FR3130997A1 - Convertisseur de tension comprenant un dispositif de mesure du courant circulant dans les barres de connexion - Google Patents
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Abstract
La présente invention propose un convertisseur de tension (1) comportant un bras de commutation (2) comprenant des barres de connexion (6, 7, 8) le reliant à un réseau électrique et à une machine électrique tournante (15). Le convertisseur comprend un dispositif de mesure de courant destiné à mesurer le courant dans l’une des barres et comprenant un moyen de mesure de la température (10, 11) relié au microcontrôleur et configuré pour mesurer la température de l’une des barres et un amplificateur de tension (12, 13) configuré pour amplifier une tension entre deux points (A, B, C, D) de la barre afin de fournir une tension amplifiée mesurable par le microcontrôleur qui est configuré pour calculer la résistance entre les deux points à partir de la température mesurée et à déterminer le courant circulant entre les deux points de la barre à partir de la résistance et de la tension amplifiée. Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
L’invention concerne un convertisseur de tension pour une machine électrique tournante, un ensemble électrique comprenant un tel convertisseur de tension et un procédé de mesure du courant dans des barres de connexion du convertisseur de tension.
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.
L’invention s’applique de préférence aux moteurs électriques de véhicules électriques ou hybrides.
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 rotor mobile en rotation autour d’un axe et un stator fixe et est reliée à un convertisseur de tension. 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 comprend 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 le bras de commutation peuvent rapidement endommager les composants non défaillant et endommager le réseau électrique et notamment décharger la batterie.
Dans le convertisseur de tension, le courant côté entrée ou côté sortie est guidé via un jeu de barres de connexion appelées « bus bar » en anglais.
Chaque bras de commutation comprend une borne de masse destinée à être connectée électriquement à une masse électrique de la batterie par l’intermédiaire d’une première barre de connexion. Chaque bras de commutation comprend également une borne d’alimentation destinée à être connectée électriquement à une borne positive de la batterie par l’intermédiaire d’une deuxième barre de connexion.
Chaque bras de commutation comprend une borne de phase agencée entre deux transistors en série qui est connectée électriquement à une phase de la machine électrique tournante par l’intermédiaire d’une troisième barre de connexion.
Il existe un besoin de mesurer le courant traversant ces barres de connexion pour mieux connaître la puissance transmisse à la machine électrique tournante et mieux la contrôler ou pour savoir si une surintensité non souhaitée traverse les barres de connexion ou bien connaître avec précision la surintensité appliquée à travers les barres de connexion par une source d’alimentation secondaire destinée à protéger la batterie, par exemple.
Il existe différents moyens pour mesurer le courant circulant dans les barres de connexion comme par exemple l’utilisation d’un circuit de dérivation (ou shunt) muni d’une résistance pour mesurer la tension et en déduire le courant.
Une autre solution consiste à utiliser un capteur magnétique ou concentrateur de flux positionné autour de la barre de connexion pour mesurer le courant. Ce capteur magnétique est basé sur l'effet magnéto résistif ou Hall. Lorsque le courant traverse le conducteur, des champs électromagnétiques sont générés. Le capteur magnétique détecte ces variations de champs électromagnétiques qui sont proportionnelles au courant. Il est ainsi possible d’en déduire le courant circulant dans la barre de connexion.
Cependant, l’utilisation d’un circuit de dérivation limite la mesure de courant dans une gamme d’intensité étroite.
Les capteurs magnétiques sont quant à eux moins précis et sont parasités par des courants circulant dans les conducteurs proches de la barre de connexion. Ils sont également sensibles aux vibrations et leur résolution est limitée pour des courants de forte intensité. Une erreur de positionnement du capteur magnétique ou une erreur dans la chaîne de côtes entraine une mesure imprécise. Il n’est pas possible de mesurer des courants de hautes fréquences, supérieures à 30 kHz.
De plus, les capteurs magnétiques sont encombrants et difficiles à intégrer sur la carte électronique du convertisseur de tension.
