WO2023083761A1 - Dc short-circuit current booster - Google Patents

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WO2023083761A1
WO2023083761A1 PCT/EP2022/081014 EP2022081014W WO2023083761A1 WO 2023083761 A1 WO2023083761 A1 WO 2023083761A1 EP 2022081014 W EP2022081014 W EP 2022081014W WO 2023083761 A1 WO2023083761 A1 WO 2023083761A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit
storage element
fuse
voltage
diodes
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/081014
Other languages
French (fr)
Inventor
Djamel HADBI
Frédéric REYMOND LARUINA
Philippe EGROT
Original Assignee
Electricite De France
Enedis
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 Electricite De France, Enedis filed Critical Electricite De France
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/268Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for dc systems
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/087Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for dc applications

Definitions

  • This disclosure relates to the field of low voltage public distribution networks, in particular the direct current part (LVDC) and LVDC uses.
  • the present disclosure relates in particular to a device capable of reinforcing the electrical protection of such networks and to a system comprising such a device.
  • Figure 1 schematically represents a circuit of an AC/DC converter (1) connected on the one hand to an AC network (2) and on the other hand to a DC outlet (3) which it supplies.
  • the DC output comprises, at least, direct current link capacitors (4) integrated in the AC/DC converter, DC fuses (5) for protection purposes in the event of an electrical fault, a cable (6) which can be modeled by an impedance function of the length of the cable, and a device to be electrically powered (7), which can also be modeled by a resistive load.
  • Fuses are a mature and proven technology that is inexpensive and relatively simple. Compared to an AC network whose conventional electrotechnical equipment (transformer, inductors, etc.) can withstand a high current for a duration compatible with the reaction time of fuse or circuit breaker type protection (10 ms), DC networks suffer from several weak points.
  • a first weak point is that the fault current does not pass through zero, making it difficult to cut by a circuit breaker.
  • a second weak point is the very rapid dynamics of the increase in the fault current (di/dit), which is more severe than in AC faults.
  • a third weak point is that the overload capacity and thermal withstand of semiconductor switches is lower than that of electrotechnical equipment (1.2 pu).
  • Figure 2 shows a comparison between, on the one hand, the time of melting of fuses protecting a 40 kW feeder at 750 V DC (i.e. with a nominal current equal to 53 A) and, on the other hand, the destruction time of the semiconductor switches, depending on the distance between the position of the electrical fault and a reference point assimilated to the position of the AC/DC converter.
  • One of the known means of protection is the electronic circuit breaker.
  • Such a device is formed by associating in series a sufficiently large number of semiconductor switches sized to block the fault current on a time scale of the order of switching (10 ps).
  • Figure 4 shows an example of such an electronic circuit breaker, comprising two insulated gate bipolar transistors or IGBTs (30, 31), a gate control element (32) and a surge limiter (33).
  • IGBTs insulated gate bipolar transistors
  • 32 gate control element
  • surge limiter 33
  • the other standard strategy is to oversize the power converters to give them an overload capacity and a sufficiently high thermal withstand time for the protections conventionally used in AC networks to react, that is to say after a time interval of the order of 10 ms.
  • Work has been carried out to compare the response times of the fastest DC fuses and the destruction time of semiconductor switches subjected to a DC fault, with a 100% oversizing of semiconductor switches compared to the power that the converter is supposed to deliver at rated speed. The results of this work are represented in summary form in Figure 7.
  • a device capable of being inserted into a DC circuit having a nominal voltage comprising:
  • an electrical energy storage element defined by a DC operating voltage lower than the nominal voltage
  • a charger configured to charge the storage element when the storage element is discharged and the device is subjected to the nominal DC voltage
  • the set of diodes being configured to be on and thus discharge the storage element when said storage element is charged and the device is subjected to a DC voltage lower than the difference between the DC operating voltage associated with the storage element and the threshold voltage value associated with the diode assembly.
  • a transient state is automatically established within the device: the set of diodes is blocked and the charger recharges the storage element. Once the storage element has been charged, the device resumes its operation in steady nominal state.
  • a voltage drop can also find its source in an electrical overload not resulting from a circuit current but rather from a high demand. Such a drop in voltage can also trigger the flip-flop of the set of diodes in on-state, the discharge of the storage element and, consequently, the melting of a fuse on the portion of the circuit to be protected.
  • the storage element can be a capacitor or a supercapacitor, with the advantage of a particularly short response time, compatible with the requirements linked to the prevention of the destruction of semiconductor switches within a converter supplying the device.
  • supercapacitors have the advantage of reduced calendar aging compared to other types of storage elements, hence an increased lifetime. This is particularly true because, within the device, the storage element is more subject to calendar aging rather than aging by cycling.
  • the storage element can alternatively be a battery.
  • the charger may be of the step-down chopper type, or may, alternatively, comprise a resistive element and a semiconductor switch controlling the charging of the capacitor through the resistive element.
  • the set of diodes can be formed from a plurality of diodes connected in series.
  • the device may comprise a plurality of disconnectors arranged so as to electrically isolate the storage element when the disconnectors are placed in the open position.
  • the device may comprise a plurality of disconnectors arranged so as to electrically isolate the device when the disconnectors are placed in the open position.
  • These disconnectors allow, by electrically isolating the potential sources of current passing through one or more branches within the device, an operator to protect himself upstream of maintenance operations on the device or on a circuit in which the device is installed.
  • the assembly being formed of the above device and at least one fuse defined by a fuse rating
  • the device being arranged so as to, in the event of a short-circuit in the second circuit, discharge the storage element and thus supply the fuse with a first additional short-circuit current
  • the converter comprising at least one capacitor configured to, in the event of a short-circuit in the second circuit, supply the fuse with a second additional short-circuit current
  • the caliber of the fuse being chosen to cause, in the event of a short-circuit in the second circuit, a rupture of the fuse under the combined effect of a short-circuit current induced by the short-circuit, of the first supplement and of the second supplement before the converter is damaged.
  • first circuit and second circuit refer to the networks interfaced by the converter.
  • the "first circuit” thus designates the network upstream of the converter, which is either alternating current (AC) or direct current (DC).
  • Figure 1 represents for example, for this purpose, an AC network upstream of such a converter.
  • the “second circuit” designates the network downstream of the converter which, in the context of the invention, is in direct current (DC).
  • the system may optionally comprise a plurality of device-fuse sets, said sets differing in at least one parameter chosen from the following list:
  • FIG. 1 is a circuit diagram of an AC/DC converter supplying a DC feeder protected by DC fuses.
  • FIG. 2 compares, in the context of an electrical fault occurring within a DC circuit as represented in FIG. 1, the melting times of 63 A fuses with those of semiconductor switches present in AC/DC converters. DC, depending on the distance between the position of the electrical fault and that of the converter.
  • FIG. 3 represents a Ragone diagram of different types of electrical energy storage elements.
  • FIG. 4 is a diagram of a basic electronic circuit breaker, showing the current path in the event of an electrical fault.
  • FIG. 5 is a diagram of a more evolved electronic circuit breaker, on which the path of the current in the nominal regime is represented.
  • Fig. 6 is a diagram of a more evolved electronic circuit breaker, on which the path of the current in the nominal regime is represented.
  • FIG. 6 is a diagram of the electronic circuit breaker illustrated in FIG. 5, on which is also represented the path of the current in the event of an electrical fault.
  • FIG. 7 compares, in the context of an electrical fault occurring within a DC circuit as shown in Figure 1, the melting times of different types of fuses with those of semiconductor switches present in AC converters /DC oversized by 100%, depending on the distance between the position of the electrical fault and that of the converter.
  • FIG. 8 represents a device according to an exemplary embodiment of the invention, which can be connected to a direct current network in parallel.
  • FIG. 9 represents a device according to an alternative embodiment of the invention.
  • FIG. 10 represents the behavior of the device in figure 8 when it is subjected to nominal operating conditions, i.e. when there is no electrical fault in a downstream portion, to be protected, of a DC circuit.
  • FIG. 11 represents the behavior of the device of figure 8 when it is subjected to a fault state, i.e. in the presence of an electrical fault in a downstream portion, to be protected, of a DC circuit.
  • FIG. 12 represents the behavior of the device of FIG. 8 having previously been subjected to a fault condition, after disappearance of the fault.
  • FIG. 13 is a diagram of a circuit of an AC/DC converter supplying a DC output protected by DC fuses, the circuit being equipped with a plurality of devices according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 14 compares, in the context of an electrical fault occurring within a DC circuit as shown in Figure 8, the melting times of different types of fuses with those of semiconductor switches present in AC converters /DC oversized by 100%, depending on the distance between the position of the electrical fault and that of the converter.
  • FIG. 15 represents a variant of the device of FIG. 8, adapted to facilitate maintenance operations.
  • FIG. 16 represents a variant of the device of FIG. 9, adapted to facilitate maintenance operations.
  • FIG. 8 shows an example of a device (50) according to the invention.
  • a device 50
  • DC direct current
  • Figure 8 highlights, by way of illustration, an example of such a direct current network in parallel. Are represented :
  • a cable (6) represented as a resistive load
  • a device (7) or group of devices to be electrically powered represented in the form of a resistive load
  • the first device-fuse assembly comprises the first example of a device (50) associated with at least one fuse (5), such a first assembly being responsible for protecting the downstream portion of the DC circuit denoted N, that is that is to say of the portion located more at the end of the line than is the device-fuse assembly (50) in question.
