WO2017005856A1 - Systeme de generation d'energie a traitement ameliore des impacts a charge, des delestages et des harmoniques - Google Patents

Systeme de generation d'energie a traitement ameliore des impacts a charge, des delestages et des harmoniques Download PDF

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bus
active
alternator
storage element
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PCT/EP2016/066133
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Emile MOUNI
Philippe Manfe
Fayçal BENSMAINE
Slim TNANI
Gérard CHAMPENOIS
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Moteurs Leroy-Somer
Universite De Poitiers
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    • Y02E40/20—Active power filtering [APF]

Definitions

  • the invention relates to the production of electrical energy using an alternator mechanically coupled to a drive motor.
  • the alternator is conventionally equipped with a voltage regulator and the drive motor is controlled according to the requested power.
  • an electromechanical system comprising:
  • an alternator to be coupled to a drive system, delivering an AC voltage to an output bus
  • an electrical storage element connected to the DC input / output of the converter, a controller arranged to react to a transient unloading or load impact regime, by controlling the converter so as to draw energy from the alternator output bus and to store it in the storage element in case of load shedding, and to take energy from the storage element and inject it into the output bus in case of load impact.
  • the AC input / output of the converter is still called AC bus, and DC input / output is called DC bus.
  • the invention improves the response of the system under transient conditions.
  • the converter is advantageously controlled to inject harmonic currents compensation currents on the AC output bus of the alternator.
  • the controller allows control of the engine torque from the storage element during impacts and load shedding.
  • the controller is preferably arranged to react to a transient power regime that is active and / or reactive on the micro-network as defined below, during load shedding or load impact, by controlling the imbalance (s) in shape up to 30% harmonic distortion rate in amplitude regardless of the level of the load and in response time through the control of the converter managing the energy on the output bus of the alternator.By "micro network ", it is necessary to understand an alternator operating iloté or in parallel of other alternators under the condition that the total power of the global network remains less than 5 times the power of said-alternator.
  • the storage element is biased in the transient state of active power and / or reactive.
  • the alternator is three-phase.
  • the output voltage of the alternator serves not only to supply the load or charges connected to it but also to charge the storage element via the reversible converter.
  • This storage element is preferably composed of a super-capacitor but any other storage means is within the scope of the invention, such as a conventional capacitor or a battery.
  • the reversible converter makes it possible to transform the AC voltage into a DC voltage during charging of the super-capacitor or other storage element, by ensuring a rectifier function during normal operation or during load shedding. charge.
  • the invention makes it possible to avoid an overvoltage on the output bus during load shedding, or at least to reduce the amplitude thereof.
  • the converter performs an inverter function and limits the voltage dip by injecting the energy taken from the supercapacitor or other storage element into the AC bus.
  • the electronic converter can use electronic switches such as IGBTs, but any other electronic component controlled is within the scope of the invention.
  • the super-capacitor can be formed by a single component or a set of components electrically connected in series and / or in parallel, so as to achieve the insulation voltage and / or the desired capacity.
  • US application 2009/0195074 A1 discloses a storage system-based solution in the drilling application.
  • a management strategy makes it possible to manage the power demanded by the drilling system by taking the necessary energy from the storage system.
  • the system preferably comprises a passive filter, this passive filter comprising an inductance connected between each phase of the output bus of the alternator and a corresponding phase of the input / output AC of the converter.
  • This passive filter is designed to suppress high frequencies.
  • the converter may be of the "triple boost" type, that is to say have three arms each having an inductance Lf connected by a first terminal to a first terminal of the storage element, a first electronic switch connected to a second inductance terminal Lf and a corresponding phase of the input / output AC of the converter, a second electronic switch connected to the second terminal of the inductor Lf and a second terminal of the storage element, and a capacitor balancing circuit Cf arranged between the corresponding phase of the input / output AC of the converter and the second terminal of the storage element.
  • This structure can reduce the level of DC voltage across the storage element, and the cost thereof.
  • the converter may be of the multilevel type, for example at p levels, p being an integer greater than 2.
  • the converter may thus comprise three arms each comprising a first group of p switches electrically connected in series between a terminal of the storage element and a phase of the AC bus of the converter, and a second group of p electrical switches connected in series between the same phase of the AC bus of the converter and the other terminal of the storage element.
  • Each arm may comprise p-1 balancing capacitors, each balancing capacitor being connected by a terminal between the n th and n + l th electronic switches of the first group, counted from the respective phase of the AC bus and the other terminal between the n th and n + l th electronic switches of the second group, counted from the same phase of the bus AC.
  • the balancing capacitors may be conventional capacitors, supercapacitors or batteries.
  • the multilevel structure reduces fluctuations in the output voltage of the inverter and allows the system to use passive filtering with lower value inductors, which reduces the volume, mass and cost of the passive filter.
  • the converter is controlled so as to react to load impacts and load shedding by means of a controller which sends it respective control signals S a , Sb, S c for each of the phases, and which analyzes the currents and the voltage on the bus. AC of the converter.
  • control signals S a , Sb, S c of the converter are for example generated during the implementation of a driving method of the converter comprising the following steps:
  • the active and reactive reference currents id *, i q * can be obtained from the active and reactive components iid, ii q of the output current of the system ii a , iib, iic, preferably in the same reference Park.
  • the storage element is solicited discharge in transient state.
  • the active component iw of the output current of the system ii a , iib, ik is advantageously filtered by a filter in order to eliminate the high frequencies and the DC component in order to prevent the converter from exchanging energy into the system. permanent.
  • each of the active and reactive components iid, ii q of the output current of the system ii a iib, iic is filtered by a filter whose cutoff frequency can be 100 times lower than the switching frequency of the switches.
  • the reactive component ii q of the output currents of the system iia, iib, iic is filtered so as to obtain a reactive current i qp in the null alternator.
  • the invention makes it possible to compensate the reactive power, with the converter, and thus to obtain a unit cosep seen from the alternator.
  • WO2014 / 147297 A1 discloses an uninterruptible power supply with a storage element that can provide the active power to the load for lack of one or more phase of the source (all or nothing).
  • the inverter is used for active current filtering and rebalancing of the phase currents; however this solution does not handle the transient state between the power of the source and that of the load.
  • Quantities other than the output currents of the system ii a , iib, iic may be used for calculating the active and reactive currents of reference id *, iq *. This can reduce the number of sensors, including current.
  • the active and reactive reference currents id *, i q * can be calculated respectively in function at least of the speed ⁇ of the drive system and the excitation current if of an exciter of the alternator. This calculation is for example illustrated in "Synchronous machines - excitation. Engineering Techniques, D3545, 1997 "by P. Wetzer.
  • the converter is controlled to inject harmonic currents compensation currents on the AC output bus of the alternator.
  • the converter comprises at least one active filter function for generating control voltages of these electronic switches inducing compensation of the harmonic currents. These control voltages can be added to the power transfer control voltages for obtaining the control signals S a , Sb, S c of the converter.
  • the invention also makes it possible to cancel the harmonic currents in the static converter by producing a "plug" circuit for the voltage harmonics originating from the alternator and / or the non-linear load.
