WO2018046755A1 - Convertisseur de tension avec deux circuits convertisseur de tension chaînés - Google Patents

Convertisseur de tension avec deux circuits convertisseur de tension chaînés Download PDF

Info

Publication number
WO2018046755A1
WO2018046755A1 PCT/EP2017/072875 EP2017072875W WO2018046755A1 WO 2018046755 A1 WO2018046755 A1 WO 2018046755A1 EP 2017072875 W EP2017072875 W EP 2017072875W WO 2018046755 A1 WO2018046755 A1 WO 2018046755A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage converter
converter circuit
voltage
switch
inductor
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/072875
Other languages
English (en)
Inventor
Larbi Bendani
Reda CHELGHOUM
Mimoun ASKEUR
Original Assignee
Valeo Systemes De Controle Moteur
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes De Controle Moteur filed Critical Valeo Systemes De Controle Moteur
Publication of WO2018046755A1 publication Critical patent/WO2018046755A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/3353—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having at least two simultaneously operating switches on the input side, e.g. "double forward" or "double (switched) flyback" converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33538—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only of the forward type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33592—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the present invention relates to the field of DC-DC voltage converters.
  • a first isolated voltage converter circuit comprising:
  • a second voltage converter circuit comprising:
  • first and second input terminals between which a DC input voltage is intended to be received, the first terminal being intended to be connected to an electrical ground,
  • first and second output terminals between which the intermediate voltage is to be supplied, the first output terminal being connected to the first input terminal,
  • control system of the second voltage converter circuit designed to:
  • the object of the invention is to propose an AC voltage converter.
  • a first isolated voltage converter circuit comprising:
  • a second voltage converter circuit comprising:
  • first and second input terminals between which a DC input voltage is intended to be received, the first terminal being intended to be connected to an electrical ground, first and second output terminals between which the intermediate voltage is to be supplied, the first output terminal being connected to the first input terminal,
  • control system of the second voltage converter circuit designed to:
  • the voltage converter being characterized in that the second voltage converter circuit comprises a first inductor, a second inductor and a capacitor, and is designed:
  • the second voltage converter circuit further comprises a first switch, the first switch and the first inductor being connected one after the other, between the input terminals; the capacitance and the second inductance are arranged following one another, between, on the one hand, a mid-point of the first switch and the first inductor and, on the other hand, the second output terminal; the second voltage converter circuit further comprises a second switch connected between, on the one hand, a midpoint of the capacitance and the second inductor and, on the other hand, the first input terminal.
  • the voltage converter further comprises a control system of the first voltage converter circuit adapted to switch the first voltage converter circuit between two states, at a first switching frequency, and the control system of the second voltage converter circuit makes switching the second voltage converter circuit to a second switching frequency.
  • the first and second switching frequencies are different from each other.
  • the second switching frequency is greater than the first switching frequency
  • control system of the first voltage converter circuit makes switch the first voltage converter circuit at a constant duty cycle ai.
  • the duty cycle ai is 0.5.
  • the second voltage converter circuit has a ratio of conversion of the intermediate voltage with respect to the input voltage depending on the duty ratio a 2 and which can be greater than, equal to or less than 1 depending on the duty cycle a 2 of the second voltage converter circuit.
  • the first voltage converter circuit comprises:
  • a first transformer comprising a first primary winding, a second primary winding, a secondary winding and a first magnetic core coupling these three windings, the primary windings being arranged in series between, on the one hand, a midpoint of the first switch and the first capacity and, on the other hand, the first input terminal,
  • a second transformer comprising a first primary winding, a second primary winding, a secondary winding and a second magnetic core coupling these three windings, the primary windings being connected in series between, on the one hand, a midpoint of the second switch and the first capacitor and secondly the second input terminal.
  • each of the two secondary windings is connected, on one side, to one of the two output terminals and, on the other hand, to the other of the two output terminals through a switch respective.
  • the first voltage converter circuit comprises two branches each comprising a first switch, a respective one of the two secondary windings and a second switch, and the two secondary windings respectively have two intermediate points connected to one another. other. DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • Figure 1 is an electrical diagram of a voltage converter according to a first embodiment of the invention.
  • FIGS. 2 and 3 are electrical diagrams of a first voltage converter circuit of the voltage converter of FIG. 1, respectively in first and second states.
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams of a second voltage converter circuit of the voltage converter of FIG. 1, respectively in first and second states.
  • FIG. 6 is an electrical circuit of a voltage converter according to a second embodiment of the invention.
  • the voltage converter 100 is a DC / DC converter for receiving a continuous input voltage VE and designed to provide a continuous output voltage Vs from the input voltage VE, according to a global conversion factor A:
  • the voltage converter 100 comprises a first voltage converter circuit 102, which is an isolated DC / DC converter designed to receive an intermediate voltage VINT and to supply the output voltage Vs from the intermediate voltage VINT, according to a first factor of Ai conversion:
  • the voltage converter circuit 102 is a step down converter, which means that the conversion factor A i is less than 1.
  • the voltage converter circuit 102 firstly comprises a first input terminal EAI and a second input terminal EA2 intended to receive the intermediate voltage VINT.
  • the voltage converter circuit 102 comprises a first switch QAH, a first capacitance CAI and a second switch QAI2 disposed one after the other, on the same branch, with the capacitance CAI disposed between the two switches QAH, QAI2.
  • the voltage converter circuit 102 further comprises first and second transformers T, T 'each having three windings: a first primary winding LAII, LAII' a second primary winding LAI2, LAI2 'and a secondary winding LA2I, LA21'.
  • Each transformer T, T 'furthermore comprises a respective magnetic core (represented by dashed lines) designed to couple the windings LAII, LAI2, LA2I, respectively the windings LAII', LAI2 ', LA21'. It will be noted that the windings LAII, LAI2, LA2I are decoupled winding LAII ', LAI2', LA21 '.
  • the coupling coefficients between the windings may be different.
  • the coupling coefficient between the first and second primary windings is 1, and the coupling coefficient between the secondary winding and each of the first and second primary windings is N .
  • the first primary windings LAII, LAII ' are arranged in series between, on the one hand, a midpoint of the switch QAII and the capacitance CAI and, on the other hand, the input terminal EAI.
  • the second primary windings LAI2, LAI2 ' are arranged in series between, on the one hand, a midpoint of the switch QAI2 and the capacitance CAI and, on the other hand, the input terminal EA2.
  • the voltage converter circuit 102 further includes a first output terminal SA1 and a second output terminal SA2 for supplying the output voltage Vs.
  • the output terminal SA1 is connected to a first electrical ground 104.
  • the voltage converter circuit 102 further comprises a third switch QA2I and a fourth switch QA22.
  • Each secondary winding LA2I, LA21 ' is connected between the output terminals SA1, SA2 through a respective one of the switches QA2I, QA22.
  • the voltage converter circuit 102 further comprises a second capacitor CA2 connected between the output terminals SA1, SA2 in order to smooth the output voltage Vs.
  • a load C can be connected between the output terminals SA1, SA2 to be electrically powered to the output voltage Vs.
  • the load C comprises, for example, a battery to be recharged.
