Brevet FR2175653A1 — publié le 19731026

La présente invention concerne des perfectionnements aux systèmes d'alimentation régulés utilisant un générateur solaire ou toute autre source d'énergie primaire présentant une caractéristique de sortie analogue et une batterie d'accumulateurs et et dans lesquels la charge présentée au dit généra- teur s'ajuste automatiquement de manière que le transfert de.puissance soit maximal. Un système d'alimentation de ce genre comporte trois sous-ensembles - La source d'énergie primaire, telle qu'un générateur solaire G, dont la caractéristique de sortie Ig = f(Vg) est semblable 8 la caractéristique inversée d'une diode de sorte qu'elle présente, dans la région du coude, un point de puissance maximale MPP, - La batterie-tampon B, - La barre omnibus de distribution ou "bus" L. Ces sous-ensembles peuvent être interconnectés de différentes manie- rets. Dans un système dit "en triangle", ils sont interconnectés deux deux par l'intermédiaire de trois convertisseurs continu-continu à découpage ou "convertisseurs Pe. Dans un tel système d'alimentation, on prévoit généralement des moyens pour remplir les fonctions suivantes 1 - Régulation de la tension Ko sur le bus L, 2 - Calage du point de fonctionnement X du générateur G au point MPP de manie- re å obtenir un transfert de puissance maximal du générateur G vers les sous-ensembles d'utilisation (batterie B, bus L), 3 - Répartition de l'énergie fournie par ce générateur entre le bus L et la batterie B. Or chacun des sous-ensembles du système est soumis à des perturbations dont les causes et les effets sont exposés dans le Tableau 1, Pour assurer l'exécution automatique de ces fonctions, on est donc amené 8 contrôler le système par l'intermédiaire de plusieurs boucles d'asser- pissement, Ainsi : 1 - La régulation de la tension Eo est contrôlée par des boucles d'asservisse ment associées aux deux convertisseurs connectés au bus L, 2 - Le calage du point X au MPP est contrôlé par un circuit de "poursuite du NPP" (en anglais : NPPT r maximum power point tracking). Le signal d'erreur utilisé pour cet asservissement est généralement obtenu en modulant le courant absorbé par l'un des deux convertisseurs connectés au générateur G. Ce signal, qui caractérise la position du point X par rapport au MPP, contrle le fonctionnement de ce convertisseur de manière que les points X et MPP tendent å se confondre, 3 - La répartition de l'énergie est contr81de par une boucle d'asservissement qui commande la commutation des convertisseurs en fonction de la diffé rence entre la puissance Wg fournie par le générateur G et la puissan ce Wc absorbée par les équipements connectés au bus L. Tableau 1 : Perturbations affectant le fonctionnement d'une alimentation en triangle Types de perturbations Effet des perturbations Référence Définition Pc Variations de l'éner- Déplacement du point de fonctionne gie Wc consommée par ment X sur la caractéristique de les équipements connec- sortie du générateur G. tés au bus L. Pg Variations de l'éner- Modifications importantes de la Ca- gie Wg fournie par le ractéristique de sortie du généra- générateur G en fonc- teur G, un nouveau point X s'éta tion de l'éclairement, blissant pour chaque nouvelle carac de la température, du téristique. vieillissement. Pb Variations de l'état i En fin de charge, la puissance excé de charge de la batte- dentaire ne peut plus être stockiez rie B. On doit soit dissiper cette puissance tout en maintenant le point X au soit décaler la position de ce point de manière que la puissance fournie par le générateur G nlexcede pas celle consommée sur le bus, Les critères de commutation sont les suivants - Lorsque le générateur G est en pleine activité, la puissance Wg est en géné ral supérieure à la puissance Wc et l'excédent de puissance est alors uti lisé pour charger la batterie, - Lorsque le générateur G se trouve dans des conditions moins favorables ou lors que des pointes importantes de consommation interviennent sur le bus L, la batterie passe en régime de décharge pour fournir l'appoint de puissance requis ou même la totalité de la puissance Wc si le générateur se trouve complètement occulté. Dans la plupart des systèmes d'alimentation classiques, les deux convertisseurs connectés au générateur G sont des circuits classiques montés l'un en régulateur de tension de sortie (régulation de la tension Eo sur le bus L) et l'autre en régulateur de courant de sortie (charge de la batterie B). La