FR3122295A1 - Convertisseur de tension comprenant un dispositif de protection - Google Patents
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Abstract
La présente invention propose un convertisseur de comportant au moins un bras de commutation (16) comprenant : une borne de masse (17), une borne d’alimentation (18), un premier et un deuxième composant de puissance (Q1, Q2), une borne de phase (19). Le convertisseur de tension (15) comporte, en outre, un dispositif de protection (22) du bras de commutation (16) configuré pour détecter un mode de défaillance dans lequel le premier et le deuxième composant de puissance (Q1, Q2) sont dans l’état passant, le dispositif de protection (22) comprenant un module de mesure (23) agencé pour émettre une tension de décalage à partir d’une tension de mesure du bras de commutation et d’une tension de référence et un module de détection (24) agencé pour émettre un signal d’intégrale correspondant à l’intégrale de la tension de décalage. Figure pour l’abrégé : Fig. 2
Description
L’invention concerne notamment un convertisseur de tension notamment pour une machine électrique tournante ou pour un convertisseur de tension continu-continu. Le convertisseur de tension comprend un dispositif de protection permettant de détecter une défaillance d’un des composants de puissance du bras de commutation et son procédé de protection.
L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des machines électriques tournantes telles que les alternateurs, les alterno-démarreurs ou encore les machines réversibles ou les moteurs électriques. On rappelle qu’une machine réversible est une machine électrique tournante apte à travailler de manière réversible, d’une part, comme générateur électrique en fonction alternateur et, d’autre part, comme moteur électrique par exemple pour démarrer le moteur thermique du véhicule tel qu’un véhicule automobile.
Le réseau électrique de bord du véhicule est utilisé pour alimenter les différents équipements électriques du véhicule. Une alimentation électrique du réseau électrique est fournie par au moins une batterie, qui peut être rechargée par une machine électrique tournante.
Une machine électrique tournante comprend un convertisseur de tension, un rotor mobile en rotation autour d’un axe et un stator fixe. En mode alternateur, lorsque le rotor est en rotation, il induit un champ magnétique au stator qui le transforme en courant électrique continu via le convertisseur de tension afin d’alimenter les consommateurs électriques du véhicule et de recharger la batterie. En mode moteur, le stator est alimenté électriquement via le convertisseur de tension qui fonctionne comme un onduleur et induit un champ magnétique entraînant le rotor en rotation par exemple pour démarrer le moteur thermique.
Le convertisseur de tension comprend un bras de commutation pour chaque phase du stator de la machine ou pour chaque enroulement d’un transformateur. Chaque bras de commutation comprenant deux composants électriques de puissance tel que des transistors. En cas de défaillance d’au moins un des composants électriques de puissance du bras de commutation, les courants électriques circulant dans ledit bras de commutation peuvent rapidement endommager les composants non défaillant et endommager le réseau électrique et notamment décharger la batterie.
Il existe différents circuits de protection permettant de détecter une défaillance d’un des composants électriques de puissance, notamment en mesurant la tension aux bornes du composant à protéger. Ces méthodes utilisent préférentiellement des puces de contrôle. Cependant, ces puces de contrôle peuvent ne pas présenter une précision suffisante ni un seuil de détection suffisant ni une rapidité de détection suffisante pour protéger de manière efficace le composant. De plus, ces puces sont généralement chères et difficile à positionner dans l’espace limité du convertisseur de tension.
La présente invention vise à permettre d’éviter les inconvénients de l’art antérieur en proposant un moyen de détection d’une défaillance du bras de commutation qui soit efficace et facile à implémenter.
A cet effet, la présente invention a donc pour objet un convertisseur de tension destiné à être connecté électriquement à un réseau électrique, le convertisseur de tension comportant au moins un bras de commutation comprenant une borne de masse destinée à être connectée électriquement à une masse électrique du réseau électrique, une borne d’alimentation destinée à être connectée électriquement à une borne positive du réseau électrique, un premier et un deuxième composant de puissance fonctionnant, chacun, comme un interrupteur agencé pour commuter entre un état bloqué et un état passant, les composants de puissance étant disposés en série l’un par rapport à l’autre entre la borne de masse et la borne d’alimentation, une borne de phase agencée entre le premier composant de puissance et le deuxième composant de puissance et étant destinée à être connectée électriquement à un enroulement électrique. Selon la présente invention, le convertisseur de tension comporte, en outre, un dispositif de protection du bras de commutation configuré pour détecter un mode de défaillance dans lequel le premier et le deuxième composant de puissance sont dans l’état passant, le dispositif de protection comprenant un module de mesure agencé pour émettre une tension de décalage à partir d’une tension de mesure du bras de commutation et d’une tension de référence et un module de détection agencé pour émettre un signal d’intégrale correspondant à l’intégrale de la tension de décalage.
