WO2023099272A1 - Active compensation device, converter, motor vehicle and method associated therewith - Google Patents

Active compensation device, converter, motor vehicle and method associated therewith Download PDF

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WO2023099272A1
WO2023099272A1 PCT/EP2022/082667 EP2022082667W WO2023099272A1 WO 2023099272 A1 WO2023099272 A1 WO 2023099272A1 EP 2022082667 W EP2022082667 W EP 2022082667W WO 2023099272 A1 WO2023099272 A1 WO 2023099272A1
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capacitor
filter
equal
threshold
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Serge Loudot
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Renault S.A.S.
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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • 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
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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection

Definitions

  • the present invention relates to the reduction of current overload in filter elements.
  • the present invention relates more particularly to an active current overload compensation device for an input filter of a power converter, a method implementing such a device, a power converter comprising such a device, and a motor vehicle comprising such a power converter.
  • a hybrid or electric motor vehicle comprises a power converter for charging the battery of the vehicle from an electrical power supply.
  • the power converter comprises a passive input filter of order greater than or equal to two comprising a capacitor.
  • the passive input filter makes it possible to filter voltage harmonics passing through the power supply and disturbing the power supply of the converter, and to filter the harmonic disturbances emitted by the power converter towards its power supply network.
  • the passive input filter is of order greater than or equal to two, it comprises at least one resonance frequency.
  • the impedance of the filter is frequency dependent and is very low when the filter is excited at the resonant frequency.
  • the filter is sized to filter the disturbances emitted by the converter to the power supply so that the converter's emission spectrum does not excite the resonant frequencies of the filter.
  • the [Fig.l] illustrates an example of a power converter 1 comprising a filter
  • the filter 2 comprises two input terminals connected to a DC power supply 3 and two output terminals connected to a conversion stage 4 of the power converter.
  • the filter 2 further comprises an inductor 5 connecting a first input terminal to a first output terminal, and a branch comprising a capacitor 6 connected in series with a damping resistor 7.
  • the branch extends between the two output terminals.
  • resistor 7 dissipates heat that needs to be evacuated by a cooling device integrated in filter 2, further increasing the size of filter 2.
  • damping resistor 7 degrades the operation of the filter 2.
  • the [Fig.2] illustrates a gain Bode diagram representing an example of a curve Cl connecting the gain to the frequency of the filter 2 without the addition of the damping resistor 7, of a curve C2 connecting the gain to the frequency of filter 2 after the addition of damping resistor 7, and the resonant frequency Fres of filter 2.
  • Ee document US 8,952,570 discloses the addition of a resistive damping device, and a contactor for connecting and disconnecting the resistive damping device according to the disturbances measured in an input filter.
  • the resonant and/or anti-resonant circuits are integrated into the input filter, increasing the overall volume occupied by the filter.
  • the means only act on the disturbances produced by the converter on the input filter and not on the random disturbances coming from the power supply of the converter.
  • the subject of the invention is a method for active compensation of current overload in an input filter of a power converter, the input filter being of order at least equal by two, comprising the detection of a current overload in the input filter at the frequency or close to the resonance frequency of the filter from the comparison of an estimate of the current flowing in a capacitor of the input filter at a first predetermined threshold.
  • the method further comprises:
  • the detection of a current overload comprises:
  • the active compensation current source comprises an inductor, a first switching arm and a second switching arm each connected in parallel with the capacitor of the input filter and each formed by two switches connected in series, the midpoint of each switching arm being connected to a different end of the inductance, the injection of a compensation current comprises:
  • a first switch of the first switching arm connected to a first end of the capacitor and to a first end of the inductor and a first switch of the second switching arm connected to the second end of the capacitor and to the second end of the inductor are controlled by a first frequency control signal equal to the resonance frequency of the input filter
  • a second switch of the first switching arm connected to the second end of the capacitor and to the first end of the inductor and a second switch of the second switching arm connected to the first end of the capacitor and to the second end of the inductor are controlled by a second control signal of frequency equal to the resonance frequency of the filter d input
  • the control of the switches comprises adjusting the duty cycle of the first and second signals so that the current flowing in the capacitor is less than or equal to the second threshold.
  • the invention also relates to an active current overload compensation device for the input filter of a power converter, the input filter being of order at least equal to two and comprising a capacitance, the device being intended to be connected in parallel to the capacitor and comprising detection means configured to detect a current overload in the input filter at the frequency or close to the resonance frequency of the filter from the comparison of an estimate of the current flowing in the capacitor of the input filter at a first predetermined threshold.
  • the device further comprises an active compensation current source configured to:
  • the detection means comprise:
  • - measuring means configured to measure the voltage across the capacitor of the filter
  • - time derivation means configured to obtain an estimate of the current at resonance crossing the capacitor by deriving the filtered voltage with respect to time
  • - comparison means configured to compare the current estimate to the first threshold, and determine a current overload in the input filter if the current estimate is greater than or equal to the first threshold.
  • the active compensation current source comprises an inductance, a first switching arm and a second switching arm each connected in parallel with the capacitor of the input filter and each formed by two switches connected in series, the midpoint of each switching arm being connected to a different end of the inductance, and further comprises control means configured to:
  • a first switch of the first switching arm is connected to a first end of the capacitor and to a first end of the inductor
  • a first switch of the second switching arm is connected to the second end of the capacitor and at the second end of the inductor
  • a second switch of the first switching arm is connected to the second end of the capacitance and to the first end of the inductor
  • a second switch of the second switching arm is connected to the first end of the capacitance and to the second end of the inductor
  • Another subject of the invention is a power converter comprising an input filter intended to be connected to a power supply and comprising a capacitor, and an active current overload compensation device as defined above and connected in parallel to capacitance.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising a power converter as defined above.
  • FIG.1 schematically illustrates an example of a passive input filter according to the state of the art
  • FIG.2 schematically illustrates a gain Bode diagram of the passive damped and undamped input filter according to the state of the art
  • FIG.3 schematically illustrates a motor vehicle
  • FIG.4 schematically illustrates an embodiment of an input filter
  • FIG.5 schematically illustrates an embodiment of detection means
  • FIG.6 schematically illustrates an embodiment of control means
  • FIG.7 schematically illustrates an example of an active compensation process
  • FIG.8 illustrates an example of the time evolution of the current through the filter during a disturbance without the intervention of a compensation device
  • FIG.9 illustrates an example of the time evolution of the current through the filter during a disturbance with the intervention of the compensation device.
  • the [Fig.3] illustrates an electric or hybrid motor vehicle 10 comprising a battery 11 and a power converter 12 connected to the battery 11.
  • the power converter 12 is also connected to a power supply 13 which can be external or internal to the vehicle (for example a fuel cell).
  • the power supply 13 delivers, for example, a DC voltage.
  • the converter 12 comprises a conversion unit 14 made from semiconductors and an input filter 15.
  • the input filter 15 is of order two and has a resonant frequency.
  • the input filter 15 can be of a higher order.
  • the input filter 15 has two input terminals 16, 17 connected to the power supply 13 and two output terminals 18, 19 connected to the conversion unit 14.
  • the conversion unit 14 charges the battery 11 from the electrical energy delivered by the power supply 13 via the filter 15.
  • the [Fig.4] illustrates an example of the filter 15.
  • the filter 15 comprises an inductor 20 connected between a first input terminal 16 of said filter and a first output terminal 18 of said filter, a capacitor 21 comprising a first end 22 connected between the inductor 20 and the first terminal of output 18 and a second end 23 connected to the second input terminal 17 and to the second output terminal 19.
  • the filter 15 further comprises an active current overload compensation device connected in parallel to the capacitor 21.
  • the compensation device comprises detection means 24 and an active current source 25 of compensation.
  • the detection means 24 detect a current overload in the input filter 15 at the resonance frequency from the comparison of a ballast estimate (visible in [Fig.5]) of the current flowing in it. the capacitance 21 at the resonance of the filter at a first predetermined threshold SI (visible in [Fig.5]).
  • F′ ballast estimate of the current le is determined by the detection means 24.
  • the detection means 24 generate a first signal S241 indicative of the ballast estimate of the current le and a second signal S242 of on or off of the compensation device indicative of the detection of a current overload in the input filter 15 at the resonant frequency.
  • the current source 25 comprises a first connection terminal 26 connected to the first end 22 of the capacitor 21 and a second connection terminal 27 connected to the second end 23 of the capacitor 21.
  • Fa current source 25 injects a compensation current Icomp into the input filter 15 upon detection of a current overload in order to reduce the current overload, and stops the injection of the compensation current Icomp when the ballast estimate of the current le is less than or equal to a second predetermined threshold S2 (visible in [FIG. 5]).
  • Ee second threshold S2 is lower than the first threshold SL
  • the current source 25 comprises a second inductance 28, a first arm 29 switching, and a second arm 30 switching.
  • Each switching arm 29, 30 comprises two identical switches 31, 32, 33, 34 connected in series.
  • Each switch 31, 32, 33, 34 comprises a power transistor 35, a diode 36, a first end 37 and a second end 38.
  • the transistor 35 is for example a field effect transistor.
  • the cathode of diode 36 is connected to the drain of transistor 35 and to the first end 37, and the anode of diode 36 is connected to the source of transistor 35 and to the second end 38.
  • the first end 37 of a first switch 31 of the first arm 29 is connected to the first connection terminal 26, and the second end of the first switch 31 is connected to the first end 37 of the second switch 32 of the first arm 29 and at a first end 39 of the second inductor 28.
  • the second end 38 of the second switch 32 is connected to the second terminal 27 of connection.
  • the first end 37 of a second switch 34 of the second arm 30 is connected to the first connection terminal 26, and the second end of the second switch 34 is connected to the first end 37 of the first switch 33 of the second arm 30 and at a second end 40 of the second inductor 28.
  • the second end 38 of the first switch 33 is connected to the second terminal 27 of connection.
  • the compensation device further comprises control means 41 connected to the gate of transistor 35 of switches 31, 32, 33, 34 and to detection means 24 so as to receive the first and second signals S241, S242 delivered by the detection means 24.
  • the control means 41 control the switches to precharge the second inductor 28 upon detection of a current overload by the detection means 24 so that the value of the compensation current Icomp equals the value of the current I L crossing the inductor is equal to a predetermined precharge current value.
  • the second inductor 28 delivers the compensation current Icomp.
  • a current sensor 100 measures the value of the current I L passing through the inductance and delivers the measured value to the control means.
  • the control means 41 control the switches so that the ballast estimate of the current circulating it in the capacitor is less than or equal to the first threshold SI, and stop the injection of the compensation current Icomp when the ballast estimate of the current le is less than or equal to the second threshold S2.
