, dans un sens moteur, de la source fixe de tension alternative de réseau vers le système de traction et, dans un sens inverse générateur, du système de traction vers la source fixe de tension de réseau.
Le système embarqué de conversion peut comporter plusieurs tranches de conversion ayant chacune un étage de conversion de puissance alternative-continue, et les étages de conversion de puissance alternative-continue sont alors connectés électriquement, par leur côté amont, chacun à un enroulement secondaire distinct du transformateur d’entrée.
Pour une, pour plusieurs ou pour chaque tranche de conversion, un filtre électrique peut être agencé électriquement entre les deux pôles de transfert de la connexion de transfert.
L’un des pôles de transfert de la connexion de transfert peut être relié électriquement à la terre.
Les deux pôles de transfert de la connexion de transfert peuvent être reliés électriquement à la terre par l’intermédiaire chacun d’une capacité.
Pour au moins une tranche de conversion, la capacité du circuit de filtrage peut être interposée électriquement entre, d’une part, un point intermédiaire de l’enroulement secondaire du transformateur d’entrée, associé à la tranche de conversion, et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert.
Le circuit de filtrage peut comporter un composant inductif additionnel entre d’une part le point intermédiaire de l’enroulement secondaire du transformateur d’entrée, associé à la tranche de conversion, et, d’autre part, le pôle de transfert de la connexion de transfert auquel est connecté le circuit de filtrage.
Le circuit de filtrage peut ne comporter aucun composant inductif additionnel entre d’une part le point intermédiaire de l’enroulement secondaire du transformateur d’entrée, associé à la tranche de conversion, et, d’autre part, le pôle de transfert de la connexion de transfert auquel est connecté le circuit de filtrage.
Le système embarqué de conversion peut comporter, pour au moins une tranche de conversion :
- un premier circuit de filtrage comportant au moins une capacité et une première inductance qui sont interposées électriquement successivement dans le premier circuit de filtrage entre, d’une part, le point milieu du premier bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert ;
- un deuxième circuit de filtrage comportant au moins une capacité et une deuxième inductance qui sont interposées électriquement successivement dans le deuxième circuit de filtrage entre, d’une part, le point milieu du second bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert.
- un premier circuit de filtrage comportant au moins une capacité et une première inductance qui sont interposées électriquement successivement dans le premier circuit de filtrage entre, d’une part, le point milieu du premier bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert ;
- un deuxième circuit de filtrage comportant au moins une capacité et une deuxième inductance qui sont interposées électriquement successivement dans le deuxième circuit de filtrage entre, d’une part, le point milieu du second bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert.
Pour au moins une tranche de conversion, le premier et le deuxième circuit de filtrage peuvent être interposés entre, d’une part respectivement le premier et le second bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue et, d’autre part, un même pôle de transfert de la connexion de transfert.
Pour au moins une tranche de conversion, le système peut comporter un circuit de filtrage présentant deux branches, les deux branches partageant au moins un composant commun parmi la capacité et l’inductance du circuit de filtrage. Dans un tel cas, le système peut comporter :
- une première branche comportant au moins le composant commun et un premier composant spécifique qui sont interposées électriquement successivement dans la première branche entre, d’une part, le point milieu du premier bras du pont complet d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert ; et
- une deuxième branche du circuit de filtrage comportant elle aussi le composant commun et un second composant spécifique, distinct du premier composant spécifique qui sont interposés électriquement successivement dans la deuxième branche entre, d’une part, le point milieu du second bras du pont complet d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue et, d’autre part, le même pôle de transfert de la connexion de transfert.
- une première branche comportant au moins le composant commun et un premier composant spécifique qui sont interposées électriquement successivement dans la première branche entre, d’une part, le point milieu du premier bras du pont complet d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert ; et
- une deuxième branche du circuit de filtrage comportant elle aussi le composant commun et un second composant spécifique, distinct du premier composant spécifique qui sont interposés électriquement successivement dans la deuxième branche entre, d’une part, le point milieu du second bras du pont complet d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue et, d’autre part, le même pôle de transfert de la connexion de transfert.
Le composant commun peut être une capacité commune. La capacité commune du premier et du deuxième circuit de filtrage peut alors être interposée électriquement entre, d’une part, par l’intermédiaire d’une première inductance, le point milieu du premier bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue, et, par l’intermédiaire d’une seconde inductance, le point milieu du second bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue et, d’autre part, le même pôle de transfert de la connexion de transfert.
Le système embarqué de conversion peut comporter plusieurs tranches de conversion ayant chacune un étage de conversion de puissance alternative-continue distincts et un circuit de filtrage, et, pour au moins une première et une seconde tranche de conversion ayant respectivement un premier et un deuxième circuit de filtrage, le premier circuit de filtrage de la première tranche de conversion et le second circuit de filtrage de la seconde tranche de conversion peuvent alors partager au moins un composant commun parmi leur capacité et leur inductance.
Les étages de conversion de puissance alternative-continue distincts de la première et la deuxième tranche de conversion peuvent être reliés chacun électriquement en parallèle par leur côté aval continu aux pôles de transfert d’une même connexion de transfert sous tension continue qui alimente directement ou indirectement le système de traction embarqué.
Le composant commun peut être une capacité commune. Dans ce cas :
- le premier circuit de filtrage peut comporter au moins la capacité commune et une première inductance qui sont interposées électriquement dans le premier circuit de filtrage entre, d’une part, le point milieu d’un bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue de la première tranche de conversion et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert ;
- le deuxième circuit de filtrage peut comporter au moins la capacité commune et une deuxième inductance qui sont interposées électriquement dans le deuxième circuit de filtrage entre, d’une part, le point milieu d’un bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue de la seconde tranche de conversion et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert.
- le premier circuit de filtrage peut comporter au moins la capacité commune et une première inductance qui sont interposées électriquement dans le premier circuit de filtrage entre, d’une part, le point milieu d’un bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue de la première tranche de conversion et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert ;
- le deuxième circuit de filtrage peut comporter au moins la capacité commune et une deuxième inductance qui sont interposées électriquement dans le deuxième circuit de filtrage entre, d’une part, le point milieu d’un bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue de la seconde tranche de conversion et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert.
Le premier et le deuxième circuit de filtrage peuvent être interposés entre, d’une part, un bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue, respectivement de la premier et de la seconde tranche de conversion et, d’autre part, un même pôle de transfert de la connexion de transfert.
L’invention concerne par ailleurs un procédé de conversion de puissance électrique sous moyenne tension dans un engin mobile de transport pour alimenter un système de traction embarqué ayant au moins un moteur électrique de traction, du type dans lequel le procédé de conversion :
- délivre, en aval, au niveau d’une connexion de transfert, une puissance électrique de transfert sous une tension continue de transfert,
- reçoit, en amont, une puissance électrique d’entrée sous une moyenne tension alternative d’entrée monophasée,
- répartit la puissance électrique d’entrée entre une ou plusieurs tranches de conversion, au moyen d’un transformateur d’entrée ayant un ou plusieurs enroulements secondaires distincts, chaque tranche de conversion étant alimentée électriquement par au moins un enroulement secondaire qui lui est associé, et chaque tranche de conversion mettant en œuvre un processus de conversion de puissance alternative-continue qui délivre, entre deux pôles de transfert de la connexion de transfert qui sont associés à la tranche de conversion, une puissance de transfert sous la tension de transfert continue et qui est réalisé dans un pont complet d’interrupteurs électroniques commandés interposé électriquement entre deux bornes de l’enroulement secondaire associé et les deux pôles de transfert associés à la tranche de conversion dans le connexion de transfert
- délivre, en aval, au niveau d’une connexion de transfert, une puissance électrique de transfert sous une tension continue de transfert,
- reçoit, en amont, une puissance électrique d’entrée sous une moyenne tension alternative d’entrée monophasée,
- répartit la puissance électrique d’entrée entre une ou plusieurs tranches de conversion, au moyen d’un transformateur d’entrée ayant un ou plusieurs enroulements secondaires distincts, chaque tranche de conversion étant alimentée électriquement par au moins un enroulement secondaire qui lui est associé, et chaque tranche de conversion mettant en œuvre un processus de conversion de puissance alternative-continue qui délivre, entre deux pôles de transfert de la connexion de transfert qui sont associés à la tranche de conversion, une puissance de transfert sous la tension de transfert continue et qui est réalisé dans un pont complet d’interrupteurs électroniques commandés interposé électriquement entre deux bornes de l’enroulement secondaire associé et les deux pôles de transfert associés à la tranche de conversion dans le connexion de transfert
Dans un tel procédé, pour une, pour plusieurs ou pour chaque tranche de conversion, dans le processus de conversion de puissance alternative-continue, les interrupteurs électroniques commandés sont aptes à être commandés pour déterminer:
- un premier mode différentiel et un second mode différentiel, dans chacun desquels le pont complet d’interrupteurs électroniques commandés relie électriquement chacune des deux bornes de l’enroulement secondaire associé à un pôle de transfert distinct associé à la tranche de conversion dans la connexion de transfert avec, suivant que le premier mode commun ou le second mode différentiel est déterminé par les interrupteurs électroniques commandés, inversion des liaisons ;
- un premier mode commun et un second mode commun, dans lesquels les bornes de l’enroulement secondaire du transformateur d’entrée sont court-circuitées et dans au moins un desquels un niveau de tension est appliqué à un circuit de filtrage qui diffère d’au moins un niveau de tension appliqué au circuit de filtrage dans un mode différentiel ou dans l’autre mode commun,
- un premier mode différentiel et un second mode différentiel, dans chacun desquels le pont complet d’interrupteurs électroniques commandés relie électriquement chacune des deux bornes de l’enroulement secondaire associé à un pôle de transfert distinct associé à la tranche de conversion dans la connexion de transfert avec, suivant que le premier mode commun ou le second mode différentiel est déterminé par les interrupteurs électroniques commandés, inversion des liaisons ;
- un premier mode commun et un second mode commun, dans lesquels les bornes de l’enroulement secondaire du transformateur d’entrée sont court-circuitées et dans au moins un desquels un niveau de tension est appliqué à un circuit de filtrage qui diffère d’au moins un niveau de tension appliqué au circuit de filtrage dans un mode différentiel ou dans l’autre mode commun,
Dans un tel procédé, les interrupteurs électroniques commandés sont commandés pour déterminer une boucle répétitive dont chaque itération comprend au moins trois phases de fonctionnement selon trois modes distincts parmi les dits modes différentiels et communs.
D’autres caractéristiques de l’invention, optionnelles et pouvant être combinées entre elles, sont énoncées ci-dessous.
La boucle répétitive peut être répétée à une fréquence de répétition des itérations au moins 5 fois supérieure à la fréquence de la moyenne tension alternative monophasée fournie par la source fixe de tension électrique de réseau, de préférence au moins 20 fois supérieure.
La boucle répétitive peut être répétée à une fréquence de répétition des itérations comprise entre 100 Hz et 50 kHz.
Dans une itération de la boucle répétitive, deux phases de fonctionnement en mode commun sont séparées par au moins une phase de fonctionnement en mode différentiel, et inversement.
La boucle répétitive peut répéter, dans l’ordre, la séquence de phases de fonctionnement suivante :
- second mode commun (D) ;
- premier mode différentiel (A) ;
- premier mode commun(C) ;
- premier mode différentiel (A) ;
- second mode commun (D)
- second mode commun (D) ;
- premier mode différentiel (A) ;
- premier mode commun(C) ;
- premier mode différentiel (A) ;
- second mode commun (D)
La boucle répétitive peut répéter, dans l’ordre, la séquence de phases de fonctionnement suivante :
- second mode commun (D) ;
- second mode différentiel (B) ;
- premier mode commun (C) ;
- second mode différentiel (B) ;
- second mode commun (D).
- second mode commun (D) ;
- second mode différentiel (B) ;
- premier mode commun (C) ;
- second mode différentiel (B) ;
- second mode commun (D).
Le pont complet d’interrupteurs électroniques commandés peut posséder:
▪ un premier pôle aval et un second pôle aval entre lesquels s’applique la tension de transfert ;
▪ un premier bras entre le premier pôle aval et le second pôle aval et comportant au moins un premier et au moins un second interrupteurs électroniques commandés, agencés successivement dans le premier bras, avec un point milieu entre les deux ;
▪ et au moins un second bras, parallèle au premier bras entre le premier pôle aval et le second pôle aval, et comportant au moins un premier et au moins un second interrupteurs électroniques commandés, agencés successivement dans le second bras, avec un point milieu entre les deux ;
et la puissance délivrée par l’enroulement secondaire du transformateur d’entrée peut alors être délivrée entre le point milieu du premier bras et le point milieu du second bras.