On entend par « état passant » le fait que le composant de puissance permette la circulation d’un courant électrique, à l’inverse de « état bloqué » où le courant ne circule pas à travers ledit composant. Il peut s’agir d’un état dans lequel le composant de puissance est fonctionnel et est commandé par un module de contrôle du convertisseur de tension pour être actif ou d’un état dans lequel le composant de puissance présente une défaillance.
En réalisant l’intégrale d’un écart entre la tension mesurée à un point du bras de commutation et une tension de référence, l’invention permet de détecter une défaillance d’un des composants de puissance de manière efficace, rapide, fiable, peu encombrante et peu chère.
Selon une réalisation, le dispositif de protection est agencé pour détecter une situation dans laquelle un des composants de puissance est dans un état passant dû à une défaillance et l’autre composant est dans un étant passant dû à son fonctionnement.
Selon une réalisation, la tension de mesure du bras de commutation est mesurée au niveau de la borne de masse ou au niveau de la borne d’alimentation du bras de commutation. Cela permet de détecter une défaillance au niveau du bras de commutation et non plus au niveau du composant de puissance lui-même. Cela permet de réduire l’encombrement du dispositif de protection.
Selon une réalisation, la tension de mesure est mesurée aux bornes d’un composant électrique ou mesuré sur un point d’une trace électrique. Cela permet de simplifier la mesure de la tension.
Selon une réalisation, la tension de référence correspond à un signal de même nature, et notamment plus propre, que la tension de mesure. Par exemple, lorsque la tension de mesure est mesurée au niveau de la borne de masse, la tension de référence est une tension de masse mesurée à un autre endroit que la tension de mesure. Toujours par exemple, lorsque la tension de mesure est mesurée au niveau de la borne d’alimentation, la tension de référence est une tension d’alimentation mesurée à un autre endroit que la tension de mesure.
Selon une réalisation, la tension de référence est mesurée au niveau d’une borne positive en entrée/sortie du convertisseur de tension ou d’une borne de masse du convertisseur de tension.
Selon une réalisation, la tension de référence est une tension mesurée en dehors d’une zone de commutation. La zone de commutation est formée par un module de puissance portant le bras de commutation et/ou par un module de capacité portant au moins une capacité de filtrage. Cela permet d’avoir un signal plus propre sans composante parasite.
Selon une réalisation, le module de mesure comprend une résistance et une inductance agencée en série. Cela permet de déterminer la tension de décalage de manière simple.
Selon une réalisation, le module de mesure comprend une capacité de filtrage.
Selon une réalisation, le module de détection comprend une capacité agencée entre un potentiel de masse et une borne de sortie du module de détection, une première résistance agencée entre une borne d’entrée du module de détection et ladite borne de sortie et une deuxième résistance agencée entre un potentiel de masse et la borne de sortie du module de détection. L’association entre la capacité et les deux résistances permet de déterminer la pente du signal d’intégrale de la tension de décalage. De plus, les deux résistances permettent de déterminer un décalage du signal d’intégrale pour éviter que ledit signal n’atteigne une valeur négative qui pourrait endommager le module de comparaison.
Selon une réalisation, le module de détection comprend, en outre, une diode Zener agencée entre la borne d’entrée et la première résistance. Cela permet d’améliorer la précision du signal d’intégrale.
Selon une réalisation, le module de détection comprend, en outre, une troisième résistance agencée entre la capacité et la première résistance et la deuxième résistance. Cela permet de donner un délai au signal d’intégrale ce qui permet d’éviter les fausses détections par le module de comparaison.
Selon une réalisation, le module de détection comprend, en outre, une diode de protection agencé entre la première résistance et la borne d’entrée.
Selon une réalisation, le dispositif de protection comprend, en outre, un module de comparaison agencé pour émettre un signal de comparaison permettant de déterminer si le signal d’intégrale est supérieur à une valeur seuil. Par exemple, le signal de comparaison est actif lorsque le signal d’intégrale est supérieur à la valeur seuil.