caractéristique d'entrée de convertisseurs de ce genre présente deux parties : - A l'intérieur de la plage de régulation et à charge constante,cette carac téristique est une hyperbole, - En dehors de la plage de régulation, cette caractéristique est rectiligne, Ces deux parties se raccordent par un point anguleux. Un tel point anguleux est également présent dans la caractéristique d'entrée composite obtenue lorsque les deux convertisseurs sont connectés en parallèle sur le générateur G. Pour certaines valeurs de la perturbation Pg, ce point anguleux peut se trouver au-dessus de la caractéristique de sortie Ig = f(Vg) du générateur G de sorte que l'opération de poursuite du MPP risque de conduire à l'apparition de points d'équilibre multiples, dont un point instable. Lorsque, sous la commande du circuit de poursuite du MPP, le point X vient au point EPP, on a un point de fonctionnement métastable et les convertisseurs décrochent, c'est-à-dire qu'ils ne fonctionnent plus à l'intérieur de leur plage de régulation. Dans la présente invention, on élimine cette instabilité en rempla çant l'un des deux convertisseurs classiques connectés au générateur G par un convertisseur monté en régulateur de courant d'entrée. La caractéristique d'entrée d'un tel convertisseur ne comporte qu'une seule partie rectiligne dont la pente est contrôlée en permanence par un asservissement particulier. Il en résulta que la caractéristique d'entrée composite ne présente plus de point anguleux si les paramètres des deux convertisseurs sont convenablement choisis et qu'elle ne peut couper la caractéristique Ig s f(Vg) qu'en un seul point. Un système d'alimentation utilisant un convertisseur de ce genre présente donc une stabilité de fonctionnement inconditionnelle tout en assu rant le transfert de puissance maximal,par par calage du point de fonctionnement X au point MPP. Il présente en outre l'avantage que les fonctions de régulation de la tension Eo et de poursuite du point MPP sont découplées au maximum. La présente invention a donc pour objet de réaliser un système d'alimentation utilisant un générateur solaire comme source d'énergie primaire dans lequel le transfert de puissance est optimisé et qui présente une stabilité de fonctionnement inconditionnelle. Dans un système d'alimentation en triangule, dans lequel le générateur G, la batterie B et le bus L sont reliés deux à deux par trois convertisseurs à découpage R1, (convertisseur abaisseur reliant le générateur G au bus L), R2 (convertisseur abaisseur reliant le générateur G à la batterie B), R3 (convertisseur élévateur reliant la batterie B au bus L), on a prévu, selon l'invention, des moyens pour élaborer un premier signal ml lorsque la puissance Wg fournie par le générateur G est supérieure à la puissance Wc absorbée par la charge connectée au bus L et un deuxième signal m2 (ou m3) lorsque l'on a Wg ( Wc, des moyens pour fournir, par 11intermédiaire d'un circuit de contre du point de fonctionnement, un signal d'erreur e qui caractérise l'écart du point de fonctionnement du système par rapport au point MPP pour lequel le transfert de puissance est maximal, des moyens pour intégrer cette valeur d'erreur fournissant un signal > des moyens pour élaborder, par l'intermédiaire d'un multiplicateur analogique du type "un quadrant" un courant de consigne Ir, des moyens pour commander l'un des convertisseurs R1 et R2 connecté en régulateur de courant d'entrée de sorte que celui-ci pré- sente une caractéristique d'entrée équivalente à celle d'un dipôle constitué par un générateur de tension de résistance interne 1/A et des moyens pour commander, par l'intermédiaire des signaux ml et m2 (ou m3), la commutation des convertisseurs R1, R2, R3 de manière à optimiser le transfert de puissance et assurer la stabilité inconditionnelle du système quelles que soient les valeurs relatives de Wg et Nc. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, la dite description étant faite en relation avec les dessins joints dans lesquels - La figure 1 représente la famille des caractéristiques d'un premier type de générateur solaire, - La figure 2 représente la famille des caractéristiques d'un deuxième type de générateur solaire, - Les figures 3.a et 3.b représentent une caractéristique Vg n f(Ig) et la courbe correspondante Wg n f(Ig), - La figure 4 représente le schéma général d'un système d'alimentation clan~ sique, - La figure 5 représente le schéma d'un convertisseur à découpage du type abaisseur connecté en régulateur de tension de sortie, - La figure 5 représente la caractéristique d'entrée de ce convertisseur, - La figure 7 représente le schéma d'un convertisseur à découpage du type abaisseur connecté en régulateur de courant de sortiez - La figure 8 représente la caractéristique d'entrée de ce convertisseur, - La figure 9 représente le schéma d'un convertisseur du type élévateur, - La figure 10 représente la caractéristique d'entrée composite des conver tisseurs R1 et R2 connectées en parallèle, - La figure 11 représente la caractéristique de charge globale d'un système d'alimentation classique, - La figure 12 représente le schéma général du système d'alimentation selon l'invention fonctionnant selon le cycle C (134), - La figure 13 représente la caractéristique d'entrée d'un convertisseor connecté en régulateur de courant d'entrée, - La figure 14 représente la caractéristique globale du système en modes 2 et 3, - La figure 15 représente la caractéristique d'entrée du convertisseur R2 en mode 1, - La figure 16 représente la caractéristique globale du système en mode 1, - La figure 17 représente le schéma détaillé du système fonctionnant selon le cycle C (124). 1 - Introduction 1.1 - Caractéristique de sortie des générateurs solaires Les figures 1 et 2 représentent, à titre d'exemple, les familles de caractéristiques de sortie Vg = f(Ig) de deux générateurs solaires de fabrication différente. On constate que - La caractéristique varie considérablement selon les perturbations Pg, en particulier selon la température (caractéristique chaude HT et caractéris tique froide CT), - Chaque caractéristique est analogue à la caractéristique inversée d'une diode, - Le point de puissance maximale ou "MPP'1 se trouve au voisinage du coude de la caractéristique. La figure 3.a représente l'une de ces caractéristiques Vg = f(Ig) qui comporte, par rapport nu MPP, deux zones de courant : la zone à courant quasi-constant CCZ et la zone à tension quasi-constante CVZ. La figure 3.b représente la courbeWg f(Ig), Wg étant la puissance fournie par le générateur solaire. Cette courbe présente un maximum au NPP. Si ce générateur est connecté à une charge et que lton module le courant délivré Ig par un courant sinusotdal t Ig, on voit que la variation de puissance résultante Wg est en phase ou en opposition de phase avec cette modulation selon que llon se trouve dans la zone CCZ ou dans la zone CVZ. On voit donc qu'une détection de phase entre le courant A Ig et un courant proportionnel à la variation de puissance A Wg permet d'élaborer un signal d'erreur e caractérisant la position du point de fonctionnement X par rapport au point de puissance maximale MPP. Ce signal d'erreur est appliqué à l'un des convertisseurs de manière à effectuer la "poursuite" du point de puissance maximale }MPP. 1.2 - Le système d'alimentation en triangle de type classique La figure 4 représente le schéma général d'un système d'alimentation en triangle de type classique qui comporte - Les équipements d'alimentation qui sont le générateur solaire G, le cir cuit de batterie B et le bus d'alimentation des charges L auquel est connec tée la charge Rc, - Les convertisseurs de tension à découpage R1, R2, R3 de réalisation bien connue.Ce genre de convertisseur est décrit,en particulier, dans le rapport de la NASA intitulé "Study and Analysis of Satellite Power Systems Confi gurations for Maximum Utilization of Power (CR 898; Octobre 1967) et dans l'article intitulé "Struktur und Regelung von Energieversorgungssystemen in Satelliten" qui a été publié dans le numéro de février 1971 de la revue "Electrotechnische Zeitschrift", - Les boucles d'asservissement S1, S2 et S3. On notera que les boucles S1 et S3 sont des boucles d'asservissement en tension (régulation de tension de sortie) et que la boucle S2 est une boucle d'asservissement en courant (régulation du courant de sortie). Les équipements d'alimentation sont soumis aux perturbations Pg, Pb, Pc qui ont été définies dans le préambule. En outre, la perturbation Pr appliquée au régulateur R2 symbolise le signal de modulation L Ig qui permet d'obtenir le signal d'erreur e. Les tensions, courants et puissances représentés entre parenthèses sur la figure sont : - La tension et le courant de sortie Vg et Ig du générateur G et la puissance Wg fournie par celui-ci, - La tension Vb sur le circuit de batterie, - La tension de bus Eo et la puissance Wc absorbée par la charge, - La valeur de consigne Eor de la tension de bus. Si l'on choisit, à titre d'exemple, l'étagement de tensions suivant Vg > Vb > Ko - Les convertisseurs R1 et R2 sont du type "abaisseur de tension" ou "découpeur série" (en anglais : "buck"), - Le convertisseur R3 est du type "élévateur de tension" ou "découpeur parallè le (en anglais : "bosst"). 