▪ un premier pôle aval et un second pôle aval entre lesquels s’applique la tension de transfert ;
▪ un premier bras entre le premier pôle aval et le second pôle aval et comportant au moins un premier et au moins un second interrupteurs électroniques commandés, agencés successivement dans le premier bras, avec un point milieu entre les deux ;
▪ et au moins un second bras, parallèle au premier bras entre le premier pôle aval et le second pôle aval, et comportant au moins un premier et au moins un second interrupteurs électroniques commandés, agencés successivement dans le second bras, avec un point milieu entre les deux ;
et la puissance délivrée par l’enroulement secondaire du transformateur d’entrée peut alors être délivrée entre le point milieu du premier bras et le point milieu du second bras.
L’invention concerne un système embarqué16de conversion de puissance électrique sous moyenne tension pour un engin mobile de transport10comportant un système de traction embarqué18ayant au moins un moteur électrique de traction20.
L’invention sera plus particulièrement décrite dans le cadre de son application à une locomotive de train à traction électrique. Elle est cependant par ailleurs applicable de manière plus générale dans le domaine du matériel ferroviaire, donc aussi applicable à des tramways, ou à des métros à traction électrique. Elle peut encore être mise en œuvre pour des trolleybus, ou plus généralement pour tout engin de transport comportant un moteur électrique de traction embarqué qui reçoit l’énergie nécessaire au déplacement de l’engin par le biais d’un contact embarqué sur l’engin et venant en contact avec un contact linéique fixe relié à une source fixe de tension électrique alternative monophasée de réseau.
On note que la source fixe de tension électrique alternative monophasée, en plus d’être fixe, est indépendante du système embarqué16de conversion de puissance électrique. Elle est externe à l’engin mobile de transport10.
Sur lesFigs. 1à4, on a illustré de manière très schématique un engin mobile10qui, dans ces exemples de réalisation, est destiné à circuler sur des rails12d’une voie de chemin de fer, et qui est destiné à être alimenté par contact avec un contact linéique fixe14qui peut prendre la forme par exemple d’une caténaire, ou de tout autre type de ligne de contact aérienne. Dans l’invention, l’engin mobile10doit pouvoir être alimenté le long d’un trajet défini par l’étendue d’un tel contact linéique fixe14. L’invention peut aussi être mise en œuvre avec un contact linéique fixe sous la forme d’un rail d’alimentation qui peut être fixé au sol. De préférence, le contact linéique fixe14est continu et s’étend sur une distance égale à la distance de déplacement de l’engin mobile10, entre un point de départ de l’engin et un point d’arrivée de l’engin. Bien entendu, le contact linéique fixe14peut être réalisé sous la forme de plusieurs éléments successifs raccordés électriquement entre eux. Des discontinuités de contact ponctuelles peuvent être acceptables, notamment aux jonctions entre de tels éléments successifs. De telles discontinuités de contact ponctuelles n’empêchent pas que l’on considère le contact comme étant un contact permanent.
Le contact linéique fixe14est donc relié à une source fixe de tension électrique fournissant une moyenne tension alternative monophasée, dite tension de réseau. Une telle tension alternative présente une valeur nominale de crête qui est par exemple comprise entre 1.000 volts et 50.000 volts. Dans certains cas, la tension alternative est définie par sa valeur efficace (dite « RMS »), par exemple 15.000 volts RMS ou 25.000 volts RMS. La fréquence de la tension alternative est par exemple comprise entre 10 et 100 hertz, les valeurs les plus fréquentes étant de 16,7 Hz, de 50 Hz ou de 60 Hz. L’invention sera décrite dans le cas où la source de tension électrique est une source monophasée. Dans ce cas, le contact linéique fixe14peut comporter un unique conducteur électrique s’étendant sur l’étendue du contact linéique fixe14.
L’engin mobile10comporte donc un système embarqué de conversion de puissance électrique16qui est embarqué dans l’engin mobile10. Le système embarqué de conversion de puissance électrique16comporte un circuit de connexion électrique22par lequel, lors d’un déplacement de l’engin mobile de transport, le système embarqué de conversion16est, par un côté amont, en contact mécanique et électrique permanent avec le contact linéique14.
De manière connue, le circuit de connexion électrique22du système embarqué de conversion de puissance16comporte également une portion retour, par exemple sous la forme d’une liaison électrique avec un potentiel électrique neutre. Dans le cas d’un engin ferroviaire, qui sera le cas illustré dans les figures, cette portion retour du circuit de connexion comporte la plupart du temps un contact électrique entre une roue17de l’engin mobile10et le rail12, ce dernier étant relié électriquement à la terre, donc à un potentiel neutre. Cependant, on peut dans tous les cas envisager, comme cela se fait dans les infrastructures dédiées à des trolleybus, que la portion retour du circuit de connexion soit réalisée sous la forme d’un second contact linéique fixe, sous la forme d’un fil aérien ou d’un rail, qui peut par exemple s’étendre en parallèle du contact linéique fixe relié à la source de tension électrique.
On comprend bien que le contact linéique fixe14et la source fixe de tension électrique ne font pas partie du système embarqué de conversion16, ni de l’engin mobile de transport10. Ces éléments font partie d’une infrastructure de réseau de transport. Ces éléments sont fixes en ce qu’ils ne se déplacent pas avec l’engin mobile10.
Le rôle principal du système de conversion de puissance16est, à partir de la tension du contact linéique fixe14, de délivrer, en aval, une tension continue à un système de traction18. Ceci se produit lorsque l’engin mobile10fonctionne en mode moteur. Toutefois, le système embarqué de conversion de puissance16sera de préférence électriquement réversible, ce qui sera utile lorsque l’engin mobile10fonctionne dans un mode de freinage régénératif au cours duquel le moteur électrique de traction20est utilisé en tant que génératrice électrique, transformant l’énergie cinétique de l’engin mobile10en une énergie électrique qui peut, via le système embarqué de conversion de puissance16, transmettre de la puissance électrique du système de traction18vers la source de tension, par l’intermédiaire du contact linéique fixe14.
Par convention, on considère que, en mode moteur, une puissance électrique est transférée dans un sens d’amont en aval depuis un côté amont du système embarqué de conversion16qui est relié au contact linéique fixe14, vers le système de traction18qui est relié électriquement à un côté aval du système embarqué de conversion16. Les notions de « amont » et « aval » correspondent donc à ce mode de fonctionnement moteur. Dans le mode de fonctionnement régénératif, la puissance électrique est donc transférée de l’aval vers l’amont, depuis un côté aval du système embarqué de conversion de puissance16qui est relié au système de traction18, vers le côté amont du système embarqué de conversion de puissance16qui est relié électriquement au contact linéique fixe14.
Le système de traction18de l’engin mobile10est un système comportant au moins un moteur électrique de traction20qui tire sa puissance électrique du système embarqué de conversion16et qui provoque le déplacement de l’engin mobile10. Le moteur électrique de traction20peut être de tout type approprié, notamment de tout type habituellement mis en œuvre dans les engins de transport à traction électrique. Dans les exemples illustrés auxFigs. 1à4, le ou les moteur(s) électrique(s) de traction20sont des moteurs à courant alternatif triphasé. De la sorte, dans ce cas, le système de traction18comporte au moins un convertisseur de puissance électrique continue-alternative19, par exemple un onduleur, dont un côté amont est relié électriquement au côté aval du système embarqué de conversion puissance16, et dont un côté aval est relié électriquement au moteur électrique de traction20. Toutefois, le moteur électrique20pourrait aussi être un moteur à courant continu. De préférence, le système de traction18comporte une unité électronique de commande de son fonctionnement (non représentée). Dans certains cas, comme illustré à laFig. 2, le système de traction18pourra comporter plusieurs moteurs électriques de traction20alimentés chacun par le même système embarqué de conversion de puissance16. Chacun de ces moteurs peut être relié électriquement au système embarqué de conversion de puissance16par un convertisseur de puissance électrique19propre à ce moteur, comme illustré à laFig. 2, ou par un convertisseur de puissance19partagé avec d’autres moteurs. L’invention trouvera des applications pour alimenter un système de traction alimenté en courant sous une tension continue comprise entre 1000 Volts et 10000 Volts.
On note par ailleurs que la puissance électrique délivrée en aval par le système embarqué de conversion de puissance16peut être utilisée par d’autres équipements électriques de l’engin mobile10, par exemple un chauffage, une climatisation, un éclairage de bord et/ou de circulation, des actionneurs auxiliaires, des unités électroniques de contrôle, etc…. de tels systèmes auxiliaires peuvent être alimentés directement par le côté aval du système embarqué de conversion de puissance16, ou indirectement par le côté aval du système embarqué de conversion de puissance16avec interposition d’un convertisseur de puissance, par exemple un convertisseur de puissance continu-continu.
Le circuit de connexion électrique22comprend, en amont, au moins un contact embarqué24capable de venir en contact mécanique et électrique avec le contact linéique fixe14. C’est aux bornes de ce circuit de connexion électrique22qu’est appliquée la tension électrique de réseau alternative. Le circuit de connexion électrique22permet d’alimenter le système sous tension alternative pour permettre le déplacement de l’engin mobile10, et applique cette tension à une ou plusieurs tranches de conversion de puissance du système16.
Le contact embarqué24est de préférence un élément physique dont la forme est adaptée à un maintien du contact électrique avec le contact linéique fixe14lors du déplacement de l’engin mobile10. Dans les systèmes ferroviaires, un tel contact embarqué se présente souvent sous la forme d’un archet. Dans les systèmes de trolleybus, un tel contact embarqué se présente souvent sous la forme d’un frotteur en bronze ou en carbone, le frotteur étant parfois remplacé par une roulette. Le contact embarqué est généralement disposé à l’extrémité d’un mécanisme de support articulé. Ce mécanisme de support articulé, qui est solidaire de l’engin mobile10mais qui est articulé sur un élément structurel de celui-ci, prend par exemple la forme d’un pantographe32tel que sommairement représenté sur les figures, notamment dans les applications ferroviaires, ou la forme de perches articulées, notamment dans les applications de type trolleybus. Le mécanisme de support articulé est généralement muni de ressorts qui permettent de plaquer en permanence le contact embarqué24en appui mécanique contre le contact linéique fixe14, de manière à assurer le contact électrique.
Le système embarqué de conversion de puissance16comporte au moins un transformateur d’entrée26ayant un enroulement primaire25interposé dans le circuit de connexion électrique22et ayant au moins un enroulement secondaire28ayant deux bornes. L’enroulement primaire25peut comporter une seule bobine ou plusieurs bobines qui peuvent être connectées en série ou en parallèle dans le circuit de connexion électrique22. Un enroulement secondaire d’un transformateur d’entrée peut comporter une seule bobine ou plusieurs bobines qui peuvent être connectées en série ou en parallèle.
Le système embarqué de conversion de puissance16comporte au moins un étage de conversion de puissance alternative-continue34, qui est relié électriquement, par un côté amont341, à un enroulement secondaire 28. Cet étage de conversion de puissance alternative-continue34est donc un convertisseur de puissance électrique de type alternatif-continu.
On prévoit que le système embarqué de conversion de puissance comporte une unique tranche de conversion de puissance alternative continue, ou une série de plusieurs tranches de conversion38.1,38.2, …,38.i, …,38.n. En cas de pluralités de tranches de conversion, ces n tranches de conversion38.1,38.2, …,38.i, …,38.n, par exemple dans la gamme allant de 2 à 20 tranches de conversion, sont de préférence agencées dans le système embarqué de conversion16de telle sorte que chacune ne convertit qu’une partie, une fraction, de la puissance électrique fournie par la source de tension de réseau alternative. Une, plusieurs, ou chaque tranche de conversion fournit de la puissance électrique continue au système de traction18, et / ou à un autre système embarqué consommateur d’énergie électrique (décrit précédemment comme « auxiliaire »). Chaque tranche38,38.ide conversion de puissance alternative-continue comporte au moins un étage34de conversion de puissance alternative-continue qui est relié électriquement, par un côté amont alternatif341, aux deux bornes281i,282id’un enroulement secondaire28, 28idu transformateur d’entrée26, associé à la tranche de conversion de puissance alternative continue considérée, et, par un côté aval continu, à deux pôles de transfert40.i,42.id’une connexion de transfert sous tension continue qui alimente directement ou indirectement le système de traction embarqué18.