Selon une réalisation, le module de comparaison comprend un comparateur.
Selon une réalisation, le dispositif de protection comprend, en outre, un module de mémorisation agencé pour émettre un signal d’erreur lorsque le mode de défaillance est détecté.
Selon une réalisation, le premier et le deuxième composant de puissance sont des transistors notamment de type MOSFET (acronyme anglais pour « Metal Oxide Semiconducteur Field Effect Transistor » qui se traduit par transistor à effet de champ) structure métal-oxyde-semiconducteur).
Salon une réalisation, le bras de commutation comprend une capacité de filtrage connecté électriquement entre la borne d’alimentation et la borne de masse.
La présente invention a également pour objet une machine électrique tournante comprenant un convertisseur de tension tel que décrit précédemment. La machine électrique tournante peut, avantageusement, former un alternateur, un alterno-démarreur, une machine réversible ou un moteur électrique.
Selon une réalisation, la machine électrique tournante comprend un stator comprenant un bobinage électrique formant plusieurs phases, chaque phase étant connectée électriquement à un bras de commutation via la borne de phase.
Le convertisseur de tension peut également former un convertisseur de tension DC-DC (de l'anglais "Direct Current/ Direct Current), dit convertisseur de tension continu-continu.
La présente invention a également pour objet un procédé de protection d’un bras de commutation d’un convertisseur de tension tel que décrit précédemment destiné à être connecté électriquement à un réseau électrique, le bras de commutation comportant : une borne de masse destinée à être connectée électriquement à une masse électrique du réseau électrique, une borne d’alimentation destinée à être connectée électriquement à une borne positive du réseau électrique, un premier et un deuxième composant de puissance fonctionnant, chacun, comme un interrupteur agencé pour commuter entre un état bloqué et un état passant, les composants de puissance étant disposés en série l’un par rapport à l’autre entre la borne de masse et la borne d’alimentation, une borne de phase agencée entre le premier composant de puissance et le deuxième composant de puissance et étant destinée à être connectée électriquement à un enroulement électrique. Selon l’invention, le procédé de détection est agencé pour détecter, via un dispositif de protection, un mode de défaillance dans lequel le premier et le deuxième composant de puissance sont dans l’état passant, ledit procédé comprenant une étape de détermination d’une tension de décalage à partir d’une tension de mesure du bras de commutation et d’une tension de référence et une étape de détection agencée pour émettre un signal d’intégrale correspondant à l’intégrale de la tension de décalage.
Un tel procédé permet de détecter une défaillance d’un des composants de puissance de manière efficace, rapide, fiable, peu encombrante et peu chère.
La présente invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de l’invention et de l’examen des dessins annexés.
La représente, schématiquement et partiellement, une machine électrique tournante comprenant un convertisseur de tension connectée à un réseau électrique selon un exemple de mise en œuvre de l’invention.
La représente partiellement un plan mécatronique montrant un bras de commutation et un premier exemple de dispositif de protection selon une mise en œuvre de l’invention.
La représente, schématiquement et partiellement, une vue de dessus du convertisseur de tension de la .
La représente, schématiquement et partiellement, une partie d’un deuxième exemple de dispositif de protection selon une autre mise en œuvre de l’invention.
La illustre plusieurs courbes représentant un exemple de signal d’intégrale et de signal de comparaison.
La représente, schématiquement et partiellement, un logigramme d’un procédé de protection d’un bras de commutation d’un convertisseur de tension selon un exemple de mise en œuvre de l’invention.
Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent les mêmes références d’une figure à l’autre. On notera également que les différentes figures ne sont pas nécessairement à la même échelle. De plus, les exemples de réalisation qui sont décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites. En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.
La représente un exemple de machine électrique tournante 10 polyphasée, notamment pour véhicule tel qu’un véhicule automobile ou un drone, connectée à un réseau électrique comprenant notamment une batterie 11. La machine est connectée à la batterie par l’intermédiaire d’une borne positive B+ et d’une borne de masse GND. Cette machine 10 transforme de l’énergie mécanique en énergie électrique et alimente donc le réseau électrique via la borne B+ en courant continu, en mode alternateur, et peut fonctionner en mode moteur pour transformer de l’énergie électrique en énergie mécanique en étant alimenté par le réseau électrique via ladite borne B+. Cette machine électrique tournante 10 est, par exemple, un alternateur, un alterno-démarreur, une machine réversible ou un moteur électrique. La machine peut être du type synchrone ou asynchrone.
