FR3107407A1 - Multilevel resonant cell inverter - Google Patents

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Abstract

Onduleur multiniveau, comprenant un ensemble de condensateurs (C) ayant une pluralité de points de connexion et un ensemble d’interrupteurs (S1 à S6) agencés et reliés à une unité de commande (UC) pour connecter successivement chacun des points de connexion avec une première ligne de sortie ainsi soumise à une tension alternative de sortie. L’ensemble d’interrupteurs comprend deux branches parallèles sur lesquelles sont respectivement montées une première inductance (L1) et une deuxième inductance (L2) et entre lesquelles sont raccordés un premier condensateur (C1) et un deuxième condensateur (C2) pour former une cellule résonante soumise à la tension alternative de sortie, le premier condensateur et le deuxième condensateur se raccordant aux branches de manière croisée de part et d’autre des inductances. FIGURE DE L’ABREGE : Fig. 3Multilevel inverter, comprising a set of capacitors (C) having a plurality of connection points and a set of switches (S1 to S6) arranged and connected to a control unit (UC) to successively connect each of the connection points with a first output line thus subjected to an AC output voltage. The set of switches comprises two parallel branches on which are respectively mounted a first inductor (L1) and a second inductor (L2) and between which are connected a first capacitor (C1) and a second capacitor (C2) to form a cell resonant subject to the alternating output voltage, the first capacitor and the second capacitor being connected to the branches in a crossed manner on either side of the inductors. FIGURE OF THE ABRIDGE: Fig. 3

Description

Onduleur multiniveau à cellule résonanteResonant Cell Multilevel Inverter

ARRIERE PLAN DE L’INVENTIONBACKGROUND OF THE INVENTION

La présente invention concerne le domaine de la conversion de l’énergie électrique et plus particulièrement les convertisseurs électriques de puissance tels que les onduleurs.The present invention relates to the field of electrical energy conversion and more particularly electrical power converters such as inverters.

Les onduleurs sont classiquement utilisés pour alimenter un équipement électrique, tel qu’un moteur électrique, en courant/tension alternatif à partir d’une source de courant/tension continu.Inverters are typically used to supply electrical equipment, such as an electric motor, with alternating current/voltage from a direct current/voltage source.

Un onduleur est un circuit électrique agencé pour fournir en sortie une onde sinusoïdale ayant des caractéristiques prédéterminées d’amplitude, de fréquence et de contenu harmonique. L’onde doit être la plus sinusoïdale possible. En effet, les imperfections de la tension sinusoïdale engendrent une distorsion du courant harmonique. Cette distorsion augmente les pertes et engendre un échauffement important du moteur.An inverter is an electrical circuit arranged to output a sine wave having predetermined characteristics of amplitude, frequency and harmonic content. The wave must be as sinusoidal as possible. Indeed, the imperfections of the sinusoidal voltage generate a distortion of the harmonic current. This distortion increases the losses and causes significant heating of the motor.

Il existe de nombreuses topologies d’onduleurs, résultant chacune d’un compromis entre complexité et performances.There are many inverter topologies, each resulting in a trade-off between complexity and performance.

Parmi ces topologies, on peut distinguer les onduleurs à commutation commandée qui comportent un agencement particulier d’interrupteurs qui sont commandés pour fournir une onde sinusoïdale d’amplitude et de fréquence variables.Among these topologies, we can distinguish controlled switching inverters which have a particular arrangement of switches which are controlled to provide a sine wave of variable amplitude and frequency.