Les exemples desFigs. 1,1Bet4comportent une unique tranche de conversion38de puissance alternative continue. En revanche, les exemples desFigs. 2,3et3Bcomportent chacun une série de plusieurs tranches de conversion38.1,38.2, …,38.i,…,38.nde puissance alternative continue.
Dans les exemples illustrés, le système de traction18est alimenté en étant relié électriquement directement à la connexion de transfert40.i,42.isous tension continue. Dans l’invention, le système embarqué de conversion de puissance 16 est donc configuré pour délivrer, à la connexion de transfert40.i,42.i, une tension continue comprise entre 1000 Volts et 10000 Volts.
Dans l’exemple de laFig. 2le système de traction18comporte plusieurs moteurs électriques de traction20alimentés chacun par une tranche de conversion de puissance38.1,38.2, …,38.i, …,38.nqui lui est dédiée. Dans cet exemple, un moteur électrique de traction20est alimenté par un convertisseur de puissance électrique19propre à ce moteur, ce convertisseur de puissance électrique19étant dans cet exemple relié électriquement directement à la connexion de transfert40.i,42.isous tension continue de la tranche correspondant à ce moteur.
Dans l’exemple de laFig. 3le système de traction18comporte au moins un moteur électrique de traction20qui est alimenté par plusieurs tranches de conversion de puissance38.1,38.2, par exemple par deux tranches de conversion de puissance. Dans ce cas, les étages de conversion de puissance alternative-continue34.1,34.2sont connectés électriquement, par leur côté amont341, chacun à un enroulement secondaire distinct28.1,28.2du transformateur d’entrée. Dans ce cas spécifique, un convertisseur de puissance électrique19, ici propre à un moteur de traction20mais qui pourrait être partagé avec d’autres moteurs de traction et/ou avec d’autres accessoires électriques de l’engin mobile, est alimenté en parallèle par plusieurs tranches de conversion de puissance38.1,38.2en étant relié électriquement directement, en parallèle, à la connexion de transfert40.i,42.isous tension continue de chacune de ces tranches. Les connexions de transfert40.i,42.isous tension continue de chacune de ces tranches sont donc connectées électriquement en parallèle les unes des autres, de manière à former une connexion de transfert commune sur laquelle est connectée le système de traction18. De la sorte, les courants électriques convertis par les tranches de conversion de puissance38.1,38.2sont ajoutés les uns aux autres, pour fournir à ce moteur du système de traction18de fortes intensités de courant.
Dans la variante de laFig. 3B, le système de traction18comporte plusieurs convertisseurs de puissance électrique19, alimentant au moins un moteur électrique de traction20, en l’occurrence chaque convertisseur de puissance électrique19alimente un seul moteur électrique de traction20. Le système de conversion16comporte plusieurs tranches de conversion de puissance38.1,38.2qui sont connectées électriquement en parallèle les unes des autres, de manière à former, comme dans l’exemple de laFig. 3, une connexion de transfert commune sur laquelle est connectée le système de traction18. Dans cette variante de réalisation de laFig. 3B, le système de traction18comporte plusieurs convertisseurs de puissance électrique19, en l’occurrence tous les convertisseurs de puissance électrique19, qui sont reliés en parallèle à la connexion de transfert commune.
Dans les exemples desFigs. 1à3B, on a illustré des modes de réalisation où l’un des pôles de transfert de la connexion de transfert, par exemple le second pôle de transfert42,42i, de la connexion de transfert est relié électriquement à la terre. Dans l’exemple de laFig. 4, on a illustré un mode de réalisation où les deux pôles de transfert40,42de la connexion de transfert sont reliés électriquement à la terre par l’intermédiaire chacun d’une capacité respective distincte43,44.
On notera que les caractéristiques qui distinguent les modes de réalisation desFigs. 1à5les uns des autres peuvent être combinées entre elles pour former d’autres modes de réalisation non illustrés.
De manière générale, dans une configuration comportant plusieurs tranches de conversion de puissance, chaque tranche de conversion peut être identique, ou on peut avoir une ou plusieurs tranches de conversion de puissance ayant une conception différente, intégrant différentes variantes de conception, ou différentes combinaisons de variantes de conception évoquées dans le présent texte.
Pour chaque tranche de conversion de puissance, le côté amont341de l’étage de conversion de puissance34est constitué généralement par deux bornes de connexion amont3411,3412, parfois qualifiées de bornes d’entrée. Ces bornes de connexion amont3411,3412, sont reliées électriquement chacune à l’une des deux bornes281,282de l’enroulement secondaire28associé à la tranche de conversion dont l’étage de conversion de puissance34fait partie. Dans l’exemple, ces bornes de connexion amont3411,3412, sont, en fonctionnement normal, chacune au même potentiel électrique que celle des deux bornes281,282de l’enroulement secondaire28à laquelle elles sont respectivement reliées.
Pour chaque tranche de conversion de puissance, le côté aval342de l’étage de conversion de puissance est constitué généralement par deux bornes aval de connexion3421,3422de l’étage de conversion de puissance alternative-continue34, parfois trois ou plus. Parfois qualifiées de bornes de sortie, ces bornes aval3421,3422sont reliées chacune à un pôle de transfert entre l’étage de conversion de puissance alternative-continue34et le système de traction18. Pour chaque tranche de conversion comprenant un étage de conversion de puissance alternative-continue34, on a en effet généralement une connexion de transfert formée de deux pôles de transfert40,40.1,40.2,…,40.i, …,40.n,42,42.1, …,42.i, …,42.nentre lesquels est établie une tension continue. Parfois, le mode de réalisation de l’étage de conversion de puissance alternative-continue34fait qu’il y a plus de deux pôles de transfert pour la connexion de transfert. Dans les exemples illustrés, pour chaque tranche de conversion de puissance, chacune des deux bornes aval de connexion3421,3422de l’étage de conversion de puissance34, à savoir une première borne aval3421et une deuxième borne aval3422, est au même potentiel électrique que le pôle de transfert40,40.1,40.2,…,40.i, …,40.n,42,42.1, …,42.i, …,42.nauquel la borne aval de connexion3421,3422est reliée.
Dans les exemples illustrés, on a prévu la présence, entre les pôles de transfert d’une tranche de conversion38,38.1,…,38.n, d’un filtre électrique46, notamment d’un filtre capacitif, par exemple une capacité, ou une capacité et une résistance en parallèle comme illustré sur les figures. Ainsi, dans les exemples illustrés, pour chaque tranche de conversion, un filtre électrique46est agencé électriquement en parallèle de deux bornes aval3411,3412du côté aval342de l’étage34de conversion de puissance alternative-continue. Le filtre électrique46pourrait être ou comprendre, comme dans l’art antérieur, un filtre résonant, par exemple un filtre résonant comprenant une inductance et une capacité en série entre deux bornes aval3411,3412du côté aval342de l’étage34de conversion de puissance alternative-continue. Cependant, l’invention permettra dans de nombreux cas, de se passer d’un tel filtre résonant, donc d’avoir un système de conversion16sans filtre résonant entre les deux bornes aval3411,3412du côté aval342de l’étage34de conversion de puissance alternative-continue.
Comme cela est détaillé sur lesFig. 5Aà11, chaque étage34de conversion de puissance alternative-continue comporte un redresseur monophasé comprend un pont complet en H d’interrupteurs électroniques commandés. Ainsi, sur ces figures, l’étage34de conversion de puissance alternative-continue est réalisé sous la forme d’un redresseur monophasé formé d’un pont complet en H d’interrupteurs électroniques commandés tant à l’ouverture qu’à la fermeture. Dans les exemples, l’étage34de conversion de puissance alternative-continue ne comporte pas d’autre étage de conversion de puissance que ledit pont complet en H d’interrupteurs électroniques commandés. Ces interrupteurs peuvent être réalisés chacun sous la forme d’un IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) avec une diode en parallèle, d’un MOSFET, d’autres types de composants semi-conducteurs ou d’une association en série ou en parallèle de composants semi-conducteurs. Ces interrupteurs peuvent par exemple être commandés par une unité électronique de commande (ECU).
Dans les exemples, desFig. 5Aà10le pont complet en H présente quatre interrupteurs commandés et deux niveaux de tension. Un tel pont complet en H, comporte un premier pôle aval48relié à la première borne aval3421et donc au premier pôle de transfert40de la connexion de transfert, et un second pôle aval50, relié à la deuxième borne aval3422et donc au second pôle de transfert42de la connexion de transfert. Ainsi, dans les exemples illustrés, le premier pôle aval48du pont d’interrupteurs est au même potentiel électrique que le premier pôle de transfert40de la connexion de transfert, et le second pôle aval50du pont d’interrupteurs est au même potentiel électrique que le second pôle de transfert42de la connexion de transfert.
De manière parfaitement classique, le pont complet34comporte un premier bras51qui relie électriquement le premier pôle aval48et le second pôle aval50. Ce premier bras51comporte un premier interrupteur électronique commandé511, et un second interrupteur électronique commandé512. Les deux interrupteurs commandés511,512sont agencés successivement dans le premier bras51, avec un point milieu513entres les deux.
Le pont complet34comporte un second bras52, qui relie électriquement le premier pôle aval48et le second pôle aval50du pont complet34, en parallèle électriquement au premier bras51. Ce second bras52comporte un premier interrupteur électronique commandé521et un second interrupteur électronique commandé522. Les deux interrupteurs commandés521,522sont agencés successivement dans le second bras52, avec un point milieu entres les deux523.
L’enroulement secondaire28du transformateur26est raccordé électriquement d’une part, par une première borne281, au point milieu513du premier bras51et d’autre part, par une première borne282, au point milieu523du second bras52du pont d’interrupteurs électroniques commandés34. Ainsi, la puissance délivrée par l’enroulement secondaire du transformateur d’entrée est délivrée entre le point milieu513du premier bras51et le point milieu523du second bras52du pont complet en H de l’étage de conversion de puissance alternative-continue.
On a illustré sur laFig. 11un deuxième mode de réalisation d’un étage34de conversion de puissance alternative-continue comportant un redresseur monophasé comprenant un pont complet en H d’interrupteurs électroniques commandés, mais ici sous la forme d’un pont complet à trois niveaux de tension, lui aussi formé d’interrupteurs électroniques commandés.
On notera qu’en sortie, entre les deux pôles aval48,50, on a agencé un pont diviseur de tension64, ici sous la forme de deux capacités641,642, pour former, entre les deux capacités641,642et donc entre les pôles aval48,50, un troisième pôle interne41qui est à un potentiel électrique compris entre les potentiels respectifs des pôles aval48,50, donc des pôles de transfert40,42. Cette configuration permet d’utiliser dans le pont complet34, des agencements de composants différents, tels que ceux connus sous le nom NPC (Neutral Point Clamped). Ce type de circuit est connu pour permettre la réalisation de convertisseurs dans lesquels la tension entre pôles aval48,50(et par conséquent la tension entre les pôles de transfert40et42) est supérieure à la tension que supporte un composant dans le convertisseur (par exemple les interrupteurs commandés). Ici la structure est de type NPC à 3 niveaux de tension. Des structures NPC à plus de niveaux sont connues et pourraient être utilisées dans le cadre de l’invention.
Le pont complet de l’étage34de conversion de puissance est ainsi de type pont complet NPC à 3 niveaux. On retrouve un premier pôle aval48, comprenant une première des bornes aval de l’étage de conversion de puissance alternative-continue34, reliée au premier pôle de transfert40de la connexion de transfert, et un second pôle aval50de conversion de puissance alternative-continue34, comprenant une seconde des bornes aval de l’étage de conversion de puissance alternative-continue34, reliée au second pôle de transfert42de la connexion de transfert. Ainsi, le premier pôle aval48du pont complet d’interrupteurs, est au même potentiel électrique que le premier pôle de transfert40de la connexion de transfert, et le second pôle aval50du pont complet d’interrupteurs, est au même potentiel électrique que le second pôle de transfert42de la connexion de transfert.
