WO2010122273A2 - System for managing electric energy using inverters - Google Patents

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WO2010122273A2
WO2010122273A2 PCT/FR2010/050780 FR2010050780W WO2010122273A2 WO 2010122273 A2 WO2010122273 A2 WO 2010122273A2 FR 2010050780 W FR2010050780 W FR 2010050780W WO 2010122273 A2 WO2010122273 A2 WO 2010122273A2
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electrical energy
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François BERNOT
Didier Dupont
Nidya Monroy Rodriguez
Alix Bernot
Charles Boutroue
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Francecol Technology
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the invention relates to an electrical energy management system provided by one or more energy sources to one or more users, this system integrating inverters.
  • the invention is more particularly described with respect to energy sources that are photovoltaic panels without being limited thereto.
  • FIG. 1 The state of the art in the field of photovoltaic solar energy systems is presented in FIG. 1.
  • the photovoltaic panels (ai), of often reduced unit voltage (for example 24V), are assembled in parallel and in series, by connecting their connections in a suitable manner, to form a positive line (a2) and a negative line (a3), which feed the corresponding input (a6) of a central drive (a5).
  • Other energy sources, such as wind turbines (a4) can be connected at (a10) to the central drive (a5).
  • At least one electrochemical battery or other electrical energy storage means (a9), such as a hydrogen cell for example, can be connected to the central drive (a5), as well as the continuous (a7) or alternative energy user systems. (a ⁇ ).
  • the central dimmer (a5) may be electromechanical in nature, for example a combination of rotating electrical machines, but it may also be electronic in nature.
  • the exact structure of this central drive (a5) has been the subject of numerous publications and patents.
  • the defect of the configuration presented in FIG. 1 is to impose to electrically connect solar photovoltaic panels directly on their aerial support (roof of building or adapted support). A unit connection of each panel would be possible, but it would increase the cost of the connection and not solve all the problems that follow. Indeed, the strong non-linearity of the panels photovoltaic systems requires them to choose a voltage rating twice their nominal operating voltage.
  • UPV (a12) delivered by the photovoltaic panels are requested at the input (a6) of the central drive (a5).
  • One standard offers 96V, but some installations offer up to 300V for this UPV voltage (a12).
  • a voltage (a12) supplied to the central drive (a5) is substantially twice the nominal value, ie 192V for a voltage system UPV (a12) whose nominal voltage is equal to 96V, and 600V for a UPV voltage system (a12) whose nominal voltage is equal to 300V.
  • the direct connection of the solar panels (ai) in the form of a DC line makes all the wires placed outdoors form a loop which can be very large.
  • the input (a6) of the central drive (a5) is therefore subject to very large electromagnetic disturbances, which can go to destruction in the event of a direct or indirect lightning strike (by currents induced in the earth).
  • the destruction rate of the inverters (a5) in electronic technology is very important, for example close to 5%, even when protections are put in place and the installation is grounded (ai 1) by a suitable connection ( on the positive or negative line).
  • the present invention aims to solve all these problems, while providing other benefits, which are listed in the following lines.
  • the push-pull assembly for an inverter relates to a structure that integrates at least one transformer, which comprises at least one double winding midpoint, said winding being generally wound on the same magnetic core, to increase the coupling between each half-winding.
  • the push-pull denomination also concerns the transformer alone which can then be used in a transmission for example in three-wire differential mode, with or without a screen.
  • the following list shows different types of inverters, with their symbolic writing, as presented in [ref 1] on page 138 (the symbol i represents the number of phases on the AC side of the drive):
  • inverter comprising only dual diode thyristors, written “IdcOsiDa” (in direct version) and “IdcOsiRa” (in resonant version)
  • the class of inverters integrates the class of reversible rectifiers into energy.
  • the DC bus word describes the two DC terminations, one positive and the other negative of a voltage inverter, at the DC filter element (inductor or capacitor).
  • the AC bus is for AC outputs.
  • the management system of the invention is obtained according to claim 1.
  • FIG. 2 illustrates examples of application of the electrical energy management system of the invention
  • Figure 3 is a diagram of the general structure of the electrical energy management system of the invention from inverters; - Figures 4a and 4b respectively show two embodiments of the management system according to the type of energy generating system;
  • FIGS. 5a and 5b are sectional views, respectively from above and from the side of an exemplary transformer associated with an inverter; - Figures 6 and 7 respectively illustrate two types of power switches.
  • FIG. 2 illustrates examples of application of the management system of the invention.
  • the system makes it possible to create an AC link between energy sources, such as photovoltaic solar panels (b1), an electrochemical battery (b2), a wind turbine (b3), an energy injector in the electrical distribution network, or any other energy transfer device, via independent electrical energy transfer lines (b1 1).
  • the delivered energy can be optionally used by users (b12) or (b13) needing a continuous supply (for example lighting, motors) or alternatively (reinjection on the network for example or autonomous power supply).
  • 230V It is interesting, but not obligatory, to use one line per photovoltaic solar panel. This allows among other things a complete modularity of the energy conversion chain.
  • Each energy source (b1), (b2) and (b3) is connected to a respective slave electronic inverter (b4), (b7), and (b5) which may or may not be integrated into its chassis, and which supplies power to a respective transformer (b6), (b ⁇ ) connected to an electrical transmission line (b1 1), which may be single phase or multiphase.
  • the transformer (b6) or (b ⁇ ) is preferably integrated into the power source support or photovoltaic panel chassis (b1), but it can also be integrated in the connection socket between the output of the electronic inverter (b4), (b5) or (b7) ) and the line (b1 1).
  • the electrical transmission line (b1 1) connects each photovoltaic panel (b1) to one or more pilot electronic drives (b10), which are preferably located in a protected technical room, unlike the photovoltaic panels (b1), which are themselves placed outdoors, in order to receive the sun.
  • the inputs (b14) of the pilot drive (s) are either directly connected to an electric transmission line (b1 1) or they use an additional galvanic isolation transformer (b9) which, like the transformer (b6), can , be located in the input connection socket of the pilot electronic dimmer (b10).
  • each slave inverter (b4), (b5) or (b7) a DC / DC electronic converter it would be possible to use in place of each slave inverter (b4), (b5) or (b7) a DC / DC electronic converter, and to carry electrical energy in the lines (b1 1). in continuous mode.
  • This solution has an additional unit cost in electronic drives, it complicates the grouping of panels before the pilot drive (s) (b10) and the management of energy reversibility leads to more complicated electronic structures when an isolation transformer is required.
  • the pilot drive (s) (b10) supply, according to the requirements of the installation specifications, DC (b12) or alternating (b13) outputs.
  • the advantage of AC power transmission, or continuous, by independent line (b1 1) is to eliminate the loop formed by the various DC electrical connections between photovoltaic solar panels (ai), as presented in the state of the art.
  • AC power transmission, or continuous, by independent line (b1 1) can be extended to other devices that includes a power conversion facility.
  • electrochemical batteries (b2) or other electrical energy storage means direct or alternating current, are connected to an electronic variator (b7) of the DC / AC (inverter) or AC / AC type (rectifier connected to an inverter for example) and feed a transformer (b8), which is connected to an input of suitable size of the pilot drive (s) (b10) via a possible transformer (b9).
  • the energy storage means (b2) can be realized with reduced unit voltage blocks, for example 48V, which eliminates the isolation constraint.
  • Several storage means can also be connected directly to the pilot drives (b10), without resorting to an alternative link (b1 1). For example, it is possible to connect said storage means to the DC voltage bus of the pilot drive (b10), or a specific drive dedicated to users (b12) or (b13).
  • generators In the same way other sources of energy can be added, such as wind turbines (b3), or generators, or any other source of electrical power to direct or alternating current.
  • generators produce AC electrical energy, they can be interfaced by a passive diode rectifier or active (controlled). They can be connected either directly to the drive dimmers (b10) or via an electronic dimmer (b5) with one or more transformers (b8) or (b9), all adapted to the nature of the current. They provide. It is advantageous that the structures of the electronic converters (b4), (b5) and (b7) are of the same topological nature, in order to simplify the design of the system, but this is not essential.
  • FIG. 3 shows the general structure of an electrical power transmission system or module of the invention from a source (d) to optional DC (c6) or alternative (c7) users.
  • Said structure is composed of: • an electric power transmission line (c14) composed of at least two connecting wires (c15) and (c16) and an optional screen (c17), which screen can be connected to earth (c10) or to one or other of the midpoints of the transformers (c3) and / or (c4).
  • the screen (c17) is not mandatory because it only serves to improve immunity to electromagnetic disturbances, the number of wires (c15) and (c16) can be increased, or by reinforcing the optional screen ( c17), or if the transformers (c3) and (c4) comprise more than one winding connected to the line (c14) (which is the case of a transmission in differential mode), or even if the transformers (c3) ) and (c4) are polyphase type with several magnetic cores receiving temporally out of phase fluxes or not
  • One or more slave modules each of which integrates at least one energy source or receiver (d), at least one inverter (c2), at least one transformer (c3) connected to at least one line of alternative energy transmission (c14) which comprises one or more optional screens (c ⁇ ) located between its primary and secondary windings and connected to the earth (c10) of the installation, the screen (c ⁇ ) not being mandatory because it only serves to improve immunity to electromagnetic disturbances
  • pilot modules each of which integrates at least one electronic variator (c5), said driver, a transformer (c4) connected to at least one alternative energy transmission line (c14) and comprising a or several optional screens (c9) located between its primary and secondary windings and connected to the ground (c1 1) of the installation, the screen (c9) not being mandatory because it serves only to improve the immunity electromagnetic disturbances; each pilot module can be dedicated to a single or several users of DC (c6) or alternating current (c7) energy; the pilot modules can be connected by their DC voltage bus.
  • Said structure can be multiplied as shown in Figure 2, both at the slave modules (c12) and pilot modules (c13). It is possible for this purpose to connect several sources, photovoltaic solar panels (b1), generators (b3), energy storage means (b2) in parallel and / or in series at the input of the electronic variators (b4), (b5). ) or (b7), under the condition of compatibility between the voltages and the currents of the different elements. It is possible to connect in parallel and / or in series the outputs (b14) of the transformers (b6) or (b8) connected to the power transmission lines (b1 1). In the same way, it is possible to connect the inputs or the outputs of the transformers (b9) in parallel and / or in series.
  • transformers (b6), (b8) or (b9) multiple primary or secondary windings, arranged judiciously according to the elements to be connected to it, whether they are located in slave modules (c12 ) or in pilot modules (c5). It is possible to use several pilot modules (c13). Their inputs connected to the energy transmission line (c14) are then connected either in parallel, or in series, or in series / parallel, the person skilled in the art reserving the best topology. The outputs of these pilot modules (c5), which feed the sources (c6) and (c7), can be connected also in parallel or in series, but it is particularly interesting to dedicate to each type of user (c6) or ( c7) a pilot module (c5). It is then advantageous to connect the pilot modules (c5) by a transformer (c4), which ensures the energy transfers, or to connect them by their DC voltage bus (if it exists).
  • the references [ref 1], [ref 2], [ref 3] and [ref 4] present the various combinations of realizations, between the half-bridge, push-pull, complete bridge, multiple polyphase bridge versions, which are recalled. in the state of the art.
  • the ways of associating these different combinations with one another to a transformer, as well as the use of single-phase or multiphase versions give a multitude of combinations.
  • the advantage of using an alternative electrical energy transmission lies in the possibility of connecting transformers (b6), (b ⁇ ) and (b9) to the transmission line (b1 1), the transformers comprising primary and secondary windings. wound on separate mandrels (as illustrated in Figures 5a and 5b by respectively (e6) and (e7), and described later).
  • This configuration considerably reduces the coupling between the primary and the secondary and makes it possible to place between them, shields (cd) and (c9) very effective. This very interesting advantage is discussed in the subsequent commentary of Figures 5a and 5b.
  • the driver (c5) uses a dual thyristor inverter "VdcOsiDa” and the slave (c2) uses an “IdcOsiDr” thyristor inverter, or the driver (c5) uses an “IdcOsiDr” thyristor inverter and the slave ( c2) uses a dual thyristor inverter "VdcOsiDa”, or the driver (c5) uses a mixed dual thyristor and diode thyristor inverter "VdcOsiDar” and the slave (c2) uses an “IdcOsiDr” thyristor inverter, or the slave (c2) uses a dual thyristor mixed inverter and thyristor diodes "VdcOsiDar” and the driver (c5) uses a thyristor inverter "IdcOsiDr", or the driver (c5) uses a thyristor inverter dual "
  • Either the slave (c2) uses a dual thyristor UPS “VdcOsiDa” and the driver (c5) uses a mixed thyristor and thyristor dual diode “IdcOsiDar” inverter.
  • the driver (c5) and the slave (c2) each use either a dual thyristor UPS “VdcOsiRa”, or a dual thyristor mixed inverter and thyristor “VdcOsiRar”, with a series resonant network resonant (inductor connected in series with a capacitor), or the driver (c5) and the slave (c2) each use either a diode thyristor inverter "VdcOsiRr” or a mixed inverter to dual thyristors and thyristors diode "VdcOsiRar”, with a series resonant network of series type (inductance connected in series with a capacitor), or the driver (c5) and the slave (c2) each use either a thyristor inverter "IdcOsiRa" dual diodes, ie a mixed dual-diode thyristor inverter and "IdcVdcOsi
  • either the driver (c5) and the slave (c2) each use either an "IdcOsiRr” thyristor inverter or a mixed dual thyristor thyristor inverter and "IdcOsiRar” thyristors, with a parallel-type intermediate resonant network. (inductor connected in parallel with a capacitor).