Un exemple d’onduleur à commutation commandée à source de tension est représenté à la figure 1, à savoir un onduleur multiniveau et plus particulièrement ici à trois niveaux ANPC. Cet onduleur comprend une première branche et une deuxième branche reliées en parallèle à un point de connexion positive +DC et un point de connexion négative -DC. La première branche comprend deux condensateurs C reliés en série au point de connexion positive +DC et au point de connexion négative –DC. La deuxième branche comprend en série une première paire de transistors S1, S2 et une deuxième paire de transistors S4, S6, le transistor S1 étant relié au point de connexion positive +DC et le transistor S6 étant relié au point de connexion négative -DC. Une troisième branche est reliée au point milieu de la première paire de transistors S1, S2 et une quatrième branche est reliée au point milieu de la deuxième paire de transistors S4, S6. La troisième branche et la quatrième branche comportent respectivement un cinquième transistor S3 et un sixième transistor S5 et sont toutes deux reliées à une première ligne de sortie présentant une inductance Lf. Une deuxième ligne de sortie est reliée au point milieu de la deuxième branche (entre les deux paires de transistors) et au point milieu de la première branche (entre les deux condensateurs C1, C2) pour définir avec la première ligne de sortie une tension de sortie Vout. Les transistors S1 à S6 sont pilotés par un circuit de commande non représenté selon une loi de modulation prédéterminée. Un exemple de loi de modulation des transistors est représenté sur la figure 2 qui montre que:An example of a voltage source controlled switching inverter is represented in figure 1, namely a multilevel inverter and more particularly here at three levels ANPC. This inverter comprises a first branch and a second branch connected in parallel to a positive connection point +DC and a negative connection point -DC. The first branch comprises two capacitors C connected in series at the positive connection point +DC and at the negative connection point –DC. The second branch comprises in series a first pair of transistors S1, S2 and a second pair of transistors S4, S6, the transistor S1 being connected to the positive connection point +DC and the transistor S6 being connected to the negative connection point -DC. A third branch is connected to the midpoint of the first pair of transistors S1, S2 and a fourth branch is connected to the midpoint of the second pair of transistors S4, S6. The third branch and the fourth branch respectively comprise a fifth transistor S3 and a sixth transistor S5 and are both connected to a first output line having an inductance Lf. A second output line is connected to the midpoint of the second branch (between the two pairs of transistors) and to the midpoint of the first branch (between the two capacitors C1, C2) to define with the first output line a voltage of output Vout. Transistors S1 to S6 are driven by a control circuit, not shown, according to a predetermined modulation law. An example of transistor modulation law is shown in Figure 2 which shows that:

  • la tension de sortie Vout est positive lorsque le transistor S1 est piloté par un signal carré, les transistors S2 et S5 sont pilotés par un signal carré en opposition de phase avec le précédent, les transistors S3 et S4 sont passants, le transistor S6 est bloquant;output voltage Vout is positive when transistor S1 is driven by a square wave signal, transistors S2 and S5 are driven by a square wave signal in phase opposition with the previous one, transistors S3 and S4 are on, transistor S6 is off ;
  • la tension de sortie Vout est négative lorsque le transistor S6 est piloté par un signal carré, les transistors S3 et S4 sont pilotés par un signal carré en opposition de phase avec le précédent, les transistors S2 et S5 sont passants, le transistor S1 est bloquant.output voltage Vout is negative when transistor S6 is driven by a square wave signal, transistors S3 and S4 are driven by a square wave signal in phase opposition with the previous one, transistors S2 and S5 are on, transistor S1 is off .

Les signaux carrés sont habituellement exploités comme une série d’impulsions dont la largeur est modulée pour définir l’amplitude et la fréquence de la tension de sortie.Square wave signals are usually operated as a series of pulses whose width is modulated to define the amplitude and frequency of the output voltage.

Les onduleurs à commutation commandée présentent deux inconvénients principaux à savoir: des pertes par commutation d’une part et de forts fronts de tension (dV/dt) en sortie engendrant des perturbations électromagnétiques d’autre part. Ces inconvénients sont d’autant plus gênants que la fréquence souhaitée en sortie est élevée.Controlled switching inverters have two main drawbacks, namely: switching losses on the one hand and strong voltage fronts (dV/dt) at the output generating electromagnetic disturbances on the other hand. These drawbacks are all the more troublesome the higher the frequency desired at the output.

En outre, dans les onduleurs à trois niveaux, les transistors sont soumis à un stress en tension deux fois supérieur à celui présent dans d’autres topologies d’onduleur.In addition, in three-level inverters, the transistors are subjected to twice the voltage stress of that present in other inverter topologies.

OBJET DE L’INVENTIONOBJECT OF THE INVENTION

L’invention a notamment pour but d’améliorer les performances des onduleurs à commutation commandée.The aim of the invention is in particular to improve the performance of inverters with controlled switching.