Dans cet exemple, la machine 10 comporte un boitier sur lequel est monté un convertisseur de tension 15. Alternativement le convertisseur de tension peut être déporté de la machine ou monté à l’intérieur du boitier.
A l'intérieur de ce boitier, la machine 10 comporte un rotor 12 solidaire en rotation d’un arbre et un stator 13. Le rotor 12 peut par exemple être un rotor à griffe comportant deux roues polaires et une bobine électrique ou être formé d’un paquet de tôles logeant des aimants permanents ou encore un rotor à cage d’écureuil. Le stator 13 peut comporter un corps sur lequel est monté un bobinage électrique. Le bobinage est formé d’une ou plusieurs phases, également appelée enroulement électrique, comportant au moins un conducteur électrique. Le bobinage peut être du type ondulé ou concentrique et peut être formé par un ou plusieurs fils électriques ou par une pluralité de segments conducteurs en forme de barre ou d’épingle. Dans l’exemple illustré sur la , le bobinage électrique comporte trois phases électriques 14. Alternativement, le bobinage électrique pourrait comporter un autre nombre de phase électrique tel que cinq ou six phases électriques. Chaque phase comporte une extrémité formant une sortie de phase qui est reliée électriquement au convertisseur de tension 15.
La machine électrique tournante 10 est interfacée électriquement via le convertisseur de tension 15 au réseau électrique via la borne B+. Le convertisseur de tension 15 comprend au moins un bras de commutation 16 pour chaque phase 14. Dans l’exemple illustré sur la , le convertisseur de tension 15 comprend trois bras de commutation 16.
Chaque bras de commutation 16 comprend une borne de masse 17 connectée électriquement à la borne de masse électrique GND du réseau électrique, une borne d’alimentation 18 connectée électriquement à une borne positive B+ du réseau électrique, un premier et un deuxième composant de puissance Q1, Q2, une borne de phase 19 agencée entre le premier composant de puissance Q1 et le deuxième composant de puissance Q2 et connectée électriquement à une phase électrique 14. Le premier composant de puissance Q1 est agencé entre la borne d’alimentation 18 et la borne de phase 19 et le deuxième composant de puissance Q2 est agencé entre la borne de masse 17 et ladite borne de phase 19. Chaque composant de puissance fonctionne comme un interrupteur agencé pour commuter entre un état bloqué et un état passant. Dans l’état bloqué, l’interrupteur est ouvert et le courant électrique ne circule pas à travers le composant. Dans l’état passant, l’interrupteur est fermé et le courant électrique circule à travers le composant. L’état passant peut correspondre à un état volontairement passant lorsque le composant est piloté ou d’un état involontairement passant lorsqu’une défaillance du composant entraîne un court-circuit dudit composant. Chaque composant de puissance Q1, Q2 peut comprendre une borne de commande 20 connectée à un module de commande 21 du composant de puissance et permettant de piloter ledit composant entre l’état passant et l’état bloqué. Dans cet exemple, chaque composant de puissance Q1, Q2 est un transistor, notamment du type MOSFET.
Le convertisseur de tension 15 comporte un dispositif de protection 22 du bras de commutation 16, représenté sur la . Le dispositif de protection permet de détecter un mode de défaillance dans lequel le premier et le deuxième composant de puissance Q1, Q2 du même bras de commutation 16 sont tous les deux en même temps dans l’état passant. La illustre un exemple d’un dispositif de protection 22 associé à un bras de commutation 16. Seule une partie comprenant le composant de puissance Q2 du bras est représenté sur la .
Le dispositif de protection 22 comprend un module de mesure 23. Le module de mesure 23 permet de déterminer une tension de décalage qui sera transmise en entrée d’un module de détection 24 du dispositif de protection 22. La tension de décalage est déterminée en calculant un écart entre une tension de mesure du bras de commutation 16 et une tension de référence du convertisseur de tension 15. L’écart est par exemple calculé en faisant la différence entre lesdites deux tensions. Par exemple, le module de mesure 23 comprend une résistance R1 et une inductance L1 agencée en série permettant de déterminer ledit écart.