  • the control voltages of the harmonic currents can be obtained at least by calculating the active and reactive components idn, i qn output currents of the alternator i pa , i P b, i pc , preferably in a Park benchmark rotating, frequency n times greater than the frequency of the three-phase reference, n being an integer greater than 2. This reduces, and better to cancel, the harmonic currents in the alternator.
  • This active filtering principle can be applied to all harmonic currents that one wishes to compensate. Just multiply this compensation structure and add all the control voltages in the three-phase reference. Any combination of harmonic filtering composed of at least one active filter thus comes within the scope of the invention.
  • control voltages of the harmonic currents can also be calculated from the active and reactive components of the current ù, ib, i c of the AC bus of the converter in a rotating Park reference, of frequency n times greater than the frequency of the three-phase reference, n being an integer greater than 2. This prevents the harmonic voltages of the three-phase network created by the alternator from producing harmonic currents in the converter.
  • the value of the active reference current id * can be subtracted from a control current of the storage element WVDC before being used for the calculation of the reference voltages ⁇ 3 ⁇ 4 , ⁇ in order to avoid an overflow of one pre-defined safety threshold threshold, this control current WVDC being a function of at least the voltage VDC at the terminals of the storage element and the direct nominal current Id n of the alternator.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a system according to the invention, in the case of a three-phase generator,
  • FIG. 2 represents a converter structure of the triple boost type
  • FIG. 3 represents a multilevel converter structure at (p + 1) levels for p cells
  • FIG. 4 is an example of a control scheme allowing management of the storage element during the transient phases
  • FIG. 5 is a view analogous to FIG. 4 of a control diagram variant with a free reference for the reactive power enabling the user to choose any level of reactive power to be compensated
  • FIG. 6 shows an alternative control diagram from a model based on the speed of rotation of the group and the excitation current of the alternator
  • FIG. 7 shows a structure for controlling harmonic currents with a view to performing active filtering
  • FIG. 8 illustrates a method for managing the voltage at the terminals of the supercapacitor
  • FIG. 9a illustrates an exemplary charging method for the super-capacitor with a safety function
  • FIG. 9b illustrates an example of thresholds for tripping the load and for setting the system to safety as a function of the voltage at the terminals of the VDC storage element
  • FIG. 1 shows an example of an installation according to the invention for producing energy delivered to an output bus connected to the three-phase network or to one or more R-loads.
  • the installation comprises a drive means 7 such as a heat engine for example, or any other drive means, wind or water.
  • the drive means 7 rotates the rotor of an alternator 1, also called a generator, comprising an exciter supplying a main inductor disposed on the rotor, the main stator armature being connected to the output bus 10.
  • the alternator 1 is rotated at a regulated speed, but the output bus 10 may be subjected to load impacts or load shedding.
  • the installation comprises a reversible converter AC / DC 2 controlled by a controller 4, and a storage element 3.
  • the controller 4 can know, thanks to current sensors in the example of FIG. 1, the current in each of the phases 5 of the load R and the current of each phase of the AC bus 6 of the converter 2, as well as the voltage of each of the phases of the output bus 10 of the alternator 1.
  • each phase of the AC bus of the converter 2 comprises an inductance 8, in series between the converter 2 and the corresponding phase of the output bus of the alternator 1.
  • the dimensioning of these inductors 8 depends on the power of the installation.
  • the controller 4 regulates the voltage of the alternator 1 by detecting the voltage of the output bus 10 of the alternator 1.
  • the controller 4 may be provided with a power element enabling it to supply the excitation inductor with the excitation current required to ensure the desired regulation of the output voltage of the the alternator 1.
  • the controller sends control commands to the reversible electronic converter 2.
  • a continuous supervision of the charging / discharging voltage VDC, charging / discharging currents of the storage element 3, as well as the transient state (impact, load shedding) of the system is achieved.
  • load shedding a charge order of the storage element 3 is given to allow the generator voltage overshoot to be reduced as much as possible.
  • the storage element 3 is also refilled when the level of the storage element 3 is below certain predefined thresholds.
  • the discharge command is given during load impacts, to limit the voltage drop across the alternator 1, or when the level of the storage element 3 is greater than a predefined threshold.
  • control commands can be sent wirelessly or wirelessly without departing from the scope of the present invention.
  • the controller 4 also provides, in the illustrated example, the communication with the drive motor 7, advantageously allowing an anticipation of the possible speed variation due to impact or load shedding. Indeed, thanks to the measurement of the output current of the system i la , iib, iic and that exchanged with the storage element 3, the controller 4 can estimate the power involved and determine a setpoint to anticipate the motor fuel intake to limit disturbances on the alternator output bus during a transient regime.
  • the controller 4 thus advantageously supervises:
  • FIG. 2 illustrates a system comprising a converter 2 of the "triple boost" type.
  • the converter 2 comprises three arms 12 each having an inductance Lf connected by a first terminal to the positive terminal 31 of the storage element 3, a first electronic switch T a , Tb or T c connected between a second terminal of the inductor Lf and a corresponding phase a, b or c of the AC bus of the converter, a second electronic switch T a ', Tb' or TV connected between the second terminal of the inductor Lf and the negative terminal 32 of the storage element 3 and a balancing and filter capacitor Cf disposed between the corresponding phase of the AC bus of the converter and the negative terminal 32 of the storage element 3.
  • the currents, ib, and i c of the bus AC 6 of the converter 2 are injected on the output bus 10 of the alternator 1, the latter delivering a three-phase current i pa , i P b, and i pc for the respective phases a , b and c.
  • the three-phase output current of the system ii a , iib and ii c can also be measured, for example by sensors 5.
  • the controller 4 controls the converter 2, can also be configured to act on the speed controller of the heat engine 7 and / or on the voltage regulator of the alternator 1.
  • FIG. 3 illustrates a variant of p-cell converter, p being an integer greater than 2.
  • the converter comprises three arms 22 each comprising a first group of p switches Kl i, Kl 2.. . Kl p electrically connected in series between a positive terminal 31 of the storage element 3 and a phase of the AC bus of the converter, and a second group of p electronic switches Kl i ', Kl 2' ... Kl P 'connected in series between the same phase of the AC bus of the converter and the negative terminal 32 of the storage element 3.
  • Each arm 22 may comprise p-1 balancing capacitors Cf, 2p IGBT, each balancing capacitor Cf being connected by a terminal between the n th and n + l th electronic switches of the first group counted from the respective phase of the bus AC and the other end connected between the n th and n + l th electronic switches of the second group, counted from the same phase of the AC bus.
  • the power control returns to active and reactive current control.
  • These currents can be controlled in a Park Rd q is synchronous with the simple voltage v a of the first phase of the three-phase network, but the use of any of the other phases is within the scope of the invention.
  • a phase locked loop 30 may be used for synchronization.
  • the control structure can be arranged to generate active currents id * and reactive i q * of reference in the reference Park Rd q , and then enslave them to the active and reactive components id and iq, obtained by transformation of Park in the same referential Rd q , currents, ib, i c actually exchanged by the converter 2 with the network, by calculating the three cyclic ratios of the reversible converter 2.