A cet effet, on prévoit, selon l’invention un onduleur multiniveau, comprenant un ensemble de condensateurs ayant une pluralité de points de connexion et un ensemble d’interrupteurs agencés et reliés à une unité de commande pour connecter successivement chacun des points de connexion avec une première ligne de sortie ainsi soumise à une tension alternative de sortie. L’ensemble d’interrupteurs comprend deux branches parallèles sur lesquelles sont respectivement montées une première inductance et une deuxième inductance et entre lesquelles sont raccordés un premier condensateur et un deuxième condensateur pour former une cellule résonante soumise à la tension alternative de sortie, le premier condensateur et le deuxième condensateur se raccordant aux branches de manière croisée de part et d’autre des inductances.To this end, provision is made, according to the invention, for a multilevel inverter, comprising a set of capacitors having a plurality of connection points and a set of switches arranged and connected to a control unit for successively connecting each of the connection points with a first output line thus subjected to an alternating output voltage. The set of switches comprises two parallel branches on which are respectively mounted a first inductor and a second inductor and between which are connected a first capacitor and a second capacitor to form a resonant cell subjected to the alternating output voltage, the first capacitor and the second capacitor being connected to the branches in a crossed manner on either side of the inductors.

Ainsi, la cellule résonante forme un filtre en Z susceptible d’absorber tout ou partie des fronts de tension de sorte que l’onduleur n’engendre pas de perturbations électromagnétiques en aval.Thus, the resonant cell forms a Z filter capable of absorbing all or part of the voltage fronts so that the inverter does not generate electromagnetic disturbances downstream.

De préférence, l’onduleur est un onduleur trois niveaux dans lequel: la première inductance est montée sur la troisième branche, la deuxième inductance est montée sur la quatrième branche, le premier condensateur est relié à une première borne de la première inductance du côté de la première paire de transistors et à une deuxième borne de la deuxième inductance du côté du deuxième montage de transistors, et le deuxième condensateur est relié à une première borne de la deuxième inductance du côté de la deuxième paire de transistors et à une deuxième borne de la première inductance du côté du premier montage de transistors.Preferably, the inverter is a three-level inverter in which: the first inductor is mounted on the third branch, the second inductor is mounted on the fourth branch, the first capacitor is connected to a first terminal of the first inductor on the side of the first pair of transistors and to a second terminal of the second inductor on the side of the second assembly of transistors, and the second capacitor is connected to a first terminal of the second inductor on the side of the second pair of transistors and to a second terminal of the first inductor on the side of the first transistor assembly.

Avec cette topologie, l’onduleur permet une commutation douce, c’est-à-dire à 0V, tout en éliminant les fronts de tension sur la ligne de sortie.With this topology, the inverter allows soft switching, i.e. at 0V, while eliminating voltage edges on the output line.

Avantageusement, l’onduleur comprend une cinquième branche en parallèle de la troisième branche et une sixième branche en parallèle de la quatrième branche, la cinquième branche comprenant une troisième inductance et un troisième montage de transistors et la sixième branche comprenant une quatrième inductance et un quatrième montage de transistors.Advantageously, the inverter comprises a fifth branch in parallel with the third branch and a sixth branch in parallel with the fourth branch, the fifth branch comprising a third inductor and a third assembly of transistors and the sixth branch comprising a fourth inductor and a fourth assembly of transistors.

Ceci permet de doubler la valeur d’inductance vue par le courant de résonance et donc de jouer sur la fréquence de résonance de la cellule résonante.This makes it possible to double the inductance value seen by the resonant current and therefore to play on the resonant frequency of the resonant cell.

De préférence, l’unité de commande est agencée pour piloter les transistors comme suit:Preferably, the control unit is arranged to drive the transistors as follows:

  • le premier transistor est piloté par un signal carré, le deuxième transistor est piloté par un signal carré en opposition de phase avec le précédent, le premier montage de transistors et le troisième transistor sont passants, le deuxième montage de transistors et le quatrième transistor sont bloquants de sorte que la tension de sortie est positive;the first transistor is driven by a square wave signal, the second transistor is driven by a square wave signal in phase opposition with the previous one, the first transistor assembly and the third transistor are conducting, the second transistor assembly and the fourth transistor are blocking so that the output voltage is positive;
  • le quatrième transistor est piloté par un signal carré, le premier montage de transistors et le troisième transistor sont pilotés par un signal carré en opposition de phase avec le précédent, le deuxième transistor et le deuxième montage de transistors sont passants, le premier transistor et le premier montage de transistors sont bloquants de sorte que la tension de sortie est négative.the fourth transistor is controlled by a square signal, the first assembly of transistors and the third transistor are controlled by a square signal in phase opposition with the previous one, the second transistor and the second assembly of transistors are on, the first transistor and the first assembly of transistors are blocking so that the output voltage is negative.