1.3 - Les modes de fonctionnement du système d'alimentation Comme on l'a vu dans le préambule, le système d'alimentation a pour objet d'assurer : - La régulation de la tension Eo, - Le contrôle du point de fonctionnement qui consiste à caler en permanence le point X au MPP de manière à optimiser le transfert de puissance, - La répartition de l'énergie fournie par le générateur G entre le bus L et la batterie B. Tableau 2 : Modes de fonctionnement du système d'alimentation Conditlons de pufssance tJg ) Wc Wg Wc Wg Z 0 Modes de fonctlonnemeit 1 2 3 4 1 Régulation de la I tension Eo gUr le R1 R3 R3 R3 bus L tension Eo sur le R1 R3 R3 R3 Fonctions Contrtle du point de fonctionnement Le tableau 2 représente les différents "modes de fonctionnement" du système permettant l'exécution des deux premières fonctions selon les conditions de puissance existantes (troisième fonction). Pour assumer ces fonctions en toutes circonstances, les convertisseurs doivent être commutés selon les valeurs relatives des puissances Wg et Wc. Les différentes combinaisons possibles sont appelées "modes de fonctionnement". Ainsi, lorsque Wg > Wc, c'est-à-dire lorsque le générateur solaire est éclairé et fournit une puissance supérieure à celle absorbée par la charge, les convertisseurs R1 et R2 fonctionnent et l'on se trouve en "Mode 1". Le convertisseur R1 fournit la puissance Wc réclamée par la charge sous une tension constante Eo et le convertisseur R2 transmet le reliquat Wg-Wc de la puissance au circuit de batterie B. Lorsque Wg Enfin, lorsque Wg ç O, c'est-à-dire lorsque le générateur solaire est dans l'ombre, on passe en mode 4 dans lequel seul le régulateur R3 est en fonctionnement. La totalité de la puissance Wc est alors fournie par la batterie. On notera que 11 expression "circuit de batterie B" couvre un équipement comportant d'une part la batterie et d'autre part d'éventuels dissipateurs parallèles comme mentionné dans le préambule. 1.4 - Les caractéristiques d'entrée des convertisseurs-régulateurs classiques La figure 5 représente le schéma d'un convertisseur à découpage du type "abaisseur" qui comporte le circuit de transfert de puissance PTa (transistor Q1, diode de récupération D1, filtre Ll-Cl), le détecteur d'écart Na et le circuit de modulation PWla délivrant des impulsions modulées en largeur selon l'amplitude relative du signal d'erreur fourni par le détecteur Na et des signaux en dents de scie S. Le convertisseur reçoit une tension d'entrée Ei et délivre une tension de sortie Es qui est comparée à une tension de consigne Er. La boucle d'asservissement constituée par les composants Na, Paria et Q1 est réalisée de manière telle que lton ait Es ~ Er avec Es ( Ei (chutes de tension dans Q1 et L1). Le convertisseur que lton vient de décrire assure donc une régulation de la tension de sortie. La figure 6 représente sa caractéristique d'entrée qui présente deux parties de pentes opposées qui se joignent au point anguleux P1 a - Lorsque Ei Er, c'est la zone de régulation : la boucle d'asservissement fonctionne normalement et, pour une charge constante, le convertisseur délivre une puissance constante ; la caractéristique d'entrée du dipôle constituée par le convertisseur et sa charge est une hyperbole. b - Lorsque EiEr, Er, ces la zone de décrochage : le transistor Q1 est saturé en permanence et la caractéristique oP1 est une droite de pente X o. La figure 7 représente un convertisseur du type abaisseur qui est monté en régulateur de courant de sortie (ce courant est mesuré à l'aide de la prise de courant Ca) et dans lequel l'asservissement assure l'égalité d'une tension y.Is proportionnelle au courant de sortie Is avec une tension de consigne y.Ir. (Le facteur y a les dimensions d'une conductance). La figure 8 représente la caractéristique d'entrée de ce convertisseur qui est bloqué tant que Ei La figure 9 représente un convertisseur du type élevateur qui diffère des convertisseurs des figures 5 et 7 en ce que les composants de son circuit PTb sont arrangés de manière différente par rapport à ceux du circuit PTa. I1 fonctionne en régulateur de tension de sortie. Un système d'alimentation