  • the generation of the reference currents id * and i q * can be generated from the active components iw and reactive ii q of the output currents of the load or loads R in the Park Rd q reference .
  • the active component iid is filtered to eliminate the high frequencies and the DC component of the active current in order to prevent the reversible converter 2 from exchanging active or reactive energy in steady state.
  • the active current id * only takes into account the transient state of the load (impact or load shedding) and thus makes it possible to solicit the storage system 3 only in the transient state.
  • the reactive component i q * can be treated in the same way as the active component id *, in order to minimize the solicitation time of the reversible converter 2.
  • the reactive power is compensated by modifying the structure of the filter of FIG. 4 which generates iq *, which makes it possible to completely compensate the reactive power exchanged with the load and to obtain a reactive current i qp in the alternator no.
  • the compensation may be arbitrary, the user having the possibility of defining the level of reactive current that he wishes to compensate, as illustrated in FIG.
  • reference currents id * and i q * are no longer directly measured but calculated respectively as a function of at least the speed ( ⁇ ) of the drive system and the excitation current (if) of an alternator exciter. This makes it possible to dispense with the measurement of the output currents of the system iia, iib, and iic.
  • the reference currents id * and iq * are compared with the active and reactive components id and i q of the three-phase current, ib, i c measured at the output of the reversible converter 2, obtained after a transformation in the reference Park Rd q .
  • the current error is processed by a controller 33 of the PID type for example, which generates voltage references ⁇ fi and q in the coordinate system of Park, which after reverse Park transformation in three-phase mark rabc give tension control of the power transfers m a , nib and m c in this last mark.
  • PWM pulse width modulation
  • the system is advantageously arranged to act on the harmonic currents delivered by the machine or induced by a non-linear load, thanks to the active filtering function possible with the structure described in the present application.
  • the converter comprises at least one active filter function enabling the converter to generate compensation voltages to avoid harmonic currents in the converter due to the AC side voltage harmonics.
  • Control voltages V * n a bc
  • V * n a bc are added to the control voltages due to the power transfers (ma, ⁇ 3 ⁇ 4, rric) for obtaining the control signals (S a , Sb, S c ) of the converter.
  • the currents i pa , i P b i i pc measured at the output of the alternator are transformed into a Park R n d q reference frequency n times higher than the fundamental frequency of the generator.
  • three-phase current, ib, i c of the AC bus of the converter, the transformed currents being respectively combined with a filtering to extract the amplitude of the harmonic n in the two axes d n and q n of this Park mark R n d q .
  • One variant consists in considering the currents of the converter instead of the currents of the alternator, that is to say i a , ib, ic instead of Ipa, Ipb, Ipc, illustrated in FIG. allows the converter to produce purely sinusoidal currents at the fundamental frequency and to prevent the harmonic voltages of the three-phase network created by the alternator from producing harmonic currents in the converter. This last command is equivalent to a plug circuit for the voltage harmonics coming from the main generator with its load.
  • This active filtering principle can be applied to all the harmonic currents that it is desired to compensate, by reproducing the compensation structure and adding all the resulting voltages to obtain the control voltages of the converter.
  • FIGS. 8, 9a and 9b illustrate an example of this control of the voltage VDC of the super-capacitor.
  • the thresholds al%, a2% and a3% representing system output current or discharge levels with respect to the direct rated current Idn of the alternator, these thresholds being adjustable in the range ⁇ 100% without departing from the scope of the invention
  • An example of controlling the average current of the supercapacitor is to deliver an amplitude and a sign of Idvoc depending on the voltage VDC according to programmed thresholds and to apply a comparison algorithm by adding a hysteresis at the thresholds to avoid an effect beat.

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Abstract

Système de génération d'énergie électrique comportant : - un alternateur (1) à accoupler à un système d'entrainement (7), délivrant une tension alternative à un bus de sortie (10), - un convertisseur réversible AC/DC (2) dont le bus AC (6) est relié au bus de sortie (10) de l'alternateur (1), - un élément de stockage électrique (3) relié au bus DC (9) du convertisseur (2), - un contrôleur (4) agencé pour réagir à un régime transitoire de délestage ou d'impact de charge en commandant le convertisseur (2) de façon à prélever de l'énergie sur le bus de sortie (10) de l'alternateur (2) et à la stocker dans l'élément de stockage (3) en cas de délestage, et à prélever de l'énergie dans l'élément de stockage (3) et à l'injecter sur le bus de sortie (10) en cas d'impact de charge, le convertisseur (2) étant commandé pour injecter des courants de compensation des courants harmoniques sur le bus AC (10) de l'alternateur (1).

Description

SYSTEME DE GENERATION D'ENERGIE A TRAITEMENT AMELIORE DES IMPACTS A CHARGE, DES DELESTAGES ET DES HARMONIQUES
L'invention concerne la production d'énergie électrique utilisant un alternateur mécaniquement accouplé à un moteur d'entraînement.
L'alternateur est classiquement équipé d'un régulateur de tension et le moteur d'entraînement est contrôlé en fonction de la puissance demandée.
Des impacts de charge ainsi que des délestages peuvent se produire et les composants de puissance de l'alternateur sont dimensionnés en conséquence.
Il peut en résulter un surdimensionnement de ces composants par rapport au régime nominal de fonctionnement, ce qui se répercute sur le prix de l'installation.
Il existe ainsi un besoin pour réduire la taille des composants de puissance de l'installation de génération d'énergie électrique.
Il est également souhaitable d'améliorer le comportement de l'installation en cas de régime transitoire, notamment lors des délestages et/ou des impacts de charge.
La publication «Active power filters for harmonie cancellation in conventional and advanced aircraft eletric power Systems ») divulgue un système de filtrage actif classique appliqué aux réseaux de bord des avions qui a pour but la compensation des harmoniques. Cette publication ne divulgue ni ne suggère le contrôle du système pour réagir aux régimes transitoires de puissance active et/ou réactive en cas de délestage ou d'impact de charge.
Il existe encore un intérêt pour réduire l'intensité des courants harmoniques produits par l'installation afin de satisfaire aux normes les plus sévères, notamment en cas d'injection du courant produit sur le réseau.
L'invention tente de répondre à tout ou partie de ces besoins et elle y parvient grâce à un système électromécanique comportant:
- un alternateur à accoupler à un système d'entraînement, délivrant une tension alternative à un bus de sortie,
- un convertisseur réversible AC/DC dont rentrée/sortie AC est reliée au bus de sortie de l'alternateur,
- un élément de stockage électrique relié à l'entrée/sortie DC du convertisseur, - un contrôleur agencé pour réagir à un régime transitoire de délestage ou d'impact de charge, en commandant le convertisseur de façon à prélever de l'énergie sur le bus de sortie de l'alternateur et à la stocker dans l'élément de stockage en cas de délestage, et à prélever de l'énergie dans l'élément de stockage et à l'injecter sur le bus de sortie en cas d'impact de charge.