  • the realization of the power conversion functions between the pilot and the users (c6) and (c7) can be done either by the connection on the continuous output of (c5) of suitable dimmers according to the state of the prior art ( inverters of any kind for AC outputs and choppers of any kind for DC outputs), or also by the use of modules (c2) or (c5), configured in cycloconverter mode, as described in [ref 1] and [ref 3].
  • the choice of the best structure must take into account the multiplicity of elementary electronic variators (c2) and (c5). Indirect resonance solutions have the disadvantage of requiring precise frequency monitoring and also of generating surges or overcurrent, that it is possible to control, which makes them nevertheless interesting.
  • the reference (d1) corresponds to a system called “a quadrant of energy” (either it receives energy or it gives it).
  • (d1) corresponds to a DC power source, behaving like a generator, for example a photovoltaic solar panel, or an aerogenerator (connected to a rectifier if it generates alternating current), or else corresponds to a receiver, for example a lamp.
  • This one-quadrant system is connected to a slave inverter at InterS (d17), preferably mounted in push-pull (denoted “IdcOsi Dr"), which injects its energy on the transmission line (d16), itself connected in downstream to the pilot inverter (d19).
  • the reference (d4) corresponds to a so-called “double quadrant of energy” system (it is both a generator and an energy receiver), such as a battery.
  • Energy reversible users such as an electrochemical battery (b2) ( Figure 4b) are connected to two inverters (d17) and (d18) connected in parallel input (wires (d3) connected together and wires (d2) connected together). They can be connected on the terminating side connected to the line (d16) in two possible ways: either in a manner not illustrated by two independent lines (d16) each connected to a specific input of the pilot (d19), or as illustrated , directly parallel to the level (d25) of the secondary (d23) (in the latter case a single line (d16) is required). We then obtain a global assembly (d17) / (d18) which operates in cycloconverter mode.
  • each inverter at InterS (d17) and (d18) comprises two InterS (d7) power switches (thyristor connected in series with a diode) and mounted in push-pull on the transformer (d12) with a midpoint.
  • the control of the transferred energy is done via the delay angle of InterS (d7) with respect to the voltage wave supplied by the pilot inverter (d19).
  • a particularity of this arrangement is that the fault compensation of the line (d16) is performed via at least one capacitor (d1 1) of low value. It is also possible to perform this function, by arranging at least one capacitor (d26) at the output of the line (d16).
  • This decoupling solution which can be juxtaposed with the solution (d11), makes it possible to benefit from the switching protection of the InterS, provided by the transformer leakage inductance (d12).
  • the two connection locations of a decoupling capacitor (d1 1) and (d26) are possible, with different values.
  • the commutation obtained in (d17) and (d18) is called soft, ie with very little loss.
  • the transmission line (d16) may consist of twisted wires or not, mounted in differential mode or not, with or without screen (c17).
  • InterS (d7) slave inverters (d17) and (d18) are made with associations of transistors (d8) with a diode series (d9), as shown in Figure 6 for a single switch (d7).
  • the diode (d10) is optional, it reinforces the protection of (d8).
  • the choice of the technology depends on the specifications, for example for a module connected to a photovoltaic solar panel, the switch (d8) would be more interesting in MOSFET technology.
  • MOSFET metal-oxide-semiconductor
  • the InterP switches (d30) of the pilot inverter (d19) are each formed by the antiparallel combination of a diode f1 and a transistor f2.
  • Figure 7 reproduces this type of InterP switch.
  • the technology of the switches (d8) can be of the P type or of the N type.
  • the man of the art will make the best choice, according to his technological constraints.
  • the structure of the pilot inverter (d19) and that of the slave inverters (d17) and (d18) can use a different form than the one proposed.
  • the slave inverters can for example be mounted as a complete bridge.
  • the pilot inverters are mounted in push-pull as shown in Figures 4a and 4b.
  • Clipping devices may be integrated at the terminations of the line (d16), in order to block parasitic voltages and currents collected by the system. These devices can be incorporated either in the housings of the line terminating connectors (d16) or inside the modules (d17), (d18) or (d19). They can also integrate combinations of capacitors and parallel double winding inductors, used in line protection filters called EMC (electromagnetic compatibility) to block the common mode. All the techniques known to those skilled in the art in the field of information transmission line or energy protection, and of common mode rejection with respect to the differential mode, can be used in the present invention. Differential line architectures, with or without a screen, with or without an additional internal conductor, with or without an EMC filter, with or without a limiter, are particularly usable, the person skilled in the art choosing the best solution.
  • the pilot inverter (d19) with dual thyristors receives all the power of the system.
  • Several inverters (d19) can be connected in parallel, either at their DC bus, or at their AC bus, for example by using an inverter by function or user (c6) or (c7).
  • the level of power required by the pilots who centralize all the power makes it possible to be advantageous to choose a complete bridge type structure.
  • This Inverter generates a voltage wave on its AC output (d24), which is actually rendered trapezoidal by the protective capacitor (d20). We also find in this inverter a soft switch, according to the bibliography mentioned in the state of the art.
  • the optimum overall operation of the dual thyristor inverter (d19) and thyristor inverter (d17) or (d18) array is given when the driver formed by (d19) provides a substantially half-cycle fixed-duty and half-cycle voltage waveform. (substantially higher alternation of the same duration as the lower half).
  • the driver formed by (d19) provides a substantially half-cycle fixed-duty and half-cycle voltage waveform. (substantially higher alternation of the same duration as the lower half).
  • Thyristor slave inverters (d17) and (d18) can be as numerous as possible. Each of them is synchronized to the alternating voltage wave they receive in (d25), by methods known to those skilled in the art and cited in the bibliography mentioned in the state of the art.
  • the values and directions of energy transfer are managed by the relative phase shifts of the voltage and current waves in the different inverters (d17) and (d18). All the associations are authorized on the alternative (d24) or (d25) side, ie in series or in parallel of inputs and outputs on the transmission lines side (d16), since the inverters with thyristors (d17 and (d18) receive a fixed frequency voltage, on which they synchronize.
  • each slave module can transmit energy only if it receives a pilot voltage wave in (d25) (FIGS. 4a and 4b).
  • the consequence is that as long as the pilot inverter (d19) is inactive, no voltage appears on the transmission line (d16).
  • the installation of a solar energy system no longer requires qualified personnel in high voltage.
  • the simple disconnection of a line invalidates the operation of the associated module (d17).
  • the on-going replacement of a photovoltaic panel, or another element then becomes possible.
  • An interesting solution is to place a circuit breaker or fuse holder on each output (d24), as is done on electrical panels of domestic installations. When a panel is disconnected, shaded, or damaged, it does not interfere with the operation of others, since they are all independent.
  • FIGS 5a and 5b show an embodiment of the transformer (d12).
  • a ferromagnetic core or core (e4) of any shape receives on one side the primary winding (e3), which has the appropriate structure (push-pull or single) and on the other side a secondary winding (e5) of structure adequate (push-pull or simple).
  • the choice of the push-pull structure is related to the connection mode of the line (d16) (single or differential, with the midpoint of the transformers connected or not to ground) and the structure of the inverter to which it is connected (full bridge, push-pull or other), the skilled person knowing choose the appropriate configuration.
  • the electromagnetic screen is divided into two parts (e1) and (e2), each being formed of a metal strip, preferably of copper, which surrounds the winding which it protects, but without closing the turn thus formed, in order to do not create induced currents.
  • This type of transformer has a large leakage inductance, which is not at all a problem for the energy conversion structure with thyristor inverter (d17) and (d18) and dual thyristor inverter (d19) connected in parallel. live on their alternate sides. On the contrary, this leakage inductance makes it possible to assist the switching of the thyristors (d7) in a natural way.
  • the transmission line (d16) or (c14) can be made with a shield (c17), and also with a differential transmission, which requires three connecting wires for (d16) and transformers (c3) and (c4) which comprise push-pull windings on the side of each connection (d24) and (d25) to the transmission line.
  • transformers c3 and (c4) which comprise push-pull windings on the side of each connection (d24) and (d25) to the transmission line.
  • the transmission line (d16) or (c14) can carry a high voltage to reduce the transmitted current, and improve the overall efficiency. By reducing the current, the electromagnetic disturbances emitted by the line (d16) or (c14) decrease. Fine wire can be used, reducing the cost of installation.
  • transformers (c3) and (c4) are located inside the body of the connection connectors of the line (c14) to the inverters concerned, respectively (c12) and (c13), and that the whole of the line forming cord (d16) or (c14) with its two connectors each including (c3) or (c4) (with a possible coding of the direction of connection) is molded tightly so as to make the live conductors inaccessible to the user, then he it is possible to use within the line (c14) a value of peak AC voltage such as for example 600V, which value is compatible with the qualities of the standard insulators. Those skilled in the art will choose the best voltage, depending on the technical and economic constraints of the installation.
  • the operating frequency of the assembly is in principle fixed. It can be chosen equal to the value of the power supply network (50Hz in Europe, 60Hz in the USA). In the latter case if the installation is connected to a power supply network, the inverter (d19) can be eliminated, each source (d1) or receiver (d4) then providing a voltage wave at the pilot frequency ( 50Hz in Europe, 60Hz in the USA). In this case, the transformers (d12) will be relatively bulky, but for the powers installed in a solar photovoltaic panel (a hundred of unit watts), they will fit seamlessly in the junction box with their electronic module.
  • each slave module (d17) or (d18) and in the driver (d19) a transmission system, either by carrier currents, or by radio, or even by low-value sub-modulation of the control angles.
  • the pilot inverter (d19) for example perceives this under-modulation through the corresponding position of the current received in (d24).
  • a current sensor makes it possible, for example, to detect this under-modulation and to transform it into relevant information, which the driver (d19) will transmit to the system of supervision of the installation.
  • the pilot inverter (d19) can use the same transmission technique, by sub-modulating, for example, its duty cycle, normally chosen at 50%.
  • the slave module (d17) or (d18) can for example read this sub-modulation at the its synchronization circuit on the pilot voltage from the line (d16), which generates the control pulses of the switches (d7) with the appropriate delay.
  • a phase-locked device PLL may be used to detect this under-modulation.
  • a transmission protocol must then be defined by those skilled in the art, if possible corresponding to a known transmission standard, in order to facilitate their implementation in the control processors.
  • the pilot module (d19) can then interrogate each slave module (d17) or (d18) in turn, by sending on all lines (d16) frames incorporating an address and information to be transmitted.
  • the slave modules (d17) or (d18) respond in the same way, indicating their address and the information to be transmitted.
  • a connection to an external network, Internet, radio or other, is possible, in order to remote control the remote installation.
  • the system of the invention eliminates the connection loop between the generator elements, which in the case of photovoltaic solar systems is a very interesting advantage. This choice also makes it possible to obtain an excellent conversion efficiency, a compensation of the faults of the transmission lines by decoupling capacitors, a clipping of the transmission disturbances received by the line and a modularity of the installation, which makes it independent. the exact number of photovoltaic solar panels, power generators and energy storage elements to achieve the voltage required by the installation. The robustness of the overall system is significantly improved.

Abstract

The invention relates to a system for converting electric energy in which the electric energy user and supplier members are connected together by an alternating current link. Each member is connected to an independent inverter either called pilot or slave. The slave inverters (d17) are each connected to one or more independent energy transmission lines (d16) which are centralised on one or more pilot inverters (d19). The optimal inverter technology of the inverters is the power switch type, connected in series with a diode for the slave inverter, and of the power switch type connected in anti-parallel with a diode for the pilot inverter.

Description

SYSTEME DE GESTION D'ENERGIE ELECTRIQUE A L'AIDE ELECTRIC POWER MANAGEMENT SYSTEM WITH AID
D'ONDULEURSINVERTERS
L'invention concerne un système de gestion d'énergie électrique fournie par une ou plusieurs sources d'énergie à un ou plusieurs utilisateurs, ce système intégrant des onduleurs.The invention relates to an electrical energy management system provided by one or more energy sources to one or more users, this system integrating inverters.
L'invention est plus particulièrement décrite en regard de sources d'énergie que sont des panneaux photovoltaïques sans toutefois y être limitée.The invention is more particularly described with respect to energy sources that are photovoltaic panels without being limited thereto.
