FR3122296A1 - Convertisseur de tension DC/DC non-isolé - Google Patents
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Abstract
Convertisseur de tension non-isolé Convertisseur de tension (10,10’) comportant des premier (12), deuxième (14), troisième (16) et quatrième (18) terminaux continus et au moins un bras (20,30,40) comprenant exactement trois modules de conversion électrique (22,32,42,24,34,44,26,36,46), comprenant chacun une chaine de sous-modules (SM) commandables pouvant prendre au moins un premier état dans lequel un condensateur est inséré dans la chaine de sous-modules, le convertisseur comprenant en outre un premier module de filtrage (50) connecté électriquement entre un point intermédiaire du bras et ledit troisième terminal continu, et un deuxième module de filtrage (54) connecté électriquement entre un deuxième point intermédiaire du bras et ledit deuxième terminal continu. Figure pour l’abrégé : Fig. 1.
Description
La présente invention concerne le domaine technique des convertisseurs de tension permettant de convertir une première tension continue en une seconde tension continue. Ces convertisseurs de tensions sont également appelés convertisseurs de tension DC/DC. Ce type de convertisseurs est particulièrement adapté pour être implanté dans des installations d’alimentation électrique en courant continu haute-tension (HVDC pour « High Voltage Direct Current » en langue anglaise).
Les convertisseurs de tension DC/DC permettent la connexion d’une première portion de réseau d’alimentation électrique continu avec une seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu.
Les convertisseurs de tension les plus couramment utilisés dans les installations d’alimentation électrique HVDC sont les convertisseurs modulaires multi-niveaux (MMC pour « Modular Multilevel Converter » en langue anglaise). Ces convertisseurs MMC offrent un excellent rendement et de nombreuses possibilités de contrôle. En outre, leur structure modulaire permet de construire des convertisseurs pouvant supporter de très hautes tensions. Un inconvénient de ces convertisseurs est qu’ils comprennent de très nombreux composants. En particulier, s’il est connu de réaliser un convertisseur DC/DC à partir de deux convertisseurs MMC interconnectés en leurs parties alternatives par l’intermédiaire d’un transformateur, le convertisseur DC/DC résultant, appelé convertisseur MMC « Front To Front », comprend un nombre très important de composants, est particulièrement encombrant et présente un rendement insuffisant compte-tenu des deux étages de conversion et du transformateur.
On connait par ailleurs un convertisseur DC/DC tel que divulgué dans la publication G.J. Kish et P.W. Lehn, “Modeling Techniques for Dynamic and Steady - State Analysis of Modular Multilevel DC-DC Converters”. Ce convertisseur permet de connecter une première portion de réseau d’alimentation électrique continu, ayant une topologie bi-pôle et comprenant un premier pôle électrique et un second pôle électrique, avec une seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu ayant une topologie monopôle symétrique.
Le convertisseur de tension décrit dans ce document comporte des premier, deuxième, troisième et quatrième terminaux continus. Le premier terminal continu est configuré pour être connecté au premier pôle de la première portion de réseau d’alimentation électrique continu de topologie bi-pôle tandis que le deuxième terminal continu est configuré pour être connecté au second pôle de la première portion de réseau d’alimentation électrique continu de topologie bi-pôle. Le convertisseur comprend en outre un bras comportant des premier, deuxième, troisième et quatrième modules de conversion électrique connectés en cascade entre le premier terminal continu et le deuxième terminal continu. Ces modules de conversion électriques sont chacun munis de chaines de sous-modules.
Un inconvénient de ce convertisseur est qu’il créé un couplage entre les premier et second pôles de la première portion de réseau d’alimentation électrique continu de topologie bi-pôle à laquelle il est connecté, compte-tenu des courants circulant entre les quatre modules de conversion électrique. Aussi, en cas de défaut ou perturbation sur le premier ou second pôle de la première portion de réseau d’alimentation électrique continu, ce convertisseur selon l’art antérieur engendre une perturbation sur l’autre pôle pourtant sain. En conséquence, en cas de défaut sur un seul des deux pôles, tous les échanges de puissance entre les première et seconde portions de réseau d’alimentation électrique continu doivent être interrompus, par exemple au moyen d’interrupteurs, et le convertisseur de tension doit être mis à l’arrêt. Le comportement en cas de défauts de ce convertisseur n’est pas satisfaisant et ne correspond pas à ce qui est généralement attendu des convertisseurs connectés à une portion de réseau de topologie bi-pôle : on attend qu’un défaut sur un pôle ne perturbe pas l’autre pôle et qu’en cas de défaut, y compris interne au convertisseur, au moins la moitié de la puissance nominale de la première portion de réseau d’alimentation de topologie bi-pôle puisse être transférée sans interruption. En d’autres mots, ce convertisseur n’offre pas de redondance ce qui est préjudiciable.
En outre, ce convertisseur est destiné à l’interconnexion bipolaire. Il comprend de nombreux composants et est particulièrement encombrant de sorte qu’il n’est pas adapté et dimensionné pour connecter entre elles une première portion de réseau d’alimentation électrique de topologie monopôle à une seconde portion de réseau d’alimentation électrique également de topologie monopôle.
Un but de la présente invention est de proposer un convertisseur de tension remédiant aux problèmes précités.
Pour ce faire, l’invention porte sur un convertisseur de tension permettant de convertir une première tension continue en une seconde tension continue et inversement, le convertisseur de tension comportant :
- des premier et deuxième terminaux continus configurés pour être reliés électriquement à une première portion de réseau d’alimentation électrique continu;
- des troisième et quatrième terminaux continus configurés pour être reliés électriquement à une seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu ;
- au moins un bras comprenant un point supérieur et un point inférieur entre lesquels il s’étend, le point supérieur étant relié électriquement au premier terminal continu tandis que le point inférieur est relié électriquement au quatrième terminal continu, ledit au moins un bras comportant un premier module de conversion électrique connecté électriquement entre le point supérieur et un premier point intermédiaire du bras, un deuxième module de conversion électrique connecté électriquement entre ledit premier point intermédiaire et un deuxième point intermédiaire du bras, et un troisième module de conversion électrique connecté électriquement entre ledit deuxième point intermédiaire et ledit point inférieur du bras, le premier point intermédiaire du bras étant connecté électriquement au troisième terminal continu tandis que le deuxième point intermédiaire du bras est connecté au deuxième terminal continu, chacun des premier, deuxième et troisième modules de conversion électrique comprenant une chaine de sous-modules commandables individuellement par un organe de commande propre à chaque sous-module et chaque sous-module comprenant un condensateur, l’organe de commande de chaque sous-module pouvant prendre au moins un premier état dans lequel le condensateur est inséré dans la chaine de sous-modules et un deuxième état dans lequel le condensateur n’est pas inséré dans ladite chaine de sous-modules, au moins l’un des modules de conversion électrique comprenant une inductance connectée en série avec la chaine de sous-modules dudit module de conversion électrique, ledit au moins un bras comprenant exactement trois modules de conversion électrique;
- un premier module de filtrage connecté électriquement entre ledit premier point intermédiaire du bras et ledit troisième terminal continu, ledit premier module de filtrage étant configuré pour limiter la circulation d’un courant électrique alternatif vers ledit troisième terminal continu ; et
- un deuxième module de filtrage connecté électriquement entre ledit deuxième point intermédiaire du bras et ledit deuxième terminal continu, ledit deuxième module de filtrage étant configuré pour limiter la circulation d’un courant électrique alternatif vers ledit deuxième terminal continu.