  • the capacitance CA2 is traversed by the current. Only one of the branches at a time, and not by the current received by the input terminal EA2.
  • Transformers T, T ' have galvanic isolation distances creating a galvanic isolation between the primary and the secondary.
  • the transformers T, T ' form an isolation barrier 106 dividing the voltage converter circuit 102 into two parts Pi, P2.
  • the electric masses 104, 112 are isolated.
  • the switches QAII, QAI2, QA2I, QA22 each comprise, for example, a transistor, such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • each of a portion of the switches QAII, QAI2, QA2I, QA22 could be formed by a diode, the state of which would be imposed by the state of the other controllable switches.
  • the voltage converter 100 further comprises a first control system 108 of the voltage converter circuit 102.
  • the control system 108 is adapted to control the switches QAII, QAI2, QA2I, QA22 to switch the voltage converter circuit 102 between a first state where the switches QAII, QA2I are closed while the switches QAI2, QA22 are open, and a second state where the switches QAII, QA2I are open while the switches QAI2, QA22 are closed.
  • the control system 108 is designed to switch the voltage converter circuit 102 to a first frequency Fi corresponding to a first period Ti:
  • the two states follow one another according to a first duty cycle ai.
  • the first state is maintained for a time ⁇ ⁇ ⁇
  • the second state is maintained for a time (l-ai) -Ti.
  • the conversion factor Ai depends on the duty cycle ai.
  • the conversion factor Ai is substantially:
  • N is the conversion coefficient between the secondary winding and each of the primary windings.
  • control system 108 is designed to switch the voltage converter circuit 102 with a constant duty cycle ai, preferably equal to 0.5.
  • the voltage converter 100 further comprises a second voltage converter circuit 110, which is a DC / DC converter for receiving the input voltage VE and arranged to supply the intermediate voltage VINT to the first voltage converter circuit 102 from the input voltage VE, according to a second conversion factor Ai:
  • the voltage converter circuit 110 is an up / down converter, which means that the factor A 1 can be less than, equal to or greater than 1.
  • the voltage converter circuit 110 firstly comprises a first input terminal EBI intended to be connected to a second electrical ground 112, different from the first electrical ground 104, and a second input terminal EB2 intended to be connected to a DC voltage source 114 for receiving the input voltage VE.
  • the voltage converter circuit 110 further comprises a first switch QBI having a first side connected to the first input terminal EIA.
  • the voltage converter circuit 110 further comprises a first inductor LBI connected between a second side of the switch QBI and the input terminal EBI.
  • the voltage converter circuit 110 further includes a first CBI capacitor having a first side connected to a midpoint of the switch QBI and the inductor LBI.
  • the voltage converter circuit 110 further comprises a second inductor LB2 having a first side connected between the CBI capacitor.
  • the voltage converter circuit 110 further comprises a second switch QB2 connected between, on the one hand, a midpoint of the capacitance CBI and the inductance LB2 and, on the other hand, the input terminal EBI.
  • the voltage converter circuit 110 further comprises a first output terminal SBI connected to the input terminal EBI and a second terminal of SB2 output connected to a second side of the inductor LB2.
  • the output terminals SBI, SB2 are respectively connected to the input terminals EA1, EA2 of the voltage converter circuit 102 to supply the latter with the intermediate voltage VINT.
  • the voltage converter circuit 110 further comprises a second capacitor CB2 connected between the two output terminals SBI, SB2 for smoothing the intermediate voltage VINT.
  • the voltage converter 100 further comprises a second control system 116 of the voltage converter circuit 110.
  • the control system 116 is adapted to control the switches QBI, QB2 to switch the voltage converter circuit 110 between a first state where the switch QBI is closed while the switch QB2 is open, and a second state where the QBI switch is open while the QB2 switch is closed.
  • the control system 116 is designed to switch the voltage converter circuit 110 to a second frequency F2 corresponding to a second period T2:
  • the frequencies Fi, F2 may be identical or different. Preferably, they are different. More preferably, the switching frequency F2 of the voltage converter circuit 110 is greater than the switching frequency Fi of the voltage converter circuit 102.
  • the two states follow each other in a second cyclic ratio ct2.
  • the first state is maintained for a time ct2-T2
  • the second state is maintained for a time (l-ct2) -T2.
  • the conversion factor A2 depends on the cyclic ratio ct2.
  • the conversion factor A2 is substantially:
  • the control system 116 is further adapted to receive a reference output voltage VS_REF and to measure the output voltage Vs.
  • the control system 116 is further adapted to change the duty ratio and 2 so that the output voltage Vs follows the reference output voltage VS_REF.
  • the load of the primary windings LAII, LAI2 makes it possible to facilitate the switching at 0V of the switches QAII, QAI2. More precisely, they present by construction parallel capabilities (not shown). Thus, when one of the switches QAII, QAI2 is open, this parallel capacitance is loaded. Closing the switch is usually preceded by a dead time in which the two switches QAII, QAI2 are open. During this dead time, the energy stored in the primary windings of the branch in parallel with the switch about to be closed makes it possible to discharge the parallel capacitance of this switch. The energy stored in the primary windings is preferably greater than that stored in the parallel capacitor to allow discharge of the latter. Thus, the switch can be closed with zero voltage across its terminals.
  • the duty cycle ai is preferably 0.5.
  • the voltage converter circuit 102 supplies a current at the output, more particularly at the output of the transformers T, T 'which is substantially continuous and therefore has ripples which are weak because the ripples of the currents in inductances magnetising transformers T, T 'are compensated.
  • the switches QA2I, QA22 are traversed on average and in steady state by the same current when they are closed and undergo the same maximum voltage when they are open.
  • the switches QA2I, QA22 have respective inverse diodes (for example, intrinsically), not shown, undergoing the maximum voltages which depend on the duty cycle ai. More precisely, the voltage maximum Vi for the reverse diode of the switch QA2I is substantially:
  • the maximum voltage V2 for the reverse diode of the switch QA22 is substantially:
  • the inductance LBI and the inductance LB2 load from the input terminal EB2.
  • the inductor LB2 provides a rising current at the output terminal SB2.
  • the input terminal EB2 does not supply any more energy.
  • the inductor LBI discharges into the capacitance CBI while the inductance LB2 discharges into the second output terminal SB2.
  • the inductance LB2 provides a decreasing current at the output terminal SB2.
  • the inductance LBI and the switch QBI form a chopper series ["buck converter" in English].
  • the voltage converter 600 is identical to the voltage converter 100, except that the switches QA2I, QA22 of FIG. 1 are split in order to halve the voltage undergone when they are opened.
  • the switch QA2I of FIG. 1 is split into two switches QA2IA, QA2IB.
  • the secondary winding LA21 'in FIG 1 is split and comprises two portions secondary winding LA2I J A, LA21'B.
  • the switch QA2I and the secondary winding portion LA2I J A are arranged in series in a first branch.
  • the switch QA2IB and the secondary winding portion LA21'B are arranged in series in a second branch.
  • the first and second branches are connected between the output terminals SA1, SA2 and one to the other at a first midpoint.
  • the switch QA22 of FIG. 1 is split into two switches QA22A, QA22B.
  • the secondary winding LA2I of Figure 1 is also split and has two secondary winding parts LA2IA, LA2IB.
  • the switch QA22A and the secondary winding LA2IA are arranged in series in a third branch.
  • the switch QA2IB and the secondary winding LA2IB are arranged in series in a fourth branch.
  • the third and fourth branches are connected between the output terminals SA1, SA2 and each other at a second midpoint connected to the first midpoint.
  • the switches QA2IA, QA2IB are closed while the switches QA22A, QA22B are open.
  • a direct transfer of energy then takes place from the windings LAII ', LAI ⁇ to the windings LA2I J A, LA21'B.
  • energy is stored in LAII, LAI2 windings.
  • the switches QA22A, QA22B are closed while the switches QA2IA, QA2IB are open.
  • a direct transfer of energy then takes place from the windings LAII, LAI2 to the windings LA2IA, LA2IB.
  • energy is stored in windings LAII ', LAI2'.