  • the second device-fuse assembly comprises the second example of a device (60) associated with at least one fuse (5), such a second assembly being responsible for protecting the downstream portion of the DC circuit denoted N+1, that is that is to say of the portion located more at the end of the line than is the device-fuse assembly (50) in question.
  • the device of FIG. 8 comprises an electrical energy storage element (52), for example a capacitor, a supercapacitor or a battery, operating at a DC voltage, denoted O VDC, lower than the nominal voltage of the network DC, denoted VDC.
  • O VDC DC voltage
  • VDC nominal voltage of the network DC
  • the coefficient a has a positive fixed value and strictly less than 1.
  • the voltage of the DC network is not strictly fixed but is on the contrary likely to vary over time, for example by 5% or 10% around the nominal value.
  • the coefficient a can be set, for example, to a value less than 0.9, or less than 0.85.
  • 0n can also define a coefficient denoted y corresponding to the state of charge of the energy storage element.
  • the coefficient y is equal to 1 (or 100%) when the storage element is fully charged, and equal to 0 (or 0%) when the storage element is fully discharged.
  • V storage is equal to y a-Voc.
  • FIG. 3 is a diagram comparing, for the different types of storage elements of electrical energy which are the supercapacitors (20), the LiC capacitors (21) and the lithium-ion batteries (22), the ratio between their maximum power density and their energy density. Capacitor-based technologies and supercapacitors are here preferred according to FIG. 3 because they present the fastest response.
  • the device of FIG. 8 also comprises a loader of the type of a buck chopper (51), also called step-down, arranged so as to be able to load the storage element (52).
  • This converter only operates when the storage element has previously been discharged following an electrical fault: the converter then recharges the storage element.
  • the buck chopper (51) can be replaced by a resistive charger (56) controlled by a semiconductor switch (55) (thyristor or transistor), as shown in Figure 9.
  • the device of Figure 8 also comprises one or more diodes (54), forming a "set of diodes" (53).
  • a diode can be defined by its threshold voltage below which it is blocked and beyond which it becomes conductive.
  • the set of diodes therefore has a threshold voltage value which can be determined from the threshold voltages of the diodes which form it.
  • the set of diodes (53) is formed of KN identical diodes arranged in series. Such a set of diodes (53) has a threshold voltage value equal to the sum of the threshold voltages of the diodes which form it, that is to say KN times the threshold voltage Vs of a single diode.
  • the set of diodes (53) allows the discharge of the storage element (52) if the potential difference between the bus and the storage element exceeds the threshold voltage value.
  • the charged storage element is at a voltage V standby storage equal to its operating voltage O VDC, therefore lower than the voltage VDC of the DC network.
  • the charger does not conduct any current, ie the current ⁇ charger at the output of the charger is equal to zero.
  • the diodes of the diode assembly are located in reverse bias, the diode voltage across the terminals of the set of diodes being less than zero, therefore necessarily less than the (strictly positive) threshold voltage value.
  • FIG. 13 represents a system comprising several examples of devices according to the invention.
  • An AC/DC or DC/DC converter supplies a DC output to which a DC load is connected.
  • a DC load is connected between the power supply and the load.
  • fuse-device assemblies are arranged between the power supply and the load.
  • Each device-fuse assembly comprises an example of a device according to the invention, associated with a fuse.
  • FIG. 13 shows, by way of illustration, two fuse-device assemblies:
  • a first device noted (N) associated with a first fuse is responsible for protecting a portion N of the DC circuit
  • a second device denoted (N+1) associated with a second fuse is responsible for protecting a sub-portion N+1 of the portion N.
  • These two device-fuse assemblies may be structurally different so that, when an electrical fault occurs in the sub-portion N+1, the device-fuse assembly responsible for protecting the sub-portion N+1 automatically triggers before the one responsible for protecting sub-portion N.
  • the device-fuse assemblies may differ:
  • the device-fuse assemblies only differ from each other at the level of a single one of the aforementioned parameters.
  • the same generic base such as the device without diodes can be optionally supplemented by different versions of the diode assembly, each consisting of a different number of diodes in series. This makes it possible to be able to offer different versions of the device, respectively adapted to different needs, from a single and same generic base.
  • a fault as shown in FIG. 13 results in a more abrupt voltage drop at the level of the device protecting the sub-portion N+1 than at the level of the device protecting the portion N due to the impedance of the cable or of the the line connecting them. If one wishes to delay the reaction of the device protecting the portion N with respect to that of the device protecting the sub-portion N+1, one can choose the operating voltage of the storage element of the device protecting the portion N so that it is lower than the operating voltage of the storage element of the device protecting the sub-portion N+1.
  • the sets of diodes are each formed of diodes in series
  • the threshold voltage of a diode is of the order of 1.4 V and that the voltage difference following a fault in two points of the DC network is low (a few V)
  • the equivalent threshold voltage of the diodes is lower at the end of line. Therefore, end-of-line devices bootstrap first.
  • Figure 14 shows the results of some simulations.
  • the curves show the respective melting times of the semiconductor switches of the converter (70), of a 63 A DC fuse (71) and of an 80 A DC fuse (72) in the event of a DC fault according to its location on a feeder equipped with an example of a proposed device.
  • the most critical location of the fault is located 10 m from the converter and the storage element has been sized to guarantee a minimum safety margin of 2 ms between the melting times of the fuses and that of the converter.
  • all the examples of devices previously described can be equipped with disconnectors (57, 58, 59). The latter aim to allow electrical isolation of the device with respect to a DC circuit in which it is installed, and also aim, within the device itself, to electrically isolate the electrical energy storage element (52 ) to prevent accidental discharging.
  • Two disconnectors (57, 58) are arranged to electrically isolate the device (50) from the DC circuit where it is installed when these two disconnectors are placed in the open position.
  • the various examples of devices according to the invention are intended mainly for public low-voltage direct current (LVDC) distribution networks and for uses supplied with LVDC, in particular industrial networks, LVDC, on-board LVDC networks, micro -networks, or autonomous direct current networks.
  • LVDC public low-voltage direct current

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to a device comprising: - an electrical energy storage element defined by an associated DC operating voltage; - a charger configured to charge the storage element when the storage element is discharged and the device is subjected to a DC voltage greater than the DC operating voltage associated with the storage element; and - a diode array defined by an associated threshold voltage value, the diode array being configured to be conductive and thus to discharge the storage element when said storage element is charged and the device is subjected to a DC voltage less than the difference between the DC operating voltage associated with the storage element and the threshold voltage value associated with the diode array.

Description

Description Description
Titre : Booster de courant de court-circuit DCTitle: DC Short Circuit Current Booster
Domaine technique Technical area
[0001] La présente divulgation relève du domaine des réseaux de distribution publics basse tension, en particulier la partie en courant continu (LVDC) et des usages LVDC. La présente divulgation porte en particulier sur un dispositif apte à renforcer la protection électrique de tels réseaux et sur un système comprenant un tel dispositif. This disclosure relates to the field of low voltage public distribution networks, in particular the direct current part (LVDC) and LVDC uses. The present disclosure relates in particular to a device capable of reinforcing the electrical protection of such networks and to a system comprising such a device.
Technique antérieure Prior technique
[0002] L’intérêt pour les réseaux à courant continu augmente ces dernières années, en particulier dans les réseaux basse tension (BT) compte tenu du développement de récepteurs BT natifs en courant continu que ce soit dans la catégorie des producteurs (PV), des consommateurs (datacenter, véhicule électrique) voire d’autres usages (stockage stationnaire, micro-réseau, autoconsommation). Les principaux bénéfices de cette technologie étant une meilleure efficacité énergétique et un gain certain dans le Capex des câbles. [0002] Interest in direct current networks has been increasing in recent years, particularly in low voltage (LV) networks given the development of native direct current LV receivers, whether in the category of producers (PV), consumers (data center, electric vehicle) or even other uses (stationary storage, micro-network, self-consumption). The main benefits of this technology being better energy efficiency and a certain gain in the Capex of the cables.
[0003] Pour se raccorder à un réseau à courant continu, il est cependant nécessaire de recourir à des convertisseurs de puissance à base d’interrupteurs semiconducteurs. Se pose alors la problématique de la protection de ces matériels face aux défauts qui pourraient survenir sur le réseau. [0003] To connect to a direct current network, it is however necessary to use power converters based on semiconductor switches. This raises the issue of protecting this equipment against faults that could occur on the network.
[0004] La figure 1 représente schématiquement un circuit d’un convertisseur AC/DC (1 ) raccordé d’une part à un réseau AC (2) et d’autre part à un départ DC (3) qu’il alimente. Le départ DC comporte, au moins, des condensateurs de liaison de courant continu (4) intégrés au convertisseur AC/DC, des fusibles DC (5) à des fins de protection en cas de défaut électrique, un câble (6) qui peut être modélisé par une impédance fonction de la longueur du câble, et un appareil à alimenter électriquement (7), qui peut lui aussi être modélisé par une charge résistive. [0004] Figure 1 schematically represents a circuit of an AC/DC converter (1) connected on the one hand to an AC network (2) and on the other hand to a DC outlet (3) which it supplies. The DC output comprises, at least, direct current link capacitors (4) integrated in the AC/DC converter, DC fuses (5) for protection purposes in the event of an electrical fault, a cable (6) which can be modeled by an impedance function of the length of the cable, and a device to be electrically powered (7), which can also be modeled by a resistive load.