- des premier et deuxième terminaux continus configurés pour être reliés électriquement à une première portion de réseau d’alimentation électrique continu;
- des troisième et quatrième terminaux continus configurés pour être reliés électriquement à une seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu ;
- au moins un bras comprenant un point supérieur et un point inférieur entre lesquels il s’étend, le point supérieur étant relié électriquement au premier terminal continu tandis que le point inférieur est relié électriquement au quatrième terminal continu, ledit au moins un bras comportant un premier module de conversion électrique connecté électriquement entre le point supérieur et un premier point intermédiaire du bras, un deuxième module de conversion électrique connecté électriquement entre ledit premier point intermédiaire et un deuxième point intermédiaire du bras, et un troisième module de conversion électrique connecté électriquement entre ledit deuxième point intermédiaire et ledit point inférieur du bras, le premier point intermédiaire du bras étant connecté électriquement au troisième terminal continu tandis que le deuxième point intermédiaire du bras est connecté au deuxième terminal continu, chacun des premier, deuxième et troisième modules de conversion électrique comprenant une chaine de sous-modules commandables individuellement par un organe de commande propre à chaque sous-module et chaque sous-module comprenant un condensateur, l’organe de commande de chaque sous-module pouvant prendre au moins un premier état dans lequel le condensateur est inséré dans la chaine de sous-modules et un deuxième état dans lequel le condensateur n’est pas inséré dans ladite chaine de sous-modules, au moins l’un des modules de conversion électrique comprenant une inductance connectée en série avec la chaine de sous-modules dudit module de conversion électrique, ledit au moins un bras comprenant exactement trois modules de conversion électrique;
- un premier module de filtrage connecté électriquement entre ledit premier point intermédiaire du bras et ledit troisième terminal continu, ledit premier module de filtrage étant configuré pour limiter la circulation d’un courant électrique alternatif vers ledit troisième terminal continu ; et
- un deuxième module de filtrage connecté électriquement entre ledit deuxième point intermédiaire du bras et ledit deuxième terminal continu, ledit deuxième module de filtrage étant configuré pour limiter la circulation d’un courant électrique alternatif vers ledit deuxième terminal continu.
Sans sortir du cadre de l’invention, les premier et deuxième terminaux continus sont avantageusement configurés pour être reliés électriquement à un premier réseau d’alimentation électrique continu complet tandis que les troisième et quatrième terminaux continus sont configurés pour être reliés électriquement à un second réseau d’alimentation électrique continu complet. Lesdites portions de réseau d’alimentation électrique continu peuvent comprendre une ou plusieurs stations.
Les première et seconde portions de réseau d’alimentation électrique continu peuvent avoir une même topologie ou des topologies différentes. De manière non limitative, la première et la seconde portions de réseau d’alimentation électrique continu peuvent avoir une topologie monopôle symétrique, monopôle asymétrique ou encore bi-pôle. Dans ce dernier cas, le convertisseur selon l’invention n’est connecté qu’à un des deux pôles de ladite portion de réseau d’alimentation électrique continu. Le convertisseur selon l’invention permet donc de connecter entre elles différentes topologies de portions de réseaux et est donc particulièrement polyvalent.
Les premier et troisième terminaux continus sont de préférence configurés pour être connectés électriquement à une ligne conductrice haute-tension, également appelée conducteur. On entend par ligne conductrice haute-tension un conducteur configuré pour être placé à des potentiels par rapport à la terre de plusieurs dizaines de kilovolts (kV) voir plusieurs centaines de kilovolts. Le deuxième terminal continu est de préférence configuré pour être connectés électriquement à une ligne conductrice basse-tension, par exemple une terre ou un retour métallique. Une ligne conductrice basse-tension est définie par opposition à une ligne conductrice haute-tension. Dans le cas d’un retour métallique, on entend par ligne basse-tension une ligne configurée pour être placée à des potentiels par rapport à la terre de quelques centaines de volts voire quelques kilovolts au maximum.
De manière non limitative, le deuxième terminal continu peut être connecté à un conducteur, lui-même relié à une terre ou un retour métallique, notamment à distance d’une station.
Les premier, deuxième et troisième modules de conversion électrique sont connectés, en cascade, dans ledit au moins un bras. On comprend qu’exactement trois chaines de sous-modules sont connectées dans ledit au moins un bras.
Le premier point intermédiaire du bras est relié électriquement au troisième terminal continu via le premier module de filtrage. En d’autres mots, une liaison électrique s’étend entre ledit troisième terminal continu et le premier point intermédiaire du bras, dans laquelle est connecté le premier module de filtrage. Le deuxième point intermédiaire du bras est relié électriquement au deuxième terminal continu via le deuxième module de filtrage.
Le contrôle des sous-modules dans les différents modules de conversion permet d’imposer la tension aux bornes de l’inductance ou les tensions aux bornes des inductances du bras et donc de contrôler l’allure et l’amplitude des courants circulant dans les trois modules de conversion. Il est ainsi possible d’imposer une composante alternative et une composante continue dans ces courants.
En plus de protéger les première et deuxième portions de réseau d’alimentation électrique continu contre la circulation d’un courant alternatif qui risquerait de les endommager, les premier et deuxième modules de filtrage autorisent la circulation de courants alternatifs dans l’ensemble des modules de conversion électrique dudit au moins un bras. Ceci permet les échanges de puissance entre chacun des modules de conversion électrique du bras et assure l’équilibre énergétique du convertisseur.
Le convertisseur de tension selon l’invention est particulièrement adapté pour connecter entre-elles une portion de réseau d’alimentation électrique continu de topologie monopôle asymétrique et une portion de réseau d’alimentation électrique continu de topologie monopôle symétrique. En effet, ce convertisseur est un convertisseur non-isolé et permet de s’affranchir de l’utilisation d’un transformateur. Il présente un encombrement, un poids et un coût de fabrication réduits par rapport à un convertisseur MMC « Front To Front » selon l’art antérieur.