Abstract

Le convertisseur de tension (100) comporte un premier circuit convertisseur de tension (102) isolé et un deuxième circuit convertisseur de tension (110) fournissant une tension intermédiaire (VINT) au premier circuit convertisseur de tension (102). Le deuxième circuit convertisseur de tension (110) comporte une première inductance (LB1), une deuxième inductance (LB2) et une capacité (CB1), et est conçu, dans un premier état, pour que les bornes d'entrée (EB1, EB2) fournissent de l'énergie à la première inductance (LB1), et pour que les bornes d'entrée (EB1, EB2) et la capacité (CB1) fournissent de l'énergie à la deuxième inductance (LB2) et aux bornes de sortie (SB1, SB2), et, dans un deuxième état, pour déconnecter une des bornes d'entrée (EB1, EB2) pour qu'elles ne fournissent plus d'énergie, pour que la première inductance (LB1) fournisse de l'énergie à la capacité (CB1), et pour que la deuxième inductance (LB2) fournisse de l'énergie aux bornes de sortie (SB1, SB2).

Description

TITRE
CONVERTISSEUR DE TENSION AVEC DEUX CIRCUITS CONVERTISSEUR DE
TENSION CHAÎNÉS
DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine des convertisseurs de tension continu-continu.
ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE
La demande de brevet français publiée sous le numéro FR 3 023 083 Al décrit, sur sa figure 4, un convertisseur de tension comportant :
- un premier circuit convertisseur de tension isolé et comportant :
- des première et deuxième bornes d'entrée entre lesquelles une tension intermédiaire continue est destinée à être reçue,
- des première et deuxième bornes de sortie entre lesquelles une tension de sortie continue est destinée à être fournie,
- un deuxième circuit convertisseur de tension comportant :
- des première et deuxième bornes d'entrée entre lesquelles une tension d'entrée continue est destinée à être reçue, la première borne étant destinée à être connectée à une masse électrique,
- des première et deuxième bornes de sortie entre lesquelles la tension intermédiaire est destinée à être fournie, la première borne de sortie étant connectée à la première borne d'entrée,
- un système de commande du deuxième circuit convertisseur de tension conçu pour :
- recevoir une tension de sortie de référence,
- mesurer la tension de sortie, - faire commuter le deuxième circuit convertisseur de tension entre des premier et deuxième états selon un rapport cyclique ct2, le système de commande du deuxième circuit convertisseur de tension étant en outre conçu pour modifier le rapport cyclique ct2 de manière à ce que la tension de sortie suive la tension de sortie de référence.
L'invention a pour but de proposer un convertisseur de tension alternatif.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION À cet effet, il est proposé un convertisseur de tension comportant :
- un premier circuit convertisseur de tension isolé et comportant :
- des première et deuxième bornes d'entrée entre lesquelles une tension intermédiaire continue est destinée à être reçue,
- des première et deuxième bornes de sortie entre lesquelles une tension de sortie continue est destinée à être fournie,
- un deuxième circuit convertisseur de tension comportant :
- des première et deuxième bornes d'entrée entre lesquelles une tension d'entrée continue est destinée à être reçue, la première borne étant destinée à être connectée à une masse électrique, - des première et deuxième bornes de sortie entre lesquelles la tension intermédiaire est destinée à être fournie, la première borne de sortie étant connectée à la première borne d'entrée,
- un système de commande du deuxième circuit convertisseur de tension conçu pour :
- recevoir une tension de sortie de référence,
- faire commuter le deuxième circuit convertisseur de tension entre des premier et deuxième états selon un rapport cyclique ct2 en fonction de ladite tension de sortie de référence (VS_REF), le convertisseur de tension étant caractérisé en ce que le deuxième circuit convertisseur de tension comporte une première inductance, une deuxième inductance et une capacité, et est conçu :
dans le premier état :
- pour que les bornes d'entrée fournissent de l'énergie à la première inductance,
- pour que les bornes d'entrée et la capacité fournissent de l'énergie à la deuxième inductance et aux bornes de sortie,
dans le deuxième état :
- pour déconnecter une des bornes d'entrée pour qu'elles ne fournissent plus d'énergie,
- pour que la première inductance fournisse de l'énergie à la capacité,
- pour que la deuxième inductance fournisse de l'énergie aux bornes de sortie.
De façon optionnelle, le deuxième circuit convertisseur de tension comporte en outre un premier interrupteur, le premier interrupteur et la première inductance étant connectés à la suite l'un de l'autre, entre les bornes d'entrée ; la capacité et la deuxième inductance sont disposés à la suite l'une de l'autre, entre, d'une part, un point milieu du premier interrupteur et de la première inductance et, d'autre part, la deuxième borne de sortie ; le deuxième circuit convertisseur de tension comporte en outre un deuxième interrupteur connecté entre, d'une part, un point milieu de la capacité et de la deuxième inductance et, d'autre part, la première borne d'entrée.
De façon optionnelle également, le convertisseur de tension comporte en outre un système de commande du premier circuit convertisseur de tension conçu pour faire commuter le premier circuit convertisseur de tension entre deux états, à une première fréquence de commutation, et le système de commande du deuxième circuit convertisseur de tension fait commuter le deuxième circuit convertisseur de tension à une deuxième fréquence de commutation. De façon optionnelle également, les première et deuxième fréquences de commutation sont différentes l'une de l'autre.
De façon optionnelle également, la deuxième fréquence de commutation est supérieure à la première fréquence de commutation.
De façon optionnelle également, le système de commande du premier circuit convertisseur de tension fait commuter le premier circuit convertisseur de tension selon un rapport cyclique ai constant.
De façon optionnelle également, le rapport cyclique ai vaut 0,5.
De façon optionnelle également, le deuxième circuit convertisseur de tension présente un rapport de conversion de la tension intermédiaire par rapport à la tension d'entrée dépendant du rapport cyclique a2 et pouvant être supérieur, égal ou inférieur à 1 en fonction du rapport cyclique a2 du deuxième circuit convertisseur de tension.