Dans le mode de défaillance dans lequel les deux composants de puissance Q1, Q2 du bras de commutation 16 sont dans un état passant, la tension aux bornes de la borne de masse 14 du bras de commutation dévie de la tension de la borne de masse GND du convertisseur de tension 15.
Dans le mode de réalisation représenté sur la , la tension de mesure du bras de commutation est mesurée au niveau de la borne de masse 17 du bras de commutation 16. Par exemple, une résistance R2 peut être agencée au niveau de la borne de masse 17, et notamment entre le deuxième composant de puissance Q2 et la borne de masse 17, la tension de décalage peut alors être mesurée entre les bornes de la résistance R2. Alternativement, la tension de décalage peut être mesurée par tout autre moyen ou pris directement sur un point d’une trace électrique formant la borne de masse 17 du bras de commutation 16.
Toujours dans l’exemple de la , la tension de référence correspond à la tension de la borne de masse GND du convertisseur de tension 15. Il s’agit donc d’une tension de même nature que celle de la tension de mesure, ici une tension de masse. La tension de référence est de préférence prise de sorte à avoir un signal plus propre que celui de la tension de mesure. Par exemple, la tension de référence peut être mesurée en dehors d’une zone de commutation formée par le bras de commutation. Plus précisément, comme cela est illustré sur l’exemple de la , le convertisseur de tension 15 comprend plusieurs modules de puissance 8 comprenant chacun au moins un bras de commutation 16. Le convertisseur de tension peut également comprendre plusieurs capacités de filtrage 9 pouvant être associée ou non à un module de puissance 8. Les capacités de filtrage peuvent également faire partie de la zone de commutation. Comme visible sur l’exemple de la , chaque bras de commutation 16 comprend une capacité de filtrage 9 connectée entre la borne d’alimentation 18 et la borne de masse 17. La capacité de filtrage 9 est connectée en parallèle des composants de puissance Q1, Q2. Toujours dans cet exemple, le convertisseur de tension comprend un module de capacité formés de plusieurs capacités de filtrage 9 agencées indépendamment des modules de puissance 8.
Alternativement, dans un mode de réalisation non représenté, la tension de mesure du bras de commutation peut être mesurée au niveau de la borne d’alimentation 18 du bras de commutation 16 et la tension de référence peut être mesurée au niveau de la borne positive B+ du convertisseur de tension 15. Le module de mesure 23 peut alors déterminer une tension de décalage correspondant à la différence entre lesdites deux tensions de la borne d’alimentation et de la borne positive de la même manière que décrit précédemment.
Par exemple, le module de mesure 23 peut également comprendre une capacité de filtrage C1, visible sur la , permettant de lisser la tension de décalage.
Le dispositif de protection 22 comprend, en outre, un module de détection 24 recevant en entrée la tension de décalage du module de mesure 23. Le module de détection 24 permet de mettre en forme la tension de décalage pour émettre en sortie dudit module 24 un signal d’intégrale. Le signal d’intégrale correspond donc à l’intégrale de la tension de décalage à laquelle peut être appliqué ou non un décalage O ou offset en tension.
Le module de détection 24 comprend une capacité C2 agencée entre un potentiel de masse et une borne de sortie 25 du module de détection, une première résistance R3 agencée entre une borne d’entrée 26 du module de détection et ladite borne de sortie 25 et une deuxième résistance R4 agencée entre un potentiel de masse et la borne de sortie 25. La capacité C2 et la résistance R4 sont agencée en parallèle l’une de l’autre. L’association de la capacité et des résistances permet de définir la pente de la courbe I, illustrée sur la , représentant l’intégrale de la tension de décalage. L’association des résistances permet également d’appliquer un décalage O en tension à ladite courbe I pour éviter que la valeur de l’intégrale atteigne une valeur de tension négative.
Le module de détection 24 peut comprendre une diode de protection D1 agencé entre la première résistance R3 et la borne d’entrée 26. La diode permet d’éviter que le courant électrique ne circule du module de détection vers le module de mesure 23.
La illustre un autre mode de réalisation du module de détection 24. Dans ce mode de réalisation, le module de détection 24 peut comprendre une diode D2, notamment de type diode Zener, agencée entre la borne d’entrée 26 et la première résistance R3. En particulier dans cet exemple, la diode D2 est agencée entre la diode D1 et la première résistance R3. La diode de type Zener permet de filtrer la tension de décalage reçue avant sa mise en forme en signal d’intégrale ce qui permet d’avoir un signal d’intégrale plus précis.