L'état de l'art actuel en matière de systèmes d'énergie solaire photovoltaïques est présenté sur la figure 1. Les panneaux photovoltaïques (ai ), de tension unitaire souvent réduite (24V par exemple), sont assemblés en parallèle et en série, en reliant leurs connexions de façon adaptée, afin de former une ligne positive (a2) et une ligne négative (a3), qui alimentent l'entrée (a6) correspondante d'un variateur central (a5). D'autres sources d'énergie, comme des éoliennes (a4) peuvent être connectées en (a10) au variateur central (a5). Au moins une batterie électrochimique ou autre moyen de stockage électrique d'énergie (a9), comme une pile à hydrogène par exemple, peut être reliée au variateur central (a5), tout comme les systèmes utilisateurs d'énergie continue (a7) ou alternative (aδ). Le variateur central (a5) peut être de nature électromécanique, par exemple une association de machines tournantes électriques, mais il peut aussi être de nature électronique. La structure exacte de ce variateur central (a5) a fait l'objet de nombreuses publications et brevets. Le défaut de la configuration présentée à la figure 1 est d'imposer de connecter électriquement les panneaux photovoltaïques solaires directement sur leur support aérien (toit d'immeuble ou support adapté). Une connexion unitaire de chaque panneau serait possible, mais cela augmenterait le coût de la connexion et ne résoudrait pas tous les problèmes qui suivent. En effet, la forte non-linéarité des panneaux photovoltaïques impose de leur choisir un calibre en tension double de leur tension nominale de fonctionnement.The state of the art in the field of photovoltaic solar energy systems is presented in FIG. 1. The photovoltaic panels (ai), of often reduced unit voltage (for example 24V), are assembled in parallel and in series, by connecting their connections in a suitable manner, to form a positive line (a2) and a negative line (a3), which feed the corresponding input (a6) of a central drive (a5). Other energy sources, such as wind turbines (a4) can be connected at (a10) to the central drive (a5). At least one electrochemical battery or other electrical energy storage means (a9), such as a hydrogen cell for example, can be connected to the central drive (a5), as well as the continuous (a7) or alternative energy user systems. (aδ). The central dimmer (a5) may be electromechanical in nature, for example a combination of rotating electrical machines, but it may also be electronic in nature. The exact structure of this central drive (a5) has been the subject of numerous publications and patents. The defect of the configuration presented in FIG. 1 is to impose to electrically connect solar photovoltaic panels directly on their aerial support (roof of building or adapted support). A unit connection of each panel would be possible, but it would increase the cost of the connection and not solve all the problems that follow. Indeed, the strong non-linearity of the panels photovoltaic systems requires them to choose a voltage rating twice their nominal operating voltage.
Afin d'augmenter le rendement de la chaîne de conversion solaire, des tensions élevées UPV (a12) délivrées par les panneaux photovoltaïques sont demandées en entrée (a6) du variateur central (a5). Une norme propose 96V, mais certaines installations proposent jusqu'à 300V pour cette tension UPV (a12). Il en résulte, lorsque les panneaux photovoltaïques (ai ) sont éclairés et non chargés, une tension (a12) fournie au variateur central (a5) qui est sensiblement double de la valeur nominale, c'est à dire 192V pour un système de tension UPV (a12) dont la tension nominale est égale à 96V, et 600V pour un système de tension UPV (a12) dont la tension nominale est égale à 300V. Lorsque l'installateur grimpe sur un toit ou autre support aérien extérieur pour procéder à la connexion électrique des panneaux, il doit prendre des précautions importantes en matière de sécurité, car il manipule des tensions continues élevées dans un environnement hostile (humidité, pluie directe...). Il est donc nécessaire de faire appel à du personnel hautement qualifié, qui prend de plus des risques importants lorsque la pluie arrive. Il est rigoureusement interdit à un client particulier non qualifié d'installer seul un système d'énergie solaire à haute tension. L'autre inconvénient d'un tel assemblage par courant continu des panneaux solaires est que les panneaux doivent compter un nombre particulier de modules élémentaires (ai ) pour atteindre la tension requise. L'ajout de quelques modules est difficile, voire impossible. Si un module est endommagé ou partiellement obscurci par un obstacle, il détériore alors toute la chaîne de conversion.In order to increase the efficiency of the solar conversion chain, high voltages UPV (a12) delivered by the photovoltaic panels are requested at the input (a6) of the central drive (a5). One standard offers 96V, but some installations offer up to 300V for this UPV voltage (a12). As a result, when the photovoltaic panels (ai) are illuminated and not loaded, a voltage (a12) supplied to the central drive (a5) is substantially twice the nominal value, ie 192V for a voltage system UPV (a12) whose nominal voltage is equal to 96V, and 600V for a UPV voltage system (a12) whose nominal voltage is equal to 300V. When the installer climbs onto a roof or other outdoor aerial for the electrical connection of the panels, he must take important safety precautions as he handles high DC voltages in a hostile environment (humidity, direct rain). ..). It is therefore necessary to use highly qualified personnel, who also take significant risks when the rain comes. It is strictly forbidden for an unqualified individual customer to install a high-voltage solar energy system alone. The other disadvantage of such a direct current assembly of the solar panels is that the panels must count a particular number of elementary modules (ai) to achieve the required voltage. Adding some modules is difficult, if not impossible. If a module is damaged or partially obscured by an obstacle, it then deteriorates the entire conversion chain.
Enfin la connexion directe des panneaux solaires (ai ) en forme de ligne à courant continu, fait que l'ensemble des fils posés en extérieur forme une boucle qui peut être très grande. L'entrée (a6) du variateur central (a5) est donc soumise à des perturbations électromagnétiques très importantes, qui peuvent aller jusqu'à sa destruction en cas d'impact de foudre direct ou indirect (par les courants induits dans la terre). Le taux de destruction des variateurs (a5) en technologie électronique est très important, voisin par exemple de 5%, même lorsque des protections sont mises en place et que l'installation est mise à la terre (ai 1 ) par une connexion adaptée (sur la ligne positive ou négative).Finally, the direct connection of the solar panels (ai) in the form of a DC line, makes all the wires placed outdoors form a loop which can be very large. The input (a6) of the central drive (a5) is therefore subject to very large electromagnetic disturbances, which can go to destruction in the event of a direct or indirect lightning strike (by currents induced in the earth). The destruction rate of the inverters (a5) in electronic technology is very important, for example close to 5%, even when protections are put in place and the installation is grounded (ai 1) by a suitable connection ( on the positive or negative line).
La description de l'état de l'art en matière de système de conversion d'énergie électrique met en évidence une lacune importante sur trois points essentiels :The description of the state of the art in terms of electrical energy conversion system highlights a significant gap in three essential points:
• la modularité des systèmes (difficulté par exemple de rajouter des panneaux après installation) • la sécurité lors de l'installation ou d'opération de maintenance en extérieur sur les panneaux photovoltaïques• the modularity of the systems (difficulty, for example, adding panels after installation) • security during installation or maintenance operation outdoors on photovoltaic panels
• la résistance aux agressions électromagnétiques fortes (choc foudre) ou normales (antennes d'émission proches...)• resistance to strong electromagnetic attack (lightning shock) or normal (near transmission antennas ...)
La présente invention a pour but de résoudre tous ces problèmes, tout en apportant d'autres avantages, qui sont énumérés dans les lignes qui suivent.The present invention aims to solve all these problems, while providing other benefits, which are listed in the following lines.
Mentionnons l'état de l'art des variateurs électroniques de puissance, dont les termes et notations sont utilisés dans la description de la présente invention. Il est résumé dans les documents suivants :Let us mention the state of the art of electronic power variators, whose terms and notations are used in the description of the present invention. It is summarized in the following documents:
• [réf 1 ] mémoire d'habilitation à diriger les recherches de François Bernot, présenté à l'UFR STGI de Belfort, France, le 19 janvier 1999• [ref 1] Enabling memory to direct the research of François Bernot, presented at the UFR STGI in Belfort, France, January 19, 1999
• [réf 2] série de 20 articles écrits par Henry Foch sur l'électronique de puissance, articles n° D3150 à D3175, Encyclopédie des techniques de l'ingénieur, 1989• [ref 2] series of 20 articles written by Henry Foch on power electronics, articles No. D3150 to D3175, Encyclopedia of engineering techniques, 1989
• [réf 3] article E3958, électronique de puissance - introduction, par François Bernot Encyclopédie des Techniques de l'Ingénieur, article E3958• [ref 3] article E3958, electronic power - introduction, by François Bernot Encyclopedia of the Techniques of the Engineer, article E3958
• [réf 4] study of the up grading of a DC-AC-AC converter to a mixed structure, IPEMC97, Hangzou (chine), 3-6 November 1997, vol. 2, pages 838 à 843 Cette série d'articles et de mémoire scientifiques propose une bibliographie exhaustive et surtout précise le lexique admis par l'homme de l'art en matière de variateur électronique de puissance. Ce lexique sera utilisé dans la description de l'invention, afin d'en clarifier la présentation. Cette série d'article fait apparaître pour les onduleurs de type pleine onde six catégories principales, qui peuvent chacune être présentées en forme de demi-pont, push-pull, pont complet, pont multiple polyphasé. Notons que le montage push-pull pour un onduleur concerne une structure qui intègre au moins un transformateur, lequel comporte au moins un enroulement double à point milieu, ledit enroulement étant en général bobiné sur le même noyau magnétique, afin d'augmenter le couplage entre chaque demi-enroulement. La dénomination push-pull concerne aussi le transformateur seul qui peut alors être utilisé dans une transmission par exemple en mode différentiel à trois fils, avec ou sans écran. La liste suivante présente différents types d'onduleurs, avec leur écriture symbolique, telle que présentée dans [réf 1 ] à la page 138 (le symbole i représente le nombre de phases du côté alternatif du variateur) :• [ref. 4] study of the up-grading of a DC-AC-AC converter to a mixed structure, IPEMC97, Hangzou (China), 3-6 November 1997, vol. 2, pp. 838-843 This series of articles and scientific memoirs offers an exhaustive bibliography and especially precise lexicon admitted by those skilled in the art in the field of electronic power variator. This lexicon will be used in the description of the invention, in order to clarify the presentation. This series of articles shows for the wave inverters six main categories, which can each be presented in the form of half-bridge, push-pull, full bridge, polyphase multiple bridge. Note that the push-pull assembly for an inverter relates to a structure that integrates at least one transformer, which comprises at least one double winding midpoint, said winding being generally wound on the same magnetic core, to increase the coupling between each half-winding. The push-pull denomination also concerns the transformer alone which can then be used in a transmission for example in three-wire differential mode, with or without a screen. The following list shows different types of inverters, with their symbolic writing, as presented in [ref 1] on page 138 (the symbol i represents the number of phases on the AC side of the drive):
- onduleurs pleine onde de courant, c'est à dire incluant côté continu une inductance de lissage- inverters full wave current, ie including continuous side inductance smoothing
• onduleur ne comportant que des thyristors, écrit « IdcOsiDr » (en version directe) et « IdcOsiRr » (en version résonante)• inverter with only thyristors, written "IdcOsiDr" (in direct version) and "IdcOsiRr" (in resonant version)
• onduleur ne comportant que des thyristors diodes duaux, écrit « IdcOsiDa » (en version directe) et « IdcOsiRa » (en version résonante)• inverter comprising only dual diode thyristors, written "IdcOsiDa" (in direct version) and "IdcOsiRa" (in resonant version)
• onduleur mixte comportant autant de thyristors que de thyristors diodes duaux, écrit « IdcOsiDar » (en version directe) et « IdcOsiRar »• mixed inverter with as many thyristors as thyristors dual diodes written "IdcOsiDar" (direct version) and "IdcOsiRar"
(en version résonante) onduleurs pleine onde de tension, c'est à dire incluant côté continu un condensateur de lissage • onduleur ne comportant que des thyristors diodes, écrit « VdcOsiDr » (en version directe) et « VdcOsiRr » (en version résonante)(in resonant version) full voltage wave inverters, ie including continuous side a smoothing capacitor • inverter with only diode thyristors, written "VdcOsiDr" (in direct version) and "VdcOsiRr" (in resonant version)
• onduleur ne comportant que des thyristors duaux, écrit « VdcOsiDa » (en version directe) et « VdcOsiRa » (en version résonante)• inverter with only dual thyristors, written "VdcOsiDa" (in direct version) and "VdcOsiRa" (in resonant version)
• onduleur mixte comportant autant de thyristors diodes que de thyristors duaux, écrit « VdcOsiDar » (en version directe) et « VdcOsiRar » (en version résonante). Précisons que l'état de l'art mentionné utilise les mots thyristor ou thyristor- diode dual pour l'association en série d'une diode avec un interrupteur de puissance, comme décrit à la figure 6. Nous appellerons dans la suite de la description ces interrupteurs à diode série, sous le nom « InterS ». L'état de l'art mentionné utilise les mots thyristor-dual ou thyristor-diode pour l'association en antiparallèle d'une diode avec un interrupteur de puissance, comme décrit à la figure 7. Nous appellerons dans la suite de la description ces interrupteurs à diode série, sous le nom « InterP ».• mixed inverter with as many diode thyristors as dual thyristors, written "VdcOsiDar" (direct version) and "VdcOsiRar" (in resonant version). Note that the state of the art mentioned uses the words thyristor or thyristor-dual diode for the series association of a diode with a power switch, as described in Figure 6. We will call in the following description these series diode switches, under the name "InterS". The state of the art mentioned uses the words thyristor-dual or thyristor-diode for the antiparallel combination of a diode with a power switch, as described in FIG. 7. In the rest of the description, we will call these series diode switches, under the name "InterP".
La classe des onduleurs intègre la classe des redresseurs réversibles en énergie. Le mot bus de tension continue décrit les deux terminaisons à courant continu, l'une positive et l'autre négative d'un onduleur de tension, au niveau de l'élément de filtrage continu (inductance ou condensateur). Par opposition le bus alternatif concerne les sorties à courant alternatif.The class of inverters integrates the class of reversible rectifiers into energy. The DC bus word describes the two DC terminations, one positive and the other negative of a voltage inverter, at the DC filter element (inductor or capacitor). In contrast the AC bus is for AC outputs.