De façon optionnelle également, le premier circuit convertisseur de tension comporte :
- un premier interrupteur, une première capacité et un deuxième interrupteur disposés à la suite les uns des autres, la première capacité étant disposée entre les deux interrupteurs,
- un premier transformateur comportant un premier enroulement primaire, un deuxième enroulement primaire, un enroulement secondaire et un premier noyau magnétique couplant ces trois enroulements, les enroulements primaires étant disposés en série entre, d'une part, un point milieu du premier interrupteur et de la première capacité et, d'autre part, la première borne d'entrée,
- un deuxième transformateur comportant un premier enroulement primaire, un deuxième enroulement primaire, un enroulement secondaire et un deuxième noyau magnétique couplant ces trois enroulements, les enroulements primaires étant montés en série entre, d'une part, un point milieu du deuxième interrupteur et de la première capacité et, d'autre part, la deuxième borne d'entrée. De façon optionnelle également, chacun des deux enroulements secondaires est connecté, d'un côté, à l'une des deux bornes de sortie et, d'un autre côté, à l'autre des deux bornes de sortie au travers d'un interrupteur respectif.
De façon optionnelle également, le premier circuit convertisseur de tension comporte deux branches comportant chacune un premier interrupteur, l'un respectif des deux enroulements secondaires et un deuxième interrupteur, et les deux enroulements secondaires présentent respectivement deux points intermédiaires connectés l'un à l'autre. DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 est un schéma électrique d'un convertisseur de tension selon un premier mode de réalisation l'invention.
Les figures 2 et 3 sont des schémas électriques d'un premier circuit convertisseur de tension du convertisseur de tension de la figure 1, respectivement dans des premier et deuxième états.
Les figures 4 et 5 sont des schémas électriques d'un deuxième circuit convertisseur de tension du convertisseur de tension de la figure 1, respectivement dans des premier et deuxième états.
La figure 6 est un circuit électrique d'un convertisseur de tension selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
En référence à la figure 1, un convertisseur de tension 100 selon un premier mode de réalisation de l'invention va à présent être décrit.
Le convertisseur de tension 100 est un convertisseur continu/continu destiné à recevoir une tension d'entrée VE continue et conçu pour fournir une tension de sortie Vs continue à partir de la tension d'entrée VE, selon un facteur de conversion global A : Le convertisseur de tension 100 comporte un premier circuit convertisseur de tension 102, qui est un convertisseur continu/continu isolé conçu pour recevoir une tension intermédiaire VINT et pour fournir la tension de sortie Vs à partir de la tension intermédiaire VINT, selon un premier facteur de conversion Ai :
Figure imgf000008_0001
Le circuit convertisseur de tension 102 est un convertisseur abaisseur, ce qui signifie que le facteur de conversion Ai est inférieur à 1.
Le circuit convertisseur de tension 102 comporte tout d'abord une première borne d'entrée EAI et une deuxième borne d'entrée EA2 destinées à recevoir la tension intermédiaire VINT.
Le circuit convertisseur de tension 102 comporte un premier interrupteur QAH, une première capacité CAI et un deuxième interrupteur QAI2 disposés à la suite les uns des autres, sur une même branche, avec la capacité CAI disposée entre les deux interrupteurs QAH, QAI2.
Le circuit convertisseur de tension 102 comporte en outre des premier et deuxième transformateurs T, T' présentant chacun trois enroulements : un premier enroulement primaire LAII, LAII' un deuxième enroulement primaire LAI2, LAI2' et un enroulement secondaire LA2I, LA21'. Chaque transformateur T, T' comporte en outre un noyau magnétique respectif (représenté par des lignes pointillées) conçu pour coupler les enroulements LAII, LAI2, LA2I, respectivement les enroulements LAII', LAI2', LA21'. Il sera noté que les enroulements LAII, LAI2, LA2I sont découplés des enroulement LAII', LAI2', LA21'.
De manière générale, les coefficients de couplage entre les enroulements peuvent être différents. Dans l'exemple décrit, pour chaque transformateur T, T', le coefficient de couplage entre les premier et deuxième enroulements primaires est de 1, et le coefficient de couplage entre l'enroulement secondaire et chacun des premier et deuxième enroulements primaires est de N. Ainsi, les premiers enroulements primaires LAII, LAII' sont disposés en série entre, d'une part, un point milieu de l'interrupteur QAII et de la capacité CAI et, d'autre part, la borne d'entrée EAI.
De même, les deuxièmes enroulements primaires LAI2, LAI2' sont disposés en série entre, d'une part, un point milieu de l'interrupteur QAI2 et de la capacité CAI et, d'autre part, la borne d'entrée EA2.
Le circuit convertisseur de tension 102 comporte en outre une première borne de sortie SAI et une deuxième borne de sortie SA2 destinées à fournir la tension de sortie Vs. La borne de sortie SAI est connectée à une première masse électrique 104.
Le circuit convertisseur de tension 102 comporte en outre un troisième interrupteur QA2I et un quatrième interrupteur QA22.
Chaque enroulement secondaire LA2I, LA21' est connectée entre les bornes de sortie SAI, SA2 au travers de l'un respectif parmi les interrupteurs QA2I, QA22.
Le circuit convertisseur de tension 102 comporte en outre une deuxième capacité CA2 connectée entre les bornes de sortie SAI, SA2 afin de lisser la tension de sortie Vs.
Ainsi, une charge Ç peut être connectée entre les bornes de sortie SAI, SA2 pour être alimentée électriquement à la tension de sortie Vs. La charge Ç comporte par exemple une batterie à recharger
Grâce au fait que le circuit convertisseur de tension 102 comporte deux branches, l'une avec les premier enroulements primaires LAII, LAII', l'autre avec les deuxièmes enroulements LA2I, LA21', la capacité CA2 n'est parcourue par le courant d'une seule des branches à la fois, et non pas par le courant reçue par la borne d'entrée EA2.