Contrairement à ce convertisseur MMC « Front To Front » dans lequel la totalité de la puissance à transférer d’une première portion de réseau continu à l’autre est transformée en puissance alternative, le convertisseur selon l’invention permet un transfert direct d’une partie de la puissance continue de la première portion de réseau vers la seconde portion de réseau sans qu’elle soit transformée en puissance alternative. Ceci réduit les pertes liées à la transformation. Le convertisseur selon l’invention comprend en outre un nombre beaucoup moins important de composants et en particulier un module de conversion électrique, et donc une chaine de sous-modules, de moins que le convertisseur décrit dans la publication de G.J. Kish et P.W. Lehn, qui est dimensionné pour la connexion d’un réseau de topologie bi-pôle à un réseau monopôle mais n’est pas prévu pour connecter deux réseaux de topologie monopôle, pour lesquels il est surdimensionné et inadapté. Le convertisseur selon l’invention est donc moins encombrant et adapté pour la connexion entre deux portions de réseau d’alimentation électrique continu de topologie monopôle, et notamment pour la connexion d’une portion de réseau de topologie monopôle symétrique avec une portion de réseau de topologie monopôle asymétrique.
Alternativement, le convertisseur de tension selon l’invention permet également la connexion entre une portion de réseau d’alimentation électrique continu de topologie bi-pôle avec une portion de réseau d’alimentation électrique continu de topologie monopôle. Il permet notamment de connecter un premier pôle d’une première portion de réseau d’alimentation électrique continu de topologie bi-pôle avec une seconde portion de réseau d’alimentation électrique de topologie monopôle. Un deuxième convertisseur selon l’invention peut en outre être utilisé pour connecter un second pôle de ladite première portion de réseau d’alimentation électrique continu de topologie bi-pôle avec ladite seconde portion de réseau d’alimentation électrique de topologie monopôle. L’invention prévoit donc d’utiliser deux convertisseurs de tension pour la connexion à une portion de réseau de topologie bi-pôle, contrairement à l’installation de la publication de G.J. Kish et P.W. Lehn, qui prévoit d’utiliser un seul convertisseur pour connecter entre eux un réseau de topologie bi-pôle et un réseau de topologie monopôle. Ce convertisseur selon l’art antérieur réalise un couplage entre les pôles du réseau bi-pôle.
A l’inverse, l’utilisation de deux convertisseurs de tension distincts physiquement selon l’invention permet de maintenir un découplage entre les deux pôles de ladite première portion de réseau de topologie bi-pôle.
Selon l’invention, grâce à ce découplage, en cas de perturbation sur un des pôles de ladite première portion de réseau d’alimentation électrique continu de topologie bi-pôle, l’autre pôle de cette portion de réseau n’est pas impacté et peut poursuivre son fonctionnement normal sans interruption ni perturbation. La redondance de la portion de réseau d’alimentation électrique continu de topologie bi-pôle est maintenue. En cas de perturbation sur un des pôles de la portion de réseau de topologie bi-pôle, il n’est pas nécessaire d’interrompre le fonctionnement du convertisseur connecté à l’autre pôle de la portion de réseau bi-pôle.
En outre, la structure symétrique du convertisseur de G.J. Kish et P.W. Lehn n’autorise que des échanges de puissance entre les premier et deuxième modules de conversion électrique et entre les troisième et quatrième modules de conversion électrique de ce convertisseur. Au contraire, la structure asymétrique du convertisseur de tension selon l’invention, comprenant trois modules de conversion électrique, permet de générer des courants alternatifs circulant dans chacun des trois modules de conversion électrique et permettant les échanges d’énergie entre chacun de ces modules de conversion électrique. Ces échanges d’énergie assurent l’équilibre énergétique du convertisseur de tension.
De préférence, les sous-modules des chaines de sous-modules des premier, deuxième et troisième modules de conversion électrique dudit au moins un bras présentent une topologie en demi-pont ou une topologie en pont complet. Sans sortir du cadre de l’invention, un module de conversion électrique peut comprendre uniquement des sous-modules en demi-pont, uniquement des sous-modules en pont complet ou une pluralité de sous-modules en demi-pont et une pluralité de sous-modules en pont complet.
Avantageusement, le premier module de conversion électrique dudit au moins un bras comprend au moins un sous-module présentant une topologie en pont complet. Un tel sous-module en pont complet est apte à générer des tensions négatives permettant d’interrompre la circulation d’un courant de défaut dans ledit module de conversion électrique.
De préférence, mais de manière non limitative, dans ledit au moins un bras, seul le premier module de conversion électrique comprend un ou plusieurs sous-modules de topologie en pont complet.
De manière avantageuse, le point supérieur dudit au moins un bras est relié électriquement directement au premier terminal continu.
Avantageusement, le point inférieur dudit au moins un bras est relié électriquement directement au quatrième terminal continu.
En d’autres mots, aucun composant, actif ou passif, n’est disposé entre ledit point supérieur et le premier terminal continu ou entre ledit point inférieur et ledit quatrième terminal continu. Le convertisseur de tension est avantageusement dépourvu d’interrupteur disposé entre ledit point supérieur et le premier terminal continu ou entre ledit point inférieur et le quatrième terminal continu, dans la mesure où il permet de s’affranchir des problèmes de couplage des convertisseurs selon l’art antérieur et donc de la nécessité d’isoler un pôle perturbé.
De préférence, chacun des premier et troisième modules de conversion électrique dudit au moins un bras comprend une inductance connectée dans le bras, en série avec la chaine de sous-modules du module de conversion électrique correspondant. On comprend qu’une première inductance est disposée entre le point supérieur et le premier point intermédiaire du bras et qu’une seconde inductance est disposée entre le deuxième point intermédiaire et le point inférieur du bras.
De manière non limitative, le deuxième module de conversion électrique peut comprendre une inductance connectée dans le bras, en série avec la chaine de sous-modules dudit deuxième module de conversion électrique.
Avantageusement, le premier module de filtrage comprend au moins un composant passif, par exemple une inductance. On entend par composant passif un composant non-contrôlable. Un tel composant passif ne produit pas d’énergie, de tension ou de courant. De manière non limitative, il peut également s’agir d’une résistance ou d’un condensateur.
De manière non limitative, le premier module de filtrage peut ne comprendre que des composants passifs, de sorte qu’il forme un module de filtrage passif.
De préférence, le deuxième module de filtrage comprend au moins un composant passif.
De préférence, mais de manière non limitative, le premier module de filtrage comprend au moins un composant actif, par exemple un transistor, de sorte que le premier module de filtrage est actif. On entend par composant actif un composant commandable et dont le changement d’état peut être commandé, par exemple le passage d’un état fermé/bloqué à un état ouvert/passant. Un tel composant actif est de préférence apte à générer une tension ou un courant contrôlé. De manière non limitative, il peut s’agir d’un interrupteur, d’un semi-conducteur, tel un transistor ou encore d’un sous-module comprenant au moins un semi-conducteur.