L'entrée/sortie AC du convertisseur est encore appelé bus AC, et rentrée/sortie DC est appelé bus DC.
L'invention permet d'améliorer la réponse du système en régime transitoire.
Le convertisseur est avantageusement commandé pour injecter des courants de compensation des courants harmoniques sur le bus de sortie AC de l'alternateur.
De préférence, le contrôleur permet le contrôle du couple moteur à partir de l'élément de stockage lors des impacts et délestages de charge.
Le contrôleur est de préférence agencé pour réagir à un régime transitoire de puissance active et/ou réactive sur micro réseau tel que défini ci-après, lors du délestage ou d'impact de charge, en contrôlant le(s) déséquilibre(s) en forme pouvant atteindre jusqu'à 30% de taux de distorsion harmoniqueen amplitude quel que soit le niveau de la charge et en temps de réponse grâce à la commande du convertisseur gérant l'énergie sur le bus de sortie de l'alternateur.Par « micro réseau », il faut comprendre un alternateur en fonctionnement iloté ou en parallèle d'autres alternateurs sous la condition que la puissance totale du réseau global reste inférieure à 5 fois la puissance du dit-alternateur.
De préférence, l'élément de stockage n'est sollicité qu'en régime transitoire de puissance active et/ou réactive.
De préférence, l'alternateur est triphasé.
Dans le système selon l'invention, la tension de sortie de l'alternateur sert non seulement à alimenter la ou les charges qui lui sont connectées mais aussi à charger l'élément de stockage via le convertisseur réversible.
Cet élément de stockage est de préférence composé d'un super-condensateur mais tout autre moyen de stockage entre dans le cadre de l'invention, tel qu'un condensateur classique ou une batterie.
Le convertisseur réversible permet la transformation de la tension alternative en tension continue lors de la charge du super-condensateur ou autre élément de stockage, en assurant une fonction de redresseur en fonctionnement normal ou lors d'un délestage de charge. L'invention permet d'éviter une surtension sur le bus de sortie lors d'un délestage, ou à tout le moins de réduire l'amplitude de celle-ci.
Lors d'un impact de charge, le convertisseur assure une fonction d'onduleur et limite le creux de tension en injectant sur le bus de tension alternative de l'énergie prélevée sur le super-condensateur ou autre élément de stockage.
Le convertisseur électronique peut utiliser des interrupteurs électroniques tels que des IGBT, mais toute autre composant électronique commandé entre dans le cadre de l'invention.
Le super-condensateur peut être formé par un unique composant ou par un ensemble de composants reliés électriquement en série et/ou en parallèle, de façon à atteindre la tension d'isolation et/ou la capacité recherchée.
La demande US 2009/0195074 Al divulgue une solution à base de système de stockage dans l'application de forage. Dans cette demande, une stratégie de gestion permet de gérer la puissance demandée par le système de forage en prélevant l'énergie nécessaire du système de stockage.
Le système comporte de préférence un filtre passif, ce filtre passif comportant une inductance connectée entre chaque phase du bus de sortie de l'alternateur et une phase correspondante de l'entrée/sortie AC du convertisseur. Ce filtre passif est destiné à supprimer les hautes fréquences.
Le convertisseur peut être de type « triple boost », c'est-à-dire comporter trois bras comportant chacun une inductance Lf reliée par une première borne à une première borne de l'élément de stockage, un premier interrupteur électronique relié à une deuxième borne de l'inductance Lf et à une phase correspondante de l'entrée/sortie AC du convertisseur, un deuxième interrupteur électronique relié à la deuxième borne de l'inductance Lf et à une deuxième borne de l'élément de stockage, et un condensateur d'équilibrage Cf disposé entre la phase correspondante de l'entrée/sortie AC du convertisseur et la deuxième borne de l'élément de stockage.
Cette structure peut permettre de réduire le niveau de tension continue aux bornes de l'élément de stockage, et le coût de celui-ci.
Des exemples de convertisseurs « triple boost » sont par exemple divulgués dans les brevets US7596008B2 et US8737098B2. En variante, le convertisseur peut être du type multiniveau, par exemple à p niveaux, p étant un entier supérieur à 2. Le convertisseur peut ainsi comporter trois bras comportant chacun un premier groupe de p interrupteurs électriquement connectés en série entre une borne de l'élément de stockage et une phase du bus AC du convertisseur, et un deuxième groupe de p interrupteurs électriques connectés en série entre la même phase du bus AC du convertisseur et l'autre borne de l'élément de stockage.
Chaque bras peut comporter p-1 condensateurs d'équilibrage, chaque condensateur d'équilibrage étant connecté par une borne entre les nieme et n+lieme interrupteurs électroniques du premier groupe, comptés depuis la phase respective du bus AC et par l'autre borne entre les nieme et n+lieme interrupteurs électroniques du deuxième groupe, comptés depuis la même phase du bus AC.
Des convertisseurs multiniveaux avec des capacités flottantes sont décrits dans les publications US8144491B2 et US20130128636A1. Les condensateurs d'équilibrage peuvent être des condensateurs classiques, des super-condensateurs ou des batteries.
Par rapport à la structure de convertisseur « triple boost », la structure multiniveau permet de réduire les fluctuations de la tension de sortie de l'onduleur et permet au système d'utiliser un filtrage passif ayant des inductances de plus faible valeur, ce qui réduit le volume, la masse et le coût du filtre passif.
Le convertisseur est piloté de façon à réagir aux impacts de charge et aux délestages grâce à un contrôleur qui lui adresse des signaux de commande respectifs Sa, Sb, Sc pour chacune des phases, et qui analyse les courants et la tension sur le bus AC du convertisseur.
Les signaux de commande Sa, Sb, Sc du convertisseur sont par exemple générés lors de la mise en œuvre d'un procédé de pilotage du convertisseur comportant les étapes suivantes:
- calcul de composantes active et réactive id, iq du courant triphasé ia, ib, ic du bus AC du convertisseur, de préférence dans un repère de Park tournant de même fréquence,
- calcul de courants actif et réactif de référence id*, iq* dans le même repère de Park, - calcul de tensions de référence β¾, βά, à partir des différences id", iq" entre les courants actif et réactif de référence id* , iq* et les composantes active et réactive id, iq du courant ù, ib, ic du bus AC du convertisseur, et
- calcul de tensions de commande des transferts de puissance ma, η¾, nie du convertisseur à partir des tensions de référence β¾, Pd, de préférence par transformation inverse de Park dans le repère triphasé du courant du bus AC du convertisseur ù, ib, ic
Les courants actif et réactif de référence id* , iq* peuvent être obtenus à partir des composantes active et réactive iid, iiq du courant de sortie du système iia, iib, iic, de préférence dans le même repère de Park.
De préférence, l'élément de stockage n'est sollicité en décharge qu'en régime transitoire.
Pour ce faire, la composante active iw du courant de sortie du système iia, iib, ik est avantageusement filtrée par un filtre pour y éliminer les hautes fréquences et la composante continue afin d'éviter que le convertisseur échange de l'énergie en régime permanent.