  • the detection means 24 and the control means 41 are for example each made from a processing unit.
  • the detection means 24 and the control means 41 are integrated into a processing unit.
  • the filter 15 may further comprise a temperature sensor 42 and a controller 43 connected to the temperature sensor 42 and to the control means 41.
  • the sensor 42 measures the temperature of the capacitor 21 and delivers the measured value to the controller 43.
  • the controller 43 determines and transmits to the control means 41 an Icons setpoint current (visible in [Eig.6]).
  • the controller 43 includes for example a table linking the measured temperature values to the Icons setpoint current values.
  • the Icons setpoint current is a predetermined fixed value.
  • the [Eig.5] illustrates an embodiment of the detection means 24.
  • a comparator 44 comprises a comparator 44, a band-pass filter 45, time derivative means comprising for example a differentiator 46, a peak detection circuit 47 and comparison means comprising a hysteresis comparator 48.
  • the hysteresis comparator 48 is adjusted according to the first and second thresholds S1, S2.
  • the comparator 44 determines the voltage V21 at the terminals of the capacitor 21 and delivers the value of the voltage V21 to the band-pass filter 45.
  • the bandpass filter 45 centered on the resonance frequency filters the voltage V21 so as to keep the frequencies of the voltage V21 around the frequency and delivers the filtered voltage Vf to the differentiator 46.
  • the differentiator 46 derives the filtered voltage Vf with respect to time to obtain the ballast estimate of the current at resonance flowing in the capacitor le.
  • the current ballast estimate is transmitted to the peak detection circuit 47 which extracts the amplitude Aest from the estimated ballast current.
  • the hysteresis comparator 48 generates the signal S242 from the comparison of the amplitude Aest with the first and second thresholds SI, S2.
  • a current overload in the filter 15 is detected by the detection means 24.
  • the second signal S242 generated by the hysteresis comparator 48 authorizes the injection of a compensation current Icomp by the current source 25.
  • the current overload is at an acceptable level.
  • the second signal S242 generated by the hysteresis comparator 48 stops the injection of a compensation current Icomp by the current source 25.
  • the first and second thresholds S1, S2 are fixed.
  • the first and second thresholds SI, S2 are variable and determined for example by a microcontroller (not shown), delivering the thresholds SI and S2 as a function of parameters measured in the filter 15.
  • the thresholds S1 and S2 can be a decreasing function of the temperature measurement supplied by the sensor 42.
  • the [Fig.6] illustrates an embodiment of the control means 41.
  • the control means 41 comprise a first comparator 50, a first corrector 51, a second comparator 52, a second corrector 53, and a driver module 54 for the transistors 35.
  • the first comparator 50 comprises an addition input receiving the Icons setpoint current and a subtraction input receiving the ballast estimate of the current at resonance.
  • An output of the first comparator 50 is connected to an input of the first corrector 51 comprising an output connected to an addition input of the second comparator 52.
  • the output of the first corrector 51 delivers a setpoint current I Lref of the current I L flowing in the inductor 28.
  • the second comparator 52 comprises a subtraction input receiving the value of the current I L flowing in the inductance 28 measured by the current sensor 100 ([Fig.4]).
  • An output of the second comparator 52 is connected to an input of the second corrector 53 comprising an output connected to a first input of the control module 54.
  • a second input of the module 54 receives a carrier signal S 100 of frequency equal to the resonant frequency, for example in slot.
  • the module 54 comprises a first output connected to the first switches 31, 33 of the first and second switching arms 29, 30, and a second output connected to the second switches 32, 34 of the first and second switching arms 29, 30.
  • the first output of module 54 delivers a first control signal S411 of frequency equal to the resonance frequency and duty cycle a1
  • the second output of module 54 delivers a second control signal S412 of frequency equal to the resonant frequency and duty cycle °2.
  • the duty cycles a1 and a2 are determined so that the estimate of the ballast current is less than or equal to the second threshold S2.
  • the [Fig.7] illustrates an example of an active compensation method implementing the compensation device.
  • the detection means 24 determine whether a current overload is flowing in the filter 15 at a frequency equal to or close to the resonance frequency from the voltage V21 across the terminals of the capacitor 21 and of the first And second thresholds S1, S2.
  • a frequency close to the resonance frequency means for example that said frequency is included in an interval defined by a lower limit equal to the value of the theoretical resonance frequency provided by the impedances of the components of the filter minus fifteen percent of the value of the theoretical frequency, and defined by an upper bound equal to the value of the theoretical resonance frequency provided by the impedances of the components of the filter plus fifteen percent of the value of the theoretical frequency.
  • the detection means 24 If a current overload is detected, the detection means 24 generate the first signal S241 and the second signal S242 to activate the compensation device.
  • control means 41 control the transistors 36 of the switches 31 to 34 to precharge the second inductance 28.
  • the control means 41 close the first transistors 31, 33 of the first and second arms 29, 30 and open the second transistors 32, 33 of the first and second arms 29, 30 until the current I L is equal at the precharge current Ipr.
  • control means 41 open the first transistors 31, 33 of the first and second arms 29, 30, and close the second transistors 32, 33 of the first and second arms 29, 30 until the current I L is equal to the precharge current Ipr.
  • the control means 41 drive the transistors 36 of the switches 31 to 34 so that the ballast estimate of the current flowing it in the capacitor 21 is lower or lower. equal to the second threshold S2.
  • the second inductance 28 delivers the square-shaped compensation current Icomp.
  • the detection means 41 detect that the current overload is acceptable and generate the second signal S242 d shutdown of the compensation device.
  • Transistors 36 of switches 31 to 34 are open.
  • FIGS. 8 and 9 illustrate an example of the time evolution of the current through capacitor 21 during a disturbance of 3V in the input voltage of filter 2 at the resonance frequency of the filter without intervention of the compensation, and an example of time evolution C20 of the current through the first inductor 21, C21 of the current through the capacitor 21, and C25 of the compensation current Icomp.
  • the impedance of filter 2 seen from power supply 13 is more than doubled by reducing the current overload in capacitor 21 from 100 A peak to less than 40 A peak for a current injected by the current source 25 of about 10 A peak.
  • the addition of the current source 25 makes it possible to reduce the current overload at the resonance of the filter 15 by increasing the impedance of the filter 15 seen by the power supply 13.
  • the compensation current injected by the compensation device is of lower amplitude than the amplitude of the current to be compensated so that the mechanical footprint of the filter 15 is reduced.
  • the filter 15 does not require a damping resistor and a device for cooling said resistor, reducing the size of the filter 15.
  • the compensation device only operates when a current overload of capacitor 21 at a frequency equal to or close to the resonance frequency is detected.
  • the amplitude of the compensation current Icomp is regulated during operation so as to compensate in particular for the losses of the first inductor 20 and of the other electronic components of the filter 15.

Abstract

Active current overload compensation device for an input filter (15) of a power converter (12), the input filter being of order at least equal to two and comprising a capacitor (21), the device being intended to be connected in parallel with the capacitor and comprising detection means (24) configured to detect a current overload in the input filter at the or close to the resonant frequency of the filter based on the comparison of an estimate of the current flowing in the capacitor of the input filter with a first predetermined threshold. The device furthermore comprises an active compensation current source (25) configured to: - inject a compensation current (Icomp) into the input filter upon detecting a current overload in order to reduce the current overload, and - stop injecting the compensation current when the current estimate is lower than or equal to a second predetermined threshold, the second threshold being lower than the first threshold.

Description

Description Description
Titre de l'invention : Dispositif de compensation active, convertisseur, véhicule automobile et procédé associésTitle of the invention: Active compensation device, converter, motor vehicle and associated method
[0001] La présente invention concerne la réduction de surcharge de courant dans des éléments de filtrage. The present invention relates to the reduction of current overload in filter elements.
[0002] La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de compensation active de surcharge de courant pour un filtre d’entrée d’un convertisseur de puissance, un procédé mettant en œuvre un tel dispositif, un convertisseur de puissance comprenant un tel dispositif, et un véhicule automobile comportant un tel convertisseur de puissance. The present invention relates more particularly to an active current overload compensation device for an input filter of a power converter, a method implementing such a device, a power converter comprising such a device, and a motor vehicle comprising such a power converter.
[0003] Généralement un véhicule automobile hybride ou électrique comprend un convertisseur de puissance pour charger la batterie du véhicule à partir d’une alimentation électrique. [0003] Generally, a hybrid or electric motor vehicle comprises a power converter for charging the battery of the vehicle from an electrical power supply.
[0004] Généralement, le convertisseur de puissance comporte un filtre passif d’entrée d’ordre supérieur ou égal à deux comportant une capacité. [0004] Generally, the power converter comprises a passive input filter of order greater than or equal to two comprising a capacitor.
[0005] Le filtre passif d’entrée permet de filtrer des harmoniques de tension transitant par l’alimentation électrique et perturbant l’alimentation du convertisseur, et de filtrer les perturbations harmoniques émises par le convertisseur de puissance vers son réseau d’alimentation. [0005] The passive input filter makes it possible to filter voltage harmonics passing through the power supply and disturbing the power supply of the converter, and to filter the harmonic disturbances emitted by the power converter towards its power supply network.
[0006] Comme le filtre passif d’entrée est d’ordre supérieur ou égal à deux, il comporte au moins une fréquence de résonnance. As the passive input filter is of order greater than or equal to two, it comprises at least one resonance frequency.
[0007] L’impédance du filtre est dépendante de la fréquence et est très faible lorsque le filtre est excité à la fréquence de résonance. [0007] The impedance of the filter is frequency dependent and is very low when the filter is excited at the resonant frequency.
[0008] Lorsque des harmoniques de tension viennent perturber l’alimentation continue du convertisseur à la fréquence de résonance, des courants de surcharge importants surchargeant le filtre peuvent apparaître. [0008] When voltage harmonics disturb the DC power supply of the converter at the resonance frequency, significant overload currents overloading the filter may appear.
[0009] Le filtre est dimensionné pour filtrer les perturbations émises par le convertisseur vers l’alimentation électrique de sorte que le spectre d’émission du convertisseur ne vienne pas exciter les fréquences résonances du filtre. The filter is sized to filter the disturbances emitted by the converter to the power supply so that the converter's emission spectrum does not excite the resonant frequencies of the filter.
[0010] Cependant, les perturbations transitant par l’alimentation continue, en général aléatoires, génèrent des courants de surcharge pouvant exciter le filtre à la fréquence de résonance entraînant une détérioration des composants du filtre. [0010] However, the disturbances passing through the DC power supply, which are generally random, generate overload currents that can excite the filter at the resonance frequency, resulting in deterioration of the components of the filter.