Ce mode de pilotage permet de supprimer les fortes variations de tension de l’onduleur.This control mode is used to suppress large voltage variations in the inverter.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d’un mode de réalisation particulier et non limitatif de l’invention.Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the following description of a particular and non-limiting embodiment of the invention.

Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels:Reference will be made to the attached drawings, among which:

la figure 1 est un schéma d’un onduleur trois niveaux de l’art antérieur; FIG. 1 is a diagram of a prior art three-level inverter;

la figure 2 est un diagramme illustrant la loi de commande de cet onduleur trois niveaux de l’art antérieur; FIG. 2 is a diagram illustrating the control law of this prior art three-level inverter;

la figure 3 est un schéma d’un onduleur trois niveaux selon l’invention; FIG. 3 is a diagram of a three-level inverter according to the invention;

la figure 4 est un diagramme illustrant la loi de commande de l’onduleur selon l’invention; FIG. 4 is a diagram illustrating the control law of the inverter according to the invention;

la figure 5 est un schéma d’un onduleur trois niveaux selon une variante de l’invention. FIG. 5 is a diagram of a three-level inverter according to a variant of the invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

L’invention est un onduleur utilisable pour la commande de tout actionneur tel qu’un moteur ayant une ou plusieurs phases. Le raccordement de l’onduleur à l’actionneur et l’adaptation de l’onduleur à l’actionneur (nombre de phases notamment) sont connus en eux-mêmes et ne seront pas décrits ici.The invention is an inverter that can be used to control any actuator such as a motor having one or more phases. The connection of the inverter to the actuator and the adaptation of the inverter to the actuator (number of phases in particular) are known in themselves and will not be described here.

En référence à la figure 3, l’onduleur selon l’invention comprend une première branche et une deuxième branche reliées en parallèle à un point de connexion positive +DC et un point de connexion négative –DC.Referring to Figure 3, the inverter according to the invention comprises a first branch and a second branch connected in parallel to a positive connection point +DC and a negative connection point -DC.

La première branche comprend deux condensateurs C reliés en série au point de connexion positive +DC et au point de connexion négative –DC.The first branch comprises two capacitors C connected in series at the positive connection point +DC and at the negative connection point –DC.

La deuxième branche comprend en série une première paire de transistors S1, S2 et une deuxième paire de transistors S4, S6. Les transistors S1, S2, S4, S6 sont ici des transistors à effet de champ de type MOSFET (on note qu’il serait possible d’utiliser des transistors de type différent: IGBT, HEMT, etc.). Le premier transistor S1 a un drain relié à la borne positive +DC et une source reliée au drain du deuxième transistor S2 dont la source est reliée au drain du troisième transistor S4. La source du troisième transistor S4 est relié au drain du quatrième transistor S6 qui a une source reliée à la borne négative -DC. La deuxième branche a un point milieu (entre les deux paires de transistors) qui est relié à un point milieu de la première branche (entre les condensateurs C) qui forme un troisième point de connexion.The second branch comprises in series a first pair of transistors S1, S2 and a second pair of transistors S4, S6. The transistors S1, S2, S4, S6 are here MOSFET type field effect transistors (we note that it would be possible to use transistors of different type: IGBT, HEMT, etc.). The first transistor S1 has a drain connected to the positive terminal +DC and a source connected to the drain of the second transistor S2 whose source is connected to the drain of the third transistor S4. The source of the third transistor S4 is connected to the drain of the fourth transistor S6 which has a source connected to the negative terminal -DC. The second branch has a midpoint (between the two pairs of transistors) which is connected to a midpoint of the first branch (between the capacitors C) which forms a third connection point.

L’onduleur comprend une troisième branche reliée au point milieu de la première paire de transistors S1, S2 et une quatrième branche reliée au point milieu de la deuxième paire de transistors S4, S6. La troisième branche et la quatrième branche comportent respectivement un premier montage de transistors S3 comprenant deux transistors montés à drain commun, et un deuxième montage de transistors S5 comprenant deux transistors montés à drain commun. La troisième branche et la quatrième branche sont toutes deux reliées à une première ligne de sortie. Les transistors du premier montage de transistors S3 et du deuxième montage de transistors S5 sont ici des transistors à effet de champ de type MOSFET.The inverter comprises a third branch connected to the midpoint of the first pair of transistors S1, S2 and a fourth branch connected to the midpoint of the second pair of transistors S4, S6. The third branch and the fourth branch respectively comprise a first assembly of transistors S3 comprising two transistors connected to a common drain, and a second assembly of transistors S5 comprising two transistors connected to a common drain. The third branch and the fourth branch are both connected to a first output line. The transistors of the first assembly of transistors S3 and of the second assembly of transistors S5 are here MOSFET type field effect transistors.