Le système de gestion de l'invention est obtenu selon la revendication 1.The management system of the invention is obtained according to claim 1.
D'autres caractéristiques du système se retrouvent dans les revendications dépendantes.Other features of the system are found in the dependent claims.
La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l'invention, et à partir des illustrations ci-jointes, dans lesquelles : La figure 2 illustre des exemples d'application du système de gestion d'énergie électrique de l'invention;The present invention is now described with the aid of examples which are only illustrative and in no way limit the scope of the invention, and from the attached illustrations, in which: FIG. 2 illustrates examples of application of the electrical energy management system of the invention;
La figure 3 est un schéma de la structure générale du système de gestion d'énergie électrique de l'invention à partir d'onduleurs ; - Les figures 4a et 4b représentent respectivement deux variantes de réalisation du système de gestion selon le type de système producteur d'énergie ;Figure 3 is a diagram of the general structure of the electrical energy management system of the invention from inverters; - Figures 4a and 4b respectively show two embodiments of the management system according to the type of energy generating system;
Les figures 5a et 5b sont des vues en coupe, respectivement de dessus et de côté d'un exemple de transformateur associé à un onduleur ; - Les figures 6 et 7 illustrent respectivement deux types d'interrupteurs de puissance.FIGS. 5a and 5b are sectional views, respectively from above and from the side of an exemplary transformer associated with an inverter; - Figures 6 and 7 respectively illustrate two types of power switches.
La figure 2 illustre des exemples d'application du système de gestion de l'invention. Le système permet de créer une liaison en courant alternatif entre des sources d'énergie, telles que des panneaux solaires photovoltaïques (b1 ), une batterie électrochimique (b2), un aérogénérateur (b3) du type éolienne, un injecteur d'énergie dans le réseau de distribution électrique, ou tout autre dispositif de transfert d'énergie, par l'intermédiaire de lignes de transfert d'énergie électrique indépendantes (b1 1 ). L'énergie délivrée peut être employée de façon optionnelle par des utilisateurs (b12) ou (b13) ayant besoin d'une alimentation en continu (par exemple un éclairage, des moteurs) ou en alternatif (réinjection sur le réseau par exemple ou alimentation autonome de 230V). Il est intéressant, mais non obligatoire d'utiliser une ligne par panneau solaire photovoltaïque. Ceci autorise entre autres une modularité complète de la chaîne de conversion d'énergie. Chaque source d'énergie (b1 ), (b2) et (b3) est connectée à un onduleur électronique esclave respectif (b4), (b7), et (b5) qui peut être intégré ou non dans son châssis, et qui alimente un transformateur respectif (b6), (bδ) relié à une ligne de transmission électrique (b1 1 ), qui peut être monophasée ou polyphasée. Le transformateur (b6) ou (bδ) est de préférence intégré dans le support de la source d'énergie ou le châssis du panneau photovoltaïque (b1 ), mais il peut être aussi intégré dans la prise de connexion entre la sortie de l'onduleur électronique (b4), (b5) ou (b7) et la ligne (b1 1 ). La ligne de transmission électrique (b1 1 ) relie chaque panneau photovoltaïque (b1 ) à un ou plusieurs variateurs électroniques pilotes (b10), qui sont de préférence situés dans un local technique protégé, au contraire des panneaux photovoltaïques (b1 ), qui sont eux placés en extérieur, afin de recevoir le soleil. Les entrées (b14) du ou des variateurs pilotes sont soit reliées directement chacune à une ligne de transmission électrique (b1 1 ), soit elles utilisent un transformateur additionnel d'isolation galvanique (b9), qui peut, tout comme le transformateur (b6), être situé dans la prise de connexion d'entrée du variateur électronique pilote (b10).Figure 2 illustrates examples of application of the management system of the invention. The system makes it possible to create an AC link between energy sources, such as photovoltaic solar panels (b1), an electrochemical battery (b2), a wind turbine (b3), an energy injector in the electrical distribution network, or any other energy transfer device, via independent electrical energy transfer lines (b1 1). The delivered energy can be optionally used by users (b12) or (b13) needing a continuous supply (for example lighting, motors) or alternatively (reinjection on the network for example or autonomous power supply). 230V). It is interesting, but not obligatory, to use one line per photovoltaic solar panel. This allows among other things a complete modularity of the energy conversion chain. Each energy source (b1), (b2) and (b3) is connected to a respective slave electronic inverter (b4), (b7), and (b5) which may or may not be integrated into its chassis, and which supplies power to a respective transformer (b6), (bδ) connected to an electrical transmission line (b1 1), which may be single phase or multiphase. The transformer (b6) or (bδ) is preferably integrated into the power source support or photovoltaic panel chassis (b1), but it can also be integrated in the connection socket between the output of the electronic inverter (b4), (b5) or (b7) ) and the line (b1 1). The electrical transmission line (b1 1) connects each photovoltaic panel (b1) to one or more pilot electronic drives (b10), which are preferably located in a protected technical room, unlike the photovoltaic panels (b1), which are themselves placed outdoors, in order to receive the sun. The inputs (b14) of the pilot drive (s) are either directly connected to an electric transmission line (b1 1) or they use an additional galvanic isolation transformer (b9) which, like the transformer (b6), can , be located in the input connection socket of the pilot electronic dimmer (b10).
Dans une autre réalisation, il est possible d'utiliser une transmission à la fréquence du réseau de distribution d'énergie public (50Hz en Europe, 60Hz en Amérique) et dans ce cas d'éliminer le pilote (b10). Ceci est discuté dans un autre paragraphe. Dans une autre réalisation, il serait possible d'utiliser à la place de chaque onduleur esclave (b4), (b5) ou (b7) un convertisseur électronique continu/continu, et de transporter l'énergie électrique dans les lignes (b1 1 ) en mode continu. Cette solution présente un surcoût unitaire dans les variateurs électroniques, elle complique les regroupements de panneaux avant le ou les variateurs pilotes (b10) et la gestion de la réversibilité énergétique conduit à des structures électroniques plus compliquées lorsqu'un transformateur d'isolement est requis. Le ou les variateurs pilotes (b10) fournissent selon les besoins du cahier des charges de l'installation des sorties à courant continu (b12) ou alternatif (b13). L'avantage que procure la transmission de l'énergie en courant alternatif, ou continu, par ligne indépendante (b1 1 ) est d'éliminer la boucle formée par les différentes connexions électriques à courant continu entre les panneaux solaires photovoltaïques (ai ), comme présenté dans l'état de l'art.In another embodiment, it is possible to use a transmission at the frequency of the public power distribution network (50Hz in Europe, 60Hz in America) and in this case to eliminate the driver (b10). This is discussed in another paragraph. In another embodiment, it would be possible to use in place of each slave inverter (b4), (b5) or (b7) a DC / DC electronic converter, and to carry electrical energy in the lines (b1 1). in continuous mode. This solution has an additional unit cost in electronic drives, it complicates the grouping of panels before the pilot drive (s) (b10) and the management of energy reversibility leads to more complicated electronic structures when an isolation transformer is required. The pilot drive (s) (b10) supply, according to the requirements of the installation specifications, DC (b12) or alternating (b13) outputs. The advantage of AC power transmission, or continuous, by independent line (b1 1) is to eliminate the loop formed by the various DC electrical connections between photovoltaic solar panels (ai), as presented in the state of the art.
L'idée de la transmission de l'énergie électrique en courant alternatif, ou continu, par ligne indépendante (b1 1 ) peut être étendue aux autres appareils que comprend une installation de conversion d'énergie. Par exemple des batteries électrochimiques (b2) ou autres moyens de stockage d'énergie électrique à courant continu ou alternatif, sont reliées à un variateur électronique (b7) de type continu/alternatif (onduleur) ou alternatif/alternatif (redresseur connecté à un onduleur par exemple) et alimentent un transformateur (b8), lequel est relié à une entrée de calibre adaptée du ou des variateurs pilotes (b10) via un éventuel transformateur (b9). De cette façon, le moyen de stockage d'énergie (b2) peut être réalisé avec des blocs de tension unitaire réduite, par exemple 48V, qui élimine la contrainte de l'isolement. Plusieurs moyens de stockage peuvent aussi être connectés directement aux variateurs pilotes (b10), sans recourir à une liaison alternative (b1 1 ). Par exemple, il est possible de connecter lesdits moyens de stockage au bus de tension continue du variateur pilote (b10), ou d'un variateur spécifique, dédié aux utilisateurs (b12) ou (b13).The idea of AC power transmission, or continuous, by independent line (b1 1) can be extended to other devices that includes a power conversion facility. For example, electrochemical batteries (b2) or other electrical energy storage means, direct or alternating current, are connected to an electronic variator (b7) of the DC / AC (inverter) or AC / AC type (rectifier connected to an inverter for example) and feed a transformer (b8), which is connected to an input of suitable size of the pilot drive (s) (b10) via a possible transformer (b9). In this way, the energy storage means (b2) can be realized with reduced unit voltage blocks, for example 48V, which eliminates the isolation constraint. Several storage means can also be connected directly to the pilot drives (b10), without resorting to an alternative link (b1 1). For example, it is possible to connect said storage means to the DC voltage bus of the pilot drive (b10), or a specific drive dedicated to users (b12) or (b13).
De la même façon d'autres sources d'énergie peuvent être ajoutées, comme des aérogénérateurs (b3), ou des groupes électrogénérateurs, ou encore toute autre source d'énergie électrique à courant continu ou alternatif. Si lesdits générateurs produisent une énergie électrique à courant alternatif, ils peuvent être interfaces par un redresseur passif à diodes ou actif (commandé). Ils peuvent être connectés soit directement aux variateurs pilotes (b10), soit par l'intermédiaire d'un variateur électronique (b5) avec un ou plusieurs transformateurs (b8) ou (b9), le tout étant adapté à la nature du courant qu'ils fournissent. Il est avantageux que les structures des convertisseurs électroniques (b4), (b5) et (b7) soient de même nature topologique, afin de simplifier la conception du système, mais cela n'est pas indispensable. La figure 3 présente la structure générale d'un système ou module de transmission d'énergie électrique de l'invention depuis une source (d ) jusqu'à des utilisateurs optionnels à courant continu (c6) ou alternatif (c7). Ladite structure se compose : • d'une ligne de transmission d'énergie électrique (c14) composée d'au moins deux fils de liaison (c15) et (c16) et d'un écran optionnel (c17), lequel écran peut être relié à la terre (c10) ou à l'un ou l'autre des points milieux des transformateurs (c3) et/ou (c4). L'écran (c17) n'est pas obligatoire car il ne sert qu'à améliorer l'immunité aux perturbations électromagnétiques, le nombre de fils (c15) et (c16) peut être augmenté, soit en renforcement de l'écran optionnel (c17), soit si les transformateurs (c3) et (c4) comportent plus qu'un seul enroulement relié à la ligne (c14) (ce qui est le cas d'une transmission en mode différentiel), soit encore si les transformateurs (c3) et (c4) sont de type polyphasé à plusieurs noyaux magnétiques recevant des flux déphasés temporellement ou nonIn the same way other sources of energy can be added, such as wind turbines (b3), or generators, or any other source of electrical power to direct or alternating current. If said generators produce AC electrical energy, they can be interfaced by a passive diode rectifier or active (controlled). They can be connected either directly to the drive dimmers (b10) or via an electronic dimmer (b5) with one or more transformers (b8) or (b9), all adapted to the nature of the current. They provide. It is advantageous that the structures of the electronic converters (b4), (b5) and (b7) are of the same topological nature, in order to simplify the design of the system, but this is not essential. Figure 3 shows the general structure of an electrical power transmission system or module of the invention from a source (d) to optional DC (c6) or alternative (c7) users. Said structure is composed of: • an electric power transmission line (c14) composed of at least two connecting wires (c15) and (c16) and an optional screen (c17), which screen can be connected to earth (c10) or to one or other of the midpoints of the transformers (c3) and / or (c4). The screen (c17) is not mandatory because it only serves to improve immunity to electromagnetic disturbances, the number of wires (c15) and (c16) can be increased, or by reinforcing the optional screen ( c17), or if the transformers (c3) and (c4) comprise more than one winding connected to the line (c14) (which is the case of a transmission in differential mode), or even if the transformers (c3) ) and (c4) are polyphase type with several magnetic cores receiving temporally out of phase fluxes or not
• d'un ou plusieurs modules esclaves (c12), qui intègrent chacun au moins une source ou récepteur d'énergie (d ), au moins un onduleur (c2), au moins un transformateur (c3) relié à au moins une ligne de transmission d'énergie alternative (c14) laquelle comporte un ou plusieurs écrans optionnels (cδ) situé entre ses enroulements primaires et secondaires et relié à la terre (c10) de l'installation, l'écran (cδ) n'étant pas obligatoire car il ne sert qu'à améliorer l'immunité aux perturbations électromagnétiquesOne or more slave modules (c12), each of which integrates at least one energy source or receiver (d), at least one inverter (c2), at least one transformer (c3) connected to at least one line of alternative energy transmission (c14) which comprises one or more optional screens (cδ) located between its primary and secondary windings and connected to the earth (c10) of the installation, the screen (cδ) not being mandatory because it only serves to improve immunity to electromagnetic disturbances
• d'un ou plusieurs modules pilotes (c13), qui intègrent chacun au moins un variateur électronique (c5) dit pilote, un transformateur (c4), relié à au moins une ligne de transmission d'énergie alternative (c14) et comportant un ou plusieurs écrans optionnels (c9) situé entre ses enroulements primaires et secondaires et relié à la terre (c1 1 ) de l'installation, l'écran (c9) n'étant pas obligatoire car il ne sert qu'à améliorer l'immunité aux perturbations électromagnétiques ; chaque module pilote peut être dédié à un seul ou plusieurs utilisateurs d'énergie à courant continu (c6) ou à courant alternatif (c7) ; les modules pilotes peuvent être reliés par leur bus de tension continue.One or more pilot modules (c13), each of which integrates at least one electronic variator (c5), said driver, a transformer (c4) connected to at least one alternative energy transmission line (c14) and comprising a or several optional screens (c9) located between its primary and secondary windings and connected to the ground (c1 1) of the installation, the screen (c9) not being mandatory because it serves only to improve the immunity electromagnetic disturbances; each pilot module can be dedicated to a single or several users of DC (c6) or alternating current (c7) energy; the pilot modules can be connected by their DC voltage bus.