[0011] En outre, comme le spectre des perturbations en tension de l’alimentation est peu déterministe, il est considéré comme capable de parcourir tout le spectre. Le dimensionnement des composants du filtre doit prendre en compte le cas le plus défavorable. [0011] Furthermore, as the spectrum of power supply voltage disturbances is not very deterministic, it is considered capable of traversing the entire spectrum. The sizing of the filter components must take into account the worst case.
[0012] Il est connu de rajouter une résistance d’amortissement dans un filtre d’entrée d’ordre deux en série avec la capacité du filtre ou de rajouter des associations de condensateur-résistances en parallèle des branches du filtre d’ordre supérieur à deux pour augmenter l’impédance d’entrée du filtre afin d’amortir les pics de résonances d’une part, et afin de limiter les courants de surcharge d’autre part. [0012] It is known to add a damping resistor to an order input filter two in series with the capacitor of the filter or to add associations of capacitor-resistors in parallel with the branches of the filter of order greater than two to increase the input impedance of the filter in order to damp the resonance peaks of a hand, and in order to limit the overload currents on the other hand.
[0013] La [Fig.l] illustre un exemple d’un convertisseur de puissance 1 comportant un filtre[0013] The [Fig.l] illustrates an example of a power converter 1 comprising a filter
2 passif d’entrée d’ordre deux. 2 passive entry of order two.
[0014] Le filtre 2 comprend deux bornes d’entrée reliées à une alimentation électrique continue 3 et deux bornes de sortie reliées à un étage de conversion 4 du convertisseur de puissance. The filter 2 comprises two input terminals connected to a DC power supply 3 and two output terminals connected to a conversion stage 4 of the power converter.
[0015] Le filtre 2 comprend en outre une inductance 5 reliant une première borne d’entrée à une première borne de sortie, et une branche comportant une capacité 6 reliée en série avec une résistance d’amortissement 7. The filter 2 further comprises an inductor 5 connecting a first input terminal to a first output terminal, and a branch comprising a capacitor 6 connected in series with a damping resistor 7.
[0016] La branche s’étend entre les deux bornes de sortie. The branch extends between the two output terminals.
[0017] Cependant, l’ajout de la résistance 7 d’amortissement dans le filtre 2 augmente l’encombrement du filtre 2. [0017] However, the addition of the damping resistor 7 in the filter 2 increases the size of the filter 2.
[0018] De plus, la résistance 7 dissipe de la chaleur nécessitant d’être évacuée par un dispositif de refroidissement intégré dans le filtre 2 augmentant d’autant plus l’encombrement du filtre 2. [0018] In addition, resistor 7 dissipates heat that needs to be evacuated by a cooling device integrated in filter 2, further increasing the size of filter 2.
[0019] En outre, la résistance 7 d’amortissement dégrade le fonctionnement du filtre 2. [0019] In addition, the damping resistor 7 degrades the operation of the filter 2.
[0020] L’augmentation de l’impédance d’entrée du filtre dégrade la performance de filtrage du filtre 2. [0020] Increasing the filter input impedance degrades the filtering performance of filter 2.
[0021] La [Fig.2] illustre un diagramme de Bode en gain représentant un exemple d’une courbe Cl reliant le gain à la fréquence du filtre 2 sans l’ajout de la résistance 7 d’amortissement, d’une courbe C2 reliant le gain à la fréquence du filtre 2 après l’ajout de la résistance 7 d’amortissement, et la fréquence de résonance Fres du filtre 2. [0021] The [Fig.2] illustrates a gain Bode diagram representing an example of a curve Cl connecting the gain to the frequency of the filter 2 without the addition of the damping resistor 7, of a curve C2 connecting the gain to the frequency of filter 2 after the addition of damping resistor 7, and the resonant frequency Fres of filter 2.
[0022] On constate que la performance de filtrage du filtre 2 comportant la résistance 7 d’amortissement est dégradée par rapport à la performance de filtrage du filtre 2 ne comportant pas la résistance 7 d’amortissement pour les fréquences supérieures à la fréquence de résonance Fres. It can be seen that the filtering performance of the filter 2 comprising the damping resistor 7 is degraded compared to the filtering performance of the filter 2 not comprising the damping resistor 7 for frequencies above the resonant frequency. Fres.
[0023] Davantage d’ondulations de tension à haute fréquence ne sont pas filtrées par le filtre[0023] More high-frequency voltage ripples are not filtered out by the filter
2 comportant la résistance 7. 2 comprising resistor 7.
[0024] Une solution pour satisfaire les exigences de filtrage consiste à augmenter la taille du filtre en abaissant la fréquence de résonance pour compenser la perte de filtrage. [0024] One solution to satisfy the filtering requirements consists in increasing the size of the filter by lowering the resonant frequency to compensate for the filtering loss.
[0025] Ee document US 8,952,570 divulgue l’ajout d’un dispositif d’amortissement résistif, et un contacteur permettant de connecter et de déconnecter le dispositif d’amortissement résistif selon les perturbations mesurées dans un filtre d’entrée. [0025] Ee document US 8,952,570 discloses the addition of a resistive damping device, and a contactor for connecting and disconnecting the resistive damping device according to the disturbances measured in an input filter.
[0026] Cependant, un volume important est nécessaire pour intégrer dans le filtre l’ensemble des composants d’un filtre amorti, le contacteur et un dispositif de refroidissement pour refroidir le dispositif d’amortissement résistif. [0026] However, a large volume is necessary to integrate in the filter all the components of a damped filter, the contactor and a cooling device. to cool the resistive damping device.
[0027] On pourra en outre se référer au document intitulé « Circulating Reactive Power and Suppression Strategies in DC Power Electronics Networks » (publié en 2021 dans IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC) / DOI : 10.1109/APEC42165.2021.9487129) qui divulgue l’ajout de circuits résonant et/ou anti-ré sonnants à un filtre d’entrée permettant de réduire les surcharges liées aux perturbations externes. [0027] Reference may also be made to the document entitled "Circulating Reactive Power and Suppression Strategies in DC Power Electronics Networks" (published in 2021 in IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC) / DOI: 10.1109/APEC42165.2021.9487129) which discloses the addition of resonant and/or anti-resonant circuits to an input filter making it possible to reduce the overloads linked to external disturbances.
[0028] Cependant, les circuits résonant et/ou anti-résonnants sont intégrés dans le filtre d’entrée augmentant le volume global occupé par le filtre. [0028] However, the resonant and/or anti-resonant circuits are integrated into the input filter, increasing the overall volume occupied by the filter.
[0029] Les documents intitulés « New Simple Active Damping of Resonance in Three-Phase PWM Converter with LCL Filter » et « Active Damping of Resonance Oscillations in LCL-Filters Based on Virtual Flux and Virtual Resistor » (publiés en 2005 dans IEEE International Conference on Industrial Technology / DOI: [0029] The documents entitled “New Simple Active Damping of Resonance in Three-Phase PWM Converter with LCL Filter” and “Active Damping of Resonance Oscillations in LCL-Filters Based on Virtual Flux and Virtual Resistor” (published in 2005 in IEEE International Conference on Industrial Technology / DOI:
10.1109/ICIT.2005.1600756) divulguent des moyens pour estimer et supprimer la résonance d’un filtre d’entrée d’un convertisseur par le pilotage du convertisseur lui- même. 10.1109/ICIT.2005.1600756) disclose means for estimating and suppressing the resonance of an input filter of a converter by controlling the converter itself.
[0030] Cependant les moyens n’agissent que sur les perturbations produites par le convertisseur sur le filtre d’entrée et non sur les perturbations aléatoires issues de l’alimentation du convertisseur. However, the means only act on the disturbances produced by the converter on the input filter and not on the random disturbances coming from the power supply of the converter.
[0031] Il est donc proposé de pallier tout ou partie des inconvénients des filtres d’entrée pour convertisseur de puissance selon l’état de la technique. It is therefore proposed to overcome all or part of the drawbacks of input filters for power converters according to the state of the art.
[0032] Au vu de ce qui précède, l’invention a pour objet un procédé de compensation active de surcharge de courant dans un filtre d’entrée d’un convertisseur de puissance, le filtre d’entrée étant d’ordre au moins égal à deux, comportant la détection d’une surcharge de courant dans le filtre d’entrée à la fréquence ou proche de la fréquence de résonance du filtre à partir de la comparaison d’une estimation du courant circulant dans une capacité du filtre d’entrée à un premier seuil prédéterminé. In view of the foregoing, the subject of the invention is a method for active compensation of current overload in an input filter of a power converter, the input filter being of order at least equal by two, comprising the detection of a current overload in the input filter at the frequency or close to the resonance frequency of the filter from the comparison of an estimate of the current flowing in a capacitor of the input filter at a first predetermined threshold.
[0033] Le procédé comprend en outre : The method further comprises:
[0034] - l’injection d’un courant de compensation dans le filtre d’entrée par une source de courant active de compensation reliée en parallèle à la capacité lors de la détection d’une surcharge de courant pour réduire la surcharge de courant, et [0034] - the injection of a compensation current into the input filter by an active compensation current source connected in parallel to the capacitor upon detection of a current overload to reduce the current overload, And
[0035] - l’arrêt de l’injection du courant de compensation lorsque l’estimation du courant est inférieure ou égale à un deuxième seuil prédéterminé, le deuxième seuil étant inférieur au premier seuil. [0035] - stopping the injection of the compensation current when the current estimate is less than or equal to a second predetermined threshold, the second threshold being less than the first threshold.
[0036] De préférence, la détection d’une surcharge de courant comprend : Preferably, the detection of a current overload comprises:
[0037] - la mesure de la tension aux bornes de la capacité du filtre, [0037] - measurement of the voltage across the capacitor of the filter,
[0038] - le filtrage de la tension mesurée par un filtre passe-bande centré sur la fréquence de résonance du filtre d’entrée, [0039] - la dérivation de la tension filtrée par rapport au temps pour obtenir une estimation du courant à la résonance traversant la capacité à la résonance du filtre, [0038] - the filtering of the voltage measured by a band-pass filter centered on the resonant frequency of the input filter, [0039] - the derivation of the filtered voltage with respect to time to obtain an estimate of the current at resonance crossing the capacitance at resonance of the filter,
[0040] - la comparaison de l’estimation du courant au premier seuil, et [0040] - comparing the current estimate to the first threshold, and
[0041] - la détermination d’une surcharge de courant si l’estimation du courant est supérieure ou égale au premier seuil. - the determination of a current overload if the current estimate is greater than or equal to the first threshold.