Les transformateurs T, T' présentent des distances d'isolement galvanique créant une isolation galvanique entre le primaire et le secondaire. Ainsi, les transformateurs T, T' forment une barrière d'isolation 106 divisant le circuit convertisseur de tension 102 en deux parties Pi, P2. En particulier, les masses électriques 104, 112 sont isolées. Les interrupteurs QAII, QAI2, QA2I, QA22 comportent par exemple chacun un transistor, tel qu'un MOSFET (de l'anglais « Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor »). Alternativement, chacun d'une partie des interrupteurs QAII, QAI2, QA2I, QA22 pourrait être formé par une diode, dont l'état serait imposé par l'état des autres interrupteurs commandables.
Le convertisseur de tension 100 comporte en outre un premier système de commande 108 du circuit convertisseur de tension 102.
Le système de commande 108 est conçu pour commander les interrupteurs QAII, QAI2, QA2I, QA22 pour faire commuter le circuit convertisseur de tension 102 entre un premier état où les interrupteurs QAII, QA2I sont fermés tandis que les interrupteurs QAI2, QA22 sont ouverts, et un deuxième état où les interrupteurs QAII, QA2I sont ouverts tandis que les interrupteurs QAI2, QA22 sont fermés.
Le système de commande 108 est conçu pour faire commuter le circuit convertisseur de tension 102 à une première fréquence Fi correspondant à une première période Ti :
Figure imgf000010_0001
Durant chaque période Ti, les deux états se succèdent selon un premier rapport cyclique ai. Ainsi, le premier état est maintenu pendant un temps αι·Τι, tandis que le deuxième état est maintenu pendant un temps (l-ai) -Ti.
Comme cela sera expliqué par la suite, le facteur de conversion Ai dépend du rapport cyclique ai. Dans l'exemple décrit, le facteur de conversion Ai vaut sensiblement :
A1 = 2■ N■ a! ■ (1 - ¾)
où N est le coefficient de conversion entre l'enroulement secondaire et chacun des enroulements primaires.
Dans l'exemple décrit, le système de commande 108 est conçu pour faire commuter le circuit convertisseur de tension 102 avec un rapport cyclique ai constant, de préférence égal à 0,5. Le convertisseur de tension 100 comporte en outre un deuxième circuit convertisseur de tension 110, qui est un convertisseur continu/continu destiné à recevoir la tension d'entrée VE et conçu pour fournir la tension intermédiaire VINT au premier circuit convertisseur de tension 102 à partir de la tension d'entrée VE, selon un deuxième facteur de conversion Ai :
Le circuit convertisseur de tension 110 est un convertisseur élévateur/abaisseur, ce qui signifie que le facteur Ai peut être inférieur, égal ou supérieur à 1.
Le circuit convertisseur de tension 110 comporte tout d'abord une première borne d'entrée EBI destinée à être connectée à une deuxième masse électrique 112, différente de la première masse électrique 104, et une deuxième borne d'entrée EB2 destinées à être connectées à une source de tension continue 114 pour recevoir la tension d'entrée VE.
Le circuit convertisseur de tension 110 comporte en outre un premier interrupteur QBI présentant un premier côté connecté à la première borne d'entrée EIA.
Le circuit convertisseur de tension 110 comporte en outre une première inductance LBI connectée entre un deuxième côté de l'interrupteur QBI et la borne d'entrée EBI.
Le circuit convertisseur de tension 110 comporte en outre une première capacité CBI présentant un premier côté connecté à un point milieu de l'interrupteur QBI et de l'inductance LBI.
Le circuit convertisseur de tension 110 comporte en outre une deuxième inductance LB2 présentant un premier côté connecté entre la capacité CBI.
Le circuit convertisseur de tension 110 comporte en outre un deuxième interrupteur QB2 connecté entre, d'une part, un point milieu de la capacité CBI et de l'inductance LB2 et, d'autre part, la borne d'entrée EBI.
Le circuit convertisseur de tension 110 comporte en outre une première borne de sortie SBI connectée à la borne d'entrée EBI et une deuxième borne de sortie SB2 connectée à un deuxième côté de l'inductance LB2. Les bornes de sortie SBI, SB2 sont connectées respectivement aux bornes d'entrée EAI, EA2 du circuit convertisseur de tension 102 pour fournir à ce dernier la tension intermédiaire VINT.
Le circuit convertisseur de tension 110 comporte en outre une deuxième capacité CB2 connectée entre les deux bornes de sortie SBI, SB2 pour lisser la tension intermédiaire VINT.
Le convertisseur de tension 100 comporte en outre un deuxième système de commande 116 du circuit convertisseur de tension 110.
Le système de commande 116 est conçu pour commander les interrupteurs QBI, QB2 pour faire commuter le circuit convertisseur de tension 110 entre un premier état où l'interrupteur QBI est fermé tandis que l'interrupteur QB2 est ouvert, et une deuxième état où l'interrupteur QBI est ouvert tandis que l'interrupteur QB2 est fermé.
Le système de commande 116 est conçu pour faire commuter le circuit convertisseur de tension 110 à une deuxième fréquence F2 correspondant à une deuxième période T2 :
Figure imgf000012_0001
Les fréquences Fi, F2 peuvent être identiques où différentes. De préférence, elles sont différentes. De préférence encore, la fréquence F2 de commutation du circuit convertisseur de tension 110 est supérieure à la fréquence Fi de commutation du circuit convertisseur de tension 102.
Durant chaque période T2, les deux états se succèdent selon un deuxième rapport cyclique ct2. Ainsi, le premier état est maintenu pendant un temps ct2-T2, tandis que le deuxième état est maintenu pendant un temps (l-ct2) -T2.
Comme cela sera expliqué par la suite, le facteur de conversion A2 dépend du rapport cyclique ct2. Dans l'exemple décrit, le facteur de conversion A2 vaut sensiblement : Le système de commande 116 est en outre conçu pour recevoir une tension de sortie de référence VS_REF et pour mesurer la tension de sortie Vs.
Le système de commande 116 est en outre conçu pour modifier le rapport cyclique ct2 pour que la tension de sortie Vs suive la tension de sortie de référence VS_REF.
En référence aux figures 2 et 3, le fonctionnement du circuit convertisseur de tension 102 va à présent être décrit.
En référence à la figure 2, lorsque le circuit convertisseur de tension 102 est dans son premier état, de l'énergie est directement transférée depuis les bornes d'entrée EAI, EA2 vers les bornes de sortie SAI, SA2 au travers du transformateur T. En outre, l'enroulement secondaire LA2I est déconnecté de sorte que les enroulements primaires LAII, LAI2 forment des inductances chargées depuis les bornes d'entrée EAI, EA2.