La présente invention vise à permettre d’éviter les inconvénients de l’art antérieur en proposant un convertisseur de tension comprenant un moyen de mesure du courant circulant dans les barres de connexion moins encombrant, plus précis pour les forts courants et pouvant réaliser des mesures de courant sur une large gamme de courant.
A cet effet, la présente invention a donc pour objet un convertisseur de tension pour machine électrique tournante destiné à être connecté électriquement à un réseau électrique principal. Le convertisseur de tension comporte au moins un bras de commutation comprenant une borne de masse destinée à être connectée électriquement à une masse électrique du réseau électrique principal par l’intermédiaire d’une première barre de connexion.
Le convertisseur de tension comporte également une borne d’alimentation destinée à être connectée électriquement à une borne positive du réseau électrique principal par l’intermédiaire d’une deuxième barre de connexion.
Le convertisseur de tension comporte un premier transistor et un deuxième transistor fonctionnant chacun comme un interrupteur agencé pour commuter entre un état bloqué et un état passant. Les transistors sont disposés en série l’un par rapport à l’autre entre la borne de masse et la borne d’alimentation.
Le convertisseur de tension comporte une borne de phase agencée entre le premier transistor et le deuxième transistor et destinée à être connectée électriquement à une phase de la machine électrique tournante par l’intermédiaire d’une troisième barre de connexion. Les deux transistors sont pilotés par un microcontrôleur relié à un réseau électrique secondaire.
Selon l’invention, le convertisseur de tension comporte un dispositif de mesure de courant destiné à mesurer le courant dans l’une des barres de connexion. Le dispositif de mesure de courant comprend un capteur de température relié au microcontrôleur et qui est configuré pour mesurer la température de l’une des barres de connexion. Le dispositif de mesure de courant comprend également un amplificateur de tension configuré pour amplifier une tension entre deux points de la barre de connexion afin de fournir une tension amplifiée au microcontrôleur. Le microcontrôleur est configuré pour calculer une résistance entre les deux points à partir de la température mesurée et à déterminer le courant circulant entre les deux points de la barre de connexion à partir de la résistance calculée et de la tension amplifiée.
L’invention fournit ainsi un convertisseur de tension comprenant un dispositif de mesure intrinsèque du courant circulant dans les barres d’interconnexion moins encombrant, plus précis pour les forts courants et pouvant réaliser des mesures de courant sur une large gamme de courant. Il est possible de mesurer des courant de fortes fréquences, supérieures à 30 kHz.
Ce dispositif de mesure du courant n’est pas parasité par d’autres courants circulant dans des conducteurs proche, ni sensible aux vibrations. De plus, il ne prend pas beaucoup de place sur le circuit électronique du convertisseur de tension, simplifiant la conception et le processus de montage.
L’invention permet de mesurer des courants allant jusqu'à 1000A sur une plage de température comprise entre -40°C et +200°C et sur une plage de la tension allant de 0V à 100mV.
La tension en sortie d'amplificateur est alors comprise entre 0 et 5V.
L'amplificateur présente un gain d'environ 50.
La précision de la loi de contrôle moteur est augmentée. L’efficacité globale de l’ensemble électrique comprenant le convertisseur de tension et le moteur électrique est également améliorée.
Selon un mode de réalisation, le moyen de mesure de la température est un capteur de température en contact avec la barre de connexion.
Cette solution permet d’obtenir une mesure de température plus précise.
Selon un autre mode de réalisation, le moyen de mesure de la température est un capteur de température positionné à proximité de la barre de connexion.
Cela peut permettre de simplifier la disposition des composants électroniques sur la carte électronique.
Selon un autre mode de réalisation, le microcontrôleur et l’amplificateur de tension sont positionnés dans une zone de haute tension isolée.
Ces composants sont ainsi protégés des grandes puissances.
Selon un autre mode de réalisation, le convertisseur de tension comprend un premier dispositif de mesure de courant destiné à mesurer le courant dans la première barre de connexion. Le premier dispositif de mesure de courant comprend un premier capteur de température apte à mesurer la température de la première barre de connexion et l’amplificateur de tension qui est relié à la première barre de connexion par un premier point. Un deuxième point de la première barre de connexion est relié à une masse du réseau électrique secondaire de façon à permettre au microcontrôleur de déterminer le courant circulant entre les deux points de la première barre de connexion à partir de la résistance calculée et de la tension amplifiée entre les deux points de la première barre de connexion.