[0042] Avantageusement, la source de courant active de compensation comprend une inductance, un premier bras de commutation et un deuxième bras de commutation reliés chacun en parallèle avec la capacité du filtre d'entrée et formés chacun par deux interrupteurs reliés en série, le point milieu de chaque bras de commutation étant relié à une extrémité différente de l'inductance, l'injection d'un courant de compensation comprend : Advantageously, the active compensation current source comprises an inductor, a first switching arm and a second switching arm each connected in parallel with the capacitor of the input filter and each formed by two switches connected in series, the midpoint of each switching arm being connected to a different end of the inductance, the injection of a compensation current comprises:
[0043] - la commande des interrupteurs pour précharger l'inductance de sorte que le courant de compensation traversant l'inductance soit égal à une valeur de courant de précharge prédéterminée, et [0043] - the control of the switches to precharge the inductor so that the compensation current passing through the inductor is equal to a predetermined precharge current value, and
[0044] - lorsque le courant de compensation est égal à la valeur du courant de précharge, la commande des interrupteurs de sorte que l’estimation du courant circulant dans la capacité soit inférieure ou égale au deuxième seuil. - when the compensation current is equal to the value of the precharge current, the control of the switches so that the estimate of the current flowing in the capacitor is less than or equal to the second threshold.
[0045] De préférence, un premier interrupteur du premier bras de commutation relié à une première extrémité de la capacité et à une première extrémité de l’inductance et un premier interrupteur du deuxième bras de commutation relié à la deuxième extrémité de la capacité et à la deuxième extrémité de l’inductance sont commandés par un premier signal de commande de fréquence égale à la fréquence de résonance du filtre d’entrée, et un deuxième interrupteur du premier bras de commutation relié à la deuxième extrémité de la capacité et à la première extrémité de l’inductance et un deuxième interrupteur du deuxième bras de commutation relié à la première extrémité de la capacité et à la deuxième extrémité de l’inductance sont commandés par un deuxième signal de commande de fréquence égale à la fréquence de résonance du filtre d’entrée, et le pilotage des interrupteurs comprend l’ajustement du rapport cyclique des premier et deuxième signaux de sorte que le courant circulant dans la capacité soit inférieur ou égal au deuxième seuil. Preferably, a first switch of the first switching arm connected to a first end of the capacitor and to a first end of the inductor and a first switch of the second switching arm connected to the second end of the capacitor and to the second end of the inductor are controlled by a first frequency control signal equal to the resonance frequency of the input filter, and a second switch of the first switching arm connected to the second end of the capacitor and to the first end of the inductor and a second switch of the second switching arm connected to the first end of the capacitor and to the second end of the inductor are controlled by a second control signal of frequency equal to the resonance frequency of the filter d input, and the control of the switches comprises adjusting the duty cycle of the first and second signals so that the current flowing in the capacitor is less than or equal to the second threshold.
[0046] L’invention a également pour objet un dispositif de compensation active de surcharge de courant pour filtre d’entrée d’un convertisseur de puissance, le filtre d’entrée étant d’ordre au moins égal à deux et comportant une capacité, le dispositif étant destiné à être relié en parallèle à la capacité et comportant des moyens de détection configurés pour détecter une surcharge de courant dans le filtre d’entrée à la fréquence ou proche de la fréquence de résonance du filtre à partir de la comparaison d’une estimation du courant circulant dans la capacité du filtre d’entrée à un premier seuil prédéterminé. [0047] Le dispositif comprend en outre une source de courant active de compensation configurée pour : The invention also relates to an active current overload compensation device for the input filter of a power converter, the input filter being of order at least equal to two and comprising a capacitance, the device being intended to be connected in parallel to the capacitor and comprising detection means configured to detect a current overload in the input filter at the frequency or close to the resonance frequency of the filter from the comparison of an estimate of the current flowing in the capacitor of the input filter at a first predetermined threshold. The device further comprises an active compensation current source configured to:
[0048] - injecter un courant de compensation dans le filtre d’entrée lors de la détection d’une surcharge de courant afin de réduire la surcharge de courant, et [0048] - injecting a compensation current into the input filter upon detection of a current overload in order to reduce the current overload, and
[0049] - arrêter l’injection du courant de compensation lorsque l’estimation du courant est inférieure ou égale à un deuxième seuil prédéterminé, le deuxième seuil étant inférieur au premier seuil. - stopping the injection of the compensation current when the current estimate is less than or equal to a second predetermined threshold, the second threshold being less than the first threshold.
[0050] De préférence, les moyens de détection comprennent : [0050] Preferably, the detection means comprise:
[0051] - des moyens de mesure configurés pour mesurer la tension aux bornes de la capacité du filtre, [0051] - measuring means configured to measure the voltage across the capacitor of the filter,
[0052] - un filtre passe-bande centré sur la fréquence de résonance du filtre d’entrée configuré pour filtrer la tension mesurée, [0052] - a band-pass filter centered on the resonance frequency of the input filter configured to filter the measured voltage,
[0053] - des moyens de dérivation temporelle configurés pour obtenir une estimation du courant à la résonance traversant la capacité en dérivant la tension filtrée par rapport au temps, et [0053] - time derivation means configured to obtain an estimate of the current at resonance crossing the capacitor by deriving the filtered voltage with respect to time, and
[0054] - des moyens de comparaison configurés pour comparer l’estimation du courant au premier seuil, et déterminer une surcharge de courant dans le filtre d’entrée si l’estimation du courant est supérieure ou égale au premier seuil. - comparison means configured to compare the current estimate to the first threshold, and determine a current overload in the input filter if the current estimate is greater than or equal to the first threshold.
[0055] Avantageusement, la source de courant active de compensation comprend une inductance, un premier bras de commutation et un deuxième bras de commutation reliés chacun en parallèle avec la capacité du filtre d'entrée et formés chacun par deux interrupteurs reliés en série, le point milieu de chaque bras de commutation étant relié à une extrémité différente de l'inductance, et comporte en outre des moyens de commande configurés pour : Advantageously, the active compensation current source comprises an inductance, a first switching arm and a second switching arm each connected in parallel with the capacitor of the input filter and each formed by two switches connected in series, the midpoint of each switching arm being connected to a different end of the inductance, and further comprises control means configured to:
[0056] - commander les interrupteurs afin de précharger l'inductance de sorte que le courant de compensation traversant l'inductance est égal à une valeur de courant de précharge prédéterminée, [0056] - controlling the switches in order to precharge the inductor so that the compensation current passing through the inductor is equal to a predetermined precharge current value,
[0057] - lorsque le courant de compensation est égal à la valeur du courant de précharge, commander les interrupteurs de sorte que l’estimation du courant circulant dans la capacité soit inférieure ou égale au deuxième seuil, et [0057] - when the compensation current is equal to the value of the precharge current, controlling the switches so that the estimate of the current flowing in the capacitor is less than or equal to the second threshold, and
[0058] - arrêter l’injection du courant de compensation lorsque l’estimation du courant est inférieure ou égale à un deuxième seuil prédéterminé, le deuxième seuil étant inférieur au premier seuil. - stopping the injection of the compensation current when the current estimate is less than or equal to a second predetermined threshold, the second threshold being less than the first threshold.
[0059] De préférence, un premier interrupteur du premier bras de commutation est relié à une première extrémité de la capacité et à une première extrémité de l’inductance, un premier interrupteur du deuxième bras de commutation est relié à la deuxième extrémité de la capacité et à la deuxième extrémité de l’inductance, un deuxième interrupteur du premier bras de commutation est relié à la deuxième extrémité de la capacité et à la première extrémité de l’inductance, et un deuxième interrupteur du deuxième bras de commutation est relié à la première extrémité de la capacité et à la deuxième extrémité de l’inductance, les moyens de commande étant en outre configurés pour : Preferably, a first switch of the first switching arm is connected to a first end of the capacitor and to a first end of the inductor, a first switch of the second switching arm is connected to the second end of the capacitor and at the second end of the inductor, a second switch of the first switching arm is connected to the second end of the capacitance and to the first end of the inductor, and a second switch of the second switching arm is connected to the first end of the capacitance and to the second end of the inductor, the control means further being configured for:
[0060] - délivrer un premier signal de commande de fréquence égale à la fréquence de résonance du filtre d’entrée sur des entrées de commandes des premiers interrupteurs,[0060] - deliver a first frequency control signal equal to the resonance frequency of the input filter on the control inputs of the first switches,
[0061] - délivrer un deuxième signal de commande de fréquence égale à la fréquence de résonance du filtre d’entrée sur des entrées de commandes des deuxièmes interrupteurs, et [0061] - deliver a second frequency control signal equal to the resonance frequency of the input filter on the control inputs of the second switches, and
[0062] - ajuster le rapport cyclique des premier et deuxième signaux de sorte que le courant circulant dans la capacité soit inférieur ou égal au deuxième seuil. [0062] - adjust the duty cycle of the first and second signals so that the current flowing in the capacitor is less than or equal to the second threshold.
[0063] L’invention a encore pour objet un convertisseur de puissance comportant un filtre d’entrée destiné à être relié à une alimentation électrique et comportant une capacité, et un dispositif de compensation active de surcharge de courant tel que défini précédemment et relié en parallèle à la capacité. Another subject of the invention is a power converter comprising an input filter intended to be connected to a power supply and comprising a capacitor, and an active current overload compensation device as defined above and connected in parallel to capacitance.
[0064] L’invention a encore pour objet un véhicule automobile comprenant un convertisseur de puissance tel que défini précédemment. The invention also relates to a motor vehicle comprising a power converter as defined above.