[0005] Les fusibles relèvent d’une technologie mature et éprouvée, peu chère et relativement simple. Par rapport à un réseau AC dont les matériels électrotechniques conventionnels (transformateur, inductances, etc) peuvent supporter un courant important pendant une durée compatible avec le temps de réaction des protections de type fusible ou disjoncteur (10 ms), les réseaux DC souffrent de plusieurs points faibles. [0005] Fuses are a mature and proven technology that is inexpensive and relatively simple. Compared to an AC network whose conventional electrotechnical equipment (transformer, inductors, etc.) can withstand a high current for a duration compatible with the reaction time of fuse or circuit breaker type protection (10 ms), DC networks suffer from several weak points.
[0006] Un premier point faible est que le courant de défaut ne passe pas par le zéro, rendant difficile une coupure par un disjoncteur. [0006] A first weak point is that the fault current does not pass through zero, making it difficult to cut by a circuit breaker.
[0007] Un deuxième point faible est la dynamique très rapide de l’accroissement du courant de défaut (di/dit), plus sévère que dans les défauts AC. [0007] A second weak point is the very rapid dynamics of the increase in the fault current (di/dit), which is more severe than in AC faults.
[0008] Un troisième point faible est que la capacité de surcharge et la tenue thermique des interrupteurs semi-conducteurs est plus faible que celles des matériels électrotechniques (1.2 pu). [0008] A third weak point is that the overload capacity and thermal withstand of semiconductor switches is lower than that of electrotechnical equipment (1.2 pu).
[0009] En se référant au circuit DC représenté sur la figure 1 et en y supposant l’apparition d’un défaut électrique au niveau du câble (6), la figure 2 montre une comparaison entre, d’une part, le temps de fusion de fusibles protégeant un départ 40 kW sous 750 V DC (c’est-à-dire avec un courant nominal égal 53 A) et, d’autre part, le temps de destruction des interrupteurs semiconducteurs, en fonction de la distance entre la position du défaut électrique et un point de référence assimilé à la position du convertisseur AC/DC. Referring to the DC circuit shown in Figure 1 and assuming the appearance of an electrical fault in the cable (6), Figure 2 shows a comparison between, on the one hand, the time of melting of fuses protecting a 40 kW feeder at 750 V DC (i.e. with a nominal current equal to 53 A) and, on the other hand, the destruction time of the semiconductor switches, depending on the distance between the position of the electrical fault and a reference point assimilated to the position of the AC/DC converter.
[0010] Plus spécifiquement, les courbes représentées sur la figure 2 correspondent aux temps de fusion ou destruction : [0010] More specifically, the curves represented in FIG. 2 correspond to the fusion or destruction times:
- d’un fusible DC 63A (10), - a 63A DC fuse (10),
- d’un fusible DC 80A (1 1 ), - an 80A DC fuse (1 1 ),
- d’un fusible 80A de classe gR (12), - an 80A class gR fuse (12),
- d’un fusible 80A de classe aR (13), - an 80A class aR fuse (13),
- d’un interrupteur semi-conducteur au sein d’un convertisseur à deux niveaux de type VSC2L (14), et - a semiconductor switch within a VSC2L type two-level converter (14), and
- d’un interrupteur semi-conducteur au sein d’un convertisseur à trois niveaux de type NPC3L (15). - a semiconductor switch within a three-level converter of the NPC3L type (15).
[0011] Pour répondre à cette problématique, deux stratégies standard peuvent être suivies, éventuellement combinées. [0012] L’une est de développer un moyen de protection électronique suffisamment rapide pour interrompre le courant de défaut avant qu’il n’engendre des dégâts sur les convertisseurs. En l’occurrence, le délai requis est inférieur à 1 ms. [0011] To respond to this problem, two standard strategies can be followed, possibly combined. [0012] One is to develop an electronic protection means that is fast enough to interrupt the fault current before it causes damage to the converters. In this case, the required delay is less than 1 ms.
[0013] L’un des moyens de protection connus est le disjoncteur électronique. Un tel dispositif est formé en associant en série un nombre suffisamment élevé d’interrupteurs semiconducteurs dimensionnés pour bloquer le courant de défaut à une échelle de temps de l’ordre de la commutation (10 ps). La figure 4 montre un exemple d’un tel disjoncteur électronique, comprenant deux transistors bipolaires à grille isolée ou IGBT (30, 31 ), un élément de commande de grille (32) et un limiteur de surtension (33). Le chemin du courant en cas de défaut dans un disjoncteur électronique est représenté sur la figure 4. Cette technologie souffre de plusieurs inconvénients à commencer par les pertes en régime permanent dans les semi-conducteurs et le coût élevé. Des améliorations ont été introduites sur la topologie de base des disjoncteurs électroniques en associant, en parallèle des interrupteurs semi-conducteurs (30, 31 ), une partie purement électrotechnique (34), c’est-à-dire un interrupteur ultra rapide associé à un parafoudre. Une conséquence est de permettre un fonctionnement en régime nominal qui contourne les interrupteurs semi-conducteurs, comme représenté sur la figure 5. Cependant, la réponse en phase de défaut, représentée sur la figure 6, est alors ralentie, atteignant environ 5 ms (cf. nplcitl ). [0013] One of the known means of protection is the electronic circuit breaker. Such a device is formed by associating in series a sufficiently large number of semiconductor switches sized to block the fault current on a time scale of the order of switching (10 ps). Figure 4 shows an example of such an electronic circuit breaker, comprising two insulated gate bipolar transistors or IGBTs (30, 31), a gate control element (32) and a surge limiter (33). The current path in the event of a fault in an electronic circuit breaker is shown in Figure 4. This technology suffers from several drawbacks starting with the steady state losses in the semiconductors and the high cost. Improvements have been introduced on the basic topology of electronic circuit breakers by associating, in parallel with semiconductor switches (30, 31), a purely electrotechnical part (34), that is to say an ultra-fast switch associated with a lightning arrester. One consequence is to allow nominal operation which bypasses the semiconductor switches, as shown in Figure 5. However, the fault phase response, shown in Figure 6, is then slowed down, reaching around 5 ms (cf. .nplcitl).
[0014] L’autre stratégie standard est de surdimensionner les convertisseurs de puissance pour leur conférer une capacité de surcharge et une tenue thermique suffisamment élevée le temps que des protections classiquement utilisées dans les réseaux AC ne réagissent, c’est-à-dire après un intervalle de temps de l’ordre de 10 ms. Des travaux ont été menés pour comparer les temps de réponse des fusibles DC les plus rapides et le temps de destruction des interrupteurs semi- conducteurs soumis à un défaut DC, avec un surdimensionnement de 100% des interrupteurs semiconducteurs par rapport à la puissance que le convertisseur est censé délivrer en régime nominal. Les résultats de ces travaux sont représentés sous forme synthétique sur la figure 7. [0014] The other standard strategy is to oversize the power converters to give them an overload capacity and a sufficiently high thermal withstand time for the protections conventionally used in AC networks to react, that is to say after a time interval of the order of 10 ms. Work has been carried out to compare the response times of the fastest DC fuses and the destruction time of semiconductor switches subjected to a DC fault, with a 100% oversizing of semiconductor switches compared to the power that the converter is supposed to deliver at rated speed. The results of this work are represented in summary form in Figure 7.
[0015] Plus spécifiquement, les courbes représentées sur la figure 7 correspondent aux temps de fusion ou destruction : - d’un fusible DC 63A (40), [0015] More specifically, the curves represented in FIG. 7 correspond to the fusion or destruction times: - a DC 63A fuse (40),
- d’un fusible DC 80A (41 ), - an 80A DC fuse (41 ),
- d’un fusible 80A de classe gR (42), - an 80A class gR fuse (42),
- d’un fusible 80A de classe aR (43), - an 80A class aR fuse (43),
- d’un interrupteur semi-conducteur au sein d’un convertisseur à deux niveaux de type VSC2L (44), et - a semiconductor switch within a VSC2L type two-level converter (44), and
- d’un interrupteur semi-conducteur au sein d’un convertisseur à trois niveaux de type NPC3L (45). - a semiconductor switch within a three-level converter of the NPC3L type (45).
[0016] Ces résultats montrent qu’un surdimensionnement de 100% des interrupteurs semiconducteurs par rapport à la puissance que le convertisseur est censé délivrer en régime nominal suffit à peine à garantir une réponse suffisamment rapide des fusibles. Par ailleurs, une conséquence d’un tel surdimensionnement est une augmentation non négligeable du coût des convertisseurs. These results show that a 100% oversizing of the semiconductor switches compared to the power that the converter is supposed to deliver at nominal speed is barely enough to guarantee a sufficiently fast response from the fuses. Moreover, a consequence of such oversizing is a significant increase in the cost of the converters.
[0017] Par ailleurs, l’utilisation de l’énergie électrostatique emmagasinée dans les condensateurs des convertisseurs de puissance pour l’élimination de défauts grâce à des fusibles est bien documentée dans la bibliographie. Cependant, avec le développement de convertisseurs commutant à des fréquences élevées, un gain substantiel dans le dimensionnement des condensateurs a été réalisé au détriment de la réserve d’énergie permettant une protection par fusibles efficace et sélective (cf. nplcit2). Utiliser l’énergie électrostatique emmagasinée dans les condensateurs des convertisseurs de puissance pour déclencher des protections de type fusible est donc certes bénéfique, mais limité notamment en raison des contraintes de surdimensionnement sur les condensateurs des convertisseurs de puissance (cf. nplcit3), ce qui présente là encore un coût non négligeable. [0017] Furthermore, the use of electrostatic energy stored in the capacitors of power converters for the elimination of faults using fuses is well documented in the bibliography. However, with the development of converters switching at high frequencies, a substantial gain in the sizing of the capacitors has been achieved to the detriment of the energy reserve allowing effective and selective protection by fuses (cf. nplcit2). Using the electrostatic energy stored in the capacitors of the power converters to trigger protections of the fuse type is therefore certainly beneficial, but limited in particular because of the oversizing constraints on the capacitors of the power converters (cf. nplcit3), which presents again a significant cost.