Ladite structure peut être multipliée comme le présente la figure 2, tant au niveau des modules esclaves (c12), que des modules pilotes (c13). Il est possible à cet effet de connecter plusieurs sources, panneaux solaires photovoltaïques (b1 ), générateurs (b3), moyens de stockage d'énergie (b2) en parallèle et/ou en série en entrée des variateurs électroniques (b4), (b5) ou (b7), sous la condition de compatibilité entre les tensions et les courants des différents éléments. Il est possible de relier en parallèle et/ou en série les sorties (b14) des transformateurs (b6) ou (b8) reliées aux lignes de transmission d'énergie (b1 1 ). De la même façon, il est possible de relier en parallèle et/ou en série les entrée ou les sorties des transformateurs (b9). Il est possible d'utiliser parmi les transformateurs (b6), (b8) ou (b9) des enroulements primaires ou secondaires multiples, disposés de façon judicieuse en fonction des éléments à y connecter, qu'ils soient situés dans des modules esclaves (c12) ou dans des modules pilotes (c5). Il est possible d'utiliser plusieurs modules pilotes (c13). Leurs entrées reliées à la ligne de transmission d'énergie (c14) sont alors connectées soit en parallèle, soit en série, soit en série/parallèle, l'homme de l'art se réservant la meilleure topologie. Les sorties de ces modules pilotes (c5), qui alimentent les sources (c6) et (c7), peuvent être reliées aussi en parallèle ou en série, mais il est particulièrement intéressant de dédier à chaque type d'utilisateur (c6) ou (c7) un module pilote (c5). Il est alors avantageux de relier les modules pilotes (c5) par un transformateur (c4), qui assure les transferts d'énergie, ou encore de les connecter par leur bus de tension continue (s'il existe).Said structure can be multiplied as shown in Figure 2, both at the slave modules (c12) and pilot modules (c13). It is possible for this purpose to connect several sources, photovoltaic solar panels (b1), generators (b3), energy storage means (b2) in parallel and / or in series at the input of the electronic variators (b4), (b5). ) or (b7), under the condition of compatibility between the voltages and the currents of the different elements. It is possible to connect in parallel and / or in series the outputs (b14) of the transformers (b6) or (b8) connected to the power transmission lines (b1 1). In the same way, it is possible to connect the inputs or the outputs of the transformers (b9) in parallel and / or in series. It is possible to use among the transformers (b6), (b8) or (b9) multiple primary or secondary windings, arranged judiciously according to the elements to be connected to it, whether they are located in slave modules (c12 ) or in pilot modules (c5). It is possible to use several pilot modules (c13). Their inputs connected to the energy transmission line (c14) are then connected either in parallel, or in series, or in series / parallel, the person skilled in the art reserving the best topology. The outputs of these pilot modules (c5), which feed the sources (c6) and (c7), can be connected also in parallel or in series, but it is particularly interesting to dedicate to each type of user (c6) or ( c7) a pilot module (c5). It is then advantageous to connect the pilot modules (c5) by a transformer (c4), which ensures the energy transfers, or to connect them by their DC voltage bus (if it exists).
Il apparaît dans la chaîne de conversion proposée à la figure 2 et à la figure 3 une multitude d'étages de conversion d'énergie électrique, variateurs électroniques, transformateurs et autres. Il est intéressant de choisir la meilleure topologie de variateurs électroniques, afin d'obtenir un rendement de conversion le meilleur possible. La classe des onduleurs pleine onde à commutation naturelle, comme le propose l'état de l'art dans les références [réf 1], [réf 2], [réf 3] met en évidence que les contraintes imposées notamment par les défauts de la ligne de transmission (c14) sont intégrées dans le fonctionnement naturel des variateurs électroniques (c2) et (c5). La meilleure structure de variateur électronique vis à vis de cette contrainte de réalisation importante est donc celle des onduleurs de type pleine onde, c'est à dire où la forme d'onde alternative ne fait pas apparaître de surdécoupage, que l'onde soit de type rectangulaire, trapézoïdale ou sinusoïdale. Les références [réf 1 ], [réf 2], [réf 3] et [réf 4] présentent les différentes combinaisons de réalisations, entre les versions à demi-pont, push-pull, pont complet, pont multiple polyphasé, qui sont rappelées dans l'état de l'art. Les façons d'associer ces différentes combinaisons entre elles à un transformateur, ainsi que l'utilisation de versions monophasées ou polyphasées donnent une multitude de combinaisons. L'intérêt d'utiliser une transmission d'énergie électrique alternative réside dans la possibilité de connecter des transformateurs (b6), (bδ) et (b9) à la ligne de transmission (b1 1 ), les transformateurs comportant des enroulements primaires et secondaires bobinés sur des mandrins séparés (tel qu'illustrés sur les figures 5a et 5b par respectivement (e6) et (e7), et décrits plus loin). Cette configuration diminue considérablement le couplage entre les primaires et les secondaires et permet de placer entre ces derniers, des écrans de protection (cδ) et (c9) très efficaces. Cet avantage très intéressant est discuté dans le commentaire ultérieur des figures 5a et 5b.It appears in the conversion chain proposed in Figure 2 and Figure 3 a multitude of electrical energy conversion stages, electronic drives, transformers and others. It is interesting to choose the best topology of electronic drives, in order to obtain a performance of conversion the best possible. The class of natural-wave full-wave inverters, as proposed by the state of the art in the references [ref 1], [ref 2], [ref 3], highlights that the constraints imposed in particular by the defects of the transmission line (c14) are integrated in the natural operation of electronic drives (c2) and (c5). The best structure of the electronic variator with respect to this important embodiment constraint is therefore that of the inverters of the full wave type, ie where the alternative waveform does not show over-cutting, that the wave is of rectangular, trapezoidal or sinusoidal type. The references [ref 1], [ref 2], [ref 3] and [ref 4] present the various combinations of realizations, between the half-bridge, push-pull, complete bridge, multiple polyphase bridge versions, which are recalled. in the state of the art. The ways of associating these different combinations with one another to a transformer, as well as the use of single-phase or multiphase versions give a multitude of combinations. The advantage of using an alternative electrical energy transmission lies in the possibility of connecting transformers (b6), (bδ) and (b9) to the transmission line (b1 1), the transformers comprising primary and secondary windings. wound on separate mandrels (as illustrated in Figures 5a and 5b by respectively (e6) and (e7), and described later). This configuration considerably reduces the coupling between the primary and the secondary and makes it possible to place between them, shields (cd) and (c9) very effective. This very interesting advantage is discussed in the subsequent commentary of Figures 5a and 5b.
En regard de la figure 3, il est important de considérer la connexion des onduleurs (c2) et (c5) par leurs sorties alternatives respectives, soit de façon directe, soit de façon indirecte en y interposant un élément résonant adéquat. Ceci n'exclut pas le montage en cycloconvertisseur d'un ou plusieurs des variateurs (c2) ou (c5). Les principales combinaisons possibles entre la structure du pilote (c5) et de l'esclave (c2) sont les suivantes : 1 ) soit une association directe des deux bornes de tension alternative de (c2) et (c5), c'est à dire sans élément résonant intermédiaire relié à la connexion alternative commune, et avec un ou des transformateurs intermédiaires possibles, qui dans notre cas sont (c3), (c4), et le pilote (c5) et l'esclave (c2) étant tels que :With reference to FIG. 3, it is important to consider the connection of the inverters (c2) and (c5) by their respective alternating outputs, either directly or indirectly by interposing a suitable resonant element therein. This does not exclude the cycloconverter mounting of one or more dimmers (c2) or (c5). The main possible combinations between the driver structure (c5) and the slave (c2) are as follows: 1) is a direct association of the two AC voltage terminals of (c2) and (c5), ie without any intermediate resonant element connected to the common AC connection, and with one or more possible intermediate transformers, which in our case are (c3), (c4), and the driver (c5) and the slave (c2) being such that:
• le pilote (c5) utilise un onduleur à thyristors duaux « VdcOsiDa » et l'esclave (c2) utilise un onduleur à thyristors « IdcOsiDr », ou le pilote (c5) utilise un onduleur à thyristors « IdcOsiDr » et l'esclave (c2) utilise un onduleur à thyristors duaux « VdcOsiDa », ou le pilote (c5) utilise un onduleur mixte à thyristors duaux et thyristors diode « VdcOsiDar » et l'esclave (c2) utilise un onduleur à thyristors « IdcOsiDr », ou l'esclave (c2) utilise un onduleur mixte à thyristors duaux et thyristors diode « VdcOsiDar » et le pilote (c5) utilise un onduleur à thyristors « IdcOsiDr », ou le pilote (c5) utilise un onduleur à thyristors duaux « VdcOsiDa » et l'esclave (c2) utilise un onduleur mixte à thyristors et thyristors diodes duaux « IdcOsiDar »• the driver (c5) uses a dual thyristor inverter "VdcOsiDa" and the slave (c2) uses an "IdcOsiDr" thyristor inverter, or the driver (c5) uses an "IdcOsiDr" thyristor inverter and the slave ( c2) uses a dual thyristor inverter "VdcOsiDa", or the driver (c5) uses a mixed dual thyristor and diode thyristor inverter "VdcOsiDar" and the slave (c2) uses an "IdcOsiDr" thyristor inverter, or the slave (c2) uses a dual thyristor mixed inverter and thyristor diodes "VdcOsiDar" and the driver (c5) uses a thyristor inverter "IdcOsiDr", or the driver (c5) uses a thyristor inverter dual "VdcOsiDa" and the slave (c2) uses a mixed inverter with thyristors and thyristors dual diodes "IdcOsiDar"
• soit l'esclave (c2) utilise un onduleur à thyristors duaux « VdcOsiDa » et le pilote (c5) utilise un onduleur mixte à thyristors et thyristors diodes duaux « IdcOsiDar ».Either the slave (c2) uses a dual thyristor UPS "VdcOsiDa" and the driver (c5) uses a mixed thyristor and thyristor dual diode "IdcOsiDar" inverter.
2) soit une association indirecte des deux terminaisons alternatives de (c2) et (c5), c'est à dire avec élément résonant intermédiaire relié à la connexion alternative commune, et avec un ou des transformateurs intermédiaires possibles (qui dans notre cas sont (c3), (c4), et :2) an indirect association of the two alternative terminations of (c2) and (c5), ie with intermediate resonant element connected to the common alternative connection, and with one or more possible intermediate transformers (which in our case are ( c3), (c4), and:
• le pilote (c5) et l'esclave (c2) utilisent chacun au choix, soit un onduleur à thyristors duaux « VdcOsiRa », soit un onduleur mixte à thyristors duaux et thyristors diode « VdcOsiRar », avec un réseau résonant intermédiaire de type série (inductance connectée en série avec un condensateur), ou le pilote (c5) et l'esclave (c2) utilisent chacun au choix, soit un onduleur à thyristors diodes « VdcOsiRr », soit un onduleur mixte à thyristors duaux et thyristors diode « VdcOsiRar », avec un réseau résonant intermédiaire de type série (inductance connectée en série avec un condensateur), ou le pilote (c5) et l'esclave (c2) utilisent chacun au choix, soit un onduleur à thyristors diodes duaux « IdcOsiRa », soit un onduleur mixte à thyristors diodes duaux et thyristors « IdcVdcOsiRar », avec un réseau résonant intermédiaire de type parallèle (inductance connectée en parallèle avec un condensateur), ou• the driver (c5) and the slave (c2) each use either a dual thyristor UPS "VdcOsiRa", or a dual thyristor mixed inverter and thyristor "VdcOsiRar", with a series resonant network resonant (inductor connected in series with a capacitor), or the driver (c5) and the slave (c2) each use either a diode thyristor inverter "VdcOsiRr" or a mixed inverter to dual thyristors and thyristors diode "VdcOsiRar", with a series resonant network of series type (inductance connected in series with a capacitor), or the driver (c5) and the slave (c2) each use either a thyristor inverter "IdcOsiRa" dual diodes, ie a mixed dual-diode thyristor inverter and "IdcVdcOsiRar" thyristors, with a parallel-type intermediate resonance network (inductance connected in parallel with a capacitor), or
• soit le pilote (c5) et l'esclave (c2) utilisent chacun au choix, soit un onduleur à thyristors « IdcOsiRr », soit un onduleur mixte à thyristors diodes duaux et thyristors « IdcOsiRar », avec un réseau résonant intermédiaire de type parallèle (inductance connectée en parallèle avec un condensateur).• either the driver (c5) and the slave (c2) each use either an "IdcOsiRr" thyristor inverter or a mixed dual thyristor thyristor inverter and "IdcOsiRar" thyristors, with a parallel-type intermediate resonant network. (inductor connected in parallel with a capacitor).