[0065] D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : Other aims, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description, given solely by way of non-limiting example, and made with reference to the appended drawings in which:
[0066] [Fig.1], dont il a déjà été fait mention, illustre schématiquement un exemple d’un filtre passif d’entrée selon l’état de la technique ; [0066] [Fig.1], which has already been mentioned, schematically illustrates an example of a passive input filter according to the state of the art;
[0067] [Fig.2], dont il a déjà été fait mention, illustre schématiquement un diagramme de Bode en gain du filtre passif d’entrée amorti et non amorti selon l’état de la technique,[0067] [Fig.2], which has already been mentioned, schematically illustrates a gain Bode diagram of the passive damped and undamped input filter according to the state of the art,
[0068] [Fig.3] illustre schématiquement un véhicule automobile, [0068] [Fig.3] schematically illustrates a motor vehicle,
[0069] [Fig.4] illustre schématiquement un exemple de réalisation d’un filtre d’entrée, [0069] [Fig.4] schematically illustrates an embodiment of an input filter,
[0070] [Fig.5] illustre schématiquement un exemple de réalisation de moyens de détection,[0070] [Fig.5] schematically illustrates an embodiment of detection means,
[0071] [Fig.6] illustre schématiquement un exemple de réalisation de moyens de commande,[0071] [Fig.6] schematically illustrates an embodiment of control means,
[0072] [Fig.7] illustre schématiquement un exemple de procédé de compensation active,[0072] [Fig.7] schematically illustrates an example of an active compensation process,
[0073] [Fig.8] illustre un exemple d’évolution temporelle du courant à travers le filtre lors d’une perturbation sans intervention d’un dispositif de compensation, et [0073] [Fig.8] illustrates an example of the time evolution of the current through the filter during a disturbance without the intervention of a compensation device, and
[0074] [Fig.9] illustre un exemple d’évolution temporelle du courant à travers le filtre lors d’une perturbation avec l’intervention du dispositif de compensation. [0074] [Fig.9] illustrates an example of the time evolution of the current through the filter during a disturbance with the intervention of the compensation device.
[0075] La [Fig.3] illustre un véhicule automobile 10 électrique ou hybride comportant une batterie 11 et un convertisseur 12 de puissance relié à la batterie 11. The [Fig.3] illustrates an electric or hybrid motor vehicle 10 comprising a battery 11 and a power converter 12 connected to the battery 11.
[0076] Le convertisseur 12 de puissance est en outre relié à une alimentation électrique 13 qui peut être externe ou interne au véhicule (par exemple une pile à combustible). The power converter 12 is also connected to a power supply 13 which can be external or internal to the vehicle (for example a fuel cell).
[0077] L’alimentation électrique 13 délivre par exemple une tension continue. [0078] Le convertisseur 12 comprend une unité de conversion 14 réalisée à partir de semi- conducteurs et un filtre d’entrée 15. The power supply 13 delivers, for example, a DC voltage. The converter 12 comprises a conversion unit 14 made from semiconductors and an input filter 15.
[0079] Le filtre d’entrée 15 est d’ordre deux et comporte une fréquence de résonance. The input filter 15 is of order two and has a resonant frequency.
[0080] En variante, le filtre d’entrée 15 peut être d’un ordre supérieur. As a variant, the input filter 15 can be of a higher order.
[0081] Le filtre d’entrée 15 comporte deux bornes d’entrée 16, 17 reliées à l’alimentation électrique 13 et deux bornes de sortie 18, 19 reliées à l’unité de conversion 14. The input filter 15 has two input terminals 16, 17 connected to the power supply 13 and two output terminals 18, 19 connected to the conversion unit 14.
[0082] L’unité de conversion 14 charge la batterie 11 à partir de l’énergie électrique délivrée par l’alimentation électrique 13 par l’intermédiaire du filtre 15. The conversion unit 14 charges the battery 11 from the electrical energy delivered by the power supply 13 via the filter 15.
[0083] La [Fig.4] illustre un exemple du filtre 15. [0083] The [Fig.4] illustrates an example of the filter 15.
[0084] Le filtre 15 comprend une inductance 20 reliée entre une première borne d’entrée 16 dudit filtre et une première borne de sortie 18 dudit filtre, une capacité 21 comportant une première extrémité 22 reliée entre l’inductance 20 et la première borne de sortie 18 et une deuxième extrémité 23 reliée à la deuxième borne d’entrée 17 et à la deuxième borne de sortie 19. The filter 15 comprises an inductor 20 connected between a first input terminal 16 of said filter and a first output terminal 18 of said filter, a capacitor 21 comprising a first end 22 connected between the inductor 20 and the first terminal of output 18 and a second end 23 connected to the second input terminal 17 and to the second output terminal 19.
[0085] Un courant le circule à travers la capacité 21. A current le flows through capacitor 21.
[0086] Le filtre 15 comprend en outre un dispositif de compensation active de surcharge de courant relié en parallèle à la capacité 21. The filter 15 further comprises an active current overload compensation device connected in parallel to the capacitor 21.
[0087] Le dispositif de compensation comprend des moyens de détection 24 et une source de courant 25 active de compensation. The compensation device comprises detection means 24 and an active current source 25 of compensation.
[0088] Les moyens de détection 24 détectent une surcharge de courant dans le filtre d’entrée 15 à la fréquence de résonance à partir de la comparaison d’une estimation lest (visible sur la [Fig.5]) du courant le circulant dans la capacité 21 à la résonance du filtre à un premier seuil prédéterminé SI (visible sur la [Fig.5]). The detection means 24 detect a current overload in the input filter 15 at the resonance frequency from the comparison of a ballast estimate (visible in [Fig.5]) of the current flowing in it. the capacitance 21 at the resonance of the filter at a first predetermined threshold SI (visible in [Fig.5]).
[0089] F’ estimation lest du courant le est déterminée par les moyens de détection 24. [0089] F′ ballast estimate of the current le is determined by the detection means 24.
[0090] En outre, les moyens de détection 24 génèrent un premier signal S241 indicatif de l’estimation lest du courant le et un deuxième signal S242 de marche ou arrêt du dispositif de compensation indicatif de la détection d’une surcharge de courant dans le filtre d’entrée 15 à la fréquence de résonance. In addition, the detection means 24 generate a first signal S241 indicative of the ballast estimate of the current le and a second signal S242 of on or off of the compensation device indicative of the detection of a current overload in the input filter 15 at the resonant frequency.
[0091] Fa source de courant 25 comprend une première borne 26 de connexion reliée à la première extrémité 22 de la capacité 21 et une deuxième borne de connexion 27 reliée à la deuxième extrémité 23 de la capacité 21. The current source 25 comprises a first connection terminal 26 connected to the first end 22 of the capacitor 21 and a second connection terminal 27 connected to the second end 23 of the capacitor 21.
[0092] Fa source de courant 25 injecte un courant de compensation Icomp dans le filtre d’entrée 15 lors de la détection d’une surcharge de courant afin de réduire la surcharge de courant, et arrête l’injection du courant de compensation Icomp lorsque l’estimation lest du courant le est inférieure ou égale à un deuxième seuil prédéterminé S2 (visible sur la [Fig.5]). Fa current source 25 injects a compensation current Icomp into the input filter 15 upon detection of a current overload in order to reduce the current overload, and stops the injection of the compensation current Icomp when the ballast estimate of the current le is less than or equal to a second predetermined threshold S2 (visible in [FIG. 5]).
[0093] Ee deuxième seuil S2 est inférieur au premier seuil SL [0093] Ee second threshold S2 is lower than the first threshold SL
[0094] La source de courant 25 comprend une deuxième inductance 28, un premier bras 29 de commutation, et un deuxième bras 30 de commutation. The current source 25 comprises a second inductance 28, a first arm 29 switching, and a second arm 30 switching.
[0095] Chaque bras de commutation 29, 30 comprend deux interrupteurs 31, 32, 33, 34 identiques reliées en série. Each switching arm 29, 30 comprises two identical switches 31, 32, 33, 34 connected in series.
[0096] Chaque interrupteur 31, 32, 33, 34 comprend un transistor 35 de puissance, une diode 36, une première extrémité 37 et une deuxième extrémité 38. Each switch 31, 32, 33, 34 comprises a power transistor 35, a diode 36, a first end 37 and a second end 38.
[0097] Le transistor 35 est par exemple un transistor à effet de champs. The transistor 35 is for example a field effect transistor.
[0098] La cathode de la diode 36 est reliée au drain du transistor 35 et à la première extrémité 37, et l’anode de la diode 36 est reliée à la source du transistor 35 et à la deuxième extrémité 38. The cathode of diode 36 is connected to the drain of transistor 35 and to the first end 37, and the anode of diode 36 is connected to the source of transistor 35 and to the second end 38.
[0099] La première extrémité 37 d’un premier interrupteur 31 du premier bras 29 est reliée à la première borne 26 de connexion, et la deuxième extrémité du premier interrupteur 31 est reliée à la première extrémité 37 du deuxième interrupteur 32 du premier bras 29 et à une première extrémité 39 de la deuxième inductance 28. The first end 37 of a first switch 31 of the first arm 29 is connected to the first connection terminal 26, and the second end of the first switch 31 is connected to the first end 37 of the second switch 32 of the first arm 29 and at a first end 39 of the second inductor 28.
[0100] La deuxième extrémité 38 du deuxième interrupteur 32 est reliée à la deuxième borne 27 de connexion. The second end 38 of the second switch 32 is connected to the second terminal 27 of connection.
[0101] La première extrémité 37 d’un deuxième interrupteur 34 du deuxième bras 30 est reliée à la première borne 26 de connexion, et la deuxième extrémité du deuxième interrupteur 34 est reliée à la première extrémité 37 du premier interrupteur 33 du deuxième bras 30 et à une deuxième extrémité 40 de la deuxième inductance 28. The first end 37 of a second switch 34 of the second arm 30 is connected to the first connection terminal 26, and the second end of the second switch 34 is connected to the first end 37 of the first switch 33 of the second arm 30 and at a second end 40 of the second inductor 28.
[0102] La deuxième extrémité 38 du premier interrupteur 33 est reliée à la deuxième borne 27 de connexion. The second end 38 of the first switch 33 is connected to the second terminal 27 of connection.
[0103] Le dispositif de compensation comprend en outre des moyens de commande 41 reliés à la grille du transistor 35 des interrupteurs 31, 32, 33, 34 et aux moyens de détection 24 de manière à recevoir les premier et deuxième signaux S241, S242 délivrés par les moyens de détection 24. The compensation device further comprises control means 41 connected to the gate of transistor 35 of switches 31, 32, 33, 34 and to detection means 24 so as to receive the first and second signals S241, S242 delivered by the detection means 24.
[0104] Les moyens de commande 41 commandent les interrupteurs pour précharger la deuxième inductance 28 lors de la détection d’une surcharge de courant par les moyens de détection 24 de sorte que la valeur du courant de compensation Icomp égale à la valeur du courant IL traversant l'inductance est égale à une valeur de courant de précharge prédéterminée. The control means 41 control the switches to precharge the second inductor 28 upon detection of a current overload by the detection means 24 so that the value of the compensation current Icomp equals the value of the current I L crossing the inductor is equal to a predetermined precharge current value.
[0105] La deuxième inductance 28 délivre le courant de compensation Icomp. The second inductor 28 delivers the compensation current Icomp.
[0106] Un capteur de courant 100 mesure la valeur du courant IL traversant l'inductance et délivre la valeur mesurée aux moyens de commande. A current sensor 100 measures the value of the current I L passing through the inductance and delivers the measured value to the control means.