Résumé Summary
[0018] La présente divulgation vient améliorer la situation. [0018] This disclosure improves the situation.
[0019] Il est proposé un dispositif apte à être inséré dans un circuit DC ayant une tension nominale, le dispositif comportant : [0019] A device capable of being inserted into a DC circuit having a nominal voltage is proposed, the device comprising:
- un élément de stockage d’énergie électrique défini par une tension de fonctionnement DC inférieure à la tension nominale, - un chargeur configuré pour charger l’élément de stockage lorsque l’élément de stockage est déchargé et le dispositif est soumis à la tension DC nominale, et- an electrical energy storage element defined by a DC operating voltage lower than the nominal voltage, - a charger configured to charge the storage element when the storage element is discharged and the device is subjected to the nominal DC voltage, and
- un ensemble de diodes défini par une valeur de tension seuil associée, l’ensemble de diodes étant configuré pour être passant et ainsi décharger l’élément de stockage lorsque ledit élément de stockage est chargé et le dispositif est soumis à une tension DC inférieure à la différence entre la tension de fonctionnement DC associée à l’élément de stockage et la valeur de tension seuil associée à l’ensemble de diodes. - a set of diodes defined by an associated threshold voltage value, the set of diodes being configured to be on and thus discharge the storage element when said storage element is charged and the device is subjected to a DC voltage lower than the difference between the DC operating voltage associated with the storage element and the threshold voltage value associated with the diode assembly.
[0020]Si l’on considère un régime nominal stationnaire, dans lequel le dispositif est soumis à une tension DC nominale entretenue aux bornes d’un convertisseur AC/DC ou DC/DC et dans lequel l’élément de stockage d’énergie électrique est préalablement chargé, alors le dispositif se comporte dans son ensemble comme un simple conducteur électrique, l’ensemble de diodes étant bloqué. [0020] If we consider a stationary nominal state, in which the device is subjected to a nominal DC voltage maintained at the terminals of an AC/DC or DC/DC converter and in which the electrical energy storage element is previously charged, then the device behaves as a whole as a simple electrical conductor, the set of diodes being blocked.
[0021] Dans une telle configuration, dès lors qu’un défaut électrique survient en aval du dispositif, sur une portion de circuit à courant continu à protéger, alors ce défaut électrique occasionne une chute de tension. Dès lors que le dispositif est soumis à une tension DC suffisamment inférieure à la tension nominale, alors l’ensemble de diodes bascule en régime passant. L’élément de stockage d’énergie électrique se décharge alors et entretient à ses bornes une tension égale à sa tension de fonctionnement (c’est-à-dire inférieure à la tension nominale). Une conséquence est que le dispositif fournit un supplément de courant de court-circuit qui peut contribuer à accélérer la fusion d’un fusible situé dans la portion de circuit à courant continu à protéger. Ainsi, il est possible d’assurer que la fusion d’un tel fusible survienne avant la fusion d’un composant critique d’un matériel coûteux tel qu’un interrupteur semi-conducteur au sein d’un convertisseur AC/DC ou DC/DC alimentant le circuit à courant continu. In such a configuration, when an electrical fault occurs downstream of the device, on a DC circuit portion to be protected, then this electrical fault causes a voltage drop. As soon as the device is subjected to a DC voltage sufficiently lower than the nominal voltage, then the set of diodes switches to on-state. The electrical energy storage element then discharges and maintains at its terminals a voltage equal to its operating voltage (i.e. lower than the nominal voltage). One consequence is that the device provides additional short-circuit current which can contribute to accelerating the melting of a fuse located in the portion of the DC circuit to be protected. Thus, it is possible to ensure that the melting of such a fuse occurs before the melting of a critical component of expensive equipment such as a semiconductor switch within an AC/DC or DC/DC converter. DC powering the DC circuit.
[0022]Après disparition du défaut électrique et rétablissement de la tension DC nominale, un régime transitoire s’établit automatiquement au sein du dispositif : l’ensemble de diodes est bloqué et le chargeur recharge l’élément de stockage. Une fois l’élément de stockage chargé, le dispositif retrouve son fonctionnement en régime nominal stationnaire. [0023]0n sait qu’une chute de tension peut également trouver sa source dans une surcharge électrique ne résultant pas d’un courant-circuit mais plutôt d’une demande importante. Une telle chute de tension peut elle aussi déclencher la bascule de l’ensemble de diodes en régime passant, la décharge de l’élément de stockage et, par suite, la fusion d’un fusible sur la portion de circuit à protéger. [0022] After disappearance of the electrical fault and restoration of the nominal DC voltage, a transient state is automatically established within the device: the set of diodes is blocked and the charger recharges the storage element. Once the storage element has been charged, the device resumes its operation in steady nominal state. [0023] It is known that a voltage drop can also find its source in an electrical overload not resulting from a circuit current but rather from a high demand. Such a drop in voltage can also trigger the flip-flop of the set of diodes in on-state, the discharge of the storage element and, consequently, the melting of a fuse on the portion of the circuit to be protected.
[0024] Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en oeuvre. Elles peuvent être mises en oeuvre indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : [0024] The characteristics set out in the following paragraphs can optionally be implemented. They can be implemented independently of each other or in combination with each other:
[0025] L’élément de stockage peut être un condensateur ou un supercondensateur, avec pour avantage un temps de réponse particulièrement court, compatible avec les exigences liées à la prévention de la destruction d’interrupteurs semi- conducteurs au sein d’un convertisseur alimentant le dispositif. [0025] The storage element can be a capacitor or a supercapacitor, with the advantage of a particularly short response time, compatible with the requirements linked to the prevention of the destruction of semiconductor switches within a converter supplying the device.
[0026] Par ailleurs, les supercondensateurs présentent l’avantage d’un vieillissement calendaire réduit par rapport à d’autres types d’éléments de stockage, d’où une durée de vie accrue. Ceci est vrai en particulier car, au sein du dispositif, l’élément de stockage est davantage soumis au vieillissement calendaire plutôt qu’au vieillissement par cyclage. [0026] Furthermore, supercapacitors have the advantage of reduced calendar aging compared to other types of storage elements, hence an increased lifetime. This is particularly true because, within the device, the storage element is more subject to calendar aging rather than aging by cycling.
[0027] L’élément de stockage peut alternativement être une batterie. The storage element can alternatively be a battery.
[0028] Le chargeur peut être du type d’un hacheur abaisseur, ou peut, alternativement, comprendre un élément résistif et un interrupteur semi- conducteur commandant la charge du condensateur à travers l’élément résistif. [0028] The charger may be of the step-down chopper type, or may, alternatively, comprise a resistive element and a semiconductor switch controlling the charging of the capacitor through the resistive element.
[0029] L’ensemble de diodes peut être formé d’une pluralité de diodes montées en série. The set of diodes can be formed from a plurality of diodes connected in series.
[0030]0ptionnellement, le dispositif peut comprendre une pluralité de sectionneurs agencés de manière à isoler électriquement l’élément de stockage lorsque les sectionneurs sont mis en position ouverte. [0030] Optionally, the device may comprise a plurality of disconnectors arranged so as to electrically isolate the storage element when the disconnectors are placed in the open position.
[0031]Optionnellement, le dispositif peut comprendre une pluralité de sectionneurs agencés de manière à isoler électriquement le dispositif lorsque les sectionneurs sont mis en position ouverte. [0032]Ces sectionneurs permettent, en isolant électriquement les sources potentielles de courant traversant une ou plusieurs branches au sein du dispositif, à un opérateur de se protéger en amont d’opérations de maintenance sur le dispositif ou sur un circuit dans lequel le dispositif est installé. [0031] Optionally, the device may comprise a plurality of disconnectors arranged so as to electrically isolate the device when the disconnectors are placed in the open position. [0032] These disconnectors allow, by electrically isolating the potential sources of current passing through one or more branches within the device, an operator to protect himself upstream of maintenance operations on the device or on a circuit in which the device is installed.
[0033]Selon un autre aspect de l’invention, il est proposé un système comprenant :According to another aspect of the invention, a system is proposed comprising:
- un convertisseur interfaçant un premier circuit et un deuxième circuit DC,- a converter interfacing a first circuit and a second DC circuit,
- au moins un ensemble dispositif-fusible agencé au sein du deuxième circuit, l’ensemble étant formé du dispositif ci-avant et d’au moins un fusible défini par un calibre de fusible, - at least one device-fuse assembly arranged within the second circuit, the assembly being formed of the above device and at least one fuse defined by a fuse rating,
- le dispositif étant agencé de manière à, en cas de court-circuit dans le deuxième circuit, décharger l’élément de stockage et ainsi fournir au fusible un premier supplément de courant de court-circuit, et - the device being arranged so as to, in the event of a short-circuit in the second circuit, discharge the storage element and thus supply the fuse with a first additional short-circuit current, and
- le convertisseur comprenant au moins un condensateur configuré pour, en cas de court-circuit dans le deuxième circuit, fournir au fusible un deuxième supplément de courant de court-circuit, et - the converter comprising at least one capacitor configured to, in the event of a short-circuit in the second circuit, supply the fuse with a second additional short-circuit current, and
- le calibre du fusible étant choisi pour occasionner, en cas de court-circuit dans le deuxième circuit, une rupture du fusible sous l’effet combiné d’un courant de court- circuit induit par le court-circuit, du premier supplément et du deuxième supplément avant que le convertisseur ne soit endommagé. - the caliber of the fuse being chosen to cause, in the event of a short-circuit in the second circuit, a rupture of the fuse under the combined effect of a short-circuit current induced by the short-circuit, of the first supplement and of the second supplement before the converter is damaged.