En référence à la figure 3, lorsque le circuit convertisseur de tension 102 est dans son deuxième état, de l'énergie est directement transférée depuis les bornes d'entrée EAI, EA2 vers les bornes de sortie SAI, SA2 au travers du transformateur T. En outre, l'enroulement secondaire LA21' est déconnecté de sorte que les enroulements primaires LAII', LAI2' forment des inductances chargées depuis les bornes d'entrée EAI, EA2.
La charge des enroulements primaires LAII, LAI2 permet de faciliter la commutation à 0V des interrupteurs QAII, QAI2. Plus précisément, ces derniers présentent par construction des capacités parallèles (non représentées). Ainsi, lorsque l'un des interrupteurs QAII, QAI2 est ouvert, cette capacité parallèle est chargée. La fermeture de l'interrupteur est généralement précédée d'un temps mort au cours duquel les deux interrupteurs QAII, QAI2 sont ouverts. Pendant ce temps mort, l'énergie stockée dans les enroulements primaires de la branche en parallèle de l'interrupteur sur le point d'être fermé permet de décharger la capacité parallèle de cet interrupteur. L'énergie stockée dans les enroulements primaires est de préférence supérieure à celle stockée dans la capacité parallèle pour permettre la décharge de cette dernière. Ainsi, l'interrupteur peut être fermé avec une tension nulle à ses bornes. Comme indiqué plus haut, le rapport cyclique ai vaut de préférence 0,5. Ainsi, il y a un équilibrage des enroulements LAII, LAI2, LA2I et des enroulements LAII', LAI2', LA21'. Plus précisément, les branches du primaires LAII, LAII' et LAI2, LAI2' sont parcourues en moyenne par un même courant, de manière à ce que les enroulements primaires présentent un même vieillissement.
En outre , le circuit convertisseur de tension 102 fournit un courant en sortie, plus particulièrement en sortie des transformateurs T, T' sensiblement continu et présentant donc des ondulations [« ripples » en anglais) qui sont faibles car les ondulations des courants dans des inductances magnétisantes des transformateurs T, T' sont compensées.
Ainsi, les interrupteurs QA2I, QA22 sont parcourues en moyenne et en régime permanent par un même courant lorsqu'ils sont fermés et subissent une même tension maximum lorsqu'ils sont ouverts. Or, les interrupteurs QA2I, QA22 présentent des diodes inverses respectives (par exemple, intrinsèquement), non représentées, subissant les tensions maximum qui dépendent du rapport cyclique ai. Plus précisément, le maximum de tension Vi pour la diode inverse de l'interrupteur QA2I vaut sensiblement :
V _ VINT
1 " (i - ¾)
Le maximum de tension V2 pour la diode inverse de l'interrupteur QA22 vaut sensiblement :
_ VINT
V2—
«1
Ainsi, avec un rapport cyclique ai égal à 0,5, les maximum de tension Vi, V2 sont égaux, et le vieillissement des diodes est le même.
En référence aux figures 4 et 5, le fonctionnement du circuit convertisseur de tension 110 va à présent être décrit.
En référence à la figure 4, lorsque le circuit convertisseur de tension 110 est dans son premier état, l'inductance LBI et l'inductance LB2 se chargent depuis la borne d'entré EB2. Ainsi, l'inductance LB2 fournit un courant croissant à la borne de sortie SB2. En référence à la figure 5, lorsque le circuit convertisseur de tension 110 est dans le deuxième état, la borne d'entrée EB2 pour qu'elle ne fournissent plus d'énergie. En outre, l'inductance LBI se décharge dans la capacité CBI tandis que l'inductance LB2 se décharge dans la deuxième borne de sortie SB2. Ainsi, l'inductance LB2 fournit un courant décroissant à la borne de sortie SB2.
Ainsi, l'inductance LBI et l'interrupteur QBI forment un hacheur série [« buck converter » en anglais).
En référence à la figure 6, un convertisseur de tension 600 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention va à présent être décrit.
Le convertisseur de tension 600 est identique au convertisseur de tension 100, si ce n'est que les interrupteurs QA2I, QA22 de la figure 1 sont dédoublés afin de diviser par deux la tension subie lors de leur ouverture.
Plus précisément, l'interrupteur QA2I de la figure 1 est dédoublé en deux interrupteurs QA2IA, QA2IB. Pour permettre ce dédoublement, l'enroulement secondaire LA21' de la figure 1 est aussi dédoublé et comporte deux parties d'enroulement secondaire LA2IJA, LA21'B. L'interrupteur QA2I et la partie d'enroulement secondaire LA2IJA sont disposés en série dans une première branche. L'interrupteur QA2IB et la partie d'enroulement secondaire LA21'B sont disposés en série dans une deuxième branche. Les première et deuxième branches sont connectées entre les bornes de sortie SAI, SA2 et l'une à l'autre en un premier point milieu.
Par ailleurs, l'interrupteur QA22 de la figure 1 est dédoublé en deux interrupteurs QA22A, QA22B. Pour permettre ce dédoublement, l'enroulement secondaire LA2I de la figure 1 est aussi dédoublé et comporte deux parties enroulement secondaire LA2IA, LA2IB. L'interrupteur QA22A et l'enroulement secondaire LA2IA sont disposés en série dans une troisième branche. L'interrupteur QA2IB et l'enroulement secondaire LA2IB sont disposés en série dans une quatrième branche. Les troisième et quatrième branches sont connectées entre les bornes de sortie SAI, SA2 et l'une à l'autre en un deuxième point milieu, connecté au premier point milieu. En fonctionnement, dans le premier état, les interrupteurs QA2IA, QA2IB sont fermés tandis que les interrupteurs QA22A, QA22B sont ouverts. Un transfert direct d'énergie s'effectue alors depuis les enroulements LAII', LAIÏ vers les enroulements LA2IJA, LA21'B. En outre, de l'énergie est stockée dans les enroulements LAII, LAI2.
Inversement, dans le deuxième état, les interrupteurs QA22A, QA22B sont fermés tandis que les interrupteurs QA2IA, QA2IB sont ouverts. Un transfert direct d'énergie s'effectue alors depuis les enroulements LAII, LAI2 vers les enroulements LA2IA, LA2IB. En outre, de l'énergie est stockée dans les enroulements LAII', LAI2'.
La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment, mais est au contraire définie par les revendications qui suivent. Il sera en effet apparent à l'homme du métier que des modifications peuvent y être apportées.
Par ailleurs, les termes utilisés dans les revendications ne doivent pas être compris comme limités aux éléments des modes de réalisation décrits précédemment, mais doivent au contraire être compris comme couvrant tous les éléments équivalents que l'homme du métier peut déduire à partir de ses connaissances générales.