Selon un autre mode de réalisation, le convertisseur de tension comprend trois bras de commutation comprenant chacun une première barre de connexion et trois premiers dispositifs de mesure de courant distincts. Chaque premier dispositif de mesure de courant est destiné à mesurer le courant entre deux points de l’une des trois premières barres de connexion.
Cette solution permet d’obtenir une détection plus efficace des surintensités circulant dans les premières barres de connexion et de mieux contrôler le moteur.
Selon un autre mode de réalisation, le convertisseur de tension comprend un deuxième dispositif de mesure de courant destiné à mesurer le courant dans la troisième barre de connexion. Le troisième dispositif de mesure de courant comprend un deuxième capteur de température apte à mesurer la température de la troisième barre de connexion et un amplificateur de tension différentiel relié à un troisième point et à un quatrième point de la troisième barre de connexion de façon à permettre au microcontrôleur de déterminer le courant circulant entre les deux points de la troisième barre de connexion à partir de la résistance calculée et de la tension amplifiée entre les deux points de la troisième barre de connexion.
Cette solution permet d’obtenir une détection encore plus efficace des surintensités circulant dans les barres de connexion et de mieux contrôler le moteur.
La présente invention a également pour objet un ensemble électrique comprenant un convertisseur de tension tel que décrit précédemment, relié à une machine électrique tournante et destiné à être connecté à un réseau électrique principal.
La présente invention a également pour objet un procédé de mesure de courant dans une barre de connexion d’un bras de commutation d’un convertisseur de tension pour machine électrique tournante tel que décrit précédemment et destiné à être connecté électriquement à un réseau électrique principal.
Selon l’invention, le procédé de mesure comprend les étapes de :
- mesure de la température de l’une des barres de connexion par un moyen de mesure de la température,
- amplification de la tension entre deux points de la barre de connexion par un amplificateur de tension afin de fournir une tension amplifiée mesurable par un microcontrôleur,
- calcul de la résistance entre les deux points à partir de la température mesurée, et
- détermination du courant circulant entre les deux points de la barre de connexion à partir de la résistance calculée et de la tension amplifiée.
De préférence, la résistance est calculée à partir de la température mesurée et de la distance entre les deux points de la barre de connexion.
Ce procédé fournit ainsi un dispositif de mesure intrinsèque du courant circulant dans les barres d’interconnexion moins encombrant, plus précis pour les forts courants et pouvant réaliser des mesures de courant sur une large gamme de courant.
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 du dessin unique annexé.
La représente, schématiquement et partiellement, un ensemble électrique comprenant un convertisseur de tension et une machine électrique tournante, selon un exemple de mise en œuvre de l’invention.
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 d‘ensemble électrique comprenant un convertisseur de tension 1 et une machine électrique tournante 15 connecté à un réseau électrique principal comprenant notamment une batterie. La batterie peut être une batterie de 48V par exemple. D’autres tensions sont possibles.
La machine électrique tournante 15 est polyphasée et s’applique notamment à un véhicule tel qu’un véhicule automobile électrique ou hybride. Le convertisseur de tension 1 est connecté à la batterie par l’intermédiaire d’une borne positive BAT+ et d’une borne négative BAT- (ou de masse). Le convertisseur de tension 1 est relié à la machine électrique tournante 15. La machine électrique tournante 15 transforme de l’énergie mécanique en énergie électrique et alimente donc le réseau électrique principal via la borne BAT+ 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 principal via la borne BAT+. La machine électrique tournante 15 est, par exemple, un alternateur, un alterno-démarreur, une machine réversible ou un moteur électrique. La machine peut être du type synchrone ou asynchrone.
La machine électrique tournante 15 comporte un rotor solidaire en rotation d’un arbre et un stator. Le rotor 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 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. Alternativement, le bobinage électrique peut 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 1.