[0034] Les expressions « premier circuit >> et « deuxième circuit >> renvoient aux réseaux interfacés par le convertisseur. Le « premier circuit >> désigne ainsi le réseau en amont du convertisseur, qui est indifféremment en courant alternatif (AC) ou en courant continu (DC). La figure 1 représente par exemple, à cet effet, un réseau AC en amont d’un tel convertisseur. Le « deuxième circuit >> désigne le réseau en aval du convertisseur qui, dans le contexte de l’invention, est en courant continu (DC). The expressions “first circuit” and “second circuit” refer to the networks interfaced by the converter. The "first circuit" thus designates the network upstream of the converter, which is either alternating current (AC) or direct current (DC). Figure 1 represents for example, for this purpose, an AC network upstream of such a converter. The “second circuit” designates the network downstream of the converter which, in the context of the invention, is in direct current (DC).
[0035] Le système peut optionnellement comprendre une pluralité d’ensembles dispositif-fusible, lesdits ensembles différant au niveau d’au moins un paramètre choisi dans la liste suivante : The system may optionally comprise a plurality of device-fuse sets, said sets differing in at least one parameter chosen from the following list:
- le calibre du fusible, - the fuse rating,
- la tension de fonctionnement DC associée à l’élément de stockage du dispositif, et - the DC operating voltage associated with the storage element of the device, And
- la valeur de tension seuil associée à l’ensemble de diodes du dispositif. - the threshold voltage value associated with the set of diodes of the device.
[0036] Ainsi, en fonction de la localisation d’un défaut électrique au sein du circuit DC, il est possible de sélectionner un ensemble dispositif-fusible se déclenchant en premier, dans le sens où un tel déclenchement consiste en la fourniture du premier supplément de court-circuit par le dispositif de l’ensemble sélectionné, occasionnant la fusion d’un fusible de l’ensemble sélectionné. [0036] Thus, depending on the location of an electrical fault within the DC circuit, it is possible to select a device-fuse assembly that triggers first, in the sense that such a trigger consists of the supply of the first supplement short circuit by the device of the selected set, causing the melting of a fuse of the selected set.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
[0037] D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :[0037] Other characteristics, details and advantages will appear on reading the detailed description below, and on analyzing the appended drawings, in which:
Fig. 1 Fig. 1
[0038][Fig. 1 ] est un schéma d’un circuit d’un convertisseur AC/DC alimentant un départ DC protégé par des fusibles DC. [0038][Fig. 1 ] is a circuit diagram of an AC/DC converter supplying a DC feeder protected by DC fuses.
Fig. 2 Fig. 2
[0039] [Fig. 2] compare, dans le contexte d’un défaut électrique survenant au sein d’un circuit DC tel que représenté sur la figure 1 , les temps de fusion de fusibles 63 A à ceux d’interrupteurs semi-conducteurs présents dans des convertisseurs AC/DC, en fonction de la distance entre la position du défaut électrique et celle du convertisseur. [0039] [Fig. 2] compares, in the context of an electrical fault occurring within a DC circuit as represented in FIG. 1, the melting times of 63 A fuses with those of semiconductor switches present in AC/DC converters. DC, depending on the distance between the position of the electrical fault and that of the converter.
Fig. 3 Fig. 3
[0040] [Fig. 3] représente un diagramme de Ragone de différents types d’éléments de stockage d’énergie électrique. [0040] [Fig. 3] represents a Ragone diagram of different types of electrical energy storage elements.
Fig. 4 Fig. 4
[0041 ][Fig. 4] est un schéma d’un disjoncteur électronique basique, sur lequel est représenté le chemin du courant en cas de défaut électrique. [0041 ][Fig. 4] is a diagram of a basic electronic circuit breaker, showing the current path in the event of an electrical fault.
Fig. 5 Fig. 5
[0042] [Fig. 5] est un schéma d’un disjoncteur électronique plus évolué, sur lequel est représenté le chemin du courant en régime nominal. Fig. 6 [0042] [Fig. 5] is a diagram of a more evolved electronic circuit breaker, on which the path of the current in the nominal regime is represented. Fig. 6
[0043] [Fig. 6] est un schéma du disjoncteur électronique illustré sur la figure 5, sur lequel est également représenté le chemin du courant en cas de défaut électrique. [0043] [Fig. 6] is a diagram of the electronic circuit breaker illustrated in FIG. 5, on which is also represented the path of the current in the event of an electrical fault.
Fig. 7 Fig. 7
[0044] [Fig. 7] compare, dans le contexte d’un défaut électrique survenant au sein d’un circuit DC tel que représenté sur la figure 1 , les temps de fusion de différents types de fusibles à ceux d’interrupteurs semi-conducteurs présents dans des convertisseurs AC/DC surdimensionnés de 100%, en fonction de la distance entre la position du défaut électrique et celle du convertisseur. [0044] [Fig. 7] compares, in the context of an electrical fault occurring within a DC circuit as shown in Figure 1, the melting times of different types of fuses with those of semiconductor switches present in AC converters /DC oversized by 100%, depending on the distance between the position of the electrical fault and that of the converter.
Fig. 8 Fig. 8
[0045][Fig. 8] représente un dispositif selon un exemple de réalisation de l’invention, pouvant être raccordé à un réseau à courant continu en parallèle. [0045][Fig. 8] represents a device according to an exemplary embodiment of the invention, which can be connected to a direct current network in parallel.
Fig. 9 Fig. 9
[0046] [Fig. 9] représente un dispositif selon un exemple alternatif de réalisation de l’invention. [0046] [Fig. 9] represents a device according to an alternative embodiment of the invention.
Fig. 10 Fig. 10
[0047][Fig. 10] représente le comportement du dispositif de la figure 8 lorsqu’il est soumis à un régime nominal de fonctionnement, c’est-à-dire à une absence de défaut électrique dans une portion aval, à protéger, d’un circuit DC. [0047][Fig. 10] represents the behavior of the device in figure 8 when it is subjected to nominal operating conditions, i.e. when there is no electrical fault in a downstream portion, to be protected, of a DC circuit.
Fig. 11 Fig. 11
[0048][Fig. 11 ] représente le comportement du dispositif de la figure 8 lorsqu’il est soumis à un régime de défaut, c’est-à-dire en présence d’un défaut électrique dans une portion aval, à protéger, d’un circuit DC. [0048][Fig. 11 ] represents the behavior of the device of figure 8 when it is subjected to a fault state, i.e. in the presence of an electrical fault in a downstream portion, to be protected, of a DC circuit.
Fig. 12 Fig. 12
[0049][Fig. 12] représente le comportement du dispositif de la figure 8 ayant préalablement été soumis à un régime de défaut, après disparition du défaut. [0049][Fig. 12] represents the behavior of the device of FIG. 8 having previously been subjected to a fault condition, after disappearance of the fault.
Fig. 13 [0050][Fig. 13] est un schéma d’un circuit d’un convertisseur AC/DC alimentant un départ DC protégé par des fusibles DC, le circuit étant équipé d’une pluralité de dispositifs selon un exemple de réalisation. Fig. 13 [0050][Fig. 13] is a diagram of a circuit of an AC/DC converter supplying a DC output protected by DC fuses, the circuit being equipped with a plurality of devices according to an exemplary embodiment.
Fig. 14 Fig. 14
[0051 ][Fig. 14] compare, dans le contexte d’un défaut électrique survenant au sein d’un circuit DC tel que représenté sur la figure 8, les temps de fusion de différents types de fusibles à ceux d’interrupteurs semi-conducteurs présents dans des convertisseurs AC/DC surdimensionnés de 100%, en fonction de la distance entre la position du défaut électrique et celle du convertisseur. [0051 ][Fig. 14] compares, in the context of an electrical fault occurring within a DC circuit as shown in Figure 8, the melting times of different types of fuses with those of semiconductor switches present in AC converters /DC oversized by 100%, depending on the distance between the position of the electrical fault and that of the converter.
Fig. 15 Fig. 15
[0052][Fig. 15] représente une variante du dispositif de la figure 8, adaptée pour faciliter des opérations de maintenance. [0052][Fig. 15] represents a variant of the device of FIG. 8, adapted to facilitate maintenance operations.
Fig. 16 Fig. 16
[0053][Fig. 16] représente une variante du dispositif de la figure 9, adaptée pour pour faciliter des opérations de maintenance. [0053][Fig. 16] represents a variant of the device of FIG. 9, adapted to facilitate maintenance operations.
Description des modes de réalisation Description of embodiments
[0054] Il est fait référence à la figure 8 qui représente un exemple de dispositif (50) selon l’invention. Un tel dispositif est adapté pour être raccordé à un réseau à courant continu (DC) en parallèle. Reference is made to Figure 8 which shows an example of a device (50) according to the invention. Such a device is adapted to be connected to a direct current (DC) network in parallel.