Claims

REVENDICATIONS
1. Convertisseur de tension (100) comportant :
- un premier circuit convertisseur de tension (102) isolé et comportant :
- des première et deuxième bornes d'entrée (EAI, EA2) entre lesquelles une tension intermédiaire (VINT) continue est destinée à être reçue,
- des première et deuxième bornes de sortie (SAI, SA2) entre lesquelles une tension de sortie (Vs) continue est destinée à être fournie,
- un deuxième circuit convertisseur de tension (110) comportant :
- des première et deuxième bornes d'entrée (EBI, EB2) entre lesquelles une tension d'entrée (VE) continue est destinée à être reçue, la première borne d'entrée (EBI) étant destinée à être connectée à une masse électrique (112),
- des première et deuxième bornes de sortie (SBI, SB2) entre lesquelles la tension intermédiaire (VINT) est destinée à être fournie, la première borne de sortie (SBI) étant connectée à la première borne d'entrée (EBI),
- un système de commande (116) du deuxième circuit convertisseur de tension (110) conçu pour :
- recevoir une tension de sortie de référence (VS_REF),
- faire commuter le deuxième circuit convertisseur de tension (110) entre des premier et deuxième états selon un rapport cyclique ct2, en fonction de ladite tension de sortie de référence (VS_REF), le convertisseur de tension (100) étant caractérisé en ce que le deuxième circuit convertisseur de tension (110) comporte une première inductance (LBI), une deuxième inductance (LB2) et une capacité (CBI), et est conçu :
dans le premier état : - pour que les bornes d'entrée (EBI, EB2) fournissent de l'énergie à la première inductance (LBI),
- pour que les bornes d'entrée (EBI, EB2) et la capacité (CBI) fournissent de l'énergie à la deuxième inductance (LB2) et aux bornes de sortie (SBI, SB2),
dans le deuxième état :
- pour déconnecter une des bornes d'entrée (EBI, EB2) pour qu'elles ne fournissent plus d'énergie,
- pour que la première inductance (LBI) fournisse de l'énergie à la capacité (CBI),
- pour que la deuxième inductance (LB2) fournisse de l'énergie aux bornes de sortie (SBI, SB2) .
2. Convertisseur de tension (100) selon la revendication 1,
dans lequel le deuxième circuit convertisseur de tension (110) comporte en outre un premier interrupteur (QBI), le premier interrupteur (QBI) et la première inductance (LBI) étant connectés à la suite l'un de l'autre, entre les bornes d'entrée (EBI, EB2),
dans lequel la capacité (CBI) et la deuxième inductance (LB2) sont disposés à la suite l'une de l'autre, entre, d'une part, un point milieu du premier interrupteur (QBI) et de la première inductance (LBI) et, d'autre part, la deuxième borne de sortie (SB2),
dans lequel le deuxième circuit convertisseur de tension (110) comporte en outre un deuxième interrupteur (QB2) connecté entre, d'une part, un point milieu de la capacité (CBI) et de la deuxième inductance (LB2) et, d'autre part, la première borne d'entrée (EBI) .
3. Convertisseur de tension (100) selon la revendication 1 ou 2, comportant en outre un système de commande (108) du premier circuit convertisseur de tension (102) conçu pour faire commuter le premier circuit convertisseur de tension (102) entre deux états, à une première fréquence de commutation (Fl), et dans lequel le système de commande (116) du deuxième circuit convertisseur de tension (110) fait commuter le deuxième circuit convertisseur de tension (110) à une deuxième fréquence de commutation (F2).
4. Convertisseur de tension (100) selon la revendication 3, dans lequel les première et deuxième fréquences de commutation (Fi, F2) sont différentes l'une de l'autre.
5. Convertisseur de tension (100) selon la revendication 4, dans lequel la deuxième fréquence de commutation (F2) est supérieure à la première fréquence de commutation (Fi).
6. Convertisseur de tension (100) selon la revendication 3, dans lequel le système de commande (108) du premier circuit convertisseur de tension (102) fait commuter le premier circuit convertisseur de tension (102) selon un rapport cyclique ai constant.
7. Convertisseur de tension (100) selon la revendication 6, dans lequel le rapport cyclique ai vaut 0,5.
8. Convertisseur de tension (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le deuxième circuit convertisseur de tension (110) présente un rapport de conversion de la tension intermédiaire (VINT) par rapport à la tension d'entrée (VE) dépendant du rapport cyclique a2 et pouvant être supérieur, égal ou inférieur à 1 en fonction du rapport cyclique a2 du deuxième circuit convertisseur de tension (110) .
9. Convertisseur de tension (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le premier circuit convertisseur de tension (102) comporte :
- un premier interrupteur (QAII), une première capacité (CAI) et un deuxième interrupteur (QAI2) disposés à la suite les uns des autres, la première capacité (CAI) étant disposée entre les deux interrupteurs
Figure imgf000020_0001
- un premier transformateur (T) comportant un premier enroulement primaire (LAII), un deuxième enroulement primaire (LA12), un enroulement secondaire (LA2I) et un premier noyau magnétique couplant ces trois enroulements (LAII, LAI2, LA2I),
- un deuxième transformateur (T) comportant un premier enroulement primaire (LAII/), un deuxième enroulement primaire (LAI2'), un enroulement secondaire (LA2Ij) et un deuxième noyau magnétique couplant ces trois enroulements (LAII/, LAI2', LA21'),
les premiers enroulements primaires (LAII, LAII') étant disposés en série entre, d'une part, un point milieu du premier interrupteur QAII et de la première capacité (CAI) et, d'autre part, la première borne d'entrée (EAI), et
les deuxièmes enroulements primaires (LAI2, LAI2') étant disposés en série entre, d'une part, un point milieu du deuxième interrupteur (QA12) et de la première capacité (CAI) et, d'autre part, la deuxième borne d'entrée (EA2).
10. Convertisseur de tension (100) selon la revendication 9, dans lequel chacun des deux enroulements secondaires (LA2I, LA21') est connecté, d'un côté, à l'une des deux bornes de sortie (SA2) et, d'un autre côté, à l'autre des deux bornes de sortie (SA1) au travers d'un interrupteur (QA2I, QA22) respectif.
11. Convertisseur de tension (100) selon la revendication 9, dans lequel le premier circuit convertisseur de tension (102) comporte deux branches comportant chacune un premier interrupteur (QA22A, QA2IA), l'un respectif des deux enroulements secondaires (LA2I, LA21') et un deuxième interrupteur (QA22B, QA2IB), et dans lequel les deux enroulements secondaires (LA2I, LA21') présentent respectivement deux points intermédiaires connectés l'un à l'autre.
PCT/EP2017/072875 2016-09-12 2017-09-12 Convertisseur de tension avec deux circuits convertisseur de tension chaînés WO2018046755A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1658477 2016-09-12
FR1658477A FR3056038B1 (fr) 2016-09-12 2016-09-12 Convertisseur de tension avec deux circuits convertisseur de tension chaines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018046755A1 true WO2018046755A1 (fr) 2018-03-15