La machine électrique tournante 15 est interfacée électriquement via le convertisseur de tension 1 au réseau électrique principal via la borne BAT+. Le convertisseur de tension 1 comprend au moins un bras de commutation 2 pour chaque phase. Dans l’exemple illustré sur la , le convertisseur de tension 1 comprend trois bras de commutation 2.
Chaque bras de commutation 2 comprend une borne de masse 3 connectée électriquement à la borne de masse électrique BAT- du réseau électrique principal par l’intermédiaire d’une première barre de connexion 6 et une borne d’alimentation 4 connectée électriquement à la borne positive BAT+ du réseau électrique principal par l’intermédiaire d’une deuxième barre de connexion 7.
Chaque bras de commutation 2 comprend également un premier transistor T1 et un deuxième transistor T2 fonctionnant chacun comme un interrupteur agencé pour commuter entre un état bloqué et un état passant. Les transistors T1, T2 sont disposés en série l’un par rapport à l’autre entre la borne de masse 3 et la borne d’alimentation 4.
Dans l’état bloqué, l’interrupteur est ouvert et le courant électrique ne circule pas à travers le transistor T1, T2. Dans l’état passant, l’interrupteur est fermé et le courant électrique circule à travers le transistor T1, T2. L’état passant peut correspondre à un état volontairement passant lorsque le transistor T1, T2 est piloté ou d’un état involontairement passant lorsqu’une défaillance du transistor T1, T2 entraîne un court-circuit du transistor T1, T2.
Selon un mode de réalisation, le premier et le deuxième transistors T1, T2 sont des transistors à effet de champ de type MOSFET (acronyme anglais pour « Metal Oxide Semiconducteur Field Effect Transistor »).
Chaque bras de commutation 2 comprend une borne de phase 5 agencée entre le premier transistor T1 et le deuxième transistor T2 et destinée à être connectée électriquement à une phase de la machine électrique tournante 15 par l’intermédiaire d’une troisième barre de connexion 8. Les deux transistors T1, T2 sont pilotés par un microcontrôleur 9 (ou commande de grille isolée) alimenté par un réseau électrique secondaire comprenant une alimentation secondaire 16. L’alimentation secondaire 16 délivre une tension de 12V, par exemple. La tension peut être différente.
Le premier transistor T1 est appelé transistor côté haut ou « high side transistor » en anglais et comprend un drain D relié à la borne positive BAT+ et une source S reliée à l’une des phases via la borne de phase 5.
Le deuxième transistor T2 est appelé transistor côté bas ou « low side transistor » en anglais. Le deuxième transistor T2 comprend une source S reliée à la borne de masse 3 et un drain D relié à cette même phase via la borne de phase 5.
Les deux transistors T1, T2 de chaque bras de commutation 2 sont alimentés par le réseau secondaire de 12V du véhicule et sont commandés par le microcontrôleur 9.
Le convertisseur de tension 1 comporte trois microcontrôleurs 9 pilotant chacun un bras de commutation 2 distinct.
La première barre de connexion 6 et la deuxième barre de connexion 7 peuvent comprendre chacune un filtre électromagnétique 17.
Chaque bras de commutation 2 peut comprendre un circuit d’amortissement 18 comportant une capacité positionnée entre la première barre de connexion 6 et la deuxième barre de connexion 7.
Selon l’invention, le convertisseur de tension 1 comporte au moins un dispositif de mesure de courant destiné à mesurer le courant dans l’une des barres de connexion 6, 7, 8.
Dans l’exemple de la , le convertisseur de tension 1 comporte un premier dispositif de mesure de courant apte à mesurer le courant dans la première barre de connexion 6.
Le premier dispositif de mesure de courant comprend un moyen de mesure de la température 10, 11 qui comprend dans cet exemple un premier capteur de température 10 relié au microcontrôleur 9 pour mesurer la température de la première barre de connexion 6. Le premier capteur de température 10 peut être une sonde de température CTN (thermistance à Coefficient de Température Négatif), par exemple.
De préférence, le premier capteur de température 10 est en contact avec la première barre de connexion 6. Le premier capteur de température 10 peut être positionné à côté de la première barre de connexion 6.