Ces associations sont indépendantes du nombre de phases, noté i, et de la configuration en demi-pont, push-pull, pont complet et autres formes connues, telles que décrites à la référence [réf 3]. On pourra combiner les structures, en prenant par exemple pour (c2) un demi-pont et pour (c5) un pont complet. Le réseau résonant peut être placé en différents endroits, soit entre (c2) et (c3), soit entre (c4) et (c5), soit entre (c3) et (c4) (d'un côté ou l'autre de la ligne (c14)).These associations are independent of the number of phases, noted i, and the half-bridge configuration, push-pull, full bridge and other known forms, as described in reference [ref 3]. We can combine the structures, taking for example (c2) a half bridge and for (c5) a complete bridge. The resonant network may be placed in different places, either between (c2) and (c3), or between (c4) and (c5), or between (c3) and (c4) (on either side of the line (c14)).
La réalisation des fonctions de conversion de puissance entre le pilote et les utilisateurs (c6) et (c7), peut se faire soit par la connexion sur la sortie continue de (c5) de variateurs adaptés selon l'état de l'art connu (onduleurs de toute nature pour les sorties en courant alternatif et hacheurs de toute nature pour les sorties en courant continu), soit aussi par l'utilisation de modules (c2) ou (c5), configuré en mode cycloconvertisseur, tel que décrit dans [réf 1 ] et [réf 3]. D'un point de vue général, le choix de la meilleure structure doit tenir compte de la multiplicité des variateurs électroniques élémentaires (c2) et (c5). Les solutions indirectes à résonance présentent l'inconvénient de nécessiter un suivi de fréquence précis et aussi d'engendrer à vide des surtensions ou surcourants, qu'il est possible de maîtriser, ce qui les rend néanmoins intéressantes. Une solution optimale, parmi d'autres, réside dans une structure directe, où un ou plusieurs onduleurs à thyristors duaux « VdcOsiDa » réalisent la fonction de pilote (c5) et des onduleurs à thyristors « IdcOsiDr » réalisent les fonctions esclaves (c2). Les figures 4a et 4b présentent cette solution en détail.The realization of the power conversion functions between the pilot and the users (c6) and (c7), can be done either by the connection on the continuous output of (c5) of suitable dimmers according to the state of the prior art ( inverters of any kind for AC outputs and choppers of any kind for DC outputs), or also by the use of modules (c2) or (c5), configured in cycloconverter mode, as described in [ref 1] and [ref 3]. From a general point of view, the choice of the best structure must take into account the multiplicity of elementary electronic variators (c2) and (c5). Indirect resonance solutions have the disadvantage of requiring precise frequency monitoring and also of generating surges or overcurrent, that it is possible to control, which makes them nevertheless interesting. An optimal solution, among others, lies in a direct structure, where one or more "VdcOsiDa" dual thyristor inverters perform the pilot function (c5) and "IdcOsiDr" thyristor inverters perform the slave functions (c2). Figures 4a and 4b show this solution in detail.
En regard de la figure 4a, la référence (d1 ) correspond à système dit à « un quadrant d'énergie » (soit il reçoit de l'énergie, soit il en donne). Ainsi (d1 ) correspond à une source d'énergie à courant continu, se comportant comme un générateur, par exemple un panneau solaire photovoltaïque, ou un aérogénérateur (relié à un redresseur s'il génère du courant alternatif), ou bien correspond à un récepteur, par exemple une lampe . Ce système à un quadrant est connecté à un onduleur esclave à InterS (d17), monté de préférence en push-pull (noté « IdcOsi Dr »), qui injecte son énergie sur la ligne de transmission (d16), elle-même connectée en aval à l'onduleur pilote (d19). En regard de la figure 4b, la référence (d4) correspond à un système dit à « double quadrant d'énergie » (il est à la fois générateur et récepteur d'énergie), tel qu'une batterie.With reference to FIG. 4a, the reference (d1) corresponds to a system called "a quadrant of energy" (either it receives energy or it gives it). Thus (d1) corresponds to a DC power source, behaving like a generator, for example a photovoltaic solar panel, or an aerogenerator (connected to a rectifier if it generates alternating current), or else corresponds to a receiver, for example a lamp. This one-quadrant system is connected to a slave inverter at InterS (d17), preferably mounted in push-pull (denoted "IdcOsi Dr"), which injects its energy on the transmission line (d16), itself connected in downstream to the pilot inverter (d19). With reference to FIG. 4b, the reference (d4) corresponds to a so-called "double quadrant of energy" system (it is both a generator and an energy receiver), such as a battery.
Les utilisateurs réversibles en énergie, comme une batterie électrochimique (b2) (figure 4b) sont connectés à deux onduleurs (d17) et (d18) montés en parallèle en entrée (fils (d3) reliés ensemble et fils (d2) reliés ensemble). Ils peuvent être reliés du côté de la terminaison connectée à la ligne (d16) de deux façons possibles : soit de manière non illustrée par deux lignes (d16) indépendantes connectées chacune à une entrée spécifique du pilote (d19), soit tel qu'illustré, directement en parallèle au niveau (d25) des secondaires (d23) (dans ce dernier cas une seule ligne (d16) est requise). On obtient alors un montage global (d17)/(d18) qui fonctionne en mode cycloconvertisseur.Energy reversible users, such as an electrochemical battery (b2) (Figure 4b) are connected to two inverters (d17) and (d18) connected in parallel input (wires (d3) connected together and wires (d2) connected together). They can be connected on the terminating side connected to the line (d16) in two possible ways: either in a manner not illustrated by two independent lines (d16) each connected to a specific input of the pilot (d19), or as illustrated , directly parallel to the level (d25) of the secondary (d23) (in the latter case a single line (d16) is required). We then obtain a global assembly (d17) / (d18) which operates in cycloconverter mode.
Selon l'invention, chaque onduleur à InterS (d17) et (d18) comporte deux interrupteurs de puissance InterS (d7) (thyristor connecté en série avec une diode) et montés en push-pull sur le transformateur (d12) à point milieu. Le contrôle de l'énergie transférée se fait par l'intermédiaire de l'angle de retard des InterS (d7) vis à vis de l'onde de tension fournie par l'onduleur pilote (d19). Une particularité de ce montage est que la compensation des défauts de la ligne (d16) est réalisée par l'intermédiaire d'au moins un condensateur (d1 1 ) de faible valeur. Il est aussi possible de réaliser cette fonction, en disposant au moins un condensateur (d26) en sortie de la ligne (d16). Cette solution de découplage, qui peut se juxtaposer à la solution (d11 ), permet de bénéficier de la protection en commutation des InterS, apportée par l'inductance de fuite du transformateur (d12). Les deux emplacements de connexion d'un condensateur de découplage (d1 1 ) et (d26) sont possibles, avec des valeurs différentes. La commutation obtenue dans (d17) et (d18) est dite douce, c'est à dire avec très peu de pertes. La ligne de transmission (d16) peut être constituée de fils torsadés ou non, montés en mode différentiel ou non, avec ou sans écran (c17). Les InterS (d7) des onduleurs esclaves (d17) et (d18) sont réalisés avec des associations de transistors (d8) avec une diode en série (d9), comme visible sur la figure 6 pour un seul interrupteur (d7). La diode (d10) est optionnelle, elle renforce la protection de (d8). Le choix de la technologie dépend des spécifications, par exemple pour un module connecté à un panneau solaire photovoltaïque, l'interrupteur (d8) serait plus intéressant en technologie MOSFET. Pour un module à haute tension, il serait plus intéressant de choisir pour (d8) un transistor IGBT et même de recourir pour la structure complète de (d17) ou (d18) à un pont complet, qui donnera un fonctionnement équivalent.According to the invention, each inverter at InterS (d17) and (d18) comprises two InterS (d7) power switches (thyristor connected in series with a diode) and mounted in push-pull on the transformer (d12) with a midpoint. The control of the transferred energy is done via the delay angle of InterS (d7) with respect to the voltage wave supplied by the pilot inverter (d19). A particularity of this arrangement is that the fault compensation of the line (d16) is performed via at least one capacitor (d1 1) of low value. It is also possible to perform this function, by arranging at least one capacitor (d26) at the output of the line (d16). This decoupling solution, which can be juxtaposed with the solution (d11), makes it possible to benefit from the switching protection of the InterS, provided by the transformer leakage inductance (d12). The two connection locations of a decoupling capacitor (d1 1) and (d26) are possible, with different values. The commutation obtained in (d17) and (d18) is called soft, ie with very little loss. The transmission line (d16) may consist of twisted wires or not, mounted in differential mode or not, with or without screen (c17). InterS (d7) slave inverters (d17) and (d18) are made with associations of transistors (d8) with a diode series (d9), as shown in Figure 6 for a single switch (d7). The diode (d10) is optional, it reinforces the protection of (d8). The choice of the technology depends on the specifications, for example for a module connected to a photovoltaic solar panel, the switch (d8) would be more interesting in MOSFET technology. For a high voltage module, it would be more interesting to choose for (d8) an IGBT transistor and even to use for the complete structure of (d17) or (d18) to a complete bridge, which will give an equivalent operation.
Selon l'invention, les interrupteurs InterP (d30) de l'onduleur pilote (d19) sont réalisés chacun par l'association en antiparallèle d'une diode f1 et d'un transistor f2. La figure 7 reproduit ce type d'interrupteur InterP.According to the invention, the InterP switches (d30) of the pilot inverter (d19) are each formed by the antiparallel combination of a diode f1 and a transistor f2. Figure 7 reproduces this type of InterP switch.
La technologie des interrupteurs (d8) peut être de type P ou de type N. Lors d'une version réversible en énergie de (c12), il est possible de réaliser la fonction cycloconvertisseur obtenue par l'association directe précédemment mentionnée de (d17) et (d18), à l'aide d'interrupteurs (d7) montés en antiparallèle, et utilisant une même technologie N ou P, ou encore utilisant deux technologies complémentaires, l'un en N et l'autre en P. L'homme de l'art saura effectuer le meilleur choix, selon ses contraintes technologiques. La structure de l'onduleur pilote (d19) et celle des onduleurs esclaves (d17) et (d18) peuvent utiliser une autre forme que celle proposée. Les onduleurs esclaves peuvent par exemple être montés en pont complet. De manière préférée, les onduleurs pilotes sont montés en push-pull tel qu'illustré sur les figures 4a et 4b. Des dispositifs écrêteurs peuvent être intégrés aux terminaisons de la ligne (d16), afin de bloquer les tensions et courants parasites recueillis par le système. Ces dispositifs peuvent être incorporés soit dans les boîtiers des connecteurs de terminaison de ligne (d16), soit encore à l'intérieur des modules (d17), (d18) ou (d19). Ils peuvent aussi intégrer des combinaisons de condensateurs et d'inductances à double enroulement parallèle, utilisés dans les filtres de protection de ligne dits CEM (compatibilité électromagnétique) pour bloquer le mode commun. Toutes les techniques connues par l'homme de l'art en matière de protection de ligne de transmission d'information ou d'énergie, et de réjection de mode commun vis à vis du mode différentiel, sont utilisables dans la présente invention. Les architectures de ligne différentielles, avec ou sans écran, avec ou sans conducteur additionnel interne, avec ou sans filtre CEM, avec ou sans écrêteur sont notamment utilisables, l'homme de l'art choisissant la meilleure solution.The technology of the switches (d8) can be of the P type or of the N type. In a reversible version of (c12), it is possible to perform the cycloconverter function obtained by the direct association previously mentioned d17) and (d18), using switches (d7) mounted antiparallel, and using the same technology N or P, or using two complementary technologies, one in N and the other in P. The man of the art will make the best choice, according to his technological constraints. The structure of the pilot inverter (d19) and that of the slave inverters (d17) and (d18) can use a different form than the one proposed. The slave inverters can for example be mounted as a complete bridge. Preferably, the pilot inverters are mounted in push-pull as shown in Figures 4a and 4b. Clipping devices may be integrated at the terminations of the line (d16), in order to block parasitic voltages and currents collected by the system. These devices can be incorporated either in the housings of the line terminating connectors (d16) or inside the modules (d17), (d18) or (d19). They can also integrate combinations of capacitors and parallel double winding inductors, used in line protection filters called EMC (electromagnetic compatibility) to block the common mode. All the techniques known to those skilled in the art in the field of information transmission line or energy protection, and of common mode rejection with respect to the differential mode, can be used in the present invention. Differential line architectures, with or without a screen, with or without an additional internal conductor, with or without an EMC filter, with or without a limiter, are particularly usable, the person skilled in the art choosing the best solution.