On retrouve aussi un premier bras51qui relie électriquement le premier pôle aval48et le second pôle aval50. Ce premier bras51comporte un groupe de deux premiers interrupteurs électroniques commandés5111,5112et un groupe de deux seconds interrupteurs électroniques commandés5121,5122. Les quatre interrupteurs commandés5111,5112,5121,5122sont agencés successivement dans le premier bras, avec un point milieu513entre le groupe des premiers interrupteurs électroniques commandés5111,5112et le groupe des seconds interrupteurs électroniques commandés5121,5122.
On retrouve aussi un second bras52qui relie électriquement le premier côté48et le second côté50. Ce second bras52comporte un groupe de deux premiers interrupteurs électroniques commandés5211,5212et un groupe de deux seconds interrupteurs électroniques commandés5221,5222. Les quatre interrupteurs commandés5211,5212,5221,5222sont agencés successivement dans le second bras52, avec un point milieu523entre le groupe des premiers interrupteurs électroniques commandés5211,5212et le groupe des seconds interrupteurs électroniques commandés5221,5222. Dans chaque bras51,52, chacun des deux groupes d’interrupteurs électroniques commandés est par ailleurs relié électriquement, entre les deux interrupteurs électroniques commandés du groupe considéré, au troisième pôle interne41, par l’intermédiaire d’une diode ne permettant le passage du courant que dans le sens allant du troisième pôle41vers le groupe considéré.
L’invention a pour but notamment que la tension continue au niveau des pôles de transfert40,42présente le moins de variations possibles, sans imposer des moyens de filtrage trop volumineux.
Pour cela, chaque tranche de conversion38.i, qu’il y en ait une unique ou plusieurs, comporte au moins un circuit de filtrage56,56.icomportant au moins une capacité58.
Le système embarqué de conversion16comporte ainsi, pour une, pour plusieurs, ou pour chaque tranche de conversion38.i, au moins un circuit de filtrage56,56.icomportant au moins une capacité58et une inductance59,28a,28bqui sont interposées électriquement dans le circuit de filtrage56,56.ientre, d’une part, le point milieu513,523d’au moins un des bras51,52du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage34de conversion de puissance alternative-continue et, d’autre part, un pôle de transfert40,40.1,40.2,…,40.i, …,40.n,42,42.1, …,42.i, …,42.nde la connexion de transfert. Dans certains modes de réalisation, une capacité58et une inductance59sont électriquement en série dans le circuit de filtrage, au sens qu’elles sont parcourues par le même courant électrique. Dans certains modes de réalisation, comportant un circuit à au moins deux branches, une capacité58et une inductance59,28a,28bsont interposées successivement le long d’un conducteur électrique formant une des branches entre, d’une part, le point milieu513,523d’un des bras51,52du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage34de conversion de puissance alternative-continue et, d’autre part, un pôle de transfert40,40.1,40.2,…,40.i, …,40.n,42,42.1, …,42.i, …,42.nde la connexion de transfert. Dans ce dernier cas, en fonction des modes de fonctionnement seule une partie du courant circulant dans l’une parmi la capacité ou l’inductance circule aussi dans l’autre parmi la capacité ou l’inductance.
En d’autres termes, pour une tranche de conversion de puissance électrique, la capacité58et l’inductance59,28a,28bdu circuit de filtrage56,56.isont interposées électriquement, dans certains cas électriquement en série, dans une ligne électriquement conductrice61qui relie électriquement le point milieu d’au moins un des bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage34de conversion de puissance alternative-continue à un pôle de transfert de la connexion de transfert.
La capacité58du circuit de filtrage56,56.ipeut être réalisée sous la forme d’un composant capacitif discret, ou d’un ensemble de plusieurs composants discrets agencés électriquement en série et / ou en parallèle. Chaque composant discret est par exemple un condensateur. De préférence, l’ensemble de plusieurs composants discrets agencés électriquement en série et / ou en parallèle présente, du point de vue du reste du dispositif, le comportement d’une capacité unique ayant une capacité équivalente pour l’ensemble.
Comme il sera vu par la suite, l’inductance du circuit de filtrage56,56.ipeut être réalisée sous différentes formes.
Dans certains modes de réalisation, tels que ceux illustrés auxFigs. 1à5D, ou encore ceux illustrés sur lesFigs. 9,10et11, l’inductance du circuit de filtrage56,56.ipeut être réalisée sous la forme d’au moins une partie28a,28bde l’enroulement secondaire28du transformateur d’entrée26, avec un composant inductif discret additionnel59comme illustré, ou plusieurs, ou sans autre composant inductif discret, comme illustré dans la variante de laFig. 1B. Dans ces modes de réalisation, le circuit56,56.icomporte un conducteur électrique61, dans lequel est insérée la capacité58, dont une extrémité est reliée électriquement à un pôle de transfert, et dont l’autre extrémité est reliée électriquement à un point intermédiaire54de l’enroulement secondaire28du transformateur d’entrée, associé à la tranche de conversion. La capacité58du circuit de filtrage56,56.ise trouve donc interposée électriquement entre, d’une part, le point intermédiaire54de l’enroulement secondaire28du transformateur d’entrée26qui est associé à la tranche de conversion, et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert, par exemple un pôle de transfert42relié à la terre, donc à un potentiel électrique neutre.
Dans de tels modes de réalisation, au moins une partie de l’enroulement secondaire se trouve donc comprise dans le circuit de filtrage56,56.ientre le pôle de transfert et le point milieu513,523d’au moins l’un des bras51,52. En réalité, on voit que, dans un tel mode de réalisation, on peut considérer que le système embarqué de conversion16comporte, pour la tranche de conversion de puissance considérée, un circuit de filtrage comportant deux branches. Une première branche du circuit de filtrage comprend, pour une première portion, le conducteur électrique dans lequel est insérée la capacité58, entre un pôle de transfert42et le point intermédiaire54de l’enroulement secondaire28du transformateur d’entrée, et, pour une deuxième portion électriquement dans la continuité avec la première portion, la portion28ade l’enroulement secondaire28entre le point intermédiaire54et la première borne281de l’enroulement secondaire28qui est reliée au point milieu513du premier bras51. Une deuxième branche du circuit de filtrage56comprend la même première portion constituée du conducteur électrique dans lequel est insérée la capacité58, entre le pôle de transfert42et le point intermédiaire54de l’enroulement secondaire28du transformateur d’entrée, et, pour une deuxième portion électriquement dans la continuité avec la première portion, la portion28bde l’enroulement secondaire28entre le point intermédiaire54et la deuxième borne282de l’enroulement secondaire28qui est reliée au point milieu523du second bras52du pont d’interrupteurs électroniques commandés34. Ces deux branches du circuit partagent ici une portion commune qui comprend la capacité58.
Dans certains de ces modes de réalisation, le point intermédiaire54de l’enroulement secondaire28peut être un point milieu de telle sorte que les deux portions de l’enroulement secondaire28qui sont interposées dans les deux circuits de filtrage, ou les deux branches du circuit de filtrage56, présentent la même inductance. Dans d’autres de ces modes de réalisation, le point intermédiaire54de l’enroulement secondaire28peut être un point quelconque de l’enroulement secondaire28, de telle sorte que les deux portions de l’enroulement secondaire28qui sont interposées dans les deux circuits de filtrage, ou les deux branches du circuit de filtrage56, présentent une inductance différente.
Dans ces modes de réalisation, on a illustré le cas dans lequel, en plus de la portion de l’enroulement secondaire, chaque circuit de filtrage ou chaque branche du circuit de filtrage peut comporter une inductance additionnelle59, sous la forme d’une composant inductif discret additionnel, par exemple compris dans la portion commune aux deux circuits de filtrage ou aux deux branches du circuit de filtrage. Ainsi, dans un circuit de filtrage56, un composant inductif additionnel59se trouve interposé électriquement entre d’une part le point intermédiaire54de l’enroulement secondaire28du transformateur d’entrée26, associé à la tranche de conversion, et, d’autre part, le pôle de transfert de la connexion de transfert auquel est connecté le circuit de filtrage. Ce composant inductif additionnel59se trouve électriquement interposé dans le circuit de filtrage56, successivement avec une portion de l’enroulement secondaire28du transformateur d’entrée26qui est associé à la tranche de conversion correspondante.
On note cependant que, dans le cadre tel qu’il vient d’être décrit d’un circuit de filtrage comportant une portion de l’enroulement secondaire du transformateur d’entrée26, on pourrait avoir un circuit de filtrage ne comportant aucun composant inductif additionnel entre d’une part le point intermédiaire de l’enroulement secondaire du transformateur d’entrée, associé à la tranche de conversion, et, d’autre part, le pôle de transfert de la connexion de transfert auquel est connecté le circuit de filtrage.
Dans d’autres modes de réalisation, tels que ceux illustrés auxFigs. 6à9, l’inductance du circuit de filtrage56peut être réalisée sous la forme d’un ou plusieurs composant(s) inductif(s) discret(s)59interposé(s) dans le circuit de filtrage56, sans comprendre de portion de l’enroulement secondaire28du transformateur d’entrée26.
Dans l’exemple de réalisation de laFig. 6, le système de conversion de puissance16comporte, pour au moins une tranche de conversion, un unique circuit de filtrage56comportant au moins une capacité et une inductance qui sont électriquement en série dans le circuit de filtrage56et qui sont interposées électriquement dans le circuit de filtrage56entre, d’une part, le point milieu d’un bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage34de conversion de puissance alternative-continue, en l’occurrence le point milieu513du premier bras51, et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert, en l’occurrence le deuxième pôle de transfert42, qui se trouve par ailleurs dans l’exemple être relié à la terre. En d’autres termes, le circuit de filtrage56est relié électriquement uniquement, d’une part, au point milieu d’un bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue, et, d’autre part, à un pôle de transfert de la connexion de transfert.
Selon diverses variantes d’un mode de réalisation ayant un tel circuit de filtrage, notamment un circuit de filtrage unique pour une tranche de conversion comme à laFig. 6, qui ne comprend pas de portion de l’enroulement secondaire du transformateur d’entrée26, le circuit de filtrage56pourrait être relié électriquement uniquement, d’une part, au point milieu du second bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue, et / ou, d’autre part, au premier pôle de transfert de la connexion de transfert.
Dans l’exemple de réalisation de laFig. 7, le système de conversion de puissance16comporte, pour au moins une tranche de conversion :
- un premier circuit de filtrage561comportant au moins une première capacité581et une première inductance591qui sont électriquement en série dans le premier circuit de filtrage561et qui sont interposées électriquement entre, d’une part, le point milieu513du premier bras51du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage34de conversion de puissance alternative-continue et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert ; et
- un deuxième circuit de filtrage562comportant au moins une deuxième capacité582et une seconde inductance592qui sont électriquement en série dans le deuxième circuit de filtrage562et qui sont interposées électriquement entre, d’une part, le point milieu523du second bras52du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage34de conversion de puissance alternative-continue et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert.
- un premier circuit de filtrage561comportant au moins une première capacité581et une première inductance591qui sont électriquement en série dans le premier circuit de filtrage561et qui sont interposées électriquement entre, d’une part, le point milieu513du premier bras51du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage34de conversion de puissance alternative-continue et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert ; et
- un deuxième circuit de filtrage562comportant au moins une deuxième capacité582et une seconde inductance592qui sont électriquement en série dans le deuxième circuit de filtrage562et qui sont interposées électriquement entre, d’une part, le point milieu523du second bras52du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage34de conversion de puissance alternative-continue et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert.
Dans l’exemple de laFig. 7, les deux circuits sont entièrement distincts, sans composant commun. Ils comprennent chacun leur propre capacité de filtrage581,582et leur propre inductance591,592, lesquelles sont par ailleurs distinctes de tout enroulement secondaire du transformateur d’entrée.
Dans l’exemple de laFig. 7, le premier et le deuxième circuit de filtrage561,562sont interposés entre, d’une part respectivement le premier et le second bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage34de conversion de puissance alternative-continue34et, d’autre part, un même pôle de transfert de la connexion de transfert. Dans l’exemple, ce même pôle de transfert auquel sont reliés les deux circuits de filtrage561,562est un pôle de transfert qui peut être relié à la terre.
Dans les exemples de réalisation desFigs. 6et7, la capacité58et l’inductance59du circuit de filtrage56sont électriquement en série l’une avec l’autre directement entre d’une part le point milieu de bras du pont complet d’interrupteurs commandés auquel le circuit de filtrage56est raccordé électriquement, et d’autre part le pôle de transfert auquel le circuit de filtrage56est raccordé électriquement.