[0107] Lorsque le courant de compensation Icomp est égal à la valeur du courant de précharge, les moyens de commande 41 commandent les interrupteurs de sorte que l’estimation lest du courant le circulant dans la capacité soit inférieure ou égale au premier seuil SI, et arrêtent l’injection du courant de compensation Icomp lorsque l’estimation lest du courant le est inférieure ou égale au deuxième seuil S2. [0108] Les moyens de détection 24 et les moyens de commande 41 sont par exemple réalisés chacun à partir d’une unité de traitement. When the compensation current Icomp is equal to the value of the precharge current, the control means 41 control the switches so that the ballast estimate of the current circulating it in the capacitor is less than or equal to the first threshold SI, and stop the injection of the compensation current Icomp when the ballast estimate of the current le is less than or equal to the second threshold S2. The detection means 24 and the control means 41 are for example each made from a processing unit.
[0109] En variante, les moyens de détection 24 et les moyens de commande 41 sont intégrés dans une unité de traitement. As a variant, the detection means 24 and the control means 41 are integrated into a processing unit.
[0110] Le filtre 15 peut en outre comprendre un capteur de température 42 et un contrôleur 43 relié au capteur de température 42 et aux moyens de commande 41. The filter 15 may further comprise a temperature sensor 42 and a controller 43 connected to the temperature sensor 42 and to the control means 41.
[0111] Le capteur 42 mesure la température de la capacité 21 et délivre la valeur mesurée au contrôleur 43. The sensor 42 measures the temperature of the capacitor 21 and delivers the measured value to the controller 43.
[0112] A partir de la température mesurée, le contrôleur 43 détermine et transmet aux moyens de commande 41 un courant de consigne Icons (visible sur la [Eig.6]). From the measured temperature, the controller 43 determines and transmits to the control means 41 an Icons setpoint current (visible in [Eig.6]).
[0113] Le contrôleur 43 comprend par exemple une table reliant les valeurs de température mesurées aux valeurs de courant de consigne Icons. The controller 43 includes for example a table linking the measured temperature values to the Icons setpoint current values.
[0114] En variante, le courant de consigne Icons est une valeur fixe prédéterminée. As a variant, the Icons setpoint current is a predetermined fixed value.
[0115] La [Eig.5] illustre un exemple de réalisation des moyens de détection 24. [0115] The [Eig.5] illustrates an embodiment of the detection means 24.
[0116] Ils comprennent un comparateur 44, un filtre passe-bande 45, des moyens de dérivation temporelle comprenant par exemple un dérivateur 46, un circuit de détection crête 47 et des moyens de comparaison comportant un comparateur à hystérésis 48. They comprise a comparator 44, a band-pass filter 45, time derivative means comprising for example a differentiator 46, a peak detection circuit 47 and comparison means comprising a hysteresis comparator 48.
[0117] Le comparateur à hystérésis 48 est réglé selon les premier et deuxième seuils SI, S2. The hysteresis comparator 48 is adjusted according to the first and second thresholds S1, S2.
[0118] Le comparateur 44 détermine la tension V21 aux bornes de la capacité 21 et délivre la valeur de la tension V21 au filtre passe-bande 45. The comparator 44 determines the voltage V21 at the terminals of the capacitor 21 and delivers the value of the voltage V21 to the band-pass filter 45.
[0119] La filtre passe-bande 45 centrée sur la fréquence de résonance filtre la tension V21 de manière à conserver les fréquences de la tension V21 autour de la fréquence et délivre la tension filtrée Vf au dérivateur 46. The bandpass filter 45 centered on the resonance frequency filters the voltage V21 so as to keep the frequencies of the voltage V21 around the frequency and delivers the filtered voltage Vf to the differentiator 46.
[0120] Le dérivateur 46 dérive la tension filtrée Vf par rapport au temps pour obtenir l’estimation lest du courant à la résonance circulant dans la capacité le. The differentiator 46 derives the filtered voltage Vf with respect to time to obtain the ballast estimate of the current at resonance flowing in the capacitor le.
[0121] L’estimation lest du courant est transmise au circuit de détection crête 47 qui extrait l’amplitude Aest du courant estimé lest. The current ballast estimate is transmitted to the peak detection circuit 47 which extracts the amplitude Aest from the estimated ballast current.
[0122] Le comparateur à hystérésis 48 génère le signal S242 à partir de la comparaison de l’amplitude Aest aux premier et deuxième seuils SI, S2. The hysteresis comparator 48 generates the signal S242 from the comparison of the amplitude Aest with the first and second thresholds SI, S2.
[0123] Si l’amplitude Aest est supérieure ou égale au premier seuil SI, une surcharge de courant dans le filtre 15 est détectée par les moyens de détection 24. If the amplitude Aest is greater than or equal to the first threshold SI, a current overload in the filter 15 is detected by the detection means 24.
[0124] Le deuxième signal S242 généré par le comparateur à hystérésis 48 autorise l’injection d’un courant de compensation Icomp par la source de courant 25. The second signal S242 generated by the hysteresis comparator 48 authorizes the injection of a compensation current Icomp by the current source 25.
[0125] Lorsque l’amplitude Aest devient inférieure ou égale au deuxième seuil SI, la surcharge de courant est à un niveau acceptable. When the amplitude Aest becomes less than or equal to the second threshold SI, the current overload is at an acceptable level.
[0126] Le deuxième signal S242 généré par le comparateur à hystérésis 48 arrête l’injection d’un courant de compensation Icomp par la source de courant 25. The second signal S242 generated by the hysteresis comparator 48 stops the injection of a compensation current Icomp by the current source 25.
[0127] Les premier et deuxième seuils SI, S2 sont fixes. [0128] En variante, les premier et deuxième seuils SI, S2 sont variables et déterminés par exemple par un microcontrôleur (non représenté), délivrant les seuils SI et S2 en fonction de paramètres mesurés dans le filtre 15. A titre d’exemple, les seuils SI et S2 peuvent être une fonction décroissante de la mesure de température fournie par le capteur 42. The first and second thresholds S1, S2 are fixed. As a variant, the first and second thresholds SI, S2 are variable and determined for example by a microcontroller (not shown), delivering the thresholds SI and S2 as a function of parameters measured in the filter 15. By way of example, the thresholds S1 and S2 can be a decreasing function of the temperature measurement supplied by the sensor 42.
[0129] La [Fig.6] illustre un exemple de réalisation des moyens de commande 41. [0129] The [Fig.6] illustrates an embodiment of the control means 41.
[0130] Les moyens de commande 41 comprennent un premier comparateur 50, un premier correcteur 51, un deuxième comparateur 52, un deuxième correcteur 53, et un module de pilotage 54 des transistors 35. The control means 41 comprise a first comparator 50, a first corrector 51, a second comparator 52, a second corrector 53, and a driver module 54 for the transistors 35.
[0131] Le premier comparateur 50 comprend une entrée d’addition recevant le courant de consigne Icons et une entrée de soustraction recevant l’estimation lest du courant à la résonance. The first comparator 50 comprises an addition input receiving the Icons setpoint current and a subtraction input receiving the ballast estimate of the current at resonance.
[0132] Une sortie du premier comparateur 50 est reliée à une entrée du premier correcteur 51 comportant une sortie reliée à une entrée d’addition du deuxième comparateur 52. An output of the first comparator 50 is connected to an input of the first corrector 51 comprising an output connected to an addition input of the second comparator 52.
[0133] La sortie du premier correcteur 51 délivre un courant ILref de consigne du courant IL circulant dans l’inductance 28. The output of the first corrector 51 delivers a setpoint current I Lref of the current I L flowing in the inductor 28.
[0134] Le deuxième comparateur 52 comprend une entrée de soustraction recevant la valeur du courant IL circulant dans l’inductance 28 mesurée par le capteur de courant 100 ( [Fig.4]). The second comparator 52 comprises a subtraction input receiving the value of the current I L flowing in the inductance 28 measured by the current sensor 100 ([Fig.4]).
[0135] Une sortie du deuxième comparateur 52 est reliée à une entrée du deuxième correcteur 53 comportant une sortie reliée à une première entrée du module de pilotage 54. An output of the second comparator 52 is connected to an input of the second corrector 53 comprising an output connected to a first input of the control module 54.
[0136] Une deuxième entrée du module 54 reçoit un signal porteur S 100 de fréquence égale à la fréquence de résonance par exemple en créneau. A second input of the module 54 receives a carrier signal S 100 of frequency equal to the resonant frequency, for example in slot.
[0137] Le module 54 comprend une première sortie reliée aux premiers interrupteurs 31, 33 du premier et deuxième bras de commutation 29, 30, et une deuxième sortie reliée aux deuxièmes interrupteurs 32, 34 du premier et deuxième bras de commutation 29, 30. The module 54 comprises a first output connected to the first switches 31, 33 of the first and second switching arms 29, 30, and a second output connected to the second switches 32, 34 of the first and second switching arms 29, 30.
[0138] La première sortie du module 54 délivre un premier signal de commande S411 de fréquence égale à la fréquence de résonance et de rapport cyclique al, et la deuxième sortie du module 54 délivre un deuxième signal de commande S412 de fréquence égale à la fréquence de résonance et de rapport cyclique °2. The first output of module 54 delivers a first control signal S411 of frequency equal to the resonance frequency and duty cycle a1 , and the second output of module 54 delivers a second control signal S412 of frequency equal to the resonant frequency and duty cycle °2.
[0139] Les rapports cycliques al et a2 sont déterminés de sorte que l’estimation du courant lest soit inférieure ou égale au deuxième seuil S2. The duty cycles a1 and a2 are determined so that the estimate of the ballast current is less than or equal to the second threshold S2.
[0140] La [Fig.7] illustre un exemple de procédé de compensation active mettant en œuvre le dispositif de compensation. [0140] The [Fig.7] illustrates an example of an active compensation method implementing the compensation device.
[0141] Durant une étape 60, les moyens de détection 24 déterminent si une surcharge de courant circule dans le filtre 15 à une fréquence égale ou proche de la fréquence de résonance à partir de la tension V21 aux bornes de la capacité 21 et des premier et deuxième seuils SI, S2. Une fréquence proche de la fréquence de résonance signifie par exemple que ladite fréquence est comprise dans un intervalle défini par une borne inférieure égale à la valeur de la fréquence de résonance théorique fournie par les impédances des composants du filtre moins quinze pourcent de la valeur de la fréquence théorique, et défini par une borne supérieure égale à la valeur de la fréquence de résonance théorique fournie par les impédances des composants du filtre plus quinze pourcent de la valeur de la fréquence théorique. During a step 60, the detection means 24 determine whether a current overload is flowing in the filter 15 at a frequency equal to or close to the resonance frequency from the voltage V21 across the terminals of the capacitor 21 and of the first And second thresholds S1, S2. A frequency close to the resonance frequency means for example that said frequency is included in an interval defined by a lower limit equal to the value of the theoretical resonance frequency provided by the impedances of the components of the filter minus fifteen percent of the value of the theoretical frequency, and defined by an upper bound equal to the value of the theoretical resonance frequency provided by the impedances of the components of the filter plus fifteen percent of the value of the theoretical frequency.