Le module de détection 24 peut également comprendre une troisième résistance R5, visible sur la , agencée entre la capacité C1 et la première résistance R3 et la deuxième résistance R4. La résistance permet de ralentir la pente de l’intégrale pour éviter de fausse détection du mode de défaillance et peut être associée au premier mode ou au deuxième mode de réalisation dudit module de détection 24.
Le dispositif de protection 22 peut comprend un module de comparaison 27. Le module de comparaison 27 reçoit en entrée le signal d’intégrale du module de détection 24 et émet en sortie un signal de comparaison. Dans cet exemple, le module de comparaison 27 comprend un comparateur permettant de comparer le signal d’intégrale à un signal seuil pour déterminer le signal de comparaison.
Dans l’exemple de la , le module de comparaison 27 comprend un comparateur 28 sous la forme d’un amplificateur opérationnel. Le comparateur 28 reçoit à une de ses entrées le signal d’intégrale et à l’autre de ses entrées le signal seuil. Le signal seuil est par exemple une tension seuil constante. La tension seuil est par exemple déterminée à partir d’une tension V à laquelle est appliquée un pont diviseur de tension notamment formé de deux résistances R6, R7.
Dans l’exemple de la , le module de comparaison 27 comprend un comparateur 29 sous la forme d’un régulateur de tension de type TL431. Le signal seuil est alors une valeur interne du comparateur 29.
Lorsque le signal d’intégrale est supérieur à la valeur seuil alors le signal de comparaison est actif et lorsque le signal d’intégrale est inférieur à ladite valeur seuil, alors le signal de comparaison est inactif. Le signal de comparaison prend par exemple la forme d’un signal en créneau dont la tension est égale à 0V lorsque le signal inactif et dont la tension est égale à une certaine valeur de tension différente de 0V lorsque le signal est actif.
La illustre un graphique comprenant plusieurs courbes et dont l’axe des ordonnées est la tension U et l’axe des abscisses est le temps t. La courbe I correspond au signal d’intégrale, la courbe S correspond au signal seuil et la courbe E correspond au signal de comparaison. Comme expliqué précédemment, la courbe E est active lorsque la courbe I croise et dépasse la courbe S.
Le dispositif de protection 22 peut également comprendre un module de mémorisation 30 recevant le signal de comparaison et émettant un signal d’erreur en cas de détection du mode de défaillance, c’est-à-dire lorsque le signal de comparaison est actif. Dans l’exemple de la , le module de mémorisation 30 est indépendant du module de comparaison 27. Dans l’exemple de la , le module de mémorisation 30 et le module de comparaison 27 forme un seul et même module.
Alternativement, le module de comparaison et le module de mémorisation peuvent être fait de manière différente et peuvent être fait via un module de contrôle du convertisseur de tension ou même être fait au niveau du calculateur du véhicule.
Tel que décrit précédemment, le dispositif de protection 22 permet de réaliser un procédé de protection 50 d’un bras de commutation 16 permettant de détecter un mode de défaillance dans lequel le premier et le deuxième composant de puissance Q1, Q2 sont dans l’état passant. Le procédé 50 comprend une étape de détermination 51 de la tension de décalage et une étape de détection 52 agencée pour émettre le signal d’intégrale. Le procédé 50 peut également comporter une étape de comparaison 53 pour émettre le signal de comparaison et une étape d’avertissement 54 pour émettre le signal d’erreur.
La machine 10 comprend de préférence un dispositif de protection 22 pour chacun de ses bras de commutation 16. Les dispositifs de protection peuvent être identiques ou présenter des variantes selon les modes de réalisation décrits précédemment.
La présente invention trouve des applications en particulier dans le domaine des convertisseurs de tension pour alternateur ou machine réversible ou moteur électrique mais elle pourrait également s’appliquer à tout type de machine tournante. Alternativement, la présente invention trouve des applications dans des convertisseurs de tension continu-continu. La borne de phase est alors connectée électriquement à un enroulement d’un transformateur
Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de la présente invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. Par exemple, il a été décrit précédemment des modes de réalisation comprenant des composants électroniques permettant de réaliser les fonctions recherchées. On ne sortira pas du cadre de l’invention en remplaçant ces composants par des applications logicielles permettant de réaliser les mêmes fonctions.