Dans l’exemple de réalisation de laFig. 8, on trouve un circuit de filtrage présentant deux branches, les deux branches partageant au moins un composant commun parmi la capacité et l’inductance du circuit de filtrage, en l’occurrence une capacité commune58. Ainsi, le système de conversion de puissance16comporte, pour au moins une tranche de conversion, un circuit de filtrage ayant deux branches disposant d’au moins un composant commun parmi une capacité ou une inductance, avec :
- une première branche561comportant au moins le composant commun, une capacité58dans le cas de laFig. 8, et un premier composant spécifique, à savoir une première inductance591dans le cas de laFig. 8, qui sont interposées électriquement successivement dans la première branche561le long d’un conducteur électrique entre, d’une part, le point milieu513du premier bras51du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue34et, d’autre part, un pôle de transfert42de la connexion de transfert ; et
- une deuxième branche562du circuit de filtrage comportant elle aussi le composant commun, la capacité commune58dans le cas de laFig. 8, et un second composant spécifique, distinct du premier composant spécifique, à savoir dans le cas de laFig. 8une seconde inductance592distincte de la première inductance591, qui sont interposés électriquement successivement dans la deuxième branche562le long d’un conducteur électrique entre, d’une part, le point milieu523du second bras52du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue34et, d’autre part, le même pôle de transfert42de la connexion de transfert que celui auquel est relié le premier circuit.
- une première branche561comportant au moins le composant commun, une capacité58dans le cas de laFig. 8, et un premier composant spécifique, à savoir une première inductance591dans le cas de laFig. 8, qui sont interposées électriquement successivement dans la première branche561le long d’un conducteur électrique entre, d’une part, le point milieu513du premier bras51du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue34et, d’autre part, un pôle de transfert42de la connexion de transfert ; et
- une deuxième branche562du circuit de filtrage comportant elle aussi le composant commun, la capacité commune58dans le cas de laFig. 8, et un second composant spécifique, distinct du premier composant spécifique, à savoir dans le cas de laFig. 8une seconde inductance592distincte de la première inductance591, qui sont interposés électriquement successivement dans la deuxième branche562le long d’un conducteur électrique entre, d’une part, le point milieu523du second bras52du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue34et, d’autre part, le même pôle de transfert42de la connexion de transfert que celui auquel est relié le premier circuit.
On note que le circuit de filtrage56comporte alors deux branches561,562qui ont une portion commune, formée d’un conducteur électrique commun aux deux branches, dans laquelle on trouve le composant commun aux deux branches parmi la capacité et l’inductance du circuit de filtrage56, et chacune une portion spécifique à la branche considérée, chacune formée d’au moins un conducteur électrique spécifique à une branche considérée, dans laquelle on trouve le composant spécifique591,592correspondant, constitué de l’autre parmi la capacité et l’inductance du circuit de filtrage56. Dans une branche considérée isolément, la capacité et l’inductance sont interposées successivement le long du conducteur électrique qui forme la branche, dans un sens ou dans l’autre.
On note que, dans l’exemple de laFig. 8, la capacité commune58est interposée électriquement entre, d’une part, par l’intermédiaire de la première inductance591, le point milieu513du premier bras51du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage34de conversion de puissance alternative-continue, et, par l’intermédiaire de la seconde inductance592, le point milieu523du second bras52de ce pont d’interrupteurs électroniques commandés et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert, par exemple le second pôle de transfert42.
Au lieu d’être une capacité, le composant commun pourrait être une inductance. Dans ce cas, chaque branche aurait un composant spécifique comportant une capacité.
Dans les exemples desFigs. 2,3Bet3notamment, le système embarqué de conversion16comporte plusieurs tranches de conversion38.iayant chacune un étage de conversion de puissance alternative-continue34distinct et un circuit de filtrage, et le circuit de filtrage56de chaque tranche de conversion est entièrement distinct des circuits de filtrage des autres tranches de conversion, sans éléments communs autre qu’une éventuelle mise à la terre commune.
A contrario, dans les exemples desFigs. 9et10notamment, le système embarqué de conversion16comporte plusieurs tranches de conversion38.iayant chacune un étage de conversion de puissance alternative-continue34distinct et un circuit de filtrage56.i, mais les circuits de filtrage associés respectivement à deux tranches de conversion comportant au moins un élément en commun, à savoir dans les cas illustrés une capacité commune58.
On note que ces deux modes de réalisation partagent avec celui de laFig. 3, la caractéristique selon laquelle les étages distincts de conversion de puissance alternative-continue34de plusieurs de ces tranches de conversion38.isont raccordés ensemble, par leur côté aval342, électriquement en parallèle sur une même connexion de transfert, qui est donc commune. Ainsi, les premiers pôles aval48.1,48.2des étages distincts de conversion de puissance alternative-continue34de ces plusieurs tranches de conversion38.isont raccordés ensemble à un même premier pôle de transfert40, commun, et les deuxièmes pôles aval50.1,50.2des étages distincts de conversion de puissance alternative-continue34de ces plusieurs tranches de conversion38.isont raccordés ensemble à un même deuxième pôle de transfert42, commun.
Dans le mode de réalisation de laFig. 9, on retrouve des circuits de filtrage56.1et56.2qui, comme dans les modes de réalisation desFigs. 6à8, n’incluent pas l’enroulement secondaire28du transformateur d’entrée. Les circuits de filtrage de chacune des tranches de conversion, en l’occurrence chacune des deux tranches, comportent ainsi chacun une portion spécifique de conducteur électrique raccordée directement au point milieu d’un des bras du pont complet d’interrupteurs commandés de la tranche de conversion de puissance considérée. On verra que chaque portion spécifique comporte alors un composant spécifique.
Dans le mode de réalisation de laFig. 10, on retrouve au contraire des circuits de filtrage56.1et56.2qui, comme dans les modes de réalisation desFigs. 1à5D, incluent au moins une portion de l’enroulement secondaire28du transformateur d’entrée. Les circuits de filtrages de chacune des tranches de conversion, en l’occurrence chacune des deux tranches, comportent ainsi chacun une portion spécifique de conducteur électrique qui est raccordée directement au point intermédiaire54.1,54.2de l’enroulement secondaire28.idu transformateur d’entrée26qui est associé à la tranche de conversion de puissance considérée.
En revanche, dans les deux modes de réalisation desFigs. 9et10, les circuits de filtrage56.1,56.2associés à des tranches de conversion différentes sont raccordés à un même pole de transfert par une portion de circuit commune dans laquelle est interposé électriquement au moins un composant commun. Dans les deux exemples, le composant commun est une capacité commune. En variante, le composant commun pourrait être une inductance commune, avec alors la présence, dans chaque portion spécifique, d’une capacité spécifique.
Selon encore une autre variante, les circuits de filtrage pourraient avoir plusieurs composants communs, par exemple une capacité commune et une inductance commune. Le composant ou les composants commun(s) pourrai(en)t être commun(s) à toutes les tranches de conversion du système de conversion, ou commun(s) à une partie seulement des tranches de conversion du système de conversion.
Comme dans les exemples desFigs. 9et10, le ou les circuit(s) de filtrage d’au moins une tranche de conversion, ou de plusieurs tranches de conversion, ou de toutes les tranches de conversion du système de conversion, comporte(nt) au moins un composant spécifique, qui n’est pas commun avec aucun autre circuit de filtrage associé à d’autres tranches de conversion du système de conversion.
Dans l’exemple de laFig. 10, il est prévu dans chacun des circuits de filtrage des différentes tranches de conversion des composants inductifs additionnels59.1et59.2spécifiques pour chaque circuit. Ces composants inductifs additionnels59.1et59.2sont optionnels.
Dans les exemples desFigs. 9et10, le premier circuit de filtrage56.1comporte au moins la capacité commune58et une première inductance59.1qui sont interposées électriquement successivement dans le premier circuit de filtrage le long d’un conducteur électrique entre, d’une part, le point milieu513,523d’un bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue34.1de la première tranche de conversion38.1et, d’autre part, un pôle de transfert42de la connexion de transfert. Le second circuit de filtrage56.2comporte au moins la capacité commune58et une seconde inductance28.2,59.2et qui sont interposées électriquement successivement dans le second circuit de filtrage56.2le long d’un conducteur électrique entre, d’une part, le point milieu513,523d’un bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue34.2de la seconde tranche de conversion et, d’autre part, un pôle de transfert42de la connexion de transfert, en l’occurrence le même pôle de transfert que celui auquel est raccordé le premier circuit de filtrage56.1.
De manière générale, une inductance d’un circuit de filtrage56, 56.ipeut être ou peut comprendre plusieurs composants discrets agencés électriquement en série et / ou en parallèle. Chaque composant discret est par exemple une bobine, par exemple un solénoïde. De préférence, l’ensemble de plusieurs composants discrets agencés électriquement en série et / ou en parallèle présente, du point de vue du reste du dispositif, le comportement d’une inductance unique ayant une inductance équivalente pour l’ensemble.
Dans l’ensemble des modes de réalisation décrits ci-dessus le circuit de filtrage56est un circuit point à point entre d’une part le ou les points milieux du ou des bras51,52du pont complet34, et d’autre part le pôle de transfert40,42auquel le circuit de filtrage56est relié. En ce sens, le circuit de filtrage est relié électriquement uniquement d’une part au point milieu du bras, ou aux points milieux des bras51,52du pont complet d’interrupteur commandés, et d’autre part au pôle de transfert correspondant. Entre, d’une part, le point milieu du bras, ou les points milieux des bras51,52du pont complet d’interrupteurs commandés, et d’autre part le pôle de transfert correspondant, le circuit de filtrage n’est pas lié ni à une source de courant ni à une charge électrique qui serait externe au circuit de filtrage. Le circuit de filtrage rempli donc un rôle de stockage et de restitution de puissance électrique, stockage qui est entièrement interne au système de conversion16. Dans les modes de réalisation illustrés, l’intégralité du courant qui traverse la capacité58du circuit de filtrage56, ou les capacités du circuit de filtrage considérées alors sous la forme de leurs capacités équivalentes, traverse aussi l’inductance59du circuit de filtrage56, ou les inductances du circuit de filtrage considérées alors sous leur forme d’inductance équivalentes.
Avantageusement, dans les exemples décrits ci-dessus, le système16est réversible pour transmettre de la puissance électrique, dans un sens moteur, de la source fixe de tension électrique de réseau vers le système de traction18et, dans un sens inverse générateur, du système de traction18vers la source fixe de tension électrique de réseau.
L’invention concerne aussi un procédé de conversion de puissance électrique sous moyenne tension dans un engin mobile de transport pour alimenter un système de traction embarqué ayant au moins un moteur électrique de traction20. Un tel procédé peut être mis en œuvre avec un système embarqué de conversion de puissance électrique tel que décrit ci-dessus.
Un procédé de conversion selon l’invention délivre, en aval, au niveau d’une connexion de transfert, une puissance électrique de transfert sous une tension continue de transfert, qui peut être utilisée par exemple par un système de traction tel que décrit plus haut. Un tel procédé reçoit, en amont, une puissance électrique d’entrée sous une moyenne tension alternative d’entrée monophasée, par exemple par le biais d’un circuit de connexion22. Dans un procédé selon l’invention, la puissance électrique d’entrée est répartie entre une ou plusieurs tranches de conversion38.i, au moyen d’un transformateur d’entrée ayant un ou plusieurs enroulements secondaires distincts. Chaque tranche de conversion est alimentée électriquement par au moins un enroulement secondaire, qui lui est associé, appartenant au transformateur d’entrée26. Chaque tranche de conversion met en œuvre un processus de conversion de puissance alternative-continue qui délivre une puissance de transfert sous la tension de transfert continue. Ce processus de conversion de puissance alternative-continue est réalisé dans un pont complet d’interrupteurs électroniques commandés, par exemple tel que décrit ci-dessus.
Pour chaque tranche de conversion, dans le processus de conversion de puissance alternative-continue, les interrupteurs électroniques commandés sont aptes à être commandés pour déterminer différents modes de fonctionnement du pont complet d’interrupteurs électroniques commandés.