L’onduleur comprend une deuxième ligne de sortie reliée au point milieu de la première branche pour définir avec la première ligne de sortie une tension de sortie Vout.The inverter comprises a second output line connected to the midpoint of the first branch to define with the first output line an output voltage Vout.

L’onduleur comprend une cellule résonante montée dans l’ensemble d’interrupteurs pour être soumise à une tension alternative.The inverter comprises a resonant cell mounted in the set of switches to be subjected to an alternating voltage.

La cellule résonante comprend une première inductance L1 montée sur la troisième branche et une deuxième inductance L2 montée sur la quatrième branche. Les inductances L1 et L2 ont la même valeur correspondant à l’inductance globale de la cellule résonante. Un premier condensateur C1 est relié à une première borne de la première inductance L1 du côté de la première paire de transistors S1, S2 et à une deuxième borne de la deuxième inductance L2 du côté du deuxième montage de transistors S5. Un deuxième condensateur C2 est relié à une première borne de la deuxième inductance L2 du côté de la deuxième paire de transistors S4, S6 et à une deuxième borne de la première inductance L1 du côté du premier montage de transistors S3. Les condensateurs C1, C2 se raccordent ainsi à la troisième branche et à la quatrième branche de manière croisée de part et d’autre des inductances L1, L2 pour former avec les inductances L1, L2 un circuit résonant de type «Z source». Les condensateurs C1 et C2 ont la même valeur correspondant à la capacité globale de la cellule résonante.The resonant cell comprises a first inductor L1 mounted on the third branch and a second inductor L2 mounted on the fourth branch. The inductances L1 and L2 have the same value corresponding to the global inductance of the resonant cell. A first capacitor C1 is connected to a first terminal of the first inductor L1 on the side of the first pair of transistors S1, S2 and to a second terminal of the second inductor L2 on the side of the second assembly of transistors S5. A second capacitor C2 is connected to a first terminal of the second inductor L2 on the side of the second pair of transistors S4, S6 and to a second terminal of the first inductor L1 on the side of the first assembly of transistors S3. The capacitors C1, C2 are thus connected to the third branch and to the fourth branch in a crossed manner on either side of the inductors L1, L2 to form with the inductors L1, L2 a resonant circuit of the “Z source” type. Capacitors C1 and C2 have the same value corresponding to the overall capacitance of the resonant cell.

L’unité de commande UC est agencée pour piloter les transistors S1 à S6 comme suit (voir la figure 4):The control unit UC is arranged to drive the transistors S1 to S6 as follows (see figure 4):

  • le premier transistor S1 est piloté par un signal carré à une fréquence de découpage, le deuxième transistor S2 est piloté par un signal carré en opposition de phase avec le précédent, le premier montage de transistors S3 et le troisième transistor S4 sont passants, le deuxième montage de transistors S5 et le quatrième transistor S6 sont bloquants de sorte que la tension de sortie Vout est positive;the first transistor S1 is driven by a square wave signal at a chopping frequency, the second transistor S2 is driven by a square wave signal in phase opposition with the previous one, the first assembly of transistors S3 and the third transistor S4 are on, the second assembly of transistors S5 and the fourth transistor S6 are blocking so that the output voltage Vout is positive;
  • le quatrième transistor S6 est piloté par un signal carré à la fréquence de découpage, le premier montage de transistors S3 et le troisième transistor S4 sont pilotés par un signal carré en opposition de phase avec le précédent, le deuxième transistor S2 et le deuxième montage de transistors S5 sont passants, le premier transistor S1 et le premier montage de transistors S3 sont bloquants de sorte que la tension de sortie Vout est négative.the fourth transistor S6 is driven by a square wave signal at the chopping frequency, the first assembly of transistors S3 and the third transistor S4 are driven by a square wave signal in phase opposition with the previous one, the second transistor S2 and the second assembly of transistors S5 are on, the first transistor S1 and the first assembly of transistors S3 are off so that the output voltage Vout is negative.

Ce mode de pilotage permet une commutation douce des transistors.This driving mode allows smooth switching of the transistors.