[0055] La figure 8 met en valeur, à titre d’illustration, un exemple d’un tel réseau à courant continu en parallèle. Sont représentés : [0055] Figure 8 highlights, by way of illustration, an example of such a direct current network in parallel. Are represented :
- un convertisseur AC/DC ou DC/DC (1 ) alimentant un bus DC, - an AC/DC or DC/DC converter (1) supplying a DC bus,
- un premier exemple de dispositif selon l’invention (50), positionné sur le bus DC en tête de ligne, - a first example of a device according to the invention (50), positioned on the DC bus at the line head,
- un deuxième exemple de dispositif selon l’invention (60), positionné en aval du premier dispositif (50), - a second example of a device according to the invention (60), positioned downstream of the first device (50),
- une pluralité de fusibles (5), agencés de manière à former, respectivement, avec l’un des dispositifs (50, 60) ci-avant, un ensemble dispositif-fusible, - a plurality of fuses (5), arranged so as to form, respectively, with one of the devices (50, 60) above, a device-fuse assembly,
- un câble (6) représenté comme une charge résistive, et - en bout de ligne, un appareil (7) ou groupe d’appareils à alimenter électriquement, représenté sous la forme d’une charge résistive. - a cable (6) represented as a resistive load, and - ultimately, a device (7) or group of devices to be electrically powered, represented in the form of a resistive load.
[0056] Le premier ensemble dispositif-fusible comprend le premier exemple de dispositif (50) associé à au moins un fusible (5), un tel premier ensemble étant chargé de la protection de la portion aval du circuit DC notée N, c’est-à-dire de la portion située davantage en bout de ligne que ne l’est l’ensemble dispositif-fusible (50) en question. Le deuxième ensemble dispositif-fusible, comprend le deuxième exemple de dispositif (60) associé à au moins un fusible (5), un tel deuxième ensemble étant chargé de la protection de la portion aval du circuit DC notée N+1 , c’est-à-dire de la portion située davantage en bout de ligne que ne l’est l’ensemble dispositif-fusible (50) en question. The first device-fuse assembly comprises the first example of a device (50) associated with at least one fuse (5), such a first assembly being responsible for protecting the downstream portion of the DC circuit denoted N, that is that is to say of the portion located more at the end of the line than is the device-fuse assembly (50) in question. The second device-fuse assembly comprises the second example of a device (60) associated with at least one fuse (5), such a second assembly being responsible for protecting the downstream portion of the DC circuit denoted N+1, that is that is to say of the portion located more at the end of the line than is the device-fuse assembly (50) in question.
[0057] Le dispositif de la figure 8 comprend un élément de stockage d’énergie électrique (52), par exemple un condensateur, un supercondensateur ou une batterie, fonctionnant sous une tension DC, notée O VDC, inférieure à la tension nominale du réseau DC, notée VDC. En d’autres termes, le coefficient a a une valeur fixée positive et strictement inférieure à 1. La tension du réseau DC n’est pas rigoureusement fixe mais est au contraire susceptible de varier au fil du temps, par exemple de 5% ou 10% autour de la valeur nominale. Pour éviter que de telles variations, habituelles, de tension DC n’occasionnent un déclenchement du dispositif, le coefficient a peut être fixé par exemple à une valeur inférieure à 0,9, ou inférieure à 0,85. The device of FIG. 8 comprises an electrical energy storage element (52), for example a capacitor, a supercapacitor or a battery, operating at a DC voltage, denoted O VDC, lower than the nominal voltage of the network DC, denoted VDC. In other words, the coefficient a has a positive fixed value and strictly less than 1. The voltage of the DC network is not strictly fixed but is on the contrary likely to vary over time, for example by 5% or 10% around the nominal value. To prevent such usual DC voltage variations from causing the device to trip, the coefficient a can be set, for example, to a value less than 0.9, or less than 0.85.
[0058]0n peut également définir un coefficient noté y correspondant à l’état de charge de l’élément de stockage d’énergie. Le coefficient y est égal à 1 (ou 100%) lorsque l’élément de stockage est totalement chargé, et égal à 0 (ou 0%) lorsque l’élément de stockage est totalement déchargé. Ainsi, de manière générale, V stockage est égal à y a-Voc. 0n can also define a coefficient denoted y corresponding to the state of charge of the energy storage element. The coefficient y is equal to 1 (or 100%) when the storage element is fully charged, and equal to 0 (or 0%) when the storage element is fully discharged. Thus, in general, V storage is equal to y a-Voc.
[0059] Pour choisir l’élément de stockage le plus approprié pour minimiser le temps de réponse du dispositif, il est possible de se référer par exemple à la figure 3, qui est un diagramme comparant, pour les différents types d’éléments de stockage d’énergie électrique que sont les supercondensateurs (20), les condensateurs LiC (21 ) et les batteries lithium-ion (22), le rapport entre leur densité de puissance maximale et leur densité d’énergie. Les technologies à base de condensateurs et de supercondensateurs sont ici privilégiées d’après la figure 3 car présentant la réponse la plus rapide. To choose the most appropriate storage element to minimize the response time of the device, it is possible to refer for example to FIG. 3, which is a diagram comparing, for the different types of storage elements of electrical energy which are the supercapacitors (20), the LiC capacitors (21) and the lithium-ion batteries (22), the ratio between their maximum power density and their energy density. Capacitor-based technologies and supercapacitors are here preferred according to FIG. 3 because they present the fastest response.
[0060] Le dispositif de la figure 8 comprend également un chargeur du type d’un hacheur buck (51 ), également appelé abaisseur, agencé de manière à pouvoir charger l’élément de stockage (52). Ce convertisseur ne fonctionne que lorsque l’élément de stockage a précédemment été déchargé à la suite d’un défaut électrique : le convertisseur vient alors recharger l’élément de stockage. Le hacheur buck (51 ) peut être remplacé par un chargeur résistif (56) commandé par un interrupteur semi-conducteur (55) (thyristor ou transistor), comme montré sur la figure 9. The device of FIG. 8 also comprises a loader of the type of a buck chopper (51), also called step-down, arranged so as to be able to load the storage element (52). This converter only operates when the storage element has previously been discharged following an electrical fault: the converter then recharges the storage element. The buck chopper (51) can be replaced by a resistive charger (56) controlled by a semiconductor switch (55) (thyristor or transistor), as shown in Figure 9.
[0061 ] Enfin, le dispositif de la figure 8 comprend également une ou plusieurs diodes (54), formant un « ensemble de diodes >> (53). Une diode peut être définie par sa tension de seuil en-deçà de laquelle elle est bloquée et au-delà de laquelle elle devient passante. L’ensemble de diodes a de ce fait une valeur de tension seuil qui peut être déterminée à partir des tensions de seuil des diodes qui le forment. [0061] Finally, the device of Figure 8 also comprises one or more diodes (54), forming a "set of diodes" (53). A diode can be defined by its threshold voltage below which it is blocked and beyond which it becomes conductive. The set of diodes therefore has a threshold voltage value which can be determined from the threshold voltages of the diodes which form it.
[0062] Dans l’exemple de dispositif de la figure 8, l’ensemble de diodes (53) est formé de KN diodes identiques agencées en série. Un tel ensemble de diodes (53) a une valeur de tension seuil égale à la somme des tensions de seuil des diodes qui le forment, c’est-à-dire à KN fois la tension de seuil Vs d’une seule diode. L’ensemble de diodes (53) permet la décharge de l’élément de stockage (52) si la différence de potentiel entre le bus et l’élément de stockage dépasse la valeur de tension seuil. In the device example of Figure 8, the set of diodes (53) is formed of KN identical diodes arranged in series. Such a set of diodes (53) has a threshold voltage value equal to the sum of the threshold voltages of the diodes which form it, that is to say KN times the threshold voltage Vs of a single diode. The set of diodes (53) allows the discharge of the storage element (52) if the potential difference between the bus and the storage element exceeds the threshold voltage value.
[0063] En fonctionnement nominal, le dispositif de la figure 8 est en stand-by, comme montré sur la figure 10.
Figure imgf000014_0001
< o : tes diodes sont bloquées
In nominal operation, the device of Figure 8 is in stand-by, as shown in Figure 10.
Figure imgf000014_0001
< o: your diodes are blocked
L’élément de stockage chargé se trouve à une tension V stockage standby égale à sa tension de fonctionnement O VDC, donc inférieure à la tension VDC du réseau DC. Le chargeur ne conduit aucun courant, c’est-à-dire que l’intensité \chargeur en sortie du chargeur est égale à zéro. Les diodes de l’ensemble de diodes se trouvent en polarisation inverse, la tension diodes aux bornes de l’ensemble de diodes étant inférieure à zéro, donc nécessairement inférieure à la valeur (strictement positive) de tension seuil. The charged storage element is at a voltage V standby storage equal to its operating voltage O VDC, therefore lower than the voltage VDC of the DC network. The charger does not conduct any current, ie the current \charger at the output of the charger is equal to zero. The diodes of the diode assembly are located in reverse bias, the diode voltage across the terminals of the set of diodes being less than zero, therefore necessarily less than the (strictly positive) threshold voltage value.
[0064] Lorsqu’un défaut survient, la tension du bus continu chute, prenant une valeur Vcc inférieure à la tension nominale VDC, ce qui déclenche une activation du dispositif, comme montré sur la figure 11 . [0064] When a fault occurs, the DC bus voltage drops, taking a value Vcc lower than the nominal voltage VDC, which triggers an activation of the device, as shown in figure 11 .