Le pont complet d’interrupteurs électroniques commandés présente au moins quatre modes de fonctionnement, correspondant à quatre états de commutation de ses interrupteurs. On tient compte ici du fait que les deux interrupteurs situés de chaque côté du point milieu d’un bras du pont sont à tout instant dans un état de commutation inverse : quand l’un est ouvert, l’autre est fermé. Dans le mode de réalisation de laFig. 11on retrouve le même principe. En effet, dans un tel pont complet à trois niveaux de tension, les interrupteurs sont commandés de telle sorte que, sur le premier bras51, les deux interrupteurs commandés5111et5121sont à tout instant dans un état de commutation inverse, en ce sens que lorsque l’un est ouvert, l’autre est forcément fermé. De même, les deux interrupteurs commandés5112et5122sont aussi à tout instant dans un état de commutation inverse. Le fonctionnement est identique pour le deuxième bras52. Avec un tel pont complet en H à trois niveaux de tension, on peut aussi, de manière analogue à une pont complet comme illustré sur les autres figures, produire 4 modes de fonctionnement suivant que les interrupteurs commandés5111et5112sont ouverts ou fermés en même temps, et suivant que5211et5212sont aussi ouverts ou fermés en même temps. En réalité, encore d’autres modes de fonctionnement sont possibles, qui augmentent encore les possibilités de régulation en jouant sur les modes de fonctionnement de manière analogue à ce qui sera décrit plus bas.
Dans un premier mode différentiel et un second mode différentiel, dont un exemple est illustré sur lesFigs. 5Aet5Brespectivement, une tension non nulle, ici égale à la tension de transfertUtou à son inverse, est appliquée à l’enroulement secondaire28du transformateur d’entrée qui correspond à la tranche de conversion considérée. Dans le cas particulier du pont complet illustré auxFigs. 5A-5D, les modes différentiels sont obtenus dans les configurations desFigs. 5Aet5B, dans lesquelles les interrupteurs électroniques commandés sont commandés dans un état dans lequel une des deux bornes281,282de l’enroulement primaire28est reliée à un des deux pôles de transfert40,42, et l’autre des deux bornes281,282de l’enroulement primaire28est reliée à l’autre des deux pôles de transfert.
Dans le premier mode différentielAillustré à laFig. 5A, qui peut être qualifié de mode différentiel direct, la première borne281de l’enroulement primaire28est reliée à la première borne de transfert40, et donc la deuxième borne282de l’enroulement primaire28est reliée à la deuxième borne de transfert42. Dans l’exemple illustré, ceci est obtenu en fermant le premier interrupteur commandé511dans le premier bras, qui est relié au premier pôle aval48donc au premier pôle de transfert40, et en fermant le second interrupteur commandé522dans le second bras, qui est relié au second pôle aval50donc au second pôle de transfert42. Bien entendu, les deux autres interrupteurs commandés512,521sont alors ouverts.
Dans le second mode différentielBillustré à laFig. 5B, qui peut être qualifié de mode différentiel inverse, il y a inversion des liaisons de sorte que la première borne281de l’enroulement primaire28est reliée au deuxième pôle de transfert42, et donc la deuxième borne282de l’enroulement primaire28est reliée au premier pôle de transfert40. Dans l’exemple illustré, ceci est obtenu en fermant le second interrupteur commandé512dans le premier bras51, qui est relié au premier pôle aval donc au premier pôle de transfert40, et en fermant le premier interrupteur commandé521dans le second bras52, qui est relié au second pôle aval donc au second pôle de transfert42. Bien entendu, les deux autres interrupteurs commandés511,522sont alors ouverts.
Pour ces modes différentiels et pour une même tensionUtappliquée aux pôles de transferts, la même tensionV28=Utest appliquée à l’enroulement secondaire28du transformateur d’entrée dans le premier mode différentiel, tandis que, dans le second mode différentiel, c’est la tension inverseV28= –Utqui est appliquée à l’enroulement secondaire28du transformateur d’entrée.
De manière générale, avec un circuit tel qu’illustré auxFigs. 5A-5D, la tensionV28appliquée à l’enroulement secondaire28du transformateur d’entrée commande le transfert de puissance électrique de l’enroulement secondaire 28 vers la connexion de transfert40,42, ou inversement.
A contrario, de manière générale, il est possible de commander la puissance électrique qui est stockée ou déstockée dans le circuit de filtrage56en régulant une tension dite « de mode commun » dont la valeur est (V512+V522)/2, avec :
- la tensionV512aux bornes du deuxième interrupteur commandé512du premier bras51, cette tension étant nulle si l’interrupteur est fermé et non nulle s’il est ouvert ; si l’on considère que les interrupteurs sont idéaux, ce qui est possible dans le cadre d’une explication du principe de fonctionnement, cette tension, lorsqu’il est ouvert, est égale à la tensionUtaux bornes de la connexion de transfert ;
- la tensionV522aux bornes du deuxième interrupteur commandé522du second bras52, cette tension étant nulle si l’interrupteur est fermé et non nulle s’il est ouvert ; si l’on considère que les interrupteurs sont idéaux, ce qui est possible dans le cadre d’une explication du principe de fonctionnement, cette tension, lorsqu’il est ouvert, est égale à la tensionUtaux bornes de la connexion de transfert.
- la tensionV512aux bornes du deuxième interrupteur commandé512du premier bras51, cette tension étant nulle si l’interrupteur est fermé et non nulle s’il est ouvert ; si l’on considère que les interrupteurs sont idéaux, ce qui est possible dans le cadre d’une explication du principe de fonctionnement, cette tension, lorsqu’il est ouvert, est égale à la tensionUtaux bornes de la connexion de transfert ;
- la tensionV522aux bornes du deuxième interrupteur commandé522du second bras52, cette tension étant nulle si l’interrupteur est fermé et non nulle s’il est ouvert ; si l’on considère que les interrupteurs sont idéaux, ce qui est possible dans le cadre d’une explication du principe de fonctionnement, cette tension, lorsqu’il est ouvert, est égale à la tensionUtaux bornes de la connexion de transfert.
En effet, la tension dite « de mode commun », telle que définie ci-dessus commande la tensionV54qui est appliquée à la partie du circuit de filtrage56comportant la capacité58. En définitive, la tension dite « de mode commun » commande la tension aux bornes de la capacité58. et de l’inductance28a,28b,59du circuit de filtrage56, donc commande le stockage ou le déstockage d’énergie électrique dans le circuit de filtrage56.
Dans certains modes de réalisation, tels que celui desFigs. 5Aet5B, quel que soit le mode différentiel déterminé par le pont complet d’interrupteurs électroniques commandés, le même niveau de tensionV54est appliqué à la partie du circuit de filtrage56comprenant la capacité. Dans d’autres modes de réalisation, tels que celui de laFig. 6, suivant que le premier mode différentiel ou le second mode différentiel est déterminé par les interrupteurs électroniques commandés, deux niveaux de tension distincts sont appliqués à la partie du circuit de filtrage56comprenant la capacité. Dans le mode de réalisation desFigs. 5Aet5B, on comprend que tant dans le premier mode différentiel que dans le second mode différentiel, la tension dite de mode commun dont la valeur est (V512+V522)/2, qui est la tension qui commande la charge ou la décharge du condensateur, est, dans ce cas particulier, sensiblement égale à la moitié de la tension de transfertUtappliquée aux pôles de transferts, avec donc (V512+V522)/2=Ut/2, au moins dans le cas d’un transformateur idéal.
Dans un premier mode communCet dans un second mode communD, dont un exemple est illustré sur lesFigs. 5Cet5Drespectivement, les bornes281,282de l’enroulement secondaire28du transformateur d’entrée26sont court-circuitées. Il n’y a donc pas de tension aux bornes281,282de l’enroulement secondaire28. Dans un mode commun, le bobinage secondaire28est au potentiel électrique de l’un des pôles de transfert40,42. Dans l’autre mode commun, le bobinage secondaire28est au potentiel électrique de l’autre des pôles de transfert40,42. Il importe que, dans au moins un des modes commun, un niveau de tensionV54est appliqué à la partie du circuit de filtrage56comportant la capacité58, qui diffère, en valeur algébrique et non pas nécessairement en valeur absolue, d’au moins un niveau de cette même tension qui est appliquée dans un mode différentiel ou dans l’autre mode commun. En d’autres termes, parmi les quatre modes, il existe au moins un mode qui impose, aux bornes de la capacité58, un niveau de tension qui est, en valeur algébrique et non pas nécessairement en valeur absolue, différent du niveau de tension qui y est appliqué dans au moins un des trois autre modes.
Dans le premier mode commun illustré à laFig. 5C, les deux bornes281,282de l’enroulement primaire28sont reliées à la première borne de transfert40. Dans l’exemple illustré, ceci est obtenu en fermant le premier interrupteur commandé511dans le premier bras, qui est relié au premier pôle aval donc au premier pôle de transfert40, et en fermant le premier interrupteur commandé522dans le second bras, qui est lui aussi relié au premier pôle aval donc au premier pôle de transfert40. Bien entendu, les deux autres interrupteurs commandés512,522sont alors ouverts.
Dans le second mode commun illustré à laFig. 5D, les deux bornes281,282de l’enroulement primaire28sont reliées à la seconde borne de transfert42. Dans l’exemple illustré, ceci est obtenu en fermant le second interrupteur commandé512dans le premier bras51, qui est alors relié au second pôle aval donc au second pôle de transfert42, et en fermant le second interrupteur commandé522dans le second bras, qui est lui aussi relié au second pôle aval donc au second pôle de transfert42. Bien entendu, les deux autres interrupteurs commandés511,521sont alors ouverts.
Avec un pont complet d’interrupteurs électroniques commandés, qui peut donc présenter les quatre modes de fonctionnement tels que décrits ci-dessus, on obtient, en alternant au moins trois de ces modes, la possibilité de réguler, de manière découplée l’une de l’autre, d’une part la puissance électrique qui est transmise au travers du pont complet d’interrupteurs électroniques commandés, donc vers la connexion de transfert, et d’autre part la puissance électrique qui est stockée ou déstockée dans le circuit de filtrage 56. Cette régulation se fait en jouant sur la durée relative de fonctionnement dans les trois modes.
Dans un procédé selon l’invention les interrupteurs électroniques commandés sont commandés pour déterminer une boucle répétitive comprenant, à chaque itération de la boucle, au moins trois phases de fonctionnement selon trois modes distincts parmi les dits modes différentiels et communs. Ces au moins trois modes distincts permettent de réguler, d’une part, la tensionV28aux bornes de l’enroulement secondaire28qui commande la puissance transférée vers la connexion de transfert40,42, donc vers le système de traction18, et d’autre part, la tension qui commande la puissance électrique qui est stockée ou déstockée dans le circuit de filtrage56,c’est-à-dire la tension dite de mode commun dont la valeur est (V512+V522)/2. Ainsi, il est possible de définir la boucle répétitive pour réguler la puissance qui est transmise au travers de l’enroulement secondaire, et pour la réguler de manière dé-corrélée de la puissance qui circule dans le circuit de filtrage. Autrement dit, quelle que soit la puissance de transfert que l’on veut obtenir au niveau de la connexion de transfert, il est possible de faire en sorte de faire circuler la puissance fluctuante parasite dans le circuit de filtrage.
Dans une boucle répétitive, chaque itération de la boucle répétitive correspond à une séquence définie de modes de fonctionnement. Toutes les itérations de la boucle répétitive ont la même séquence de modes de fonctionnement, c’est-à-dire que les phases de fonctionnement se suivent dans le même ordre. En revanche, les itérations d’une même boucle répétitive peuvent présenter des durées d’activation de chaque mode de fonctionnement qui différent, c’est-à-dire que les phases de fonctionnement se répètent dans le même ordre, mais pas nécessairement avec la même durée des phases de fonctionnement d’une itération à l’autre.
Une itération de la boucle répétitive présente une durée faible devant la période du réseau.
D’une itération à l’autre de la boucle répétitive, on fait varier légèrement les larges des créneaux des tensionsV512etV 522et cela détermine pourV28etV56des profils différents, et des tensions moyennes différentes.
De préférence, la boucle répétitive est répétée à une fréquence de répétition des itérations au moins 5 fois supérieure à la fréquence de la moyenne tension alternative monophasée fournie par source fixe de tension électrique de réseau, de préférence au moins 20 fois supérieure. Ainsi la boucle répétitive est répétée à une fréquence de répétition des itérations comprise entre 100 Hz et 50 kHz.
Typiquement, dans une itération d’une boucle de fonctionnement répétitive, deux phases de fonctionnement en mode commun sont séparées par au moins une phase de fonctionnement en mode différentiel, et inversement.