En variante, le premier capteur de température 10 peut être positionné à proximité de la première barre de connexion 6. Il est alors distant de la première barre de connexion 6 d’une distance de 1 ou 2 millimètres, par exemple.
Le premier dispositif de mesure de courant comprend un amplificateur de tension 12 relié au microcontrôleur 9. L’amplificateur de tension 12 est relié à la première barre de connexion 6 par un premier point A. Un deuxième point B de la première barre de connexion 6 est relié à une masse GND du réseau électrique secondaire de façon à déterminer le courant circulant entre les deux points A, B de la première barre de connexion 6.
Le microcontrôleur 9 calcule la résistance entre les deux points A, B de la première barre de connexion 6 à partir de la température mesurée et de la distance entre les deux points A, B de la première barre de connexion 6.
De préférence, le microcontrôleur 9 prend également en compte la section et la résistivité de la première barre de connexion 6.
La résistance est calculée suivant la relation : R = ρ x L / S avec R la résistance (en ohms), L la distance entre les deux points A, B (en mètres), S la section (en mètres carrés) et ρ la résistivité (en ohms mètres).
La résistivité du matériau constituant la première barre de connexion 6 évolue avec la température. Une table donnant des valeurs de résistivité en fonction de la température permet de déterminer la résistivité de la première barre de connexion 6 selon la température mesurée.
En variante, la résistance est obtenue directement à partir d’une table listant des valeurs de résistance en fonction de la température.
La résistance peut être d’environ 100 µOhm par exemple.
La tension entre les deux points A, B de la première barre de connexion 6 est très faible (entre 0V et 100mV) et est donc difficile à détecter par le microcontrôleur 9.
L’amplificateur de tension 12 est relié au microcontrôleur 9 et est alimenté par le réseau secondaire de 12V. L’amplificateur de tension 12 permet d’amplifier la tension entre les deux points A, B de la première barre de connexion 6 afin qu’elle soit suffisante pour être mesurée par le microcontrôleur 9.
De préférence, l’amplificateur de tension 12 présente un gain d'environ 50. La tension entre les deux points A, B est alors comprise entre 0 et 5V.
Le microcontrôleur 9 calcule le courant circulant entre les deux points A, B de la première barre de connexion 6 à partir de la résistance R calculée et de la tension amplifiée entre les deux points A, B de la première barre de connexion 6.
Avantageusement, le microcontrôleur 9 et l’amplificateur de tension 12 sont montés sur une carte de contrôle et sont positionnés dans une zone de haute tension 14 qui est isolée des autres composants électroniques.
Selon un mode de réalisation préféré, les trois bras de commutation 2 sont chacun associé à un premier dispositif de mesure de courant distinct, pour mesurer le courant entre deux points A, B de chaque première barre de connexion 6 d’un bras de commutation 2. Le convertisseur de tension 1 comprend ainsi trois premiers dispositifs de mesure de courant identiques à celui décrit précédemment.
Selon une variante possible, le convertisseur de tension 1 comprend un deuxième dispositif de mesure de courant destiné à mesurer le courant dans la troisième barre de connexion 8. Le deuxième dispositif de mesure de courant comprend un moyen de mesure de la température 10, 11 comportant un deuxième capteur de température 11 apte à mesurer la température de la troisième barre de connexion 8. Le deuxième dispositif de mesure de courant comprend un amplificateur de tension différentiel 13 relié à un troisième point C et à un quatrième point D de la troisième barre de connexion 8 de façon à déterminer le courant circulant entre les deux points C, D de la troisième barre de connexion 8 à partir de la résistance calculée et de la tension amplifiée entre les deux points C, D de la troisième barre de connexion 8.
Le deuxième capteur de température 11 peut être une sonde de température CTN (thermistance à Coefficient de Température Négatif), par exemple.
De préférence, le deuxième capteur de température 11 est en contact avec la troisième barre de connexion 8. Le deuxième capteur de température 11 peut être positionné à côté de la troisième barre de connexion 8.