Avantageusement, le deuxième module de filtrage comprend au moins un composant actif.
Préférentiellement, le convertisseur comprend une pluralité de bras connectés en parallèle les uns par rapport aux autres, chaque bras comprenant un point supérieur et un point inférieur entre lesquels il s’étend, le point supérieur de chacun des bras étant relié électriquement au premier terminal continu tandis que le point inférieur de chacun des bras est relié électriquement au quatrième terminal continu, chaque bras comportant un premier module de conversion électrique connecté électriquement entre le point supérieur et un premier point intermédiaire dudit bras, un deuxième module de conversion électrique connecté électriquement entre ledit premier point intermédiaire et un deuxième point intermédiaire dudit bras, et un troisième module de conversion électrique connecté électriquement entre ledit deuxième point intermédiaire et ledit point inférieur dudit bras, le premier point intermédiaire de chacun des bras étant connecté électriquement au troisième terminal continu tandis que le deuxième point intermédiaire de chacun des bras est connecté au deuxième terminal continu, ledit premier module de filtrage étant connecté électriquement entre lesdits premiers points intermédiaires des bras et ledit troisième terminal continu, ledit deuxième module de filtrage étant connecté électriquement entre lesdits deuxièmes points intermédiaires des bras et ledit deuxième terminal continu, chacun des premier, deuxième et troisième modules de conversion électrique de chacun des bras comprenant une chaine de sous-modules commandables, chaque bras comprenant exactement trois modules de conversion électrique.
Les points supérieurs de chacun des bras sont reliés entre eux et forment un même nœud électrique. De même, les points inférieurs de chacun des bras sont reliés entre eux et forment un même nœud électrique.
Les premiers points intermédiaires de chacun des bras sont reliés électriquement au troisième terminal continu via le premier module de filtrage. Les deuxièmes points intermédiaires de chacun des bras sont reliés électriquement au deuxième terminal continu via le deuxième module de filtrage.
Les sous-modules des modules de conversion électrique de chacun des bras sont commandables individuellement par un organe de commande propre à chaque sous-module et chaque sous-module comprend un condensateur, l’organe de commande de chaque sous-module pouvant prendre au moins un premier état dans lequel le condensateur est inséré dans la chaine de sous-modules et un deuxième état dans lequel le condensateur n’est pas inséré dans ladite chaine de sous-modules.
Le convertisseur de tension comprend de préférence au moins trois bras connectés en parallèles, encore de préférence exactement trois bras.
Selon un aspect particulièrement avantageux de l’invention, le convertisseur comprend en outre un module de contrôle configuré pour commander les sous-modules des premier, deuxième et troisième modules de conversion électrique de manière à générer des premier, deuxième et troisième courants alternatifs circulant respectivement dans les chaines de sous-modules desdits premier, deuxième et troisième modules de conversion électrique, ces courants alternatifs générant des échanges d’énergie entre les premier et deuxième modules de conversion électrique, entre les premier et troisième modules de conversion électrique ainsi qu’entre les deuxième et troisième modules de conversion électrique. Ces échanges sont rendus possibles par la structure asymétrique du convertisseur selon l’invention. Ces échanges d’énergie assurent l’équilibre énergétique du convertisseur de tension.
L’invention porte également sur une installation de transport de courant continu haute tension comprenant une première portion de réseau d’alimentation électrique continu, une seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu et au moins un premier convertisseur de tension tel que décrit précédemment, ledit premier convertisseur de tension étant configuré pour connecter électriquement lesdites première et seconde portions de réseau d’alimentation électrique continu entre elles.
De préférence, la première portion de réseau d’alimentation électrique continu présente une première topologie, par exemple une topologie de type monopôle asymétrique ou bi-pôle, tandis que la seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu présente une seconde topologie, différente de la première topologie, par exemple une topologie de type monopôle symétrique. Le convertisseur de tension selon l’invention est donc particulièrement polyvalent et permet les interconnexions hétérogènes. De manière non limitative, la première portion de réseau d’alimentation électrique continu pourrait également être de topologie monopôle symétrique.
Selon un aspect particulièrement avantageux de l’invention, la première portion de réseau d’alimentation électrique continu comprend au moins une première ligne conductrice haute-tension reliée électriquement au premier terminal continu du premier convertisseur de tension et une ligne de retour basse-tension reliée électriquement au deuxième terminal continu du premier convertisseur, et la seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu comprend une première ligne conductrice haute-tension reliée électriquement au troisième terminal continu du premier convertisseur de tension et une seconde ligne conductrice haute-tension reliée électriquement au quatrième terminal continu du premier convertisseur de tension.
Dans cette configuration, la première portion de réseau d’alimentation électrique continu peut être de topologie monopôle asymétrique ou bi-pôle. Dans ce deuxième cas, le convertisseur de tension est connecté à un premier pôle de la première portion de réseau. La seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu est de topologie monopôle symétrique.
Les lignes conductrices haute-tension des première et seconde portions de réseau sont des conducteurs. De manière non limitative, la ligne de retour peut être une ligne de masse ou un retour métallique.
De manière avantageuse, la première portion de réseau d’alimentation électrique continu comprend en outre une deuxième ligne conductrice haute tension, l’installation comprenant en outre un deuxième convertisseur de tension tel que décrit précédemment, le premier terminal continu dudit deuxième convertisseur de tension étant relié électriquement à ladite deuxième ligne conductrice haute-tension de la première portion de réseau d’alimentation électrique continu, le deuxième terminal continu du deuxième convertisseur de tension étant relié électriquement à la ligne de retour basse tension de la première portion de réseau d’alimentation électrique continu, le troisième terminal continu du deuxième convertisseur étant relié électriquement à la seconde ligne conductrice haute-tension de la seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu, et le quatrième terminal continu du deuxième convertisseur de tension étant relié électriquement à la première ligne conductrice haute-tension de la seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu.
Dans ce mode de réalisation, on comprend que la première portion de réseau d’alimentation électrique continu est de topologie bi-pôle, le deuxième convertisseur de tension étant connecté à un deuxième pôle de ladite première portion de réseau. Les premier et deuxième convertisseurs de tension sont physiquement distincts.
Les deux convertisseurs fonctionnent indépendamment l’un de l’autre et permettent de maintenir un découplage entre les pôles de la première portion de réseau d’alimentation électrique continu de topologie bi-pôle. Aussi, une perturbation sur un pôle n’entraine pas de perturbation sur l’autre pôle, qui peut poursuivre son fonctionnement normal. La redondance du système bipolaire est maintenue.