L'onduleur pilote (d19) à thyristors duaux reçoit toute la puissance du système. Plusieurs onduleurs (d19) peuvent être connectés en parallèle, soit au niveau de leur bus de tension continue, soit au niveau de leur bus alternatif, en utilisant par exemple un onduleur par fonction ou utilisateur (c6) ou (c7). Le niveau de puissance requis par les pilotes qui centralisent toute la puissance, fait qu'il peut être avantageux de choisir une structure de type pont complet. Cet onduleur génère une onde de tension sur sa sortie alternative (d24), qui est rendue en réalité trapézoïdale par le condensateur de protection (d20). On retrouve aussi dans cet onduleur une commutation douce, selon la bibliographie mentionnée dans l'état de l'art. Le fonctionnement global optimum de l'ensemble onduleur à thyristors duaux (d19) et onduleur à thyristors (d17) ou (d18) est donné lorsque le pilote formé par (d19) procure une onde de tension à fréquence fixe et à rapport cyclique sensiblement moitié (alternance sensiblement supérieure de même durée que l'alternance inférieure). Lorsque plusieurs pilotes (d19) sont utilisés, il est possible de les alimenter à l'aide d'un même signal pilote, lequel signal est envoyé simultanément aux interrupteurs adéquats de chaque pilote (d19). Les onduleurs esclaves à thyristors (d17) et (d18) peuvent être aussi nombreux que possible. Chacun d'eux se synchronise sur l'onde de tension alternative qu'ils reçoivent en (d25), par des procédés connus de l'homme de l'art et cités dans la bibliographie mentionnée dans l'état de l'art. Les valeurs et les sens de transfert des énergies sont gérés par les déphasages relatifs des ondes de tension et de courant dans les différents onduleurs (d17) et (d18). Toutes les associations sont autorisées du côté de l'alternatif (d24) ou (d25), c'est à dire mise en série ou en parallèle d'entrées et de sorties du côté des lignes de transmission (d16), puisque les onduleurs à thyristors (d17 et (d18) reçoivent une tension à fréquence fixe, sur laquelle ils se synchronisent.The pilot inverter (d19) with dual thyristors receives all the power of the system. Several inverters (d19) can be connected in parallel, either at their DC bus, or at their AC bus, for example by using an inverter by function or user (c6) or (c7). The level of power required by the pilots who centralize all the power, makes it possible to be advantageous to choose a complete bridge type structure. This Inverter generates a voltage wave on its AC output (d24), which is actually rendered trapezoidal by the protective capacitor (d20). We also find in this inverter a soft switch, according to the bibliography mentioned in the state of the art. The optimum overall operation of the dual thyristor inverter (d19) and thyristor inverter (d17) or (d18) array is given when the driver formed by (d19) provides a substantially half-cycle fixed-duty and half-cycle voltage waveform. (substantially higher alternation of the same duration as the lower half). When several drivers (d19) are used, it is possible to feed them using a same pilot signal, which signal is sent simultaneously to the appropriate switches of each driver (d19). Thyristor slave inverters (d17) and (d18) can be as numerous as possible. Each of them is synchronized to the alternating voltage wave they receive in (d25), by methods known to those skilled in the art and cited in the bibliography mentioned in the state of the art. The values and directions of energy transfer are managed by the relative phase shifts of the voltage and current waves in the different inverters (d17) and (d18). All the associations are authorized on the alternative (d24) or (d25) side, ie in series or in parallel of inputs and outputs on the transmission lines side (d16), since the inverters with thyristors (d17 and (d18) receive a fixed frequency voltage, on which they synchronize.
Ce qui est très intéressant dans ce mode de transmission de l'énergie, c'est que chaque module esclave ne peut transmettre de l'énergie que s'il reçoit une onde de tension pilote en (d25) (figures 4a et 4b). La conséquence en est que tant que l'onduleur pilote (d19) est inactif, aucune tension n'apparaît sur la ligne de transmission (d16). L'installation d'un système d'énergie solaire ne requiert plus alors de personnel qualifié en haute tension. De plus la simple déconnexion d'une ligne invalide le fonctionnement du module (d17) associé. Le remplacement en marche d'un panneau photovoltaïque, ou d'un autre élément devient alors possible. Une solution intéressante consiste à placer un disjoncteur ou porte fusible sur chaque sortie (d24), comme cela est réalisé sur les tableaux électriques d'installations domestiques. Lorsqu'un panneau est déconnecté, ou ombragé, ou encore endommagé, il ne gêne pas le fonctionnement des autres, puisqu'ils sont tous indépendants.What is very interesting in this mode of transmission of energy is that each slave module can transmit energy only if it receives a pilot voltage wave in (d25) (FIGS. 4a and 4b). The consequence is that as long as the pilot inverter (d19) is inactive, no voltage appears on the transmission line (d16). The installation of a solar energy system no longer requires qualified personnel in high voltage. Moreover the simple disconnection of a line invalidates the operation of the associated module (d17). The on-going replacement of a photovoltaic panel, or another element then becomes possible. An interesting solution is to place a circuit breaker or fuse holder on each output (d24), as is done on electrical panels of domestic installations. When a panel is disconnected, shaded, or damaged, it does not interfere with the operation of others, since they are all independent.
Les figures 5a et 5b donnent un exemple de réalisation du transformateur (d12). Un tore ou noyau ferromagnétique (e4) de forme quelconque reçoit d'un côté l'enroulement primaire (e3), qui comporte la structure adéquate (push-pull ou simple) et de l'autre côté un enroulement secondaire (e5) de structure adéquate (push-pull ou simple). Le choix de la structure push-pull est lié au mode de connexion de la ligne (d16) (simple ou différentiel, avec le point milieu des transformateurs reliés ou non à la terre) et à la structure de l'onduleur auquel il est connecté (pont complet, push-pull ou autre), l'homme de l'art sachant choisir la configuration adéquate. L'écran électromagnétique est divisé en deux parties (e1 ) et (e2), chacune étant formée d'un feuillard métallique, de préférence en cuivre, qui entoure le bobinage qu'il protège, mais sans refermer la spire formée ainsi, afin de ne pas créer de courants induits. Ce type de transformateur présente une inductance de fuite importante, ce qui n'est pas du tout gênant pour la structure retenue de conversion d'énergie à onduleur à thyristors (d17) et (d18) et onduleur à thyristor dual (d19) connectés en direct sur leurs côtés alternatif. Au contraire, cette inductance de fuite permet d'assister la commutation des thyristors (d7) de façon naturelle.Figures 5a and 5b show an embodiment of the transformer (d12). A ferromagnetic core or core (e4) of any shape receives on one side the primary winding (e3), which has the appropriate structure (push-pull or single) and on the other side a secondary winding (e5) of structure adequate (push-pull or simple). The choice of the push-pull structure is related to the connection mode of the line (d16) (single or differential, with the midpoint of the transformers connected or not to ground) and the structure of the inverter to which it is connected (full bridge, push-pull or other), the skilled person knowing choose the appropriate configuration. The electromagnetic screen is divided into two parts (e1) and (e2), each being formed of a metal strip, preferably of copper, which surrounds the winding which it protects, but without closing the turn thus formed, in order to do not create induced currents. This type of transformer has a large leakage inductance, which is not at all a problem for the energy conversion structure with thyristor inverter (d17) and (d18) and dual thyristor inverter (d19) connected in parallel. live on their alternate sides. On the contrary, this leakage inductance makes it possible to assist the switching of the thyristors (d7) in a natural way.
Il peut être avantageux, en fonction des contraintes environnementales du système installé (chocs foudre fréquents par exemple), d'installer sur chaque entrée (d24) (figures 4a et 4b) de l'onduleur pilote (d19) un transformateur (c4), dont la réalisation sera semblable à celle de (e7), mais avec un primaire à un seul enroulement si (d19) est de type pont complet. En doublant de la sorte l'isolement galvanique par (c3) et (c4) (avec écrans (c8) et (c9)), l'immunité électromagnétique est fortement augmentée. La ligne de transmission (d16) ou (c14) peut être réalisée avec un blindage (c17), et aussi avec une transmission différentielle, qui nécessite trois fils de liaison pour (d16) et des transformateurs (c3) et (c4) qui comportent des enroulements push-pull du côté de chaque connexion (d24) et (d25) à la ligne de transmission. L'homme de l'art saura choisir la configuration des formes d'enroulements de transformateurs en fonction des contraintes du cahier des charges.It may be advantageous, depending on the environmental constraints of the installed system (frequent lightning shocks, for example), to install on each input (d24) (FIGS. 4a and 4b) of the pilot inverter (d19) a transformer (c4), whose realization will be similar to that of (e7), but with a single winding primary if (d19) is full bridge type. By doubling in this way the galvanic isolation by (c3) and (c4) (with screens (c8) and (c9)), the electromagnetic immunity is greatly increased. The transmission line (d16) or (c14) can be made with a shield (c17), and also with a differential transmission, which requires three connecting wires for (d16) and transformers (c3) and (c4) which comprise push-pull windings on the side of each connection (d24) and (d25) to the transmission line. Those skilled in the art will be able to choose the configuration of transformer winding shapes according to the constraints of the specifications.
La ligne de transmission (d16) ou (c14) peut transporter une tension élevée afin de réduire le courant transmis, et d'améliorer le rendement global. En réduisant le courant, les perturbations électromagnétiques émises par la ligne (d16) ou (c14) diminuent. Du fil fin peut être utilisé, réduisant le coût de l'installation. Si les transformateurs (c3) et (c4) sont situés à l'intérieur du corps des connecteurs de liaison de la ligne (c14) aux variateurs concernés, respectivement (c12) et (c13), et que l'ensemble du cordon formant ligne (d16) ou (c14) avec ses deux connecteurs incluant chacun (c3) ou (c4) (avec un éventuel détrompage du sens de branchement) est surmoulé de façon étanche afin de rendre inaccessible les conducteurs sous tension à l'utilisateur, alors il est possible d'utiliser au sein de la ligne (c14) une valeur de tension alternative crête comme par exemple 600V, valeur qui est compatible avec les qualités des isolants standards. L'homme de l'art choisira la meilleure tension, en fonction des contraintes technico-économiques de l'installation.The transmission line (d16) or (c14) can carry a high voltage to reduce the transmitted current, and improve the overall efficiency. By reducing the current, the electromagnetic disturbances emitted by the line (d16) or (c14) decrease. Fine wire can be used, reducing the cost of installation. If the transformers (c3) and (c4) are located inside the body of the connection connectors of the line (c14) to the inverters concerned, respectively (c12) and (c13), and that the whole of the line forming cord (d16) or (c14) with its two connectors each including (c3) or (c4) (with a possible coding of the direction of connection) is molded tightly so as to make the live conductors inaccessible to the user, then he it is possible to use within the line (c14) a value of peak AC voltage such as for example 600V, which value is compatible with the qualities of the standard insulators. Those skilled in the art will choose the best voltage, depending on the technical and economic constraints of the installation.
La fréquence de fonctionnement de l'ensemble est en principe fixe. Elle peut être choisie égale à la valeur du réseau d'alimentation en énergie (50Hz en Europe, 60Hz aux USA). Dans ce dernier cas si l'installation est reliée à un réseau de fourniture d'énergie, l'onduleur (d19) peut être éliminé, chaque source (d1 ) ou récepteur (d4) fournissant alors une onde de tension à la fréquence pilote (50Hz en Europe, 60Hz aux USA). Dans ce cas, les transformateurs (d12) seront relativement encombrants, mais pour les puissances installées dans un panneau photovoltaïque solaire (une centaine de watts unitaire), ils se logeront sans problème dans le boîtier de raccordement avec leur module électronique.The operating frequency of the assembly is in principle fixed. It can be chosen equal to the value of the power supply network (50Hz in Europe, 60Hz in the USA). In the latter case if the installation is connected to a power supply network, the inverter (d19) can be eliminated, each source (d1) or receiver (d4) then providing a voltage wave at the pilot frequency ( 50Hz in Europe, 60Hz in the USA). In this case, the transformers (d12) will be relatively bulky, but for the powers installed in a solar photovoltaic panel (a hundred of unit watts), they will fit seamlessly in the junction box with their electronic module.
Une autre solution consiste à utiliser une fréquence de fonctionnement alternative élevée, par exemple une vingtaine de kilohertz, afin d'être inaudible. Les transformateurs deviennent alors très petits, ils ne comportent que quelques spires et les écrans électromagnétiques deviennent très efficaces pour bloquer les chocs foudre et les perturbations électromagnétiques. Ils peuvent aussi se loger dans les connecteurs de raccordement aux lignes (d16). La commutation douce des variateurs électroniques fait que le rendement de l'ensemble sera excellent.Another solution is to use a high alternating operating frequency, for example twenty kilohertz, in order to be inaudible. Transformers then become very small, they have only a few turns and electromagnetic screens become very effective in blocking lightning strikes and electromagnetic disturbances. They can also be housed in line connectors (d16). The smooth switching of electronic drives makes the overall output excellent.