Le dispositif onduleur est en pratique relié à une source de tension continue ou à un pont redresseur de telle manière que les condensateurs C sont toujours alimentés.The inverter device is in practice connected to a DC voltage source or to a rectifier bridge in such a way that the capacitors C are always supplied.

On comprend que les transistors S1 à S6 forment un groupe d’interrupteurs agencés et pilotés pour connecter successivement chacun des points de connexion avec la première ligne de sortie qui est ainsi soumise à une tension alternative de sortie. La tension alternative de sortie a des caractéristiques dépendant de la fréquence de découpage.It is understood that the transistors S1 to S6 form a group of switches arranged and controlled to successively connect each of the connection points with the first output line which is thus subjected to an AC output voltage. The AC output voltage has characteristics depending on the chopping frequency.

La fréquence de résonance de la cellule résonante et la sélectivité du filtre en Z que forme la cellule résonante dépendent de la fréquence de découpage. La forme de la tension de sortie est d’autant plus sinusoïdale que la fréquence de résonance est proche de la fréquence de découpage. En outre, le gain est aussi plus important dans ce cas. En revanche, il faut que la fréquence de découpage soit supérieure à la fréquence de résonance pour bénéficier de commutations à zéro volts. On choisit donc les valeurs des inductances L1 et L2 et la valeur des condensateurs C1 et C2 pour que la fréquence de résonance soit inférieure à la fréquence de découpage et pour minimiser la valeur moyenne du courant résonant et maximiser l’intervalle de rapport cyclique en commutation à tension nulle.The resonant frequency of the resonant cell and the selectivity of the Z filter formed by the resonant cell depend on the switching frequency. The shape of the output voltage is all the more sinusoidal as the resonant frequency is close to the chopping frequency. In addition, the gain is also greater in this case. On the other hand, the chopping frequency must be higher than the resonance frequency to benefit from switching at zero volts. The values of the inductors L1 and L2 and the value of the capacitors C1 and C2 are therefore chosen so that the resonant frequency is lower than the chopping frequency and to minimize the average value of the resonant current and maximize the interval of the duty cycle in switching at zero voltage.

L’invention présente plusieurs avantages significatifs:The invention has several significant advantages:

  • elle permet la commande de moteurs beaucoup plus rapides (vitesse comprise entre 0 et 50.10e3 rad/s),it allows the control of much faster motors (speed between 0 and 50.10e3 rad/s),
  • elle permet une augmentation de la fréquence sans pour autant augmenter le volume de l’électronique (gain sur le refroidissement, sur les filtres et les capacités de découplage),it allows an increase in frequency without increasing the volume of the electronics (gain on cooling, on filters and decoupling capacities),
  • elle permet de séparer l’électronique de puissance et le moteur, autorisant un relâchement des contraintes environnementales de l’électronique,it makes it possible to separate the power electronics and the motor, allowing a relaxation of the environmental constraints of the electronics,
  • elle permet la transmission de données sur les lignes de puissance en aval de l’onduleur,it allows the transmission of data on the power lines downstream of the inverter,
  • elle limite voire élimine les problèmes de vieillissement des moteurs (isolant) provoqués par les décharges partielles,it limits or even eliminates motor aging problems (insulation) caused by partial discharges,
  • elle limite voire élimine les problèmes de rayonnement électromagnétique en aval de l’onduleur, et donc le recours à un blindage au détriment de la masse et du coût.it limits or even eliminates the problems of electromagnetic radiation downstream of the inverter, and therefore the use of shielding to the detriment of mass and cost.

Dans la variante de la figure 5, l’onduleur comprend une cinquième branche en parallèle de la troisième branche et une sixième branche en parallèle de la quatrième branche. La cinquième branche comprend une troisième inductance L3 et un troisième montage de transistors S7 et la sixième branche comprend une quatrième inductance L4 et un quatrième montage de transistors S8. Les transistors du troisième montage de transistors S7 et du quatrième montage de transistors S8 sont pilotés en statique par l’unité de commande UC. Le troisième montage de transistors S7 et le quatrième montage de transistors S8 sont passants et bloqués en même temps que le premier montage de transistors S3 et le deuxième montage de transistors S5 si les conditions sont satisfaites au niveau de la commande.In the variant of Figure 5, the inverter comprises a fifth branch in parallel with the third branch and a sixth branch in parallel with the fourth branch. The fifth branch includes a third inductance L3 and a third assembly of transistors S7 and the sixth branch includes a fourth inductance L4 and a fourth assembly of transistors S8. The transistors of the third assembly of transistors S7 and of the fourth assembly of transistors S8 are statically controlled by the control unit UC. The third assembly of transistors S7 and the fourth assembly of transistors S8 are on and off at the same time as the first assembly of transistors S3 and the second assembly of transistors S5 if the conditions are satisfied at the command level.