De préférence, chacune des composantes active et réactive iid, iiq du courant de sortie du système iia, iib, iic est filtrée par un filtre, dont la fréquence de coupure peut être 100 fois plus faible que la fréquence de commutation des interrupteurs.
Dans une variante, la composante réactive iiq des courants de sortie du système iia, iib, iic est filtrée de manière à obtenir un courant réactif iqp dans l'alternateur nul.
Ainsi, l'invention permet de compenser la puissance réactive, avec le convertisseur, et ainsi d'obtenir un cosep unitaire vu de l'alternateur.
La demande WO2014/147297 Al divulgue une alimentation sans coupure avec un élément de stockage qui peut fournir la puissance active à la charge par manque d'une ou plusieurs phase de la source (tout ou rien). Lorsque la source est normale, l'onduleur est utilisé en filtrage actif de courant et en rééquilibrage des courants de phase ; cependant cette solution ne gère pas le régime transitoire entre la puissance de la source et celle de la charge.
Des grandeurs autres que les courants de sortie du système iia, iib, iic peuvent être utilisées pour le calcul des courants actif et réactif de référence id*, iq*. Cela peut permettre de réduire le nombre de capteurs, notamment de courant. Par exemple, les courants actif et réactif de référence id*, iq* peuvent être calculés respectivement en fonction au moins de la vitesse Ω du système d'entraînement et du courant d'excitation if d'une excitatrice de l'alternateur. Ce calcul est par exemple illustré dans « Machines synchrones - excitation. Techniques de l'ingénieur, D3545, 1997 » par P. Wetzer.
Par ailleurs, le convertisseur est commandé pour injecter des courants de compensation des courants harmoniques sur le bus de sortie AC de l'alternateur. De préférence, le convertisseur comporte au moins une fonction filtre actif pour générer des tensions de commande de ces interrupteurs électroniques induisant une compensation des courants harmoniques. Ces tensions de commande peuvent être rajoutées aux tensions de commande des transferts de puissance pour l'obtention des signaux de commande Sa, Sb, Sc du convertisseur.
Cela permet d'annuler les courants harmoniques dans l'alternateur avec le convertisseur statique en réalisant le filtrage actif des harmoniques de courants issus d'une charge non- linéaire.
L'invention permet aussi d'annuler les courants harmoniques dans le convertisseur statique en réalisant un circuit « bouchon » pour les harmoniques de tension issus de l'alternateur et/ou de la charge non-linéaire.
Les tensions de commande de compensation des courants harmoniques peuvent être obtenues au moins par calcul des composantes active et réactive idn, iqn des courants de sortie de l'alternateur ipa, iPb, ipc, de préférence dans un repère de Park tournant, de fréquence n fois supérieure à la fréquence du repère triphasé, n étant un entier supérieur à 2. Cela permet de réduire, et mieux d'annuler, les courants harmoniques dans l'alternateur.
Ce principe de filtrage actif peut être appliqué à tous les courants harmoniques que l'on souhaite compenser. Il suffit de multiplier cette structure de compensation et d'ajouter toutes les tensions de commande dans le repère triphasé. Toute combinaison quelconque de filtrage harmonique composée d'au moins un filtre actif entre ainsi dans le cadre de l'invention.
Par exemple, les tensions de commande de compensation des courants harmoniques peuvent aussi être calculées à partir des composantes active et réactive du courant ù, ib, ic du bus AC du convertisseur dans un repère de Park tournant, de fréquence n fois supérieure à la fréquence du repère triphasé, n étant un entier supérieur à 2. Cela permet d'éviter que les tensions harmoniques du réseau triphasé créées par l'alternateur ne produisent des courants harmoniques dans le convertisseur.
La valeur du courant de référence actif id* peut être retranchée d'un courant de contrôle de l'élément de stockage WVDC avant d'être utilisée pour le calcul des tensions de référence β¾, βά afin d'éviter un dépassement d'un seuil de tension de sécurité prédéfini, ce courant de contrôle WVDC étant fonction au moins de la tension VDC aux bornes de l'élément de stockage et du courant nominal direct Idn de l'alternateur.
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel:
- la figure 1 est une représentation schématique d'un système selon l'invention, dans le cas d'une génératrice triphasée,
- la figure 2 représente une structure de convertisseur du type triple boost,
- la figure 3 représente une structure de convertisseur multiniveau à (p+1) niveaux pour p cellules,
- la figure 4 est un exemple de schéma de commande permettant une gestion de l'élément de stockage pendant les phases transitoires,
- la figure 5 est une vue analogue à la figure 4, d'une variante de schéma de commande avec une référence libre pour la puissance réactive permettant à l'utilisateur de choisir un niveau quelconque de puissance réactive à compenser,
- la figure 6 présente une variante de schéma de commande à partir d'un modèle fondé sur la vitesse de rotation du groupe et le courant d'excitation de l'alternateur,
- la figure 7 présente une structure de commande des courants harmoniques en vue de réaliser un filtrage actif,
- la figure 8 illustre un procédé de gestion de la tension aux bornes du supercondensateur,
- la figure 9a illustre un exemple de procédé de charge du super-condensateur avec une fonction de sécurité, et
- la figure 9b illustre un exemple de seuils de déclenchement de la charge et de la mise en sécurité du système en fonction de la tension aux bornes de l'élément de stockage VDC On a représenté sur la figure 1 un exemple d'installation selon l'invention, de production d'énergie délivrée à un bus de sortie 10 relié au réseau triphasé ou à une ou plusieurs charges R.
L'installation comporte un moyen d'entraînement 7 tel qu'un moteur thermique par exemple, ou tout autre moyen d'entraînement, éolien ou hydrique. Le moyen d'entraînement 7 entraîne en rotation le rotor d'un alternateur 1, encore appelé génératrice, comportant une excitatrice alimentant un inducteur principal disposé au rotor, l'induit principal statorique étant relié au bus de sortie 10.
L'alternateur 1 est entraîné en rotation à une vitesse régulée, mais le bus de sortie 10 peut être soumis à des impacts de charge ou à des délestages.
L'installation comporte un convertisseur réversible AC/DC 2 piloté par un contrôleur 4, et un élément de stockage 3.
Le contrôleur 4 peut connaître, grâce à des capteurs de courant dans l'exemple de la figure 1, le courant dans chacune des phases 5 de la charge R et le courant de chacune phase du bus AC 6 du convertisseur 2, ainsi que la tension de chacune des phases du bus de sortie 10 de l'alternateur 1.
Dans l'exemple illustré de la figure 1, chaque phase du bus AC du convertisseur 2 comporte une inductance 8, en série entre le convertisseur 2 et la phase correspondante du bus de sortie de l'alternateur 1. Le dimensionnement de ces inductances 8 dépend de la puissance de l'installation.
En fonctionnement normal, le contrôleur 4 assure la régulation de tension de l'alternateur 1 grâce à la détection de la tension du bus de sortie 10 de l'alternateur 1.