Les sous-modules du deuxième convertisseur de tension sont connectés selon une polarité adaptée. De préférence, les sous-modules du deuxième convertisseur sont connectés selon une polarité inversée par rapport aux sous-modules du premier convertisseur de tension.
L’invention porte également sur un procédé de contrôle d’un convertisseur de tension tel que décrit précédemment, dans lequel on commande les sous-modules des premier, deuxième et troisième modules de conversion électrique de manière à générer des premier, deuxième et troisième courants alternatifs circulant respectivement dans lesdits premier, deuxième et troisième modules de conversion électrique, ces courants alternatifs générant des échanges d’énergie entre les premier et deuxième modules de conversion électrique, entre les premier et troisième modules de conversion électrique ainsi qu’entre les deuxième et troisième modules de conversion électrique.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
L’invention porte sur un convertisseur de tension DC/DC, notamment un convertisseur de tension particulièrement adapté pour être implanté dans une installation HVDC. Un tel convertisseur de tension est configuré pour convertir une première tension continueU1en une seconde tension continueU2et inversement.
La illustre un tel convertisseur de tension 10 selon l’invention, permettant de connecter une première portion de réseau d’alimentation électrique continu avec une seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu ayant une même topologie ou des topologies différentes.
Ce convertisseur de tension10comprend un premier terminal continu12, un deuxième terminal continu14, un troisième terminal continu16et un quatrième terminal continu18. Les premier et deuxième terminaux continus12,14sont configurés pour être reliés électriquement à une première portion de réseau d’alimentation électrique continu, tandis que les troisième et quatrième terminaux continus16,18sont configurés pour être reliés électriquement à une seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu. La première tension continueU1est illustrée entre les premier et deuxième terminaux continus, la seconde tension continueU 2est illustrée entre les troisième et quatrième terminaux continus et résulte de la somme de la tension+ U 3illustrée entre le troisième terminal continu et une masse et de la tension–U 4illustrée entre le quatrième terminal continu et cette masse. Les tensionsU3etU4sont égales dans le cas d’une connexion à un réseau de type monopôle symétrique.
Selon l’invention, le convertisseur de tension10comprend en outre un premier bras20comprenant un point supérieur20aet un point inférieur20bentre lesquels il s’étend. De manière non limitative, le convertisseur de tension comprend de plus un deuxième bras30 comprenant un point supérieur30aet un point inférieur30bentre lesquels il s’étend et un troisième bras4 0 comprenant un point supérieur4 0aet un point inférieur4 0bentre lesquels il s’étend.
Les points supérieurs20a,30a,40ades trois bras20,30,40sont reliés entre eux et forment un même nœud électrique. Chacun des points supérieurs est relié électriquement directement au premier terminal continu12. De même, les points inférieurs20b,30b,40bdes trois bras20,30,40sont reliés entre eux et forment un même nœud électrique. Chacun des points inférieurs est relié électriquement directement au quatrième terminal continu18. Les trois bras20,30,40sont donc connectés en parallèle les uns par rapport aux autres entre le premier terminal continu12et le quatrième terminal continu18.
Selon l’invention, chacun des bras20,30,40du convertisseur de tension comprend exactement trois modules de conversion électrique. Le premier bras comprend un premier module de conversion électrique22connecté électriquement entre le point supérieur20aet un premier point intermédiaire20cdu premier bras. Il comporte également un deuxième module de conversion électrique24connecté électriquement entre ledit premier point intermédiaire20cet un deuxième point intermédiaire20ddu premier bras20, et un troisième module de conversion électrique26connecté électriquement entre ledit deuxième point intermédiaire20det ledit point inférieur20bdu premier bras.
De même, les deuxième et troisième bras3 0,40comportent chacun un premier module de conversion électrique32,42connecté électriquement entre le point supérieur3 0a,40aet un premier point intermédiaire3 0c,40cdu bras correspondant30,40. Ils comportent également chacun un deuxième module de conversion électrique3 4,44connecté électriquement entre ledit premier point intermédiaire3 0c,40cet un deuxième point intermédiaire3 0d,40ddu bras correspondant3 0,40, et un troisième module de conversion électrique36,46connecté électriquement entre ledit deuxième point intermédiaire30 d,40det ledit point inférieur30b,40bdu bras correspondant30,40.
Chacun des premier, deuxième et troisième modules de conversion électrique22 , 24,26,32,34,36,42,44,46 de chacun des bras20,30,40comprend une chaine de sous-modulesSM. Ces sous-modulesSMsont connectés en séries les uns des autres dans le bras correspondant. Les sous-modulesSMsont commandables individuellement suivant une séquence souhaitée afin de modifier la tension aux bornes de chacune des chaines de sous-modules. Chaque chaine de sous-modulesSMpeut être modélisée par une source de tension contrôlable apte à générer une tension à ses bornes dépendant du nombre de condensateurs insérés et mis en série dans ladite chaine de sous-modules.
Dans cet exemple non limitatif, les deuxièmes et troisièmes modules de conversion électrique des premier, deuxième et troisième bras20,30,40ne comprennent que des sous-modules de topologie en demi-pont, ou « Half-bridge » en langue anglaise.
La illustre un sous-module SM ayant une topologie en demi-pont. Ce sous-module SM comprend un condensateur CSM, et un organe de commande T1,T2 permettant de commander individuellement le sous-module SM. De manière non limitative, l’organe de commande T1,T2 comporte un premier élément de commutation électronique T1 tel qu’un transistor bipolaire à grille isolée (« IGBT : Insulated Gate Bipolar Transistor » en langue anglaise) connecté en série avec le condensateur CSM. Ce premier élément de commutation T1 et ce condensateur CSM sont montés en parallèle d’un deuxième élément de commutation électronique T2, également un transistor bipolaire à grille isolée (IGBT). Ce deuxième élément de commutation électronique T2 est connecté entre les bornes d’entrée et de sortie du sous-module SM. Les premier et deuxième éléments de commutation T1 et T2 sont tous deux associés à une diode antiparallèle D représentée sur la . De manière non limitative, les éléments de commutations pourraient être de type IGBTs, MOSFETs ou des IGCTs.
L’organe de commandeT1,T2de chaque sous-moduleSMpeut prendre un premier état dans lequel le condensateurC SM est inséré dans la chaine de sous-modules correspondante et un deuxième état dans lequel le condensateur n’est pas inséré dans ladite chaine de sous-modules. De manière non limitative, l’organe de commandeT1,T2peut prendre en outre un état non-commandé dans lequel les premier et deuxième éléments de commutationT1,T2sont ouverts de sorte que l’insertion du condensateurC SM dépend du signe du courant circulant dans le demi-bras correspondant, compte-tenu des diodes anti-parallèles.