En variante, le deuxième capteur de température 11 peut être positionné à proximité de la troisième barre de connexion 8. Il est alors distant de la troisième barre de connexion 8 d’une distance de 1 ou 2 millimètres, par exemple.
De même que dans le mode de réalisation précédent, le microcontrôleur 9 calcule la résistance entre les deux points C, D de la troisième barre de connexion 8 à partir de la température mesurée et de la distance entre les deux points C, D de la troisième barre de connexion 8.
De préférence, le microcontrôleur 9 prend également en compte la section et la résistivité de la troisième barre de connexion 8.
La résistance est calculée suivant la relation : R = ρ x L / S avec R la résistance en ohms, L la distance entre les deux points A, B (en mètres), S la section (en mètres carrés) et ρ la résistivité (en ohms mètres).
La résistivité du matériau constituant la troisième barre de connexion 8 évolue avec la température. Une table donnant des valeurs de résistivité en fonction de la température permet de déterminer la résistivité de la troisième barre de connexion 8 selon la température mesurée.
La tension entre les deux points C, D de la troisième barre de connexion 8 est très faible et est donc difficile à détecter par le microcontrôleur 9.
L’amplificateur de tension différentiel 13 est relié au microcontrôleur 9 et est alimenté par le réseau secondaire de 12V. L’amplificateur de tension différentiel 13 permet d’amplifier la tension entre les deux points C, D de la troisième barre de connexion 8 afin que la tension soit suffisante pour être mesurée par le microcontrôleur 9.
Le microcontrôleur 9 calcule le courant circulant entre les deux points C, D de la troisième barre de connexion 8 à partir de la résistance R calculée et de la tension amplifiée entre les deux points C, D de la troisième barre de connexion 8.
Avantageusement, l’amplificateur de tension différentiel 13 est monté sur la carte de contrôle et est positionné dans une zone de haute tension 14 qui est isolée des autres composants électroniques.
De préférence, le convertisseur de tension 1 comprend trois deuxièmes dispositifs de mesure de courant destinés à mesurer le courant dans les trois troisièmes barres de connexion 8 associées aux trois phases de la machine électrique tournante 15.
En variante, le convertisseur de tension 1 ne comprend qu’un ou plusieurs premiers dispositifs de mesure de courant ou qu’un ou plusieurs deuxièmes dispositifs de mesure de courant ou bien une combinaison d’au moins un premier dispositif de mesure de courant et au moins un deuxième dispositif de mesure de courant.
En variante, le convertisseur de tension 1 peut comprendre un troisième dispositif de mesure de courant destiné à mesurer le courant dans la deuxième barre de connexion 7. Le deuxième dispositif de mesure de courant comprend un troisième capteur de température (non représenté) apte à mesurer la température de la deuxième barre de connexion 7 et un deuxième amplificateur de tension différentiel (non représenté) relié entre deux points de la deuxième barre de connexion 7 de façon à déterminer le courant circulant entre ces deux points à partir de la résistance calculée et de la tension amplifiée entre ces deux points.
Le troisième dispositif de mesure de courant présente les mêmes caractéristiques que le deuxième dispositif de mesure de courant et le procédé de mesure du courant est identique à ceux des variantes précédentes. Le convertisseur de tension 1 comprend trois bras de commutation 2 et donc trois deuxièmes barres de connexion 7 associée chacune un troisième dispositif de mesure de courant distinct.
Cette variante peut être utilisée seule ou en combinaison des deux variantes précédentes.
En variante et quel que soit le mode de réalisation, le moyen de mesure de la température 10, 11 peut comprendre un moyen de mesure indirect de la température, sans sonde de température.
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.