Dans le cas d'une excitatrice conventionnelle bobinée, le contrôleur 4 peut être muni d'un élément de puissance lui permettant de fournir à l'inducteur d'excitatrice le courant d'excitation requis pour assurer la régulation recherchée de la tension de sortie de l'alternateur 1.
Pour assurer la charge/décharge de l'élément de stockage 3, le contrôleur envoie des ordres de commande au convertisseur électronique réversible 2. Pour ce faire, une supervision continue de la tension de charge/décharge VDC, des courants de charge/décharge de l'élément de stockage 3, ainsi que de l'état transitoire (impact, délestage) du système est réalisée. Lors d'un délestage de charge, un ordre de charge de l'élément de stockage 3 est donné pour permettre de réduire au mieux le dépassement de tension de l'alternateur. On procède à une recharge de l'élément de stockage 3 également lorsque le niveau de l'élément de stockage 3 est inférieur à certains seuils prédéfinis.
L'ordre de décharge quant à lui est donné lors des impacts de charge, pour limiter la chute de tension aux bornes de l'alternateur 1, ou lorsque le niveau de l'élément de stockage 3 est supérieur à un seuil prédéfini.
Les ordres de commande peuvent être envoyés par voie fïlaire ou sans fil sans sortir du cadre de la présente invention.
Le contrôleur 4 assure également, dans l'exemple illustré, la communication avec le moteur d'entraînement 7, permettant avantageusement une anticipation de la variation de vitesse éventuelle due à un impact ou un délestage de charge. En effet, grâce à la mesure du courant de sortie du système ila, iib, iic et de celui échangé avec l'élément de stockage 3, le contrôleur 4 peut estimer la puissance en jeu et déterminer une consigne permettant d'anticiper l'admission de carburant du moteur afin de limiter les perturbations sur le bus de sortie de l'alternateur lors d'un régime transitoire.
Le contrôleur 4 supervise ainsi avantageusement :
- la commande des échanges de puissances active et réactive d'une part entre le réseau triphasé créé par l'alternateur 1 et d'autre part la ou les charges R, à l'aide du convertisseur 2 triphasé connecté à l'élément de stockage 3 à courant continu,
- la gestion des courants harmoniques apportés par la force électromotrice de la machine ou par une charge R non linéaire connectée à l'alternateur 1 et
- dans le cas où le stockage est constitué d'un super-condensateur, la gestion de la tension 9 aux bornes de cet élément.
La figure 2 illustre un système comportant un convertisseur 2 de type « triple boost ».
Le convertisseur 2 comporte trois bras 12 chacun comportant une inductance Lf reliée par une première borne à la borne positive 31 de l'élément de stockage 3, un premier interrupteur électronique Ta, Tb ou Tc relié entre une deuxième borne de l'inductance Lf et une phase a, b ou c correspondante du bus AC du convertisseur, un deuxième interrupteur électronique Ta', Tb' ou TV relié entre la deuxième borne de l'inductance Lf et la borne négative 32 de l'élément de stockage 3 et un condensateur d'équilibrage et de filtrage Cf disposé entre la phase correspondante du bus AC du convertisseur et la borne négative 32 de l'élément de stockage 3.
Les courants , ib, et ic du bus AC 6 du convertisseur 2 sont injectés sur le bus de sortie 10 de l'alternateur 1, ce dernier délivrant un courant triphasé ipa, iPb, et ipc pour les phases respectives a, b et c.
Le courant triphasé de sortie du système iia, iib et iic peut également être mesuré, par exemple par des capteurs 5.
Le contrôleur 4 assure la commande du convertisseur 2, peut aussi être configuré pour agir sur le régulateur de vitesse du moteur thermique 7 et/ou sur le régulateur de tension de l'alternateur 1.
La figure 3 illustre une variante de convertisseur à p cellules, p étant un entier supérieur à 2.
Le convertisseur comporte trois bras 22 comportant chacun un premier groupe de p interrupteurs Kl i, Kl 2. . . Kl p électriquement connectés en série entre une borne positive 31 de l'élément de stockage 3 et une phase du bus AC du convertisseur, et un deuxième groupe de p interrupteurs électroniques Kl i ', Kl 2' ...KlP' connectés en série entre la même phase du bus AC du convertisseur et la borne négative 32 de l'élément de stockage 3.
Chaque bras 22 peut comporter p-1 condensateurs d'équilibrage Cf, 2p IGBT, chaque condensateur d'équilibrage Cf étant connecté par une borne entre les nieme et n+lieme interrupteurs électroniques du premier groupe comptés depuis la phase respective du bus AC et par l'autre borne entre les nieme et n+lieme interrupteurs électroniques du deuxième groupe, comptés depuis la même phase du bus AC.
Le condensateur d'équilibrage Cf connecté entre les nieme et n+lieme interrupteurs électroniques du premier groupe comptés depuis la phase respective du bus AC et par l'autre borne entre les nieme et n+lieme interrupteurs électroniques du deuxième groupe a une tension de nV p, où Vdc représente la tension aux bornes de l'élément de stockage 3.
La commande de base des échanges de puissances active et réactive est présentée sur la figure 4.
Pour un réseau triphasé à amplitude fixe, le contrôle des puissances revient au contrôle des courants actif et réactif. Ces courants peuvent être contrôlés dans un repère de Park Rdq synchrone avec la tension simple va de la première phase du réseau triphasé, mais l'utilisation de l'une quelconque des autres phases rentre dans le cadre de l'invention. Une boucle à verrouillage de phase 30 peut être utilisée pour la synchronisation.
La structure de commande peut être agencée pour générer des courants actif id* et réactif iq* de référence dans le référentiel de Park Rdq, et ensuite les asservir aux composantes actives et réactives id et iq, obtenues par transformation de Park dans le même référentiel Rdq, des courants , ib, ic réellement échangés par le convertisseur 2 avec le réseau, en calculant les trois rapports cycliques du convertisseur réversible 2.
La génération des courants de référence id* et iq* peut être élaborée à partir des composants actif iw et réactif iiq des courants de sortie de la ou des charge R dans le repère de Park Rdq. La composante active iid est filtrée pour éliminer les hautes fréquences et la composante continue du courant actif afin d'éviter que le convertisseur réversible 2 n'échange de l'énergie active ou réactive en régime permanent. Ainsi, le courant actif id* ne tient compte que du régime transitoire de la charge (impact ou du délestage) et ainsi permet de solliciter le système de stockage 3 uniquement en régime transitoire. La composante réactive iq* peut être traitée de la même manière que la composante active id*, afin de minimiser le temps de sollicitation du convertisseur réversible 2.
Dans une variante, la puissance réactive est compensée en modifiant la structure du filtre de la figure 4 qui génère iq*, ce qui permet de compenser intégralement la puissance réactive échangée avec la charge et d'obtenir un courant réactif iqp dans l'alternateur nul. Le cas échéant, la compensation peut être arbitraire, l'utilisateur ayant la possibilité de définir le niveau de courant réactif qu'il souhaite compenser, comme illustré sur la figure 5.