Dans cet exemple non limitatif, les premiers modules de conversion électrique 22,32,42 des premier, deuxième et troisième bras 20,30,40 comprennent chacun une pluralité de sous-modules de topologie en pont complet, ou « Full-bridge » en langue anglaise. La illustre un tel sous-module de topologie en pont complet. Dans cette topologie, le sous-module comprend quatre éléments de commutation T’1,T’2,T’3,T’4, chacun étant associé en parallèle avec une diode antiparallèle D.
Sans sortir du cadre de l’invention chacun des modules de conversion électrique du convertisseur de tension10pourrait comprendre un ou plusieurs sous-modulesSMde topologie en pont complet.
Chacun des modules de conversion électrique22 , 24,26,32,34,36,42,44,46 comprend en outre une inductance27connectée en série avec la chaine de sous-modulesSMdu module de conversion électrique correspondant. Le contrôle des tensions générées par les chaines de sous-modulesSMpermet d’imposer les tensions aux bornes des inductances27et donc de contrôler les courants circulant dans les bras20,30,40du convertisseur de tension10. De manière non limitative, les deuxièmes modules de conversion électrique24,34,44des premier, deuxième et troisième bras20,30,40pourraient être dépourvus d’une telle inductance2 7.
Par ailleurs, le convertisseur de tension10comprend un premier module de filtrage50connecté entre les premiers points intermédiaire20c,30c,40cdes premier, deuxième et troisième bras20,30,40et le troisième terminal continu16. En d’autres mots, les premiers points intermédiaire20c,30c,40cdes premier, deuxième et troisième bras20,30,40sont reliés au troisième terminal continu16par l’intermédiaire dudit premier module de filtrage50. Le premier module de filtrage50est configuré pour limiter la circulation d’un courant électrique alternatif vers ledit troisième terminal continu16.
Dans cet exemple non limitatif le premier module de filtrage50comprend trois inductances52, qui sont des composants passifs, chacune étant connectée entre le premier point intermédiaire20c,30c,40cd’un des bras et le troisième terminal continu. Le premier module de filtrage est donc passif.
Le convertisseur de tension10comprend également un deuxième module de filtrage54connecté entre les deuxième points intermédiaires20d,30d,40ddes premier, deuxième et troisième bras20,30,40et le deuxième terminal continu14. En d’autres mots, les deuxième points intermédiaire20 d,30d,40ddes premier, deuxième et troisième bras20,30,40sont reliés au deuxième terminal continu1 4 par l’intermédiaire dudit deuxième module de filtrage54. Le deuxième module de filtrage54est configuré pour limiter la circulation d’un courant électrique alternatif vers ledit deuxième terminal continu14.
Dans cet exemple non limitatif, le deuxième module de filtrage54comprend trois inductances56, qui sont des composants passifs, chacune étant connectée entre le deuxième point intermédiaire20d,30d,40dd’un des bras et le deuxième terminal continu14. Le deuxième module de filtrage est donc passif.
Le convertisseur de tension1 0selon l’invention présente par ailleurs une structure asymétrique dans laquelle chaque bras20,30,40comprend trois modules de conversion électrique. Ceci permet de générer des courants alternatifs circulant dans chacun des trois modules de conversion électrique de chacun des bras. Ces courants génèrent des échanges d’énergie entre chacun des trois modules de conversion électrique.
En particulier, dans chacun des bras20,30,40les sous-modules peuvent être commandés de manière à générer des premier, deuxième et troisième courants alternatifs circulant respectivement dans lesdits premier22,32,42, deuxième24,34,44, et troisième26,36,46modules de conversion électrique de chacun des bras. Ces courants alternatifs génèrent, dans chacun des bras, des échanges d’énergie entre tous les modules de conversion électrique et plus précisément entre les premier22,32,42 et deuxième24,34,44 modules de conversion électrique, entre les premier22,32,42 et troisième26,36,46modules de conversion électrique ainsi qu’entre les deuxième24,34,44 et troisième26,36,46modules de conversion électrique. Ces échanges d’énergie assurent l’équilibre énergétique du convertisseur de tension.
Sur la , on constate que le convertisseur de tension 10 comprend un module de contrôle 80 configuré pour commander les sous-modules SM des premier 22,32,42, deuxième 24,34,44, et troisième 26,36,46 modules de conversion électrique, notamment afin de générer lesdits premier, deuxième et troisième courants alternatifs. Ce module de contrôle permet en outre de générer des courants continus permettant les échanges de puissances entre le convertisseur et les portions de réseau d’alimentation électrique continu.
La illustre un premier mode de réalisation d’une installation 8 selon l’invention, en l’espèce une installation de transport de courant haute-tension continu (HVDC), comprenant un convertisseur de tension 10 connectant entre elles une première portion de réseau d’alimentation électrique continu 60 de topologie monopôle asymétrique et une seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu 70 de topologie monopôle symétrique.
La première portion de réseau d’alimentation électrique continu60comprend une première station62formée d’un convertisseur de tension AC/DC, et une seconde station64, formée d’un second convertisseur de tension AC/DC. Ces premières et seconde stations62,64sont reliées entre-elles électriquement par une première ligne conductrice haute-tension66, également appelée conducteur, et par une ligne de retour basse-tension68, ici un retour métallique. Le premier terminal continu12du convertisseur de tension DC/DC10 est relié à la première ligne conductrice haute-tension66tandis que le deuxième terminal continu14est relié à la première ligne de retour basse-tension68.
La seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu70comprend une première station73formée d’un convertisseur de tension AC/DC, et une seconde station7 4, formée d’un second convertisseur de tension AC/DC. Ces premières et seconde stations7 3,7 4sont reliées entre-elles électriquement par une première ligne conductrice haute-tension7 6, formant un conducteur, et par une seconde ligne conductrice haute-tension78, formant également un conducteur. Le troisième terminal continu16du convertisseur de tension DC/DC10 est relié à la première ligne conductrice haute-tension76de cette seconde portion de réseau70tandis que le quatrième terminal continu18est relié à la seconde ligne conductrice haute-tension78.
Tel qu’illustré sur cette , le convertisseur de tension 10 selon l’invention est particulièrement adapté pour connecter entre elles deux portions de réseau d’alimentation électrique continu de topologie monopôle et notamment une portion de réseau de topologie monopôle asymétrique et une portion de réseau de topologie monopôle symétrique. En effet, ce convertisseur de tension 10 est un convertisseur non-isolé et permet de s’affranchir de l’utilisation d’un transformateur. Il présente donc un encombrement, un poids et un coût de fabrication réduits par rapport à un convertisseur MMC « Front To Front » selon l’art antérieur, tout en assurant la conversion électrique optimale.
Sur la , les éléments de forme carrée connectée à la partie AC des stations représentent des disjoncteurs AC.