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 (1) pour machine électrique tournante (15) destiné à être connecté électriquement à un réseau électrique principal, le convertisseur de tension (1) comportant au moins un bras de commutation (2) comprenant chacun:
- une borne de masse (3) destinée à être connectée électriquement à une masse électrique (BAT-) du réseau électrique principal par l’intermédiaire d’une première barre de connexion (6),
- une borne d’alimentation (4) destinée à être connectée électriquement à une borne positive (BAT+) du réseau électrique principal par l’intermédiaire d’une deuxième barre de connexion (7),
- un premier transistor (T1) et un deuxième transistor (T2) fonctionnant chacun comme un interrupteur agencé pour commuter entre un état bloqué et un état passant, les transistors (T1, T2) étant disposés en série l’un par rapport à l’autre entre la borne de masse (3) et la borne d’alimentation (4), et
- une borne de phase (5) agencée entre le premier transistor (T1) et le deuxième transistor (T2) et destinée à être connectée électriquement à une phase de la machine électrique tournante (15) par l’intermédiaire d’une troisième barre de connexion (8), les deux transistors (T1, T2) étant pilotés par un microcontrôleur (9) relié à un réseau électrique secondaire,
- Convertisseur de tension (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de mesure de la température (10, 11) est un capteur de température (10, 11) en contact avec la barre de connexion (6, 7, 8).
- Convertisseur de tension (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de mesure de la température (10, 11) est un capteur de température (10, 11) positionné à proximité de la barre de connexion (6, 7, 8).
- Convertisseur de tension (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le microcontrôleur (9) et l’amplificateur de tension (12, 13) sont positionnés dans une zone de haute tension (14) isolée.
- Convertisseur de tension (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend un premier dispositif de mesure de courant comprenant un premier capteur de température (10) apte à mesurer la température de la première barre de connexion (6) et l’amplificateur de tension (12) relié à la première barre de connexion (6) par un premier point (A), un deuxième point (B) de la première barre de connexion (6) étant relié à une masse (GND) du réseau électrique secondaire de façon à permettre au microcontrôleur (9) de déterminer le courant circulant entre les deux points (A, B) de la première barre de connexion (6) à partir de la résistance calculée et de la tension amplifiée entre les deux points (A, B) de la première barre de connexion (6).
- Convertisseur de tension (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend trois bras de commutation (2) comprenant chacun une première barre de connexion (6) et trois premiers dispositifs de mesure de courant distincts, chaque premier dispositif de mesure de courant étant destiné à mesurer le courant entre deux points (A, B) de l’une des trois premières barres de connexion (6).
- Convertisseur de tension (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend un deuxième dispositif de mesure de courant comprenant un deuxième capteur de température (11) apte à mesurer la température de la troisième barre de connexion (8) et un amplificateur de tension différentiel (13) relié à un troisième point (C) et à un quatrième point (D) de la troisième barre de connexion (8) de façon à permettre au microcontrôleur (9) de déterminer le courant circulant entre les deux points (C, D) de la troisième barre de connexion (8) à partir de la résistance calculée et de la tension amplifiée entre les deux points (C, D) de la troisième barre de connexion (8).
- Ensemble électrique comprenant un convertisseur de tension (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 relié à une machine électrique tournante (15) et destiné à être connecté à un réseau électrique principal.
- Procédé de mesure de courant dans une barre de connexion (6, 7, 8) d’un bras de commutation (2) d’un convertisseur de tension (1) pour machine électrique tournante (15) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 et destiné à être connecté électriquement à un réseau électrique principal,
caractérisé en ce qu’il comprend les étapes de :- mesure de la température de l’une des barres de connexion (6, 7, 8) par un moyen de mesure de la température (10, 11),
- amplification de la tension entre deux points (A, B, C, D) de la barre de connexion (6, 7, 8) par un amplificateur de tension (12, 13) afin de fournir une tension amplifiée mesurable par un microcontrôleur (9),
- calcul de la résistance entre les deux points (A, B, C, D) à partir de la température mesurée, et
- détermination du courant circulant entre les deux points (A, B, C, D) de la barre de connexion (6, 7, 8) à partir de la résistance calculée et de la tension amplifiée.
- Procédé de mesure de courant dans une barre de connexion selon la revendication 9 caractérisé en ce que la résistance est calculée à partir de la température mesurée et de la distance entre les deux points (A, B, C, D) de la barre de connexion (6, 7, 8).
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- 2021-12-17 FR FR2113923A patent/FR3130997A1/fr active Pending
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023110973A1 (fr) | 2023-06-22 |
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