Une autre variante de génération des courants de référence id* et iq* consiste à utiliser d'autres grandeurs mesurées. Des courants actif et réactif de référence (id*, iq*) n'est plus directement mesurés mais calculés respectivement en fonction au moins de la vitesse (Ω) du système d'entraînement et du courant d'excitation (if) d'une excitatrice d'alternateur. Cela permet de s'affranchir de la mesurer des courants de sortie du système iia, iib, et iic. On peut prendre l'information de la variation du couple par la mesure de la variation de vitesse Ω et l'information de la variation de l'état magnétique de la machine par la mesure du courant if d'excitation de l'excitatrice, comme illustré sur la figure 6. À partir de la mesure de la vitesse du groupe tournant et d'un modèle mathématique 100 du système, il est possible de calculer une variation du couple sur l'alternateur et d'en déduire la variation du courant actif dans l'alternateur idP. Le courant réactif dans l'alternateur iqp peut être calculé à partir de la mesure du courant d'excitation de l'excitatrice et du modèle mathématique 1 10 du système. Ces calculs peuvent aussi être retrouvés dans la publication de P. Wetzer. « Machines synchrones - excitation. Techniques de l 'ingénieur, D3545, 1997 » citée plus haut. Ainsi, on peut déduire les deux références id* et iq*, à partir des courants de l'alternateur calculés (idP et iqp) et les courants (id et iq) du convertisseur (2) et ensuite la fonction de régulation est identique à la commande de base. Une combinaison de ces deux variantes reste dans le cadre de la présente invention.
Pour élaborer les signaux de commande Sa, & et Sc de convertisseur 2, les courants de référence id* et iq* sont comparés aux composantes actives et réactive id et iq du courant triphasé , ib, ic mesurées à la sortie du convertisseur réversible 2, obtenues après une transformation dans le repère de Park Rdq. L'erreur en courant est traitée par un régulateur 33, de type PID par exemple, qui génère des références de tension βά et fiq dans le repère de Park, lesquelles, après transformation inverse de Park dans le repère triphasé Rabc, donnent les tensions de commande des transferts de puissance ma, nib et mc dans ce dernier repère. Enfin, une fonction de modulation de largeur d'impulsion (PWM) 34 permet d'élaborer les signaux Sa, Sb et Sc pour commander le convertisseur réversible 2.
Le système est avantageusement agencé pour agir sur les courants harmoniques délivrés par la machine ou induits par une charge non linéaire, grâce à la fonction filtrage actif possible avec la structure décrite dans la présente demande.
Un exemple de la commande pour la fonction filtrage actif est décrit sur la figure 7. Le convertisseur comporte au moins une fonction filtre actif permettant au convertisseur de générer des tensions de compensation pour éviter les courants harmoniques dans le convertisseur dus aux harmoniques de tension côté AC. Des tensions de commande (V*nabc) sont rajoutées aux tensions de commande dues aux transferts de puissance (ma, η¾, rric) pour l'obtention des signaux de commande (Sa, Sb, Sc) du convertisseur.
Les courants ipa, iPb, ipc mesurés en sortie de l'alternateur sont transformés dans un repère de Park Rndq de fréquence n fois supérieure à la fréquence fondamentale du courant triphasé , ib, ic du bus AC du convertisseur, les courants transformés étant combinés respectivement à un filtrage pour extraire l'amplitude de l'harmonique n dans les deux axes dn et qn de ce repère de Park Rndq. Ces courants extraits idn et iqn sont alors asservis à des références nulles de sorte à agir sur les tensions de sortie du régulateur et envoyés à l'entrée d'un régulateur 41, par exemple de type PID ou autre structure avancée de régulateur, dont les sorties sont additionnées au fonctionnement précédent du convertisseur 2 correspondent aux tensions que doit délivrer le convertisseur 2 dans ce repère de Park Rndq. Une transformation de Park inverse, à la vitesse et dans le sens de l'harmonique n, permet d'obtenir les tensions V*nabc de commande de compensation de l'harmonique n dans le repère triphasé Rabc Celles-ci peuvent être ajoutées aux tensions ma, ib et mc délivrées par la commande précédente, qui permet d'agir sur les transferts de puissance active et réactive.
Une variante consiste à considérer les courants du convertisseur en lieu et place des courants de l'alternateur, c'est-à-dire ia, ib, ic au lieu d' Ipa, Ipb, Ipc, illustré sur la figure 7. Cela permet au convertisseur de produire des courants purement sinusoïdaux à la fréquence fondamentale et d'éviter que les tensions harmoniques du réseau triphasé créées par l'alternateur ne produisent des courants harmoniques dans le convertisseur. Cette dernière commande est équivalente à un circuit bouchon pour les harmoniques de tension issus de la génératrice principale avec sa charge.
Ce principe de filtrage actif peut être appliqué à tous les courants harmoniques que l'on souhaite compenser, en reproduisant la structure de compensation et en ajoutant toutes les tensions résultantes pour obtenir les tensions de commande du convertisseur.
Quelle que soit la structure du convertisseur et les lois de commande appliquées, il est souhaitable de contrôler l'état de charge du super-condensateur, donné par sa tension VDC Comme c'est un courant actif dans le repère de Park qui peut modifier cet état de charge, il suffit de modifier le courant de référence actif id* en retranchant un courant permettant d'agir sur la tension VDC II faut prévoir un arrêt de sécurité de façon à éviter un dépassement de la tension maximale pour le super-condensateur tout en maintenant la tension minimale permettant d'assurer le bon fonctionnement du convertisseur 2.
Les figures 8, 9a et 9b illustrent un exemple de ce contrôle de la tension VDC du super-condensateur. , Les seuils al%, a2% et a3% représentant des niveaux de courant de sortie du système ou de décharge par rapport au courant nominal direct Idn de l'alternateur, ces seuils pouvant être réglés dans la plage ±100% sans sortir du cadre de l'invention
Les valeurs al, a2 et a3 sont déterminées expérimentalement pour éviter d'activer la sécurité et ne pas trop perturber le fonctionnement de la fonction hybride.
Un exemple de contrôle du courant moyen du super-condensateur consiste à délivrer une amplitude et un signe de Idvoc dépendant de la tension VDC selon des seuils programmés et d'appliquer un algorithme de comparaison en ajoutant un hystérésis au niveau des seuils pour éviter un effet de battement. Une sortie de sécurité donne un niveau logique vrai ou faux pour autoriser un courant dans le super-condensateur ou l'interdire si les seuils sont atteints ; lorsque la sécurité est active alors Id = 0. Les seuils de tension ainsi que les niveaux de courant de sortie du système et de décharge peuvent être modifiés sans sortir du cadre de cette invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de génération d'énergie électrique comportant :
- un alternateur (1) à accoupler à un système d'entraînement (7), délivrant une tension alternative à un bus de sortie (10),
- un convertisseur réversible AC/DC (2) dont le bus AC (6) est relié au bus de sortie (10) de l'alternateur (1),
- un élément de stockage électrique (3) relié au bus DC (9) du convertisseur (2),
- un contrôleur (4) agencé pour réagir à un régime transitoire de délestage ou d'impact de charge en commandant le convertisseur (2) de façon à prélever de l'énergie sur le bus de sortie (10) de l'alternateur (2) et à la stocker dans l'élément de stockage (3) en cas de délestage, et à prélever de l'énergie dans l'élément de stockage (3) et à l'injecter sur le bus de sortie (10) en cas d'impact de charge,
le convertisseur (2) étant commandé pour injecter des courants de compensation des courants harmoniques sur le bus AC (10) de l'alternateur (1).