Tel qu’illustré en , le convertisseur de tension 10 selon l’invention est également adapté pour connecter entre-elles une portion de réseau d’alimentation électrique de topologie bi-pôle et une portion de réseau d’alimentation électrique de topologie monopôle, ici monopôle symétrique.
La illustre un second mode de réalisation d’une installation 8’ HVDC selon l’invention. Dans ce mode de réalisation, la première portion de réseau d’alimentation électrique continu 60’ comprend une première station 62’, une deuxième station 64’, une troisième station 63’ et une quatrième station 65’, formées chacune d’un convertisseur AC/DC. Les première et deuxième stations 62’,64’ sont connectées entre elles par une première ligne conductrice haute-tension 66’ et par une ligne de retour basse-tension 68’, en l’espèce une ligne de retour métallique. Les troisième et quatrième stations 63’,65’ sont connectées entre elles par une seconde ligne conductrice haute-tension 72’ et par ladite ligne de retour basse-tension 68’. La seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu 70 est similaire à celle du mode de réalisation de la .
Dans ce mode de réalisation non limitatif, l’installation 8’ comprend un premier convertisseur de tension 10 DC/DC, tel que celui illustré en et comprenant en outre des premier, deuxième, troisième et quatrième terminaux continus 12,14,16,18. L’installation 8’ comprend de plus un deuxième convertisseur de tension 10’, tel que celui illustré en et sensiblement similaire au premier convertisseur de tension 10. Ce second convertisseur de tension 10’ comprend également des premier, deuxième, troisième et quatrième terminaux continus 12’,14’,16’,18’. Les sous-modules du deuxième convertisseur de tension 10’ sont cependant connectés selon une polarité inversée par rapport aux sous-modules du premier convertisseur de tension 10.
Le premier terminal continu1 2du premier convertisseur de tension10 est relié à la première ligne conductrice haute-tension66’de la première portion de réseau d’alimentation électrique continu60’tandis que le deuxième terminal continu14est relié à la ligne de retour basse-tension68’de cette première portion de réseau. Le troisième terminal continu16du premier convertisseur de tension DC/DC10 est relié à la première ligne conductrice haute-tension76de la seconde portion de réseau70tandis que le quatrième terminal continu18est relié à la seconde ligne conductrice haute-tension78de cette seconde portion de réseau70.
Le premier terminal continu12’du deuxième convertisseur de tension10 ’est relié à la seconde ligne conductrice haute-tension72’de la première portion de réseau d’alimentation électrique continu60’tandis que le deuxième terminal continu14 ’de ce deuxième convertisseur10’est relié à la ligne de retour basse-tension68’de cette première portion de réseau. Le troisième terminal continu16’du deuxième convertisseur de tension DC/DC10 ’est relié à la seconde ligne conductrice haute-tension7 8de la seconde portion de réseau70tandis que le quatrième terminal continu18 ’du deuxième convertisseur de tension10’est relié à la première ligne conductrice haute-tension78de cette seconde portion de réseau70.
En d’autres mots, le premier convertisseur de tension10est connecté électriquement à un premier pôle de la première portion de réseau d’alimentation électrique continu de topologie bi-pôle60’, tandis que le deuxième convertisseur de tension10’est connecté électriquement au deuxième pôle de cette première portion de réseau.
Dans cette installation8’selon l’invention, les deux convertisseurs de tension10,10’ sont distincts physiquement et indépendants l’un de l’autre. Un intérêt est de maintenir le découplage entre les deux pôles de la première portion de réseau d’alimentation électrique continu60’de sorte qu’une perturbation sur l’un de ces pôles n’impacte pas l’autre pôle. Dans cette situation, le fonctionnement du convertisseur connecté au pôle en défaut peut être interrompu tandis que le convertisseur connecté au pôle sain poursuit son fonctionnement normal. Grâce à l’invention, la redondance du système bipolaire est donc conservée à l’inverse de l’installation de la publication de G.J. Kish et P.W. Lehn, qui n’utilise certes qu’un seul convertisseur mais génère un couplage entre les pôles du réseau bi-pôle auquel il est connecté, entrainant la mise à l’arrêt complet du convertisseur et donc de la conversion de puissance dès lors qu’un seul est pôles est perturbé.
Claims (15)
- Convertisseur de tension (10,10’) permettant de convertir une première tension continue (U1) en une seconde tension continue (U2) et inversement, le convertisseur de tension comportant :
- des premier (12) et deuxième (14) terminaux continus configurés pour être reliés électriquement à une première portion de réseau d’alimentation électrique continu (60,60’);
- des troisième (16) et quatrième (18) terminaux continus configurés pour être reliés électriquement à une seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu (70);
- au moins un bras (20,30,40) comprenant un point supérieur (20a,30a,40a) et un point inférieur (20b,30b,40b) entre lesquels il s’étend, le point supérieur étant relié électriquement au premier terminal continu tandis que le point inférieur est relié électriquement au quatrième terminal continu, ledit au moins un bras comportant un premier module de conversion électrique (22,32,42) connecté électriquement entre le point supérieur et un premier point intermédiaire (20c,30c,40c) du bras, un deuxième module de conversion électrique (24,34,44) connecté électriquement entre ledit premier point intermédiaire et un deuxième point intermédiaire (20d,30d,40d) du bras, et un troisième module de conversion électrique (26,36,46) connecté électriquement entre ledit deuxième point intermédiaire et ledit point inférieur du bras, le premier point intermédiaire du bras étant connecté électriquement au troisième terminal continu tandis que le deuxième point intermédiaire du bras est connecté au deuxième terminal continu, chacun des premier, deuxième et troisième modules de conversion électrique comprenant une chaine de sous-modules (SM) commandables individuellement par un organe de commande (T1,T2) propre à chaque sous-module et chaque sous-module comprenant un condensateur (CSM), l’organe de commande de chaque sous-module pouvant prendre au moins un premier état dans lequel le condensateur est inséré dans la chaine de sous-modules et un deuxième état dans lequel le condensateur n’est pas inséré dans ladite chaine de sous-modules, au moins l’un des modules de conversion électrique comprenant une inductance (27) connectée en série avec la chaine de sous-modules dudit module de conversion électrique, ledit au moins un bras comprenant exactement trois modules de conversion électrique;
- un premier module de filtrage (50) connecté électriquement entre ledit premier point intermédiaire du bras et ledit troisième terminal continu, ledit premier module de filtrage étant configuré pour limiter la circulation d’un courant électrique alternatif vers ledit troisième terminal continu ; et
- un deuxième module de filtrage (54) connecté électriquement entre ledit deuxième point intermédiaire du bras et ledit deuxième terminal continu, ledit deuxième module de filtrage étant configuré pour limiter la circulation d’un courant électrique alternatif vers ledit deuxième terminal continu.