Bien entendu, l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l’invention telle que définie par les revendications.Of course, the invention is not limited to the embodiment described but encompasses any variant falling within the scope of the invention as defined by the claims.

En particulier, l’onduleur peut avoir une structure différente de celle décrite.In particular, the inverter may have a structure different from that described.

Tout type d’interrupteur est utilisable et notamment tout type de transistor.Any type of switch can be used and in particular any type of transistor.

L’onduleur peut être de type différent et par exemple avoir un nombre de niveaux différents: par exemple deux niveaux mais le nombre est de préférence au moins égal à trois voire cinq niveaux, ce qui permet de laisser flottants des potentiels et améliore les performances de l’onduleur.The inverter can be of a different type and for example have a number of different levels: for example two levels but the number is preferably at least equal to three or even five levels, which makes it possible to leave floating potentials and improves the performance of the inverter.

La cellule résonante peut avoir une autre structure que celle décrite. Ainsi, la cellule résonante comprend ici uniquement des composants électroniques passifs, ce qui est avantageux en termes de complexité et de coût, mais la cellule résonante peut comprendre, en variante, au moins un composant actif.The resonant cell may have another structure than that described. Thus, the resonant cell here comprises only passive electronic components, which is advantageous in terms of complexity and cost, but the resonant cell may comprise, as a variant, at least one active component.

La variante de la figure 5, qui permet de faire varier la fréquence de résonance pour l’adapter à la fréquence de découpage, est facultative.The variant of figure 5, which makes it possible to vary the resonance frequency to adapt it to the chopping frequency, is optional.

Claims (7)