[0065] En effet, si la différence entre la tension V stockage de l’élément de stockage et la tension Vcc du bus dépasse la valeur seuil de tension de l’ensemble de diodes, alors les diodes deviennent conductrices. L’élément de stockage se décharge, ce qui apporte un supplément de courant de court-circuit, noté Ice boost, accélérant la fusion d’un fusible positionné en aval et procurant ainsi une protection plus rapide du réseau.
Figure imgf000015_0001
deviennent conductrices
Figure imgf000015_0002
fcc boost
Indeed, if the difference between the storage voltage V of the storage element and the voltage Vcc of the bus exceeds the voltage threshold value of the set of diodes, then the diodes become conductive. The storage element discharges, which brings an additional short-circuit current, denoted Ice boost, accelerating the melting of a fuse positioned downstream and thus providing faster network protection.
Figure imgf000015_0001
become drivers
Figure imgf000015_0002
fcc boost
Une fois le défaut éliminé, la charge de l’élément de stockage est régénérée grâce au chargeur comme indiqué sur la figure 12. Once the fault has been eliminated, the charge of the storage element is regenerated thanks to the charger as shown in figure 12.
[0066] En effet, dès lors que la tension du bus est égale à la tension nominale VDC du circuit DC, alors l’ensemble de diodes est bloqué. Le courant de charge \chargeur en sortie du chargeur a par ailleurs une valeur positive tant que l’élément de stockage est au moins partiellement déchargé, c’est-à-dire tant que le coefficient y est inférieur à 1 .
Figure imgf000015_0003
les diodes redeviennent bloquées fcarjtur ~~ ^DC tôt fcc
[0066] Indeed, when the bus voltage is equal to the nominal voltage VDC of the DC circuit, then the set of diodes is blocked. The charging current \charger at the output of the charger also has a positive value as long as the storage element is at least partially discharged, that is to say as long as the coefficient y is less than 1.
Figure imgf000015_0003
diodes become blocked again fcarjtur ~~ ^DC early fcc
A la fin de cette phase, l’élément de stockage retrouve sa charge initiale, soit y = 1 , et une tension égale à sa tension ^stockage standby de fonctionnement en fonctionnement nominal. Le courant de charge \chargeur s’annule. La situation est alors identique à celle représentée sur la figure 10.
Figure imgf000016_0001
< o : les diodes sont bloquées
At the end of this phase, the storage element regains its initial charge, ie y=1, and a voltage equal to its operating standby storage voltage in nominal operation. The charging current \charger is canceled. The situation is then identical to that shown in Figure 10.
Figure imgf000016_0001
< o: the diodes are blocked
[0067] Il est à présent fait référence à la figure 13 qui représente un système comprenant plusieurs exemples de dispositifs selon l’invention. Reference is now made to FIG. 13 which represents a system comprising several examples of devices according to the invention.
[0068] Un convertisseur AC/DC ou DC/DC alimente un départ DC auquel est relié une charge DC. Entre l’alimentation et la charge, plusieurs ensembles dispositif- fusible sont agencés. Chaque ensemble dispositif-fusible comprend un exemple de dispositif selon l’invention, associé à un fusible. An AC/DC or DC/DC converter supplies a DC output to which a DC load is connected. Between the power supply and the load, several fuse-device assemblies are arranged. Each device-fuse assembly comprises an example of a device according to the invention, associated with a fuse.
[0069] La figure 13 fait apparaître à titre d’illustration deux ensembles dispositif- fusible : Figure 13 shows, by way of illustration, two fuse-device assemblies:
- un premier dispositif noté (N) associé à un premier fusible est chargé de la protection d’une portion N du circuit DC, - a first device noted (N) associated with a first fuse is responsible for protecting a portion N of the DC circuit,
- un deuxième dispositif noté (N+1 ) associé à un deuxième fusible est chargé de la protection d’une sous-portion N+1 de la portion N. - a second device denoted (N+1) associated with a second fuse is responsible for protecting a sub-portion N+1 of the portion N.
[0070]Ces deux ensembles dispositif-fusible peuvent être structurellement différents de sorte que, lorsqu’un défaut électrique survient dans la sous-portion N+1 , l’ensemble dispositif-fusible chargé de la protection de la sous-portion N+1 se déclenche automatiquement avant celui chargé de la protection de la sous-portion N. These two device-fuse assemblies may be structurally different so that, when an electrical fault occurs in the sub-portion N+1, the device-fuse assembly responsible for protecting the sub-portion N+1 automatically triggers before the one responsible for protecting sub-portion N.
[0071] Pour ce faire, il est possible d’influer sur différents paramètres. Ainsi, les ensembles dispositif-fusible peuvent différer : To do this, it is possible to influence various parameters. Thus, the device-fuse assemblies may differ:
- par le calibre du fusible, - by the fuse rating,
- par la tension de fonctionnement de l’élément de stockage d’énergie, et/ou- by the operating voltage of the energy storage element, and/or
- par la valeur de tension seuil de l’ensemble de diodes. - by the threshold voltage value of the set of diodes.
[0072] Il est intéressant de prévoir que les ensemble dispositif-fusible ne diffèrent les uns des autres qu’au niveau d’un seul des paramètres précités. It is advantageous to provide that the device-fuse assemblies only differ from each other at the level of a single one of the aforementioned parameters.
[0073] Par exemple, dans la perspective d’une production à l’échelle industrielle, une même base générique telle que le dispositif démuni de diodes peut être complétée, au choix, par différentes versions de l’ensemble de diodes, respectivement constituées d’un nombre différent de diodes en série. Ceci permet de pouvoir proposer différentes versions du dispositif, respectivement adaptées à différents besoins, à partir d’une seule même base générique. [0073] For example, with a view to production on an industrial scale, the same generic base such as the device without diodes can be optionally supplemented by different versions of the diode assembly, each consisting of a different number of diodes in series. This makes it possible to be able to offer different versions of the device, respectively adapted to different needs, from a single and same generic base.
[0074] Un défaut comme représenté sur la figure 13 entraîne une chute de tension plus brutale au niveau du dispositif protégeant la sous-portion N+1 qu’au niveau du dispositif protégeant la portion N en raison de l’impédance du câble ou de la ligne les reliant. Si on veut retarder la réaction du dispositif protégeant la portion N par rapport à celle du dispositif protégeant la sous-portion N+1 , on peut choisir la tension de fonctionnement de l’élément de stockage du dispositif protégeant la portion N de telle sorte qu’elle soit inférieure à la tension de fonctionnement de l’élément de stockage du dispositif protégeant la sous-portion N+1 .
Figure imgf000017_0001
[0074] A fault as shown in FIG. 13 results in a more abrupt voltage drop at the level of the device protecting the sub-portion N+1 than at the level of the device protecting the portion N due to the impedance of the cable or of the the line connecting them. If one wishes to delay the reaction of the device protecting the portion N with respect to that of the device protecting the sub-portion N+1, one can choose the operating voltage of the storage element of the device protecting the portion N so that it is lower than the operating voltage of the storage element of the device protecting the sub-portion N+1.
Figure imgf000017_0001
[0075] En considérant par exemple que les ensembles de diodes sont chacun formé de diodes en série, il est également possible de jouer sur le nombre de diodes en série dans chacun des dispositifs afin d’en moduler la valeur de tension seuil pour déclencher l’un des dispositifs avant l’autre. Sachant que la tension de seuil d’une diode est de l’ordre de 1 .4 V et que la différence de tension suite à un défaut dans deux points du réseau DC est faible (quelques V), en mettant un nombre réduit de diodes dans les dispositifs en bout de ligne par rapport aux dispositifs en tête de ligne, la tension de seuil équivalent des diodes est plus faible en bout de ligne. Par conséquent, les dispositifs en bout de ligne s’amorcent avant.
Figure imgf000017_0002
[0075] Considering for example that the sets of diodes are each formed of diodes in series, it is also possible to play on the number of diodes in series in each of the devices in order to modulate the threshold voltage value to trigger the one of the devices before the other. Knowing that the threshold voltage of a diode is of the order of 1.4 V and that the voltage difference following a fault in two points of the DC network is low (a few V), by placing a reduced number of diodes in end-of-line devices compared to head-of-line devices, the equivalent threshold voltage of the diodes is lower at the end of line. Therefore, end-of-line devices bootstrap first.
Figure imgf000017_0002
[0076] La figure 14 montre les résultats de quelques simulations. Les courbes montrent les temps de fusion respectifs des interrupteurs semi-conducteurs du convertisseur (70), d’un fusible DC 63 A (71 ) et d’un fusible DC 80 A (72) en cas d’un défaut DC selon sa localisation sur un départ équipé d’un exemple de dispositif proposé. Dans cet exemple, la localisation la plus critique du défaut se situe à 10 m du convertisseur et l’élément de stockage a été dimensionné pour garantir une marge de sécurité minimal de 2 ms entre les temps de fusion des fusibles et celui du convertisseur. [0077]Comme illustré sur les figures 15 et 16, tous les exemples de dispositifs précédemment décrits peuvent être équipés de sectionneurs (57, 58, 59). Ces derniers visent à permettre l’isolation électrique du dispositif vis à vis d’un circuit DC dans lequel il est installé, et visent en outre, au sein même du dispositif, à isoler électriquement l’élément de stockage d’énergie électrique (52) pour en éviter une décharge intempestive. Figure 14 shows the results of some simulations. The curves show the respective melting times of the semiconductor switches of the converter (70), of a 63 A DC fuse (71) and of an 80 A DC fuse (72) in the event of a DC fault according to its location on a feeder equipped with an example of a proposed device. In this example, the most critical location of the fault is located 10 m from the converter and the storage element has been sized to guarantee a minimum safety margin of 2 ms between the melting times of the fuses and that of the converter. As illustrated in Figures 15 and 16, all the examples of devices previously described can be equipped with disconnectors (57, 58, 59). The latter aim to allow electrical isolation of the device with respect to a DC circuit in which it is installed, and also aim, within the device itself, to electrically isolate the electrical energy storage element (52 ) to prevent accidental discharging.