- Convertisseur de tension selon la revendication 1, dans lequel les sous-modules (SM) des chaines de sous-modules des premier (22,32,42), deuxième (24,34,44) et troisième (26,36,46) modules de conversion électrique dudit au moins un bras présentent une topologie en demi-pont ou une topologie en pont complet.
- Convertisseur de tension selon la revendication 2, dans lequel le premier module de conversion électrique (22,32,42) dudit au moins un bras (20,30,40) comprend au moins un sous-module (SM) présentant une topologie en pont complet.
- Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le point supérieur (20a,30a,40a) dudit au moins un bras (20,30,40) est relié électriquement directement au premier terminal continu (12).
- Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le point inférieur (20b,30b,40b) dudit au moins un bras (20,30,40) est relié électriquement directement au quatrième terminal continu (18).
- Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel chacun des premier (22,32,42) et troisième (26,36,46) modules de conversion électrique dudit au moins un bras comprend une inductance (27) connectée dans le bras (20,30,40), en série avec la chaine de sous-modules (SM) du module de conversion électrique correspondant.
- Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le premier module de filtrage (50) comprend au moins un composant passif, par exemple une inductance (52).
- Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le premier module de filtrage (50) comprend au moins un composant actif, par exemple un transistor.
- Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant une pluralité de bras (20,30,40) connectés en parallèle les uns par rapport aux autres, chaque bras comprenant un point supérieur (20a,30a,40a) et un point inférieur (20b,30b,40b) entre lesquels il s’étend, le point supérieur de chacun des bras étant relié électriquement au premier terminal continu (12) tandis que le point inférieur de chacun des bras est relié électriquement au quatrième terminal continu (18), chaque bras comportant un premier module de conversion électrique (22,32,42) connecté électriquement entre le point supérieur et un premier point intermédiaire (20c,30c,40c) dudit bras, un deuxième module de conversion électrique (24,34,44) connecté électriquement entre ledit premier point intermédiaire et un deuxième point intermédiaire (20d,30d,40d) dudit bras, et un troisième module de conversion électrique (26,36,46) connecté électriquement entre ledit deuxième point intermédiaire et ledit point inférieur dudit bras, le premier point intermédiaire de chacun des bras étant connecté électriquement au troisième terminal continu (16) tandis que le deuxième point intermédiaire de chacun des bras est connecté au deuxième terminal continu (14), ledit premier module de filtrage étant connecté électriquement entre lesdits premiers points intermédiaires des bras et ledit troisième terminal continu (16), ledit deuxième module de filtrage étant connecté électriquement entre lesdits deuxièmes points intermédiaires des bras et ledit deuxième terminal continu (14), chacun des premier, deuxième et troisième modules de conversion électrique de chacun des bras comprenant une chaine de sous-modules (SM) commandables, chaque bras comprenant exactement trois modules de conversion électrique.
- Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant en outre un module de contrôle (80) configuré pour commander les sous-modules des premier (22,32,42), deuxième (24,34,44), et troisième (26,36,46) modules de conversion électrique de manière à générer des premier, deuxième et troisième courants alternatifs circulant respectivement dans les chaines de sous-modules desdits premier, deuxième et troisième modules de conversion électrique, ces courants alternatifs générant des échanges d’énergie entre les premier et deuxième modules de conversion électrique, entre les premier et troisième modules de conversion électrique ainsi qu’entre les deuxième et troisième modules de conversion électrique.
- Installation (8,8’) de transport de courant continu haute tension comprenant une première portion de réseau d’alimentation électrique continu (60,60’), une seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu (70) et au moins un premier convertisseur de tension (10,10’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, ledit premier convertisseur de tension étant configuré pour connecter électriquement lesdites première et seconde portions de réseau d’alimentation électrique continu entre elles.
- Installation selon la revendication 11, dans laquelle la première portion de réseau d’alimentation électrique continu (60,60’) présente une première topologie, par exemple une topologie de type monopôle asymétrique ou bi-pôle, tandis que la seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu (70) présente une seconde topologie, différente de la première topologie, par exemple une topologie de type monopôle symétrique.
- Installation selon la revendication 12, dans laquelle la première portion de réseau d’alimentation électrique continu (60,60’) comprend au moins une première ligne conductrice haute-tension (66,66’) reliée électriquement au premier terminal continu (12) du premier convertisseur de tension (10) et une ligne de retour basse-tension (68,68’) reliée électriquement au deuxième terminal continu (14) du premier convertisseur, et dans laquelle la seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu (70) comprend une première ligne conductrice haute-tension (76) reliée électriquement au troisième terminal continu (16) du premier convertisseur de tension et une seconde ligne conductrice haute-tension (78) reliée électriquement au quatrième terminal continu (18) du premier convertisseur de tension.
- Installation (8’) selon la revendication 13, dans laquelle la première portion de réseau d’alimentation électrique continu (60’) comprend en outre une deuxième ligne conductrice haute tension (72’), l’installation comprenant en outre un deuxième convertisseur de tension (10’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, le premier terminal continu (12’) dudit deuxième convertisseur de tension étant relié électriquement à ladite deuxième ligne conductrice haute-tension de la première portion de réseau d’alimentation électrique continu, le deuxième terminal continu (14’) du deuxième convertisseur de tension étant relié électriquement à la ligne de retour basse tension (68’) de la première portion de réseau d’alimentation électrique continu, le troisième terminal continu (16’) du deuxième convertisseur étant relié électriquement à la seconde ligne conductrice haute-tension (78) de la seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu (70), et le quatrième terminal continu (18’) du deuxième convertisseur de tension étant relié électriquement à la première ligne conductrice haute-tension (76) de la seconde portion de réseau d’alimentation électrique continu.
- Procédé de contrôle d’un convertisseur de tension (10,10’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel on commande les sous-modules (SM) des premier (22,32,42), deuxième (24,34,44) et troisième (26,36,46) modules de conversion électrique de manière à générer des premier, deuxième et troisième courants alternatifs circulant respectivement dans lesdits premier, deuxième et troisième modules de conversion électrique, ces courants alternatifs générant des échanges d’énergie entre les premier et deuxième modules de conversion électrique, entre les premier et troisième modules de conversion électrique ainsi qu’entre les deuxième et troisième modules de conversion électrique.
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| WO2013149633A1 (fr) * | 2012-03-20 | 2013-10-10 | Abb Technology Ltd | Convertisseur de puissance |
| EP3086459A1 (fr) * | 2013-12-16 | 2016-10-26 | Mitsubishi Electric Corporation | Dispositif de conversion de courant |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ABDELRAHMAN HAGAR: "A new family of transformerless modular dc-dc converters for high power applications", 30 August 2011 (2011-08-30), XP055399954, ISBN: 978-0-494-77816-6, Retrieved from the Internet <URL:http://hdl.handle.net/1807/29738> [retrieved on 20170821] * |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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