Onduleur multiniveau, comprenant un ensemble de condensateurs (C) ayant une pluralité de points de connexion et un ensemble d’interrupteurs (S1 à S6) agencés et reliés à une unité de commande (UC) pour connecter successivement chacun des points de connexion avec une première ligne de sortie ainsi soumise à une tension alternative de sortie, caractérisé en ce que l’ensemble d’interrupteurs comprend deux branches parallèles sur lesquelles sont respectivement montées une première inductance (L1) et une deuxième inductance (L2) et entre lesquelles sont raccordés un premier condensateur (C1) et un deuxième condensateur (C2) pour former une cellule résonante soumise à la tension alternative de sortie, le premier condensateur et le deuxième condensateur se raccordant aux branches de manière croisée de part et d’autre des inductances.Multilevel inverter, comprising a set of capacitors (C) having a plurality of connection points and a set of switches (S1 to S6) arranged and connected to a control unit (UC) to successively connect each of the connection points with a first output line thus subjected to an alternating output voltage, characterized in that the set of switches comprises two parallel branches on which are respectively mounted a first inductor (L1) and a second inductor (L2) and between which are connected a first capacitor (C1) and a second capacitor (C2) to form a resonant cell subjected to the AC output voltage, the first capacitor and the second capacitor being connected to the branches in a crossed manner on either side of the inductors. Onduleur selon la revendication 1, comprenant une première branche et une deuxième branche reliées en parallèle à un point de connexion positive (+DC) et un point de connexion négative (-DC), la première branche comprenant deux condensateurs (C) reliés en série au point de connexion positive (+DC) et au point de connexion négative (–DC), la deuxième branche comprenant en série une première paire de transistors (S1, S2) et une deuxième paire de transistors (S4, S6), une troisième branche étant reliée au point milieu de la première paire de transistors (S1, S2) et une quatrième branche étant reliée au point milieu de la deuxième paire de transistors (S4, S6), la troisième branche et la quatrième branche comportant respectivement un premier montage de transistors (S3) et un deuxième montage de transistors (S5) et étant toutes deux reliées à la première ligne de sortie, une deuxième ligne de sortie étant reliée au point milieu de la deuxième branche et au point milieu de la première branche pour définir la tension de sortie (Vout) avec la première ligne de sortie.Inverter according to claim 1, comprising a first branch and a second branch connected in parallel to a positive connection point (+DC) and a negative connection point (-DC), the first branch comprising two capacitors (C) connected in series at the positive connection point (+DC) and at the negative connection point (–DC), the second branch comprising in series a first pair of transistors (S1, S2) and a second pair of transistors (S4, S6), a third branch being connected to the midpoint of the first pair of transistors (S1, S2) and a fourth branch being connected to the midpoint of the second pair of transistors (S4, S6), the third branch and the fourth branch respectively comprising a first assembly of transistors (S3) and a second assembly of transistors (S5) and being both connected to the first output line, a second output line being connected to the midpoint of the second leg and to the midpoint of the first leg to define the output voltage (Vout) with the first output line. Onduleur selon la revendication 2, dans lequel: la première inductance (L1) est montée sur la troisième branche, la deuxième inductance (L2) est montée sur la quatrième branche, le premier condensateur (C1) est relié à une première borne de la première inductance du côté de la première paire de transistors (S1, S2) et à une deuxième borne de la deuxième inductance du côté du deuxième montage de transistors (S5), et le deuxième condensateur (C2) est relié à une première borne de la deuxième inductance du côté de la deuxième paire de transistors (S4, S6) et à une deuxième borne de la première inductance du côté du premier montage de transistors (S3).Inverter according to Claim 2, in which: the first inductor (L1) is mounted on the third branch, the second inductor (L2) is mounted on the fourth branch, the first capacitor (C1) is connected to a first terminal of the first inductor on the side of the first pair of transistors (S1, S2) and to a second terminal of the second inductor on the side of the second assembly of transistors (S5), and the second capacitor (C2) is connected to a first terminal of the second inductor on the side of the second pair of transistors (S4, S6) and to a second terminal of the first inductor on the side of the first assembly of transistors (S3). Onduleur selon la revendication 3, comprenant une cinquième branche en parallèle de la troisième branche et une sixième branche en parallèle de la quatrième branche, la cinquième branche comprenant une troisième inductance (L3) et un troisième montage de transistors (S7) et la sixième branche comprenant une quatrième inductance (L4) et un quatrième montage de transistors (S8).Inverter according to claim 3, comprising a fifth branch in parallel with the third branch and a sixth branch in parallel with the fourth branch, the fifth branch comprising a third inductance (L3) and a third transistor assembly (S7) and the sixth branch comprising a fourth inductor (L4) and a fourth transistor arrangement (S8). Onduleur selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel l’unité de commande est agencée pour piloter les transistors comme suit:
-le premier transistor (S1) de la première paire est piloté par un signal carré, le deuxième transistor (S2) de la première paire est piloté par un signal carré en opposition de phase avec le précédent, le premier montage de transistors (S3) et le troisième transistor (S4) de la deuxième paire sont passants, le deuxième montage de transistors (S5) et le quatrième transistor (S6) de la deuxième paire sont bloquants de sorte que la tension de sortie (Vout) est positive;
-le quatrième transistor (S6) est piloté par un signal carré, le premier montage de transistors (S3) et le troisième transistor (S4) sont pilotés par un signal carré en opposition de phase avec le précédent, le deuxième transistor (S2) et le deuxième montage de transistors (S5) sont passants, le premier transistor (S1) et le premier montage de transistors (S3) sont bloquants de sorte que la tension de sortie (Vout) est négative.
Inverter according to any one of Claims 2 to 4, in which the control unit is arranged to drive the transistors as follows:
-the first transistor (S1) of the first pair is driven by a square wave signal, the second transistor (S2) of the first pair is driven by a square wave signal in phase opposition with the previous one, the first assembly of transistors (S3) and the third transistor (S4) of the second pair are on, the second transistor assembly (S5) and the fourth transistor (S6) of the second pair are off so that the output voltage (Vout) is positive;
-the fourth transistor (S6) is driven by a square wave signal, the first transistor assembly (S3) and the third transistor (S4) are driven by a square wave signal in phase opposition with the previous one, the second transistor (S2) and the second assembly of transistors (S5) are on, the first transistor (S1) and the first assembly of transistors (S3) are off so that the output voltage (Vout) is negative.
Onduleur selon la revendication 1, dans lequel la cellule résonante comprend uniquement des composants électroniques passifs.Inverter according to Claim 1, in which the resonant cell comprises only passive electronic components. Onduleur selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cellule résonante a une induction globale et une capacité globale telles que la fréquence de résonance est inférieure à une fréquence de découpage de l’onduleur.Inverter according to any one of the preceding claims, in which the resonant cell has an overall induction and an overall capacitance such that the resonant frequency is lower than a switching frequency of the inverter.
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