On a illustré sur lesFigs. 12à15différents diagrammes illustrant, pour chaque figure, un exemple d’une partie d’un procédé de conversion de puissance alternative-continue selon l’invention, dans le cadre par exemple de l’utilisation d’un étage de conversion de puissance alternative–continue34tel qu’illustré auxFigs. 5Aà5D. Sur chaque diagramme, pour la duréeTrepd’une itération de la boucle susceptible d’être répétée à une fréquence de répétition, on a représenté la courbe d’évolution dans le temps des quatre grandeurs suivantes :
- la tensionV512aux bornes du deuxième interrupteur commandé512du premier bras51, cette tension étant nulle si l’interrupteur est fermé et non nulle s’il est ouvert ; si l’on considère que les interrupteurs sont idéaux, ce qui est possible dans le cadre d’une explication du principe de fonctionnement, cette tension, lorsqu’il est ouvert, est égale à la tensionUtaux bornes de la connexion de transfert ;
- la tensionV522aux bornes du deuxième interrupteur commandé522du second bras52, cette tension étant nulle si l’interrupteur est fermé et non nulle s’il est ouvert ; si l’on considère que les interrupteurs sont idéaux, ce qui est possible dans le cadre d’une explication du principe de fonctionnement, cette tension, lorsqu’il est ouvert, est égale à la tensionUtaux bornes de la connexion de transfert
- la tensionV28aux bornes de l’enroulement secondaire28qui alimente l’étage de conversion de puissance alternative –continue34considéré ;
- la tension (V512+V522)/2, qui dans cet exemple commande la puissance électrique qui est stockée ou déstockée dans le circuit de filtrage56.
- la tensionV512aux bornes du deuxième interrupteur commandé512du premier bras51, cette tension étant nulle si l’interrupteur est fermé et non nulle s’il est ouvert ; si l’on considère que les interrupteurs sont idéaux, ce qui est possible dans le cadre d’une explication du principe de fonctionnement, cette tension, lorsqu’il est ouvert, est égale à la tensionUtaux bornes de la connexion de transfert ;
- la tensionV522aux bornes du deuxième interrupteur commandé522du second bras52, cette tension étant nulle si l’interrupteur est fermé et non nulle s’il est ouvert ; si l’on considère que les interrupteurs sont idéaux, ce qui est possible dans le cadre d’une explication du principe de fonctionnement, cette tension, lorsqu’il est ouvert, est égale à la tensionUtaux bornes de la connexion de transfert
- la tensionV28aux bornes de l’enroulement secondaire28qui alimente l’étage de conversion de puissance alternative –continue34considéré ;
- la tension (V512+V522)/2, qui dans cet exemple commande la puissance électrique qui est stockée ou déstockée dans le circuit de filtrage56.
Sur laFig. 12on a illustré une première itération d’une boucle répétitive qui répète, dans l’ordre, sur la duréeTrepd’une itération de la boucle, la séquence de phases de fonctionnement suivante :
- second mode commun (D) ;
- premier mode différentiel (A) ;
- premier mode commun(C) ;
- premier mode différentiel (A)
- second mode commun (D).
- second mode commun (D) ;
- premier mode différentiel (A) ;
- premier mode commun(C) ;
- premier mode différentiel (A)
- second mode commun (D).
Dans cette première itération de la boucle, les durées des différentes phases de la répétition présentent une première répartition temporelle au sein de la duréeTrepd’une itération de la de la boucle.
Sur laFig. 13on a illustré une deuxième itération de boucle répétitive qui répète, dans l’ordre, sur la duréeTrepd’une itération de la boucle, la même séquence de phases de fonctionnement mais avec les durées des différentes phases de la répétition qui présentent une seconde répartition temporelle au sein de la duréeTrepd’une itération de la boucle. Les deux itérations illustrées ne sont pas nécessairement consécutives. On comprend donc que, sur la durée d’une itération de la boucle, la tension moyenne de (V512+V522)/2 qui commande la puissance électrique qui est stockée ou déstockée dans le circuit de filtrage56est différente entre la première itération de la boucle et la seconde itération de la boucle. Au contraire, sur la durée d’une itération de la boucle, la tension moyenneV28aux bornes de l’enroulement secondaire est sensiblement égale. Cela illustre qu’il est possible, en jouant sur la répartition des durées des différentes phases de fonctionnement, de réguler les niveaux de tension moyens, donc de réguler les puissances mises en jeu, de manière découplée.
Sur laFig. 14on a illustré une première itération d’une boucle répétitive qui répète, dans l’ordre, sur la duréeTrepd’une itération de la boucle, la séquence de phases de fonctionnement suivante :
- second mode commun (D) ;
- second mode différentiel (B) ;
- premier mode commun(C) ;
- second mode différentiel (B) ;
- second mode commun (D) ;
- second mode commun (D) ;
- second mode différentiel (B) ;
- premier mode commun(C) ;
- second mode différentiel (B) ;
- second mode commun (D) ;
Dans cette première itération de la boucle, les durées des différentes phases de la répétition présentent une première répartition temporelle au sein de la duréeTrepd’une itération de la de la boucle. Sur laFig. 15on a illustré une deuxième itération de boucle répétitive qui répète, dans l’ordre, sur la duréeTrepd’une itération de la boucle, la même séquence de phases de fonctionnement mais avec les durées des différentes phases de la répétition qui présentent une seconde répartition temporelle au sein de la duréeTrepd’une itération de la boucle. Les deux itérations illustrées ne sont pas nécessairement consécutives. On comprend donc que, sur la durée d’une itération de la boucle, la tension moyenne (V512+V522)/2 qui commande la puissance électrique qui est stockée ou déstockée dans le circuit de filtrage56est différente entre la première itération de la boucle et la seconde itération de la boucle. Au contraire, sur la durée d’une itération de la boucle, la tension moyenneV28aux bornes de l’enroulement secondaire est sensiblement égale entre les deux itérations desFigs. 14et15, mais différente de celle des itérations desFigs. 12et13.
L’invention permet que la tension continue au niveau des pôles de transfert40,42présente le moins de variations possibles, sans imposer des moyens de filtrage trop volumineux. Elle permet de plus d’éviter de dégrader la fiabilité en évitant l’ajout de composants semi-conducteurs.
Claims (27)
- Système embarqué de conversion de puissance électrique sous moyenne tension pour un engin mobile de transport (10) comportant un système de traction embarqué ayant au moins un moteur électrique de traction (20), du type dans lequel le système embarqué de conversion (16) :
- est embarqué dans l’engin mobile de transport (10) et délivre, en aval, une tension continue de traction au système de traction,
- est adapté pour être, lors d’un déplacement de l’engin mobile de transport, en contact mécanique et électrique avec un contact linéique fixe (14) relié à une source fixe de tension électrique de réseau, fournissant une moyenne tension alternative monophasée,
- comporte au moins un circuit de connexion électrique (22) comprenant, en amont, au moins un contact embarqué (24) capable de venir en contact mécanique et électrique avec le contact linéique fixe (14),
- comporte au moins un transformateur d’entrée (26) ayant au moins un enroulement primaire (25) interposé dans le circuit de connexion électrique (22) et au moins un enroulement secondaire (28,28i) ayant deux bornes,
- comporte une unique tranche de conversion de puissance alternative continue, ou une série de plusieurs tranches (38.i) de conversion de puissance alternative-continue, ayant chacune au moins un étage (34) de conversion de puissance alternative-continue qui est relié électriquement, par un côté amont alternatif, aux deux bornes d’un enroulement secondaire (28,28i) du transformateur d’entrée, associé à la tranche de conversion de puissance alternative-continue, et, par un côté aval continu, à deux pôles de transfert d’une connexion de transfert (40.i,42.i) sous tension continue qui alimente le système de traction embarqué (18), chaque étage amont (34) de conversion de puissance alternative-continue comportant un redresseur monophasé comprenant un pont complet en H d’interrupteurs électroniques commandés (51.1,51.11,51.12,51.2,51.21,51.22,52.1,52.11,52.12,52.2,52.21,52.22) ayant :
▪ un premier pôle aval (48) relié à un premier pôle de transfert (40.i) de la connexion de transfert et un second pôle aval (50) relié à un second pôle de transfert (42.i) de la connexion de transfert;
▪ un premier bras (51) entre le premier pôle aval (48) et le second pôle aval (50) et comportant au moins un premier (511) et au moins un second (512) interrupteurs électroniques commandés, agencés successivement dans le premier bras, avec un point milieu (513) entre les deux ;
▪ au moins un second bras (52), parallèle au premier bras (51) entre le premier pôle aval et le second pôle aval, et comportant au moins un premier (521) et au moins un second (522) interrupteurs électroniques commandés, agencés successivement dans le second bras, avec un point milieu (523) entre les deux ;
▪ de telle sorte que la puissance délivrée par l’enroulement secondaire (28,28i) du transformateur d’entrée est délivrée entre le point milieu (513) du premier bras (51) et le point milieu (523) du second bras (52),
caractérisé en ce quele système embarqué de conversion (16) comporte, pour une, plusieurs ou chaque tranche de conversion (38.i), au moins un circuit de filtrage (56,56i) comportant au moins une capacité (58) et une inductance (28a,28b,59) qui sont interposées électriquement dans le circuit de filtrage (56) entre, d’une part, le point milieu (513,523) d’au moins un des bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage (34) de conversion de puissance alternative-continue (34) et, d’autre part, un pôle de transfert (40,40i,42,42i) de la connexion de transfert. - Système selon la revendication1, caractérisé en ce que le système de traction (18) comporte un onduleur (19) qui est alimenté en étant relié électriquement directement au premier pôle de transfert et au second pôle de transfert de la connexion de transfert (40,40.i,42,42.i) sous tension continue.
- Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système (16) est réversible pour transmettre de la puissance électrique, dans un sens moteur, de la source fixe de tension alternative de réseau vers le système de traction (18) et, dans un sens inverse générateur, du système de traction (18) vers la source fixe de tension de réseau.
- Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système embarqué de conversion (16) comporte plusieurs tranches de conversion (38.i) ayant chacune un étage de conversion de puissance alternative-continue (34), et en ce que les étages de conversion de puissance alternative-continue (34) sont connectés électriquement, par leur côté amont (341), chacun à un enroulement secondaire distinct (28.i) du transformateur d’entrée (26).
- Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour une, pour plusieurs ou pour chaque tranche de conversion (38.i), un filtre électrique (46) est agencé électriquement entre les deux pôles de transfert (40,40.1,40.2,…,40.i, …,40.n,42,42.1, …,42.i, …,42.n) de la connexion de transfert.
- Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’un des pôles de transfert (40,40.1,40.2,…,40.i, …,40.n,42,42.1, …,42.i, …,42.n) de la connexion de transfert est relié électriquement à la terre.
- Système selon l’une quelconque des revendications1à5, caractérisé en ce que les deux pôles de transfert (40,40.1,40.2,…,40.i, …,40.n,42,42.1, …,42.i, …,42.n) de la connexion de transfert sont reliés électriquement à la terre par l’intermédiaire chacun d’une capacité (4 3,4 4).
- Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour au moins une tranche de conversion, la capacité (58,58.i) du circuit de filtrage (56,56.i) est interposée électriquement entre, d’une part, un point intermédiaire (54,54.i) de l’enroulement secondaire (28,28i) du transformateur d’entrée (26), associé à la tranche de conversion, et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert.
- Système selon la revendication8, caractérisé en ce que le circuit de filtrage (56,56.i) comporte un composant inductif additionnel (59,59.i) entre d’une part le point intermédiaire (54,54.i) de l’enroulement secondaire (28,28.i) du transformateur d’entrée (26), associé à la tranche de conversion, et, d’autre part, le pôle de transfert de la connexion de transfert auquel est connecté le circuit de filtrage (56,56.i).
- Système selon la revendication8, caractérisé en ce que le circuit de filtrage (56,56.i) ne comporte aucun composant inductif additionnel entre d’une part le point intermédiaire (54,54.i) de l’enroulement secondaire (28,28.i) du transformateur d’entrée (26), associé à la tranche de conversion (38,38.i), et, d’autre part, le pôle de transfert (40,40.i,42,42.i) de la connexion de transfert auquel est connecté le circuit de filtrage (56,56.i).
- Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système embarqué de conversion (16) comporte, pour au moins une tranche de conversion (38,38.i) :
- un premier circuit de filtrage (561) comportant au moins une capacité (58,58i) et une première inductance (28a,28b,591) qui sont interposées électriquement successivement dans le premier circuit de filtrage entre, d’une part, le point milieu (513) du premier bras (51) du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage (34) de conversion de puissance alternative-continue (34) et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert ;
- un deuxième circuit de filtrage (562) comportant au moins une capacité (58,58i) et une deuxième inductance (592) qui sont interposées électriquement successivement dans le deuxième circuit de filtrage entre, d’une part, le point milieu (523) du second bras (52) du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage (34) de conversion de puissance alternative-continue (34) et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert. - Système selon la revendication11, caractérisé en ce que, pour au moins une tranche de conversion (38,38.i), le premier et le deuxième circuit de filtrage (561,562) sont interposés entre, d’une part respectivement le premier (51) et le second (52) bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage (34) de conversion de puissance alternative-continue (34) et, d’autre part, un même pôle de transfert de la connexion de transfert.
- Système selon l’une quelconque des revendications précédente, caractérisé en ce que, pour au moins une tranche de conversion (38,38.i), le système comporte un circuit de filtrage (56) présentant deux branches, les deux branches partageant au moins un composant commun parmi la capacité et l’inductance du circuit de filtrage,
- Système selon la revendication13, caractérisé en ce que le système comporte :
- une première branche (561) comportant au moins le composant commun et un premier composant spécifique (591) qui sont interposées électriquement successivement dans la première branche (561) entre, d’une part, le point milieu (513) du premier bras (51) du pont complet d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue (34) et, d’autre part, un pôle de transfert (42) de la connexion de transfert ; et
- une deuxième branche (562) du circuit de filtrage comportant elle aussi le composant commun (58) et un second composant spécifique (592), distinct du premier composant spécifique (591) qui sont interposés électriquement successivement dans la deuxième branche (562) entre, d’une part, le point milieu (523) du second bras (52) du pont complet d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage de conversion de puissance alternative-continue (34) et, d’autre part, le même pôle de transfert (42) de la connexion de transfert. - Système selon la revendication14, caractérisé en ce que le composant commun est une capacité commune (58).
- Système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système embarqué de conversion (16) comporte plusieurs tranches de conversion (38.i) ayant chacune un étage de conversion de puissance alternative-continue (34) distincts et un circuit de filtrage (56.i), et en ce que, pour au moins une première (38.1) et une seconde (38.2) tranche de conversion ayant respectivement un premier (56.1) et un deuxième (56.2) circuit de filtrage, le premier circuit de filtrage (56.1) de la première tranche de conversion (38.1) et le second circuit de filtrage (56.2) de la seconde tranche de conversion (38.2) partagent au moins un composant commun (58) parmi leur capacité et leur inductance.
- Système selon la revendication16, caractérisé en ce que les étages de conversion de puissance alternative-continue (34) distincts de la première et la deuxième tranche de conversion (3 8.1,38.2) sont reliés chacun électriquement en parallèle par leur côté aval continu (342) aux pôles de transfert (40.i,42.i) d’une même connexion de transfert sous tension continue qui alimente directement ou indirectement le système de traction embarqué (18).
- Système selon la revendication16ou1 7, caractérisé en ce que le composant commun est une capacité commune (58).
- Système selon la revendication18, caractérisé en ce que :
- le premier circuit de filtrage (56.1) comporte au moins la capacité commune (58) et une première inductance (28a,591) qui sont interposées électriquement dans le premier circuit de filtrage entre, d’une part, le point milieu d’un bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage (34) de conversion de puissance alternative-continue (34) de la première tranche de conversion et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert ;
- le deuxième circuit de filtrage (56.2) comporte au moins la capacité commune (58) et une deuxième inductance (28b,59.2) qui sont interposées électriquement dans le deuxième circuit de filtrage entre, d’une part, le point milieu d’un bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage (34) de conversion de puissance alternative-continue (34) de la seconde tranche de conversion et, d’autre part, un pôle de transfert de la connexion de transfert. - Système selon la revendication19, caractérisé en ce que, le premier (56.1) et le deuxième (58.2) circuit de filtrage sont interposés entre, d’une part, un bras du pont d’interrupteurs électroniques commandés de l’étage (34) de conversion de puissance alternative-continue (34), respectivement de la premier et de la seconde tranche de conversion et, d’autre part, un même pôle de transfert (42) de la connexion de transfert.
- Procédé de conversion de puissance électrique sous moyenne tension dans un engin mobile de transport (10) pour alimenter un système de traction embarqué ayant au moins un moteur électrique de traction (20), du type dans lequel le procédé de conversion (16) :
- délivre, en aval, au niveau d’une connexion de transfert, une puissance électrique de transfert sous une tension continue de transfert,
- reçoit, en amont, une puissance électrique d’entrée sous une moyenne tension alternative d’entrée monophasée,
- répartit la puissance électrique d’entrée entre une ou plusieurs tranches de conversion (38.i), au moyen d’un transformateur d’entrée (26) ayant un ou plusieurs enroulements secondaires distincts (28,28i), chaque tranche de conversion étant alimentée électriquement par au moins un enroulement secondaire (28.i) qui lui est associé, et chaque tranche de conversion mettant en œuvre un processus (34) de conversion de puissance alternative-continue qui délivre, entre deux pôles de transfert (40,40.i,42,42.i) de la connexion de transfert qui sont associés à la tranche de conversion, une puissance de transfert sous la tension de transfert continue et qui est réalisé dans un pont complet d’interrupteurs électroniques commandés interposé électriquement entre deux bornes (281,282) de l’enroulement secondaire associé (28,28.i) et les deux pôles de transfert (40,40.i,42,42.i) associés à la tranche de conversion dans le connexion de transfertcaractérisé en ce que, pour une, pour plusieurs ou pour chaque tranche de conversion (38.i), dans le processus (34) de conversion de puissance alternative-continue, les interrupteurs électroniques commandés sont aptes à être commandés pour déterminer:
- un premier mode différentiel (A) et un second mode différentiel (B), dans chacun desquels le pont complet d’interrupteurs électroniques commandés relie électriquement chacune des deux bornes de l’enroulement secondaire associé à un pôle de transfert distinct associé à la tranche de conversion dans la connexion de transfert avec, suivant que le premier mode commun ou le second mode différentiel est déterminé par les interrupteurs électroniques commandés, inversion des liaisons;
- un premier mode commun (C) et un second mode commun (D), dans lesquels les bornes de l’enroulement secondaire du transformateur d’entrée sont court-circuitées et dans au moins un desquels un niveau de tension est appliqué à un circuit de filtrage (56) et diffère d’au moins un niveau de tension appliqué au circuit de filtrage dans un mode différentiel ou dans l’autre mode commun,
et en ce que les interrupteurs électroniques commandés sont commandés pour déterminer une boucle répétitive dont chaque itération comprend au moins trois phases de fonctionnement selon trois modes distincts parmi les dits modes différentiels et communs. - Procédé de conversion selon la revendication21, caractérisé en ce que la boucle répétitive est répétée à une fréquence de répétition des itérations au moins 5 fois supérieure à la fréquence de la moyenne tension alternative monophasée fournie par la source fixe de tension électrique de réseau, de préférence au moins 20 fois supérieure.
- Procédé de conversion selon l’une des revendications21ou22, caractérisé en ce que la boucle répétitive est répétée à une fréquence de répétition des itérations comprise entre 100 Hz et 50 kHz.
- Procédé de conversion selon l’une quelconque des revendications21à23, caractérisé en ce que, dans une itération de la boucle répétitive, deux phases de fonctionnement en mode commun sont séparées par au moins une phase de fonctionnement en mode différentiel, et inversement.
- Procédé de conversion selon l’une quelconque des revendications21à24, caractérisé en ce que la boucle répétitive répète, dans l’ordre, la séquence de phases de fonctionnement suivante :
- second mode commun (D) ;
- premier mode différentiel (A) ;
- premier mode commun(C) ;
- premier mode différentiel (A)
- second mode commun (D) - Procédé de conversion selon l’une quelconque des revendications21à2 5, caractérisé en ce que la boucle répétitive répète, dans l’ordre, la séquence de phases de fonctionnement suivante :
- second mode commun (D) ;
- second mode différentiel (B) ;
- premier mode commun (C) ;
- second mode différentiel (B) ;
- second mode commun (D). - Procédé de conversion selon l’une quelconque des revendications21à2 6, caractérisé en ce que le pont complet d’interrupteurs électroniques commandés possède:
▪ un premier pôle aval et un second pôle aval entre lesquels s’applique la tension de transfert ;
▪ un premier bras (51) entre le premier pôle aval (48) et le second pôle aval (50) et comportant au moins un premier (51.1,51.11,51.12) et au moins un second (51.2,51.21,51.22) interrupteurs électroniques commandés, agencés successivement dans le premier bras, avec un point milieu (51.3) entre les deux ;
▪ et au moins un second bras (52), parallèle au premier bras (51) entre le premier pôle aval et le second pôle aval, et comportant au moins un premier (52.1,52.11,52.12) et au moins un second (52.2,52.21,52.22) interrupteurs électroniques commandés, agencés successivement dans le second bras, avec un point milieu (52.3) entre les deux ;
et en ce que la puissance délivrée par l’enroulement secondaire du transformateur d’entrée est délivrée entre le point milieu (51.3) du premier bras (51) et le point milieu (52.3) du second bras (52).
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-
2019
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Non-Patent Citations (8)
| Title |
|---|
| ANIRUDH ACHARYA B ET AL: "Common mode DC bus filter for Active Front-End converter", POWER ELECTRONICS, DRIVES AND ENERGY SYSTEMS (PEDES)&2010 POWER INDIA, 2010 JOINT INTERNATIONAL CONFERENCE ON, IEEE, 20 December 2010 (2010-12-20), pages 1 - 6, XP031913986, ISBN: 978-1-4244-7782-1, DOI: 10.1109/PEDES.2010.5712470 * |
| DRAZEN DUJIC ET AL: "Power electronic traction transformer technology", POWER ELECTRONICS AND MOTION CONTROL CONFERENCE (IPEMC), 2012 7TH INTERNATIONAL, IEEE, 2 June 2012 (2012-06-02), pages 636 - 642, XP032215693, ISBN: 978-1-4577-2085-7, DOI: 10.1109/IPEMC.2012.6258820 * |
| DRAZEN DUJIÉFREDERICK KIEFERNDORFFRANCISCO CANALES: "Power Electronic Transformer Technology for Traction Applications - An Overview", ELECTRONICS, vol. 16, no. 1, June 2012 (2012-06-01), XP055115190, DOI: 10.7251/ELS1216050D |
| F. SCHMIDC.J. GOODMAN: "OVERVIEW OF ELECTRIC RAILWAY SYSTEMS", IET 13TH PROFESSIONAL DEVELOPMENT COURSE ON ELECTRIC TRACTION SYSTEMS, 3 November 2014 (2014-11-03), ISBN: 978-1-84919-957-5 |
| JIANGHUA FENGW. Q. CHUZHIXUE ZHANGZ. Q. ZHU: "Power Electronic Transformer-Based Railway Traction Systems: Challenges and Opportunities", IEEE JOURNAL OF EMERGING AND SELECTED TOPICS IN POWER ELECTRONICS, vol. 5, no. 3, September 2017 (2017-09-01), pages 1237 - 1253 |
| MICHEL, MERMET-GUYENNET: "SPEEDAM 2010, International symposium on Power electronics, Electrical Drives, Automation and Motion", 2010, IEEE, article "New Power Technologies for Traction Drives" |
| STEFANO FARNESIMARIO MARCHESONILUIS VACCARO: "International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion", 2016, IEEE, article "Advances in Locomotive Power Electronic Systems Directly Fed Through AC Lines", pages: 657 - 664 |
| TSUNO K ET AL: "Optimization of the DC ripple energy compensating circuit on a single-phase voltage source PWM rectifier", POWER ELECTRONICS SPECIALISTS CONFERENCE, 2004. PESC 04. 2004 IEEE 35TH ANNUAL, AACHEN, GERMANY 20-25 JUNE 2004, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, US, 20 June 2004 (2004-06-20), pages 316 - 321Vol.1, XP010738010, ISBN: 978-0-7803-8399-9, DOI: 10.1109/PESC.2004.1355762 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023236381A1 (fr) * | 2022-06-09 | 2023-12-14 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | Procédé et système de réglage appropriés pour un réseau d'alimentation électrique de traction |
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| FR3099008B1 (fr) | 2022-11-25 |
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