classique en triangle réalisé selon l'étagement de tensions défini au paragraphe 1.2 comporte - Un convertisseur R1 du type abaisseur de tension monté en régulateur de tension de sortie (figures 5 et 6). En mode 1, la tension Er est alors égale à la valeur de consigne Eor de la tension sur le bus L, - Un convertisseur R2 du type abaisseur de tension monté en régulateur de courant de sortie (figures 7 et 8). La tension Es est alors égale à la tension batterie Vb et la charge de celle-ci s'effectue à courant constant, - Un convertisseur R3 du type élevateur de tension monté en régulateur de tension de sortie (figure 9) avec une valeur de consigne Eor en modes 3 et 4. La figure 10 représente sous la référence "R1.R2", la caractéristique d'entrée à charge constante de l'ensemble des deux régulateurs R1 et R2 en mode 1 (tableau 2). 1.5 - Les risques d'instabilité dans un système d'alimentation classique La figure 11 représente la caractéristique de charge globale d'un système d'alimentation classique lorsque R1 et R2 travaillent simultanément. Sur cette figure, la courbe référencée 1 est la caractéristique de sortie du générateur solaire G pour un éclairement et une température donnés et les courbes 2 à 5 sont des caractéristiques d'entrée R1.R2 pour différentes valeurs de la charge présentée au dit générateur, cette charge pouvant varier sous l'effet de la perturbation Pi. Si la poursuite est déclenchée à partir de la courbe 2 pour laquelle le point de fonctionnement est en X6, celui-ci se déplace sur la partie de la courbe 1 à tension pratiquement constante, passe en X5 (courbe 3) et atteint le point Xm qui est confondu avec le point MPP ; à cet instant, le point d'équilibre devenant métastable, le système diverge et se verrouille au point X2 avec décrochage des diverses boucles d'asservissement. Avec un système d'alimentation classique, il importe donc de conserver le point de fonctionnement suffisamment en deçà du MrP. La mise en décharge de la batterie devient nécessaire dès que l'on s'en approche un peu trop. I1 est impossible en toute rigueur de travailler exactement au point T1PP et d'obtenir un transfert de puissance maximal. 2 - Le système d'alimentation selon l'invention 2.1 - Description générale La figure 12 représente le schéma détaillé d'un premier type de réalisation du système d'alimentation selon l'invention qui est réalisé de manière telle qu'il ne présente aucune possibilité d'instabilité. Ce système comporte - Le générateur solaire G, le circuit de batterie B et le bus L fournissant l'énergie à la charge Rc, - Les convertisseurs de tension à découpage R1, R2 qui sont du type abaisseur et R3 qui est du type élévateur. Les circuits de transfert de puissance sont référencés PT1, PT2, PT3, les circuits de modulation sont référen cés PWM1, PWM, PWM3 et les détecteurs d'écart sont référencés N1, N2, N3, 3 > N4, En outre, chaque convertisseur comporte un filtre passe-bas d'entrée F1, F2 F3, - Le circuit de contrôle OPC du point de fonctionnement dont la tension de sortie y.Ir contrôle le calage, en permanence, du point X au point de puissance ce maximale MPP, - Le détecteur de modes MD, - Les capteurs de courant C1 à C5 fournissant une tension proportionnelle au courant mesuré.Ainsi, le capteur G5 fournit une tension y.Io proportionnelle au courant Io consommé par la charge Rc. Le détecteur de modes MD est un comparateur de tensions dont la plage d'hystérésis u est réglable. I1 commande les connmutations de modes pour lesquelles on peut concevoir différents critères, Par exemple, les critères choisis peuvent porter sur les valeurs respectives des courants Ig et Io. Dans ce cas, le détecteur MD reçoit des tensions y.Io et y.Ig représentant ces courants et qui sont proportionnelles, respectivement, aux puissances Wc (pour R1 constant) et Wg. Les conditions de puissance spécifiées au tableau 2 sont des conditions théoriques. Dans la pratique, il est nécessaire de prendre des marges importantes par rapport à ces conditions de façon à obtenir un fonctionnement stable après une commutation de mode, Ces marges sont établies par le réglage de la tension d'hystérésis u du détecteur MD, Avec une telle commutation de mode utilisant les courants Ig et lo, un signal apparait sur la sortie ml (m3) du détecteur MD pour Wg > Wc (wg Wc), Le circuit représenté sur la figure utilise les modes de fonctionnement 1, 3, 4 (voir tableau 1) selon les valeurs relatives de Wg et Wc et parcourt ainsi un cycle de