En vue de garantir une maintenance facile de l'installation, de suivre la fourniture d'énergie, d'anticiper la charge des éléments de stockage d'énergie en fonction des conditions climatiques et donc de gérer de façon intelligente l'installation globale, il est possible d'intégrer dans chaque module esclave (d17) ou (d18) et dans le pilote (d19) un système de transmission, soit par courants porteurs, soit par radio, soit encore par sous-modulation de faible valeur des angles de commande interne des modules esclaves (d17) ou (d18) et du pilote (d19). Dans le cas de sous-modulation émise par un module esclave (d17) ou (d18), l'onduleur pilote (d19) perçoit par exemple cette sous- modulation au travers de la position correspondante du courant reçu en (d24). Un capteur de courant permet par exemple de détecter cette sous-modulation et de la transformer en information pertinente, que le pilote (d19) transmettra au système de supervision de l'installation. L'onduleur pilote (d19) peut utiliser la même technique de transmission, en sous-modulant par exemple son rapport cyclique, normalement choisi à 50% Le module esclave (d17) ou (d18) peut par exemple lire cette sous-modulation au niveau de son circuit de synchronisation sur la tension pilote issue de la ligne (d16), lequel permet de générer les impulsions de commande des interrupteurs (d7) avec le retard adéquat. Un dispositif à verrouillage de phase (dit PLL) peut par exemple être utilisé pour détecter cette sous-modulation. Un protocole de transmission doit alors être défini par l'homme de l'art, si possible correspondant à une norme de transmission connue, afin d'en faciliter lïmplémentation dans les processeurs de contrôle. Le module pilote (d19) peut alors interroger chaque module esclave (d17) ou (d18) à tour de rôle, en envoyant sur l'ensemble des lignes (d16) des trames intégrant une adresse et une information à transmettre. Les modules esclaves (d17) ou (d18) répondent de la même façon, en indiquant leur adresse et l'information à transmettre. Une connexion à un réseau extérieur, Internet, radio ou autre, est possible, afin de télécommander l'installation à distance.In order to guarantee an easy maintenance of the installation, to follow the supply of energy, to anticipate the load of the elements of energy storage according to the climatic conditions and thus to manage in an intelligent way the global installation, it It is possible to integrate in each slave module (d17) or (d18) and in the driver (d19) a transmission system, either by carrier currents, or by radio, or even by low-value sub-modulation of the control angles. internal slave modules (d17) or (d18) and driver (d19). In the case of sub-modulation transmitted by a slave module (d17) or (d18), the pilot inverter (d19) for example perceives this under-modulation through the corresponding position of the current received in (d24). A current sensor makes it possible, for example, to detect this under-modulation and to transform it into relevant information, which the driver (d19) will transmit to the system of supervision of the installation. The pilot inverter (d19) can use the same transmission technique, by sub-modulating, for example, its duty cycle, normally chosen at 50%. The slave module (d17) or (d18) can for example read this sub-modulation at the its synchronization circuit on the pilot voltage from the line (d16), which generates the control pulses of the switches (d7) with the appropriate delay. For example, a phase-locked device (PLL) may be used to detect this under-modulation. A transmission protocol must then be defined by those skilled in the art, if possible corresponding to a known transmission standard, in order to facilitate their implementation in the control processors. The pilot module (d19) can then interrogate each slave module (d17) or (d18) in turn, by sending on all lines (d16) frames incorporating an address and information to be transmitted. The slave modules (d17) or (d18) respond in the same way, indicating their address and the information to be transmitted. A connection to an external network, Internet, radio or other, is possible, in order to remote control the remote installation.
Le système de l'invention permet d'éliminer la boucle de connexion entre les éléments générateurs, ce qui dans le cas de systèmes solaires photovoltaïques est un avantage très intéressant. Ce choix permet aussi d'obtenir un rendement de conversion excellent, une compensation des défauts des lignes de transmission par condensateurs de découplage, un écrêtage des parasites de transmission reçus par la ligne et une modularité de l'installation, qui la rend indépendante vis à vis du nombre exact de panneaux solaires photovoltaïques, de générateurs d'énergie et d'éléments de stockage d'énergie pour atteindre la tension requise par l'installation. La robustesse du système global est nettement améliorée.The system of the invention eliminates the connection loop between the generator elements, which in the case of photovoltaic solar systems is a very interesting advantage. This choice also makes it possible to obtain an excellent conversion efficiency, a compensation of the faults of the transmission lines by decoupling capacitors, a clipping of the transmission disturbances received by the line and a modularity of the installation, which makes it independent. the exact number of photovoltaic solar panels, power generators and energy storage elements to achieve the voltage required by the installation. The robustness of the overall system is significantly improved.
Tous les éléments qui ont été présentés dans cette invention peuvent être étendus à des systèmes de gestion d'énergie non solaire. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits, mais s'étend à toute modification et variante évidente pour un homme du métier, tout en restant dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées. All of the elements that have been presented in this invention can be extended to non-solar energy management systems. The present invention is not limited to the embodiments described, but extends to any modification and variation obvious to a person skilled in the art, while remaining within the scope of the protection defined in the appended claims.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de gestion d'énergie électrique entre au moins une source d'énergie électrique (b1 , b2, b3, d , d1 , d4) et au moins un onduleur pilote (b10, c5, d19) comportant au moins un onduleur esclave (b4, b5, b7, c2, d17, d18) relié d'une part à la source d'énergie et d'autre part à au moins ledit onduleur pilote (b10, c5), et au moins une ligne de transfert d'énergie électrique (b1 1 , c14, d16) entre au moins ledit onduleur esclave et ledit onduleur pilote, la ligne de transfert d'énergie électrique (b1 1 , c14, d16) entre l'onduleur esclave et l'onduleur pilote véhiculant du courant alternatif à une fréquence quelconque, caractérisé en ce que l'onduleur esclave (b4, b5, b7, c2, d17, d18) comporte au moins un interrupteur réversible en tension (d7) dit InterS qui comprend un interrupteur de puissance connecté en série avec une diode, et l'onduleur pilote (b10, c5, d19) comporte au moins un interrupteur réversible en courant (d30) dit InterP comprenant un interrupteur de puissance connecté en antiparallèle avec une diode.1. System for managing electrical energy between at least one electrical power source (b1, b2, b3, d, d1, d4) and at least one pilot inverter (b10, c5, d19) comprising at least one slave inverter (b4, b5, b7, c2, d17, d18) connected on the one hand to the energy source and on the other hand to at least said pilot inverter (b10, c5), and at least one transfer line of electrical energy (b1 1, c14, d16) between at least said slave inverter and said pilot inverter, the electric power transfer line (b1 1, c14, d16) between the slave inverter and the pilot inverter carrying current alternating at any frequency, characterized in that the slave inverter (b4, b5, b7, c2, d17, d18) comprises at least one reversible voltage switch (d7) called InterS which comprises a power switch connected in series with a diode, and the pilot inverter (b10, c5, d19) comprises at least one reversible current switch (d30), said InterP comprising an integer power switch connected in antiparallel with a diode.
2. Système de gestion d'énergie électrique selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte au moins un transformateur (d23) connecté entre l'onduleur esclave et la ligne de transfert d'énergie, et en ce que l'onduleur (d17, d18) esclave comprend au moins deux interrupteurs InterS (d7) montés en push-pull sur le transformateur (d23) du côté de son enroulement primaire ou secondaire.2. Electrical energy management system according to claim 1, characterized in that it comprises at least one transformer (d23) connected between the slave inverter and the energy transfer line, and in that the inverter (d17, d18) slave comprises at least two InterSwitches (d7) mounted in push-pull on the transformer (d23) on the side of its primary or secondary winding.
3. Système de gestion d'énergie électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un transformateur (b6, b8, c3, d12, d23) connecté entre l'onduleur esclave et la ligne de transfert d'énergie, et/ou au moins un transformateur (b9, c4) connecté entre la ligne de transfert d'énergie et l'onduleur pilote.3. Electrical energy management system according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises at least one transformer (b6, b8, c3, d12, d23) connected between the slave inverter and the transfer line d. energy, and / or at least one transformer (b9, c4) connected between the power transfer line and the pilot inverter.
4. Système de gestion d'énergie électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque transformateur est associé à un écran de protection (c8, c9, e1 , e2) contre les perturbations électromagnétiques. 4. Electrical energy management system according to claim 3, characterized in that each transformer is associated with a shield (c8, c9, e1, e2) against electromagnetic interference.
5. Système de gestion d'énergie électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque transformateur comporte du côté de la ligne de transfert d'énergie un enroulement push-pull, le point milieu pouvant être relié à un écran de protection contre les perturbations électromagnétiques. Electric power management system according to claim 3, characterized in that each transformer has a push-pull winding on the side of the energy transfer line, the mid-point being connectable to a protective screen against electromagnetic disturbances.
6. Système de gestion d'énergie électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins un des onduleurs esclave et/ou pilote comporte au moins un condensateur de protection (d1 1 , d20, d26).6. Electrical energy management system according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the slave and / or driver inverters comprises at least one protective capacitor (d1 1, d20, d26).
7. Système de gestion d'énergie électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'onduleur pilote génère une onde de tension à fréquence fixe commandant l'onduleur esclave, de préférence l'onde de tension étant de rapport cyclique sensiblement égal à 50%.Electrical energy management system according to any one of the preceding claims, characterized in that the pilot inverter generates a fixed frequency voltage wave controlling the slave inverter, preferably the voltage wave being connected. cyclic substantially equal to 50%.
8. Système de gestion d'énergie électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les onduleurs esclaves consomment un courant déphasé d'un angle de retard commandé selon l'énergie à transférer, et en ce que, dans le cas de plusieurs onduleurs esclaves, les angles de retard de chaque esclave sont indépendants.8. electrical energy management system according to any one of the preceding claims, characterized in that the slave inverter (s) consume a phase-shifted current of a controlled delay angle according to the energy to be transferred, and in that, in the case of several slave inverters, the delay angles of each slave are independent.
9. Système de gestion d'énergie électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'onduleurs pilotes pouvant être commandés par un générateur de signaux commun, chaque onduleur pilote étant dédié à un utilisateur distinct.9. Electrical energy management system according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a plurality of pilot inverters which can be controlled by a common signal generator, each pilot inverter being dedicated to a separate user. .
10. Système de gestion d'énergie électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de lignes de transfert d'énergie indépendantes (b1 1 ) et d'onduleurs esclaves (b4, b5, b7), chaque ligne ne reliant qu'une seule source d'énergie (b1 , b2, b3) via un onduleur esclave à un onduleur pilote (b10).10. Electrical energy management system according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a plurality of independent energy transfer lines (b1 1) and slave inverters (b4, b5, b7). ), each line connecting only one energy source (b1, b2, b3) via a slave inverter to a pilot inverter (b10).
11. Système de gestion d'énergie électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les onduleurs pilotes et le ou les onduleurs esclaves comportent des moyens de transmission pour communiquer entre eux du type par courants porteurs ou ondes radio, ou par sous-modulation de faible amplitude des angles de commande interne des onduleurs esclave et pilote.11. Electrical energy management system according to any one of the preceding claims, characterized in that the pilot inverter (s) and the slave inverter (s) comprise transmission means for communicate between them of the type by carrier currents or radio waves, or by low amplitude sub-modulation of the internal control angles of the slave and pilot inverters.
12. Système de gestion d'énergie électrique selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que qu'au moins un onduleur pilote et au moins un onduleur esclave communiquent au moyen d'une sous-modulation de faible amplitude de leur angle de commande interne, laquelle sous-modulation est détectée par l'intermédiaire d'au moins un capteur de courant dans l'onduleur pilote et est détectée par l'intermédiaire du dispositif de synchronisation sur l'onde de tension reçue par l'onduleur esclave tel que par un dispositif à verrouillage de phase.Electrical power management system according to claim 1, characterized in that at least one pilot inverter and at least one slave inverter communicate by means of a low amplitude sub-modulation of their internal control angle. , which under-modulation is detected via at least one current sensor in the pilot inverter and is detected via the synchronization device on the voltage wave received by the slave inverter such as by a phase lock device.
13. Système de gestion d'énergie électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lorsque la source d'énergie (d4) est réversible, au moins un onduleur esclave (d17) est associé avec au moins un autre onduleur esclave (d18), selon une association en parallèle, ou bien selon une association telle qu'elle utilise pour des interrupteurs (d7) un montage à quatre quadrants, réalisé par exemple avec deux interrupteurs (d7) montés en antiparallèle.Electrical energy management system according to one of the preceding claims, characterized in that when the energy source (d4) is reversible, at least one slave inverter (d17) is associated with at least one other inverter. slave (d18), according to a parallel association, or according to an association as it uses for switches (d7) a four-quadrant assembly, made for example with two switches (d7) mounted in antiparallel.
14. Système de gestion d'énergie électrique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la source d'énergie électrique est un une source de tension ou de courant, telle que des panneaux photovoltaïques solaires, des générateurs d'énergie, de type éolienne ou groupe tournants électrogénérateur, des batteries électrochimiques, des piles à hydrogène réversibles en énergie, ou tout autre moyen de stockage d'énergie de tension ou de courant à interface électrique, ou tout autre sorte de générateur de courant ou de tension tournant ou statique. 14. Electrical energy management system according to claim 1, characterized in that the source of electrical energy is a source of voltage or current, such as solar photovoltaic panels, energy generators, wind turbine type. or electrogenerating rotating group, electrochemical batteries, energy reversible hydrogen cells, or any other means for storing voltage or electrical interface power, or any other kind of rotating or static voltage or current generator.
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