Claims (10)
- Convertisseur de tension destiné à être connecté électriquement à un réseau électrique, le convertisseur de tension (15) comportant au moins un bras de commutation (16) comprenant :
- une borne de masse (17) destinée à être connectée électriquement à une masse électrique (GND) du réseau électrique,
- une borne d’alimentation (18) destinée à être connectée électriquement à une borne positive (B+) du réseau électrique,
- un premier et un deuxième composant de puissance (Q1, Q2) fonctionnant, chacun, comme un interrupteur agencé pour commuter entre un état bloqué et un état passant, les composants de puissance étant disposés en série l’un par rapport à l’autre entre la borne de masse (17) et la borne d’alimentation (18),
- une borne de phase (19) agencée entre le premier composant de puissance (Q1) et le deuxième composant de puissance (Q2) et étant destinée à être connectée électriquement à un enroulement électrique (14),
- Convertisseur de tension selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la tension de mesure du bras de commutation est mesurée au niveau de la borne de masse (17) ou au niveau de la borne d’alimentation (18) du bras de commutation.
- Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tension de mesure est mesurée aux bornes d’un composant électrique ou mesuré sur un point d’une trace électrique.
- Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module de détection (24) comprend une capacité (C1) agencée entre un potentiel de masse et une borne de sortie (25) du module de détection, une première résistance (R3) agencée entre une borne d’entrée (26) du module de détection et ladite borne de sortie (25) et une deuxième résistance (R4) agencée entre un potentiel de masse et la borne de sortie (25) du module de détection.
- Convertisseur de tension selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le module de détection (24) comprend, en outre, une diode Zener agencée entre la borne d’entrée (26) et la première résistance (R3).
- Convertisseur de tension selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le module de détection (24) comprend, en outre, une troisième résistance (R5) agencée entre la capacité (C1) et la première résistance (R3) et la deuxième résistance (R4).
- Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de protection (22) comprend, en outre, un module de comparaison (27) agencé pour émettre un signal de comparaison permettant de déterminer si le signal d’intégrale est supérieur à une valeur seuil.
- Convertisseur de tension selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de protection (22) comprend, en outre, un module de mémorisation (30) agencé pour émettre un signal d’erreur lorsque le mode de défaillance est détecté.
- Machine électrique tournante comprenant un convertisseur de tension (15) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
- Procédé de protection d’un bras de commutation (16) d’un convertisseur de tension (15) selon l’une quelconque des revendications précédentes destiné à être connecté électriquement à un réseau électrique, le bras de commutation (16) comportant :
- une borne de masse (17) destinée à être connectée électriquement à une masse électrique (GND) du réseau électrique,
- une borne d’alimentation (18) destinée à être connectée électriquement à une borne positive (B+) du réseau électrique,
- un premier et un deuxième composant de puissance (Q1, Q2) fonctionnant, chacun, comme un interrupteur agencé pour commuter entre un état bloqué et un état passant, les composants de puissance étant disposés en série l’un par rapport à l’autre entre la borne de masse (17) et la borne d’alimentation (18),
- une borne de phase (19) agencée entre le premier composant de puissance (Q1) et le deuxième composant de puissance (Q2) et étant destinée à être connectée électriquement à un enroulement électrique (14),
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| EP0812058A2 (fr) * | 1996-06-05 | 1997-12-10 | Denso Corporation | Système générateur comprenant un générateur à aimants permanents |
| US20150061639A1 (en) * | 2013-08-30 | 2015-03-05 | Control Techniques Limited | Dead-Time Selection In Power Converters |
| US20190207511A1 (en) * | 2016-08-26 | 2019-07-04 | Thyssenkrupp Presta Ag | Mosfet dead time optimization for an electric motor of a steering mechanism of a motor vehicle |
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-
2022
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- 2022-04-22 CN CN202280030022.5A patent/CN117178466A/zh active Pending
- 2022-04-22 WO PCT/EP2022/060651 patent/WO2022223756A1/fr active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0812058A2 (fr) * | 1996-06-05 | 1997-12-10 | Denso Corporation | Système générateur comprenant un générateur à aimants permanents |
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| EP4327444A1 (fr) | 2024-02-28 |
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