2. Système selon la revendication 1, l'élément de stockage (3) n'étant sollicité en décharge qu'en régime transitoire, de préférence l'élément de stockage (3) n'étant sollicité qu'en régime transitoire de puissance active et/ou réactive.
3. Système selon la revendication 1 ou 2, le contrôleur (4) étant agencé pour réagir à un régime tranistoire de puissance réactive et/ou active sur micro -réseau, lors de délestage ou d'impact de charge, pour permettre le contrôle de(s) déséquilibre(s) en forme, en amplitude et en temps de réponse grâce à la commande du convertisseur gérant l'énergie sur le bus de sortie de l'alternateur, le contrôleur (4) permettant le contrôle dynamique du couple moteur à partir de l'élément de stockage (3) lors des impacts et délestages de charges.
4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'élément de stockage (3) étant un super-condensateur.
5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un filtre passif (8), le filtre passif (8) comportant une inductance connectée en série entre chaque phase du bus de sortie (10) de l'alternateur (1) et une phase correspondante du bus AC (6) du convertisseur (2).
6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, le convertisseur (2) comportant trois bras (22) comportant chacun un premier groupe de (p) interrupteurs (K ; Kl2 ; Kl3...Klp, K2i ; K22 ; K23 ...K2P, K3i ; K32, K33 ...K3p) électriquement connectés en série entre une borne (31) de l'élément de stockage (3) et une phase du bus AC (6) du convertisseur (2), et un deuxième groupe de p interrupteurs (Kl i ' ; K12' ; K13' ...K1P', Κ2ι ' ; K22' ; K23' ...K2P\ Κ3ι ' ; Κ32', Κ33' ...Κ3Ρ') électriquement connectés en série entre la même phase du bus AC (6) du convertisseur (2) et l'autre borne (32) de l'élément de stockage (3), p étant un entier supérieur à 2.
7. Système selon la revendication précédente, chaque bras (22) comportant p-1 condensateurs d'équilibrage (Cf), chaque condensateur d'équilibrage étant (Cf) connecté sur un premier pôle entre les nieme et n+lieme interrupteurs du premier groupe, comptés depuis la phase respective du bus AC (6) et sur un second pôle entre les nieme et n+lieme interrupteurs du deuxième groupe comptés depuis la même phase du bus AC (6).
8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, le convertisseur (2) comportant trois bras (12) comportant chacun une inductance (Lf) reliée par une première borne à une première borne (31) de l'élément de stockage (3), un premier interrupteur électronique (Ta, Tb, Tc) relié à une deuxième borne de l'inductance (Lf) et à une phase correspondante du bus AC du convertisseur, un deuxième interrupteur électronique (Ta\ Tb', TV) relié à la deuxième borne de l'inductance (Lf) et à une deuxième borne (32) de l'élément de stockage (3), et un condensateur d'équilibrage Cf disposé entre la phase correspondante du bus AC du convertisseur et la deuxième borne (32) de l'élément de stockage (3).
9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel des signaux de commande (Sa, Sb, Sc) du convertisseur 2 sont générés lors de la mise en œuvre d'un procédé de pilotage du convertisseur 2 comportant les étapes suivantes:
- calcul de composantes active et réactive (ij, iq) du courant triphasé (ù, ib, ic) du bus AC (6) du convertisseur (2), de préférence dans un repère de Park (Rdq) de même fréquence,
- calcul de courants actif et réactif de référence (id*, iq*) dans le même repère de Park (Rdq), - calcul de tensions de référence (β¾, βά), à partir des différences entre les courants actif et réactif de référence (id*, iq*) et des composantes active et réactive (id, iq) du courant du bus AC du convertisseur (ia, ib, ic),
- calcul de tensions de commande des transferts de puissance (ma, mb, me) du convertisseur à partir des tensions de références (β¾, Pd), de préférence par transformation inverse de Park dans le référence triphasé (Rabc) du courant du bus AC du convertisseur (ia,
10. Système selon la revendication 9, des courants actif et réactif de référence (id*, iq*) étant obtenus à partir des composantes active et réactive (iw, iiq) du courant de sortie du système (iia, iib, iic), dans le même repère de Park.
11. Système selon la revendication 2, la composante active (iid) du courant de sortie du système (iia, iib, iic) étant filtrée par un filtre pour y éliminer les hautes fréquences et la composante continue afin d'éviter que le convertisseur échange de l'énergie en régime permanent.
12. Système selon la revendication 11, chacune des composantes active et réactive (iid, iiq) du courant de sortie du système (iia, iib, iic) étant filtrée par un filtre pour y éliminer les hautes fréquences et la composante continue afin d'éviter que le convertisseur (2) échange de l'énergie en régime permanent.
13. Système selon la revendication 11, la composante réactive (iiq) du courant de sortie du système (iia, iib, iic) étant filtrée de manière à obtenir un courant réactif
( iqp) nul sur l'alternateur.
14. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, des courants actif et réactif de référence (id*, iq*) étant calculés respectivement en fonction au moins de la vitesse (Ω) du système d'entraînement et du courant d'excitation (if) d'une excitatrice d'alternateur,
15. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, le convertisseur comportant au moins une fonction filtre actif pour générer des tensions de commande de compensation des courants harmoniques (V*nabc), ces dernières étant rajoutées aux tensions de commande de transferts de puissance (nia, mb, me) pour l'obtention des signaux de commande (Sa, Sb, Sc) du convertisseur,
16. Système selon la revendication 15, les tensions de commande de compensation des courants harmoniques (V*nabc) étant obtenues au moins par calcul des composantes active et réactive (idn, iqn) des courants de sortie de l'alternateur (ipa, iPb, ipc), de préférence dans un repère de Park (Rndq) de fréquence n fois supérieure à la fréquence du repère triphasé (Rabc), n étant un entier supérieur à 2.
17. Système selon la revendication 15, les tensions de commande de compensation des courants harmoniques (V*nabc) étant obtenues au moins par calcul des composantes active et réactive des courants du bus AC du convertisseur (ia, ib, ic), de préférence dans un repère de Park de fréquence n fois supérieure à la fréquence du repère triphasé (Rabc), n étant un entier supérieur à 2.
18. Système selon l'une quelconque des revendications 9 à 17, la valeur du courant de référence active id* étant retranchée d'un courant de contrôle du supercondensateur (IdvDc) avant d'être utilisée pour le calcul des tensions de références (β¾, Pd) afin d'éviter un dépassement de seuils de tension de sécurité prédéfini, ce courant de contrôle (IdvDc) étant fonction au moins de la tension aux bornes de l'élément de stockage et du courant nominal direct (Idn) de l'alternateur.
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