[0078]L’actionnement préalable de ces sectionneurs permet à un opérateur de se protéger lors d’une intervention sur le dispositif lui-même ou plus généralement sur le circuit DC relié au dispositif, par exemple lors d’une opération de maintenance. The prior actuation of these disconnectors allows an operator to protect himself during an intervention on the device itself or more generally on the DC circuit connected to the device, for example during a maintenance operation.
[0079] Plus spécifiquement, sur les figures 15 et 16 : More specifically, in Figures 15 and 16:
- deux sectionneurs (58, 59) sont agencés de manière à isoler électriquement l’élément de stockage (52) lorsque ces deux sectionneurs sont mis en position ouverte, et - two disconnectors (58, 59) are arranged to electrically isolate the storage element (52) when these two disconnectors are placed in the open position, and
- deux sectionneurs (57, 58) sont agencés de manière à isoler électriquement le dispositif (50) du circuit DC où il est installé lorsque ces deux sectionneurs sont mis en position ouverte. - Two disconnectors (57, 58) are arranged to electrically isolate the device (50) from the DC circuit where it is installed when these two disconnectors are placed in the open position.
[0080] Les différents exemples de dispositifs selon l’invention s’adressent principalement aux réseaux de distribution publics basse tension en courant continu (LVDC) et aux usages alimentés en LVDC, notamment aux réseaux industriels, LVDC, aux réseaux embarqués LVDC, aux micro-réseaux, ou aux réseaux autonomes à courant continu. The various examples of devices according to the invention are intended mainly for public low-voltage direct current (LVDC) distribution networks and for uses supplied with LVDC, in particular industrial networks, LVDC, on-board LVDC networks, micro -networks, or autonomous direct current networks.
Littérature non-brevet Non-patent literature
[0081 ]À toutes fins utiles, les éléments non-brevets suivants sont cités : [0081] For all intents and purposes, the following non-patent elements are cited:
- nplcitl : K. HongJoo and al., "Development of high speed de circuit breaker using IGBT drivers", KEPCO - Republic of Korea, 25th International Conference on Electricity Distribution, Madrid, 3-6 June 2019, Paper n° 1555 ; - nplcitl: K. HongJoo and al., "Development of high speed circuit breaker using IGBT drivers", KEPCO - Republic of Korea, 25th International Conference on Electricity Distribution, Madrid, 3-6 June 2019, Paper n° 1555;
- nplcit2 : J. A. Giancaterino, "Dc-dc converter plants and their ability to clear distribution fuses", Proc. INTELEC, pp. 315-320, 1994 ; - nplcit2: J. A. Giancaterino, "Dc-dc converter plants and their ability to clear distribution fuses", Proc. INTELEC, pp. 315-320, 1994;
- nplcit3 : S. Ravyts, G. V. d. Broeck, L. Hallemans, M. D. Vecchia and J. Driesen, "Fuse-Based Short-Circuit Protection of Converter Controlled Low-Voltage DC Grids", IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 35, no. 11 , pp. 11694-11706,- nplcit3: S. Ravyts, GV d. Broeck, L. Hallemans, MD Vecchia and J. Driesen, "Fuse-Based Short-Circuit Protection of Converter Controlled Low-Voltage DC Grids", IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 35, no. 11, pp. 11694-11706,
Nov. 2020. Nov 2020.

Claims

Revendications Claims
[Revendication 1] Dispositif (50) apte à être inséré dans un circuit DC ayant une tension nominale, comportant : [Claim 1] Device (50) capable of being inserted into a DC circuit having a nominal voltage, comprising:
- un élément (52) de stockage d’énergie électrique défini par une tension de fonctionnement DC inférieure à la tension nominale, - an electrical energy storage element (52) defined by a DC operating voltage lower than the nominal voltage,
- un chargeur (51 , 55, 56) configuré pour charger l’élément de stockage lorsque l’élément de stockage est déchargé et le dispositif est soumis à la tension DC nominale, et - a charger (51, 55, 56) configured to charge the storage element when the storage element is discharged and the device is subjected to the nominal DC voltage, and
- un ensemble de diodes (53) défini par une valeur de tension seuil associée, l’ensemble de diodes étant configuré pour être passant et ainsi décharger l’élément de stockage lorsque ledit élément de stockage est chargé et le dispositif est soumis à une tension DC inférieure à la différence entre la tension de fonctionnement DC associée à l’élément de stockage et la valeur de tension seuil associée à l’ensemble de diodes. - a set of diodes (53) defined by an associated threshold voltage value, the set of diodes being configured to be on and thus discharge the storage element when said storage element is charged and the device is subjected to a voltage DC less than the difference between the DC operating voltage associated with the storage element and the threshold voltage value associated with the diode assembly.
[Revendication 2] Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel l’élément de stockage est un condensateur ou un supercondensateur. [Claim 2] Device according to claim 1, in which the storage element is a capacitor or a supercapacitor.
[Revendication 3] Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel l’élément de stockage est une batterie. [Claim 3] Device according to claim 1, in which the storage element is a battery.
[Revendication 4] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le chargeur est un hacheur abaisseur (51 ). [Claim 4] Device according to one of the preceding claims, in which the feeder is a step-down chopper (51).
[Revendication 5] Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le chargeur comprend un élément résistif (56) et un interrupteur semi-conducteur (55) commandant l’élément résistif. [Claim 5] Device according to one of Claims 1 to 3, in which the charger comprises a resistive element (56) and a semiconductor switch (55) controlling the resistive element.
[Revendication 6] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’ensemble de diodes est formé d’une pluralité de diodes (54) montées en série. [Claim 6] Device according to one of the preceding claims, in which the diode assembly is formed by a plurality of diodes (54) connected in series.
[Revendication 7] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, comprenant une pluralité de sectionneurs (58, 59) agencés de manière à isoler électriquement l’élément de stockage lorsque les sectionneurs sont mis en position ouverte. [Claim 7] Device according to one of the preceding claims, comprising a plurality of disconnectors (58, 59) arranged so as to electrically isolate the storage element when the disconnectors are placed in the open position.
[Revendication 8] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, comprenant une pluralité de sectionneurs (57, 58) agencés de manière à isoler électriquement le dispositif lorsque les sectionneurs sont mis en position ouverte. [Claim 8] Device according to one of the preceding claims, comprising a plurality of disconnectors (57, 58) arranged to electrically isolate the device when the disconnectors are placed in the open position.
[Revendication 9] Système comprenant : [Claim 9] System comprising:
- un convertisseur (1 ) interfaçant un premier circuit (2) et un deuxième circuit DC (3), - a converter (1) interfacing a first circuit (2) and a second DC circuit (3),
- au moins un ensemble dispositif-fusible agencé au sein du deuxième circuit, l’ensemble étant formé d’un dispositif (50) selon l’une des revendications précédentes et d’un fusible (5) défini par un calibre de fusible, - at least one device-fuse assembly arranged within the second circuit, the assembly being formed of a device (50) according to one of the preceding claims and of a fuse (5) defined by a fuse rating,
- le dispositif étant agencé de manière à, en cas de court-circuit dans le deuxième circuit, décharger l’élément de stockage et ainsi fournir au fusible un premier supplément de courant de court-circuit, et - the device being arranged so as to, in the event of a short-circuit in the second circuit, discharge the storage element and thus supply the fuse with a first additional short-circuit current, and
- le convertisseur comprenant au moins un condensateur configuré pour, en cas de court-circuit dans le deuxième circuit, fournir au fusible un deuxième supplément de courant de court-circuit, et - the converter comprising at least one capacitor configured to, in the event of a short-circuit in the second circuit, supply the fuse with a second additional short-circuit current, and
- le calibre du fusible étant choisi pour occasionner, en cas de court-circuit dans le deuxième circuit, une rupture du fusible sous l’effet combiné d’un courant de court- circuit induit par le court-circuit, du premier supplément et du deuxième supplément avant que le convertisseur ne soit endommagé. - the caliber of the fuse being chosen to cause, in the event of a short-circuit in the second circuit, a rupture of the fuse under the combined effect of a short-circuit current induced by the short-circuit, of the first supplement and of the second supplement before the converter is damaged.
[Revendication 10] Système selon la revendication précédente, comprenant une pluralité d’ensembles dispositif-fusible, lesdits ensembles différant au niveau d’au moins un paramètre choisi dans la liste suivante : [Claim 10] System according to the preceding claim, comprising a plurality of device-fuse assemblies, said assemblies differing at the level of at least one parameter chosen from the following list:
- le calibre du fusible, - the fuse rating,
- la tension de fonctionnement DC associée à l’élément de stockage du dispositif, et - the DC operating voltage associated with the storage element of the device, and
- la valeur de tension seuil associée à l’ensemble de diodes du dispositif. - the threshold voltage value associated with the set of diodes of the device.
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