Family

ID=57860959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/072875 WO2018046755A1 (fr) 2016-09-12 2017-09-12 Convertisseur de tension avec deux circuits convertisseur de tension chaînés

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3056038B1 (fr)
WO (1) WO2018046755A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4231514A1 (fr) * 2022-02-22 2023-08-23 Valeo eAutomotive France SAS Circuit d'amortissement de tension actif et convertisseur de tension

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3121298A1 (fr) 2021-03-29 2022-09-30 Valeo Siemens Eautomotive France Sas Convertisseur de tension isolé
FR3121299B1 (fr) 2021-03-29 2024-03-08 Valeo Siemens Eautomotive France Sas Convertisseur de tension isolé

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6222742B1 (en) * 1997-01-24 2001-04-24 Synqor, Inc. High efficiency power converter
EP2104200A1 (fr) * 2008-03-22 2009-09-23 SMA Solar Technology AG Procédé de commande d'un onduleur Multi-String pour installations photovoltaïques
US20100289576A1 (en) * 2009-05-14 2010-11-18 Lineage Power Corporation High efficiency power amplifier power architecture
US20110176336A1 (en) * 2010-01-19 2011-07-21 Da Feng Weng Isolated current regulated DC-DC converter
US20150115926A1 (en) * 2013-10-31 2015-04-30 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Power supply device
FR3023083A1 (fr) 2014-06-30 2016-01-01 Valeo Sys Controle Moteur Sas Convertisseur de tension comprenant un circuit convertisseur dc/dc isole

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6222742B1 (en) * 1997-01-24 2001-04-24 Synqor, Inc. High efficiency power converter
EP2104200A1 (fr) * 2008-03-22 2009-09-23 SMA Solar Technology AG Procédé de commande d'un onduleur Multi-String pour installations photovoltaïques
US20100289576A1 (en) * 2009-05-14 2010-11-18 Lineage Power Corporation High efficiency power amplifier power architecture
US20110176336A1 (en) * 2010-01-19 2011-07-21 Da Feng Weng Isolated current regulated DC-DC converter
US20150115926A1 (en) * 2013-10-31 2015-04-30 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Power supply device
FR3023083A1 (fr) 2014-06-30 2016-01-01 Valeo Sys Controle Moteur Sas Convertisseur de tension comprenant un circuit convertisseur dc/dc isole

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ASHISH SHRIVASTAVA ET AL: "Zeta converter based power supply for HB-LED lamp with universal input", POWER ELECTRONICS, DRIVES AND ENERGY SYSTEMS (PEDES), 2012 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON, IEEE, 16 December 2012 (2012-12-16), pages 1 - 5, XP032346547, ISBN: 978-1-4673-4506-4, DOI: 10.1109/PEDES.2012.6484490 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4231514A1 (fr) * 2022-02-22 2023-08-23 Valeo eAutomotive France SAS Circuit d'amortissement de tension actif et convertisseur de tension
FR3132994A1 (fr) * 2022-02-22 2023-08-25 Valeo Siemens Eautomotive France Sas Amortisseur actif de tension et convertisseur de tension

Also Published As

Publication number Publication date
FR3056038B1 (fr) 2018-10-12
FR3056038A1 (fr) 2018-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018130773A1 (fr) Chargeur de batterie d'accumulateurs électriques bidirectionnel
EP3607644B1 (fr) Procede de commande d'un dispositif de charge embarque sur un vehicule electrique ou hybride
WO2018046755A1 (fr) Convertisseur de tension avec deux circuits convertisseur de tension chaînés
FR3066655A1 (fr) Systeme de chargeur electrique pour vehicule electrique ou hybride
FR3084797A1 (fr) Convertisseur de tension continu-continu a resonance
EP3605820B1 (fr) Convertisseur de tension continu-continu a resonance
EP3939152A1 (fr) Convertisseur de puissance isole et reconfigurable
FR3065332B1 (fr) Dispositif de conversion, procede de commande et vehicule associes
EP2504912B1 (fr) Convertisseur continu-continu d'énergie électrique à partir d'une source d'énergie électrique continue
EP3685485B1 (fr) Procédé de commande d'un système de charge d'une batterie de traction
FR3104846A1 (fr) Système électrique pour la conversion de tension continue et la charge de batteries d’alimentation
EP3707800B1 (fr) Procédé de commande d'un chargeur de batterie d'accumulateurs électriques
FR3089076A1 (fr) Convertisseur courant continu - courant continu résonant de type LLC
FR3074984A1 (fr) Convertisseur continu-continu avec pre-charge d’un premier reseau electrique a partir d’un deuxieme reseau electrique
EP3276812B1 (fr) Convertisseur dc-dc isolé et batterie électrique comprenant un convertisseur dc-dc isolé
FR2887704A1 (fr) Convertisseur regulateur de tension sans pertes de commutation
FR3001843A1 (fr) Dispositif et procede correspondant de gestion de batteries de vehicule automobile, en particulier une batterie basse tension et une batterie haute tension
FR3066866B1 (fr) Convertisseur continu-continu pour vehicule electrique ou hybride
EP3276810B1 (fr) Convertisseur dc-dc isolé et batterie électrique comprenant un convertisseur dc-dc isolé
FR3042079A1 (fr) Redresseur a au moins une cellule, convertisseur alternatif/continu comportant un tel redresseur et utilisations d'un tel redresseur
WO2023094701A1 (fr) Convertisseur de puissance présentant un module de découplage
FR2974462A1 (fr) Dispositif de charge et procede associe
FR3140983A1 (fr) Transformateur d'un système électrique pour la conversion de la tension continue et pour la charge des batteries d'un véhicule.
FR3141010A1 (fr) Système électrique pour la conversion de la tension continue et pour la charge des batteries d'un véhicule.
FR3130095A1 (fr) Convertisseur d’énergie électrique avec au moins un couple d’ensembles piézoélectriques et au moins un interrupteur complémentaire de connexion directe entre eux, système de conversion et procédé de pilotage associés

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17762153

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17762153

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1