[0142] Si une surcharge de courant est détectée, les moyens de détection 24 génèrent le premier signal S241 et le deuxième signal S242 pour activer le dispositif de compensation. If a current overload is detected, the detection means 24 generate the first signal S241 and the second signal S242 to activate the compensation device.
[0143] Lorsqu’une surcharge de courant est détectée par les moyens de détection 24, durant une étape 61 de précharge, les moyens de commande 41 pilotent les transistors 36 des interrupteurs 31 à 34 pour précharger la deuxième inductance 28. When a current overload is detected by the detection means 24, during a precharging step 61, the control means 41 control the transistors 36 of the switches 31 to 34 to precharge the second inductance 28.
[0144] Les moyens de commande 41 ferment les premiers transistors 31, 33 des premier et deuxième bras 29, 30 et ouvrent les deuxièmes transistors 32, 33 des premier et deuxième bras 29, 30 jusqu’à ce que le courant IL soit égal au courant de précharge Ipr. The control means 41 close the first transistors 31, 33 of the first and second arms 29, 30 and open the second transistors 32, 33 of the first and second arms 29, 30 until the current I L is equal at the precharge current Ipr.
[0145] En variante, les moyens de commande 41 ouvrent les premiers transistors 31, 33 des premier et deuxième bras 29, 30, et ferment les deuxièmes transistors 32, 33 des premier et deuxième bras 29, 30 jusqu’à ce que le courant IL soit égal au courant de précharge Ipr. Alternatively, the control means 41 open the first transistors 31, 33 of the first and second arms 29, 30, and close the second transistors 32, 33 of the first and second arms 29, 30 until the current I L is equal to the precharge current Ipr.
[0146] Durant une étape 62, lorsque l’étape 61 de précharge est terminée, les moyens de commande 41 pilotent les transistors 36 des interrupteurs 31 à 34 de sorte que l’estimation lest du courant le circulant dans la capacité 21 est inférieure ou égale au deuxième seuil S2. During a step 62, when the precharge step 61 is completed, the control means 41 drive the transistors 36 of the switches 31 to 34 so that the ballast estimate of the current flowing it in the capacitor 21 is lower or lower. equal to the second threshold S2.
[0147] La deuxième inductance 28 délivre le courant de compensation Icomp de forme carrée. The second inductance 28 delivers the square-shaped compensation current Icomp.
[0148] Lorsque l’estimation lest du courant le circulant dans la capacité 21 est inférieure ou égale au deuxième seuil S2, durant une étape 63, les moyens de détection 41 détectent que la surcharge de courant est acceptable et génèrent le deuxième signal S242 d’arrêt du dispositif de compensation. Les transistors 36 des interrupteurs 31 à 34 sont ouverts. When the ballast estimate of the current Ic flowing in the capacitor 21 is less than or equal to the second threshold S2, during a step 63, the detection means 41 detect that the current overload is acceptable and generate the second signal S242 d shutdown of the compensation device. Transistors 36 of switches 31 to 34 are open.
[0149] Les figures 8 et 9 illustrent un exemple d’évolution temporelle du courant à travers la capacité 21 lors d’une perturbation de 3V de la tension d’entrée du filtre 2 à la fréquence de résonance du filtre sans intervention du dispositif de compensation, et un exemple d’évolution temporelle C20 du courant à travers la première inductance 21, C21 du courant à travers la capacité 21, et C25 du courant de compensation Icomp. FIGS. 8 and 9 illustrate an example of the time evolution of the current through capacitor 21 during a disturbance of 3V in the input voltage of filter 2 at the resonance frequency of the filter without intervention of the compensation, and an example of time evolution C20 of the current through the first inductor 21, C21 of the current through the capacitor 21, and C25 of the compensation current Icomp.
[0150] On constate que l’impédance du filtre 2 vue de l’alimentation électrique 13 est plus que doublée en réduisant la surcharge en courant dans la capacité 21 de 100 A crête à moins de 40 A crête pour un courant injecté par la source de courant 25 d’environ 10 A crête. It can be seen that the impedance of filter 2 seen from power supply 13 is more than doubled by reducing the current overload in capacitor 21 from 100 A peak to less than 40 A peak for a current injected by the current source 25 of about 10 A peak.
[0151] L’ajout de la source de courant 25 permet de réduire la surcharge de courant à la résonance du filtre 15 en augmentant l’impédance du filtre 15 vue par l’alimentation électrique 13. The addition of the current source 25 makes it possible to reduce the current overload at the resonance of the filter 15 by increasing the impedance of the filter 15 seen by the power supply 13.
[0152] Le courant de compensation injecté par le dispositif de compensation est d’amplitude plus faible que l’amplitude du courant à compenser de sorte que l’empreinte mécanique du filtre 15 est réduite. The compensation current injected by the compensation device is of lower amplitude than the amplitude of the current to be compensated so that the mechanical footprint of the filter 15 is reduced.
[0153] En outre, le filtre 15 ne nécessite pas de résistance d’amortissement et de dispositif de refroidissement de ladite résistance réduisant l’encombrement du filtre 15. In addition, the filter 15 does not require a damping resistor and a device for cooling said resistor, reducing the size of the filter 15.
[0154] De plus, le dispositif de compensation ne fonctionne que lorsqu’une surcharge en courant de la capacité 21 à une fréquence égale ou proche de la fréquence de résonance est détectée. In addition, the compensation device only operates when a current overload of capacitor 21 at a frequency equal to or close to the resonance frequency is detected.
[0155] L’amplitude du courant de compensation Icomp est régulée en cours de fonctionnement de façon à compenser notamment les pertes de la première inductance 20 et des autres composants électroniques du filtre 15. The amplitude of the compensation current Icomp is regulated during operation so as to compensate in particular for the losses of the first inductor 20 and of the other electronic components of the filter 15.

Claims

Revendications Claims
[Revendication 1] Procédé de compensation active de surcharge de courant dans un filtre (15) d’entrée d’un convertisseur (12) de puissance, le filtre d’entrée étant d’ordre au moins égal à deux, comportant la détection d’une surcharge de courant dans le filtre d’entrée à la fréquence ou proche de la fréquence de résonance du filtre à partir de la comparaison d’une estimation du courant (le) circulant dans une capacité (21) du filtre d’entrée à un premier seuil prédéterminé, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre : [Claim 1] Method of active current overload compensation in an input filter (15) of a power converter (12), the input filter being of order at least equal to two, comprising the detection of 'a current overload in the input filter at or near the resonant frequency of the filter from the comparison of an estimate of the current (le) flowing in a capacitor (21) of the input filter with a first predetermined threshold, characterized in that the method further comprises:
- l’injection d’un courant de compensation (Icomp) dans le filtre d’entrée par une source (25) de courant active de compensation reliée en parallèle à la capacité (21) lors de la détection d’une surcharge de courant pour réduire la surcharge de courant, et - the injection of a compensation current (Icomp) into the input filter by an active compensation current source (25) connected in parallel to the capacitor (21) upon detection of a current overload for reduce current overload, and
- l’arrêt de l’injection du courant de compensation lorsque l’estimation du courant est inférieure ou égale à un deuxième seuil prédéterminé, le deuxième seuil étant inférieur au premier seuil. - stopping the injection of the compensation current when the current estimate is less than or equal to a second predetermined threshold, the second threshold being less than the first threshold.
[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, dans lequel la détection d’une surcharge de courant comprend : [Claim 2] A method according to claim 1, wherein detecting a current overload comprises:
- la mesure de la tension aux bornes de la capacité (21) du filtre,- measuring the voltage across the capacitor (21) of the filter,
- le filtrage de la tension mesurée par un filtre passe-bande (45) centré sur la fréquence de résonance du filtre d’entrée,- the filtering of the voltage measured by a band-pass filter (45) centered on the resonant frequency of the input filter,
- la dérivation de la tension filtrée par rapport au temps pour obtenir une estimation du courant à la résonance traversant la capacité à la résonance du filtre, - the derivation of the filtered voltage with respect to time to obtain an estimate of the current at resonance crossing the capacitance at resonance of the filter,
- la comparaison de l’estimation du courant au premier seuil, et- the comparison of the current estimate with the first threshold, and
- la détermination d’une surcharge de courant si l’estimation du courant est supérieure ou égale au premier seuil. - determining a current overload if the current estimate is greater than or equal to the first threshold.
[Revendication 3] Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, la source de courant (25) active de compensation comprenant une inductance (28), un premier bras (29) de commutation et un deuxième bras (30) de commutation reliés chacun en parallèle avec la capacité (21) du filtre d'entrée et formés chacun par deux interrupteurs (31, 32, 33, 34) reliés en série, le point milieu de chaque bras de commutation étant relié à une extrémité différente de l'inductance, dans lequel l'injection d'un courant de compensation comprend : [Claim 3] Method according to one of Claims 1 and 2, the active compensation current source (25) comprising an inductor (28), a first switching arm (29) and a second switching arm (30) connected each in parallel with the capacitor (21) of the input filter and each formed by two switches (31, 32, 33, 34) connected in series, the midpoint of each switching arm being connected to a different end of the inductance, in which the injection of a compensation current comprises:
- la commande des interrupteurs (31, 32, 33, 34) pour précharger l'inductance (28) de sorte que le courant de compensation traversant l'inductance soit égal à une valeur de courant de précharge prédéterminée, et - controlling the switches (31, 32, 33, 34) to precharge the inductor (28) so that the compensation current flowing through the inductor is equal to a predetermined precharge current value, and
- lorsque le courant de compensation (Icomp) est égal à la valeur du courant de précharge, la commande des interrupteurs de sorte que l’estimation du courant circulant dans la capacité soit inférieure ou égale au deuxième seuil. - when the compensation current (Icomp) is equal to the value of the precharge current, the control of the switches so that the estimate of the current flowing in the capacitor is less than or equal to the second threshold.
[Revendication 4] Procédé selon la revendication 3, dans lequel un premier interrupteur (31) du premier bras (29) de commutation relié à une première extrémité de la capacité (21) et à une première extrémité de l’inductance (28) et un premier interrupteur (33) du deuxième bras (30) de commutation relié à la deuxième extrémité de la capacité et à la deuxième extrémité de l’inductance sont commandés par un premier signal de commande de fréquence égale à la fréquence de résonance du filtre d’entrée, et un deuxième interrupteur (32) du premier bras (29) de commutation relié à la deuxième extrémité de la capacité et à la première extrémité de l’inductance et un deuxième interrupteur (34) du deuxième bras (30) de commutation relié à la première extrémité de la capacité et à la deuxième extrémité de l’inductance sont commandés par un deuxième signal de commande de fréquence égale à la fréquence de résonance du filtre d’entrée, et dans lequel le pilotage des interrupteurs comprend l’ajustement du rapport cyclique des premier et deuxième signaux de sorte que le courant circulant dans la capacité soit inférieur ou égal au deuxième seuil. [Claim 4] Method according to claim 3, in which a first switch (31) of the first switching arm (29) connected to a first end of the capacitor (21) and to a first end of the inductor (28) and a first switch (33) of the second switching arm (30) connected to the second end of the capacitor and to the second end of the inductor are controlled by a first control signal of frequency equal to the resonance frequency of the filter d input, and a second switch (32) of the first switching arm (29) connected to the second end of the capacitor and to the first end of the inductor and a second switch (34) of the second switching arm (30) connected to the first end of the capacitor and to the second end of the inductor are controlled by a second frequency control signal equal to the resonance frequency of the input filter, and in which the driving of the switches comprises the adjustment of the duty cycle of the first and second signals so that the current flowing in the capacitor is less than or equal to the second threshold.
[Revendication 5] Dispositif de compensation active de surcharge de courant pour filtre (15) d’entrée d’un convertisseur (12) de puissance, le filtre d’entrée étant d’ordre au moins égal à deux et comportant une capacité (21), le dispositif étant destiné à être relié en parallèle à la capacité et comportant des moyens de détection (24) configurés pour détecter une surcharge de courant dans le filtre d’entrée à la fréquence ou proche de la fréquence de résonance du filtre à partir de la comparaison d’une estimation du courant circulant dans la capacité du filtre d’entrée à un 15 premier seuil prédéterminé, caractérisé en ce que le dispositif comprend en outre une source de courant (25) active de compensation configurée pour : [Claim 5] Active current overload compensation device for an input filter (15) of a power converter (12), the input filter being of order at least equal to two and comprising a capacitor (21 ), the device being intended to be connected in parallel to the capacitor and comprising detection means (24) configured to detect a current overload in the input filter at or near the resonant frequency of the filter from comparing an estimate of the current flowing in the capacitor of the input filter to a 15 first predetermined threshold, characterized in that the device further comprises an active compensation current source (25) configured to:
- injecter un courant de compensation (Icomp) dans le filtre d’entrée lors de la détection d’une surcharge de courant afin de réduire la surcharge de courant, et - injecting a compensation current (Icomp) into the input filter upon detection of a current overload in order to reduce the current overload, and
- arrêter l’injection du courant de compensation lorsque l’estimation du courant est inférieure ou égale à un deuxième seuil prédéterminé, le deuxième seuil étant inférieur au premier seuil. - stopping the injection of the compensation current when the current estimate is less than or equal to a second predetermined threshold, the second threshold being less than the first threshold.
[Revendication 6] Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les moyens de détection (24) comprennent : [Claim 6] Apparatus according to claim 5, wherein the sensing means (24) comprises:
- des moyens de mesure configurés pour mesurer la tension aux bornes de la capacité (21) du filtre, - measuring means configured to measure the voltage across the capacitor (21) of the filter,
- un filtre passe-bande (45) centré sur la fréquence de résonance du filtre d’entrée configuré pour filtrer la tension mesurée,- a band-pass filter (45) centered on the resonant frequency of the input filter configured to filter the measured voltage,
- des moyens de dérivation (46) temporelle configurés pour obtenir une estimation du courant à la résonance traversant la capacité en dérivant la tension filtrée par rapport au temps, et- temporal derivation means (46) configured to obtain an estimate of the current at resonance crossing the capacitor by deriving the filtered voltage with respect to time, and
- des moyens de comparaison (48) configurés pour comparer l’estimation du courant au premier seuil et déterminer une surcharge de courant dans le filtre d’entrée si l’estimation du courant est supérieure ou égale au premier seuil. - comparison means (48) configured to compare the current estimate to the first threshold and determine a current overload in the input filter if the current estimate is greater than or equal to the first threshold.
[Revendication 7] Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, dans lequel la source de courant (25) active de compensation comprend une inductance (28), un premier bras (29) de commutation et un deuxième bras (30) de commutation reliés chacun en parallèle avec la capacité (21) du filtre d'entrée et formés chacun par deux interrupteurs (31, 32, 33, 34) reliés en série, le point milieu de chaque bras de commutation étant relié à une extrémité différente de l'inductance, et comportant en outre des moyens de commande (41) configurés pour : [Claim 7] Device according to one of Claims 5 and 6, in which the active compensation current source (25) comprises an inductor (28), a first switching arm (29) and a second switching arm (30). each connected in parallel with the capacitor (21) of the input filter and each formed by two switches (31, 32, 33, 34) connected in series, the midpoint of each switching arm being connected to a different end of the inductor, and further comprising control means (41) configured to:
- commander les interrupteurs (31, 32, 33, 34) afin de précharger l'inductance de sorte que le courant de compensation (Icomp) traversant l'inductance est égal à une valeur 16 de courant de précharge prédéterminée, - controlling the switches (31, 32, 33, 34) in order to precharge the inductor so that the compensation current (Icomp) flowing through the inductor is equal to a value 16 of predetermined precharge current,
- lorsque le courant de compensation est égal à la valeur du courant de précharge, commander les interrupteurs (31, 32, 33, 34) de sorte que l’estimation du courant circulant dans la capacité soit inférieure ou égale au deuxième seuil, et - when the compensation current is equal to the value of the precharge current, controlling the switches (31, 32, 33, 34) so that the estimate of the current flowing in the capacitor is less than or equal to the second threshold, and
- arrêter l’injection du courant de compensation lorsque l’estimation du courant est inférieure ou égale à un deuxième seuil prédéterminé, le deuxième seuil étant inférieur au premier seuil. - stopping the injection of the compensation current when the current estimate is less than or equal to a second predetermined threshold, the second threshold being less than the first threshold.
[Revendication 8] Dispositif selon la revendication 7, dans lequel un premier interrupteur (31) du premier bras (29) de commutation est relié à une première extrémité de la capacité (21) et à une première extrémité de l’inductance (28), un premier interrupteur (33) du deuxième bras (30) de commutation est relié à la deuxième extrémité de la capacité et à la deuxième extrémité de l’inductance, un deuxième interrupteur (32) du premier bras (29) de commutation est relié à la deuxième extrémité de la capacité et à la première extrémité de l’inductance, et un deuxième interrupteur (34) du deuxième bras (30) de commutation est relié à la première extrémité de la capacité et à la deuxième extrémité de l’inductance, les moyens de commande (41) étant en outre configurés pour : [Claim 8] Device according to Claim 7, in which a first switch (31) of the first switching arm (29) is connected to a first end of the capacitor (21) and to a first end of the inductor (28) , a first switch (33) of the second switching arm (30) is connected to the second end of the capacitor and to the second end of the inductor, a second switch (32) of the first switching arm (29) is connected to the second end of the capacitor and to the first end of the inductor, and a second switch (34) of the second switching arm (30) is connected to the first end of the capacitor and to the second end of the inductor , the control means (41) being further configured to:
- délivrer un premier signal de commande de fréquence égale à la fréquence de résonance du filtre d’entrée sur des entrées de commandes des premiers interrupteurs, - deliver a first frequency control signal equal to the resonance frequency of the input filter on the control inputs of the first switches,
- délivrer un deuxième signal de commande de fréquence égale à la fréquence de résonance du filtre d’entrée sur des entrées de commandes des deuxièmes interrupteurs, et - deliver a second frequency control signal equal to the resonance frequency of the input filter on the control inputs of the second switches, and
- ajuster le rapport cyclique des premier et deuxième signaux de sorte que le courant circulant dans la capacité soit inférieur ou égal au deuxième seuil. - adjust the duty cycle of the first and second signals so that the current flowing in the capacitor is less than or equal to the second threshold.
[Revendication 9] Convertisseur de puissance (12) comportant un filtre (15) d’entrée destiné à être relié à une alimentation électrique (13) et comportant une capacité (21), et un dispositif de compensation active de surcharge de courant selon l’une quelconque des revendications 5 à 8 relié en 17 parallèle à la capacité. [Claim 9] Power converter (12) comprising an input filter (15) intended to be connected to a power supply (13) and comprising a capacitor (21), and an active current overload compensation device according to the any of claims 5 to 8 bound in 17 parallel to the capacitance.
[Revendication 10] Véhicule (10) automobile comprenant un convertisseur de puissance (12) selon la revendication 9. [Claim 10] Motor vehicle (10) comprising a power converter (12) according to claim 9.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140111001A1 (en) * 2012-10-18 2014-04-24 IFP Energies Nouvelles Continuous-power electrical system stabilized by integrated active filters
US8952570B2 (en) 2011-08-25 2015-02-10 Hamilton Sundstrand Corporation Active damping with a switched capacitor
US9590485B2 (en) * 2013-06-21 2017-03-07 Fuji Electric Co., Ltd. Resonance suppression device
US9923469B2 (en) * 2016-05-09 2018-03-20 Rockwell Automation Technologies, Inc. Motor drive filter damping

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8952570B2 (en) 2011-08-25 2015-02-10 Hamilton Sundstrand Corporation Active damping with a switched capacitor
US20140111001A1 (en) * 2012-10-18 2014-04-24 IFP Energies Nouvelles Continuous-power electrical system stabilized by integrated active filters
US9590485B2 (en) * 2013-06-21 2017-03-07 Fuji Electric Co., Ltd. Resonance suppression device
US9923469B2 (en) * 2016-05-09 2018-03-20 Rockwell Automation Technologies, Inc. Motor drive filter damping

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Circulating Reactive Power and Suppression Stratégies in DC Power Electronics Networks", IEEE APPLIED POWER ELECTRONICS CONFÉRENCE AND EXPOSITION (APEC, 2021
"New Simple Active Damping of Resonance in Three-Phase PWM Converter with LCL Filter »", IEEE INTERNATIONAL CONFÉRENCE ON INDUSTRIAL TECHNOLOGY, 2005

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