fonctionnement que l'on appellera "cycle C (134)". Ces signaux ml et m3 sont utilisés pour commander la commutation de modes par l'intermédiaire des inverseurs Swl, Sw2, Sw3 agissant respectivement sur les convertisseurs R1, R2, R3. Ce système d'alimentation selon l'invention présente la caractéristique particulière que, lorsqu'une partie de la puissance Wc est fournie par le générateur G, celui-ci débite du courant dans un convertisseur (R2 en mode 1, R1 en mode 3) connecté en régulateur de courant d'entrée, la valeur de ce courant étant fixée par celle du courant de consigne Ir fourni par le circuit OPC. Un convertisseur de ce genre présente ure caractéristique d'entrée telle que le système ne peut plus présenter d'instabilité. 2.2 - Le convertisseur-régulateur de courant d'entrée En mode 1, par exemple, la tension de consigne y.Ir fournie par le circuit OPC est appliquée au détecteur d'écart N3 du régulateur R2 qui reçoit également une tension y.Ii proportionnelle au courant d'entrée Ii (capteur C2 > . Le circuit de modulation PWI12 est réalisé de manière que le convertisseur laisse passer un courant dont la valeur est égale à celle du courant de consigne Ir. Ce courant est absorbé par le circuit de batterie qui présente une tension constante de sorte que ce courant est proportionnel à la puissance absorbée par le dit circuit. La valeur du courant de consigne Ir est choisie telle que la caractéristique d'entrée de ce convertisseur soit celle d'un générateur de f.e.m. Er et de résistance interne 1/ : on verra au paragraphe 2.4 que cette caractéristique est élaborée grâce à une boucle d'asservissement particuliere. La figure 13 représente cette caractéristique pour deux valeurs X 1 et A 2 du paramètre #, la tension Er étant égale à Vb ou à Eo selon que l'on se trouve en mode 2 ou en mode 3. La figure 14 représente la caractéristique globale du système d'alimentation dans ces deux modes où seul un régulateur est connecté au générateur G. Si l'on considère la caractéristique globale constituée par la courbe de géné- rateur référencée 1 et par la droite de pente X 1, on voit que ltéquation du convertisseur connecté en régulateur de courant d'entrée s'écrit I = X (Vg-Er) (1), avec Er égal à Vb ou à Eo selon le mode de fonctionnement. Le procédé d'obtention de cette caractéristique particulière sera décrit au paragraphe 2.4. 2.3 - Stabilité inconditionnelle du système selon l'invention En mode de fonctionnement 1 (voir tableau 2), on a un fonctionnement simultané des convertisseurs R1 et R2 selon les caractéristiques d'entrée qui sont représentées respectivement sur les figures 6 et 15. La ligure 16 représente la caractéristique globale du système dans ce mode 1 dans laquelle - Les courbes 1, 2, 3 sont des caractéristiques de sortie du générateur G pour diverses valeurs de la perturbation Pg, - Les courbes 4, 5, 6 sont les caractéristiques R1.R2 (caractéristique d'entrée des convertisseurs R1 et R2 connectés en parallele) pour lesquelles le sys tème est calé au MPP (points de fonctionnement X1, X2, X3). On notera que le segment oPl est commun à ces courbes 4, 5, 6. En examinant cette figure, on voit que - La courbe 6, pour laquelle A > # O, ne peut avoir qu'un seul point d1inter- section avec la courbe 3, - La courbe 4, pour laquelle X part et d'autre du point P1 de sorte qu'on peut avoir des points de fonc tionnement multiples si la position de ce point n'a pas été choisie telle que le segment OP1 ne puisse jamais couper la caractéristique la plus basse du générateur G, - La courbe 5, pour laquelle A = A o, est une courbe limite séparant les deux types de courbes étudiés ci-dessus. En résumé, on voit que le montage du convertisseur R2 en régulateur de courant d'entrée permet d'éliminer toute instabilité de fonctionnement en mode 1 si la position du point P1 est convenablement choisie et contrôlée en permanence. On notera que, si on désire ne pas hêtre assujetti à cette contrainte, il suffit d'imposer une valeur minimale au paramètre X telle que A > A O. Dans ce cas, le point de fonctionnement pour une courbe basse telle que la courbe 1, s'établira au point X'l un peu en deçà du MPP. En mode de fonctionnement 2, on a un fonctionnement simultané des convertisseurs R2 et R3. Dans ces conditions - Le convertisseur R3 stabilise la tension Eo sur le bus L, - Le convertisseur R2 fonctionne comme en mode 1, à cette différence près que la charnière de sa caractéristique d'entrée se situe à l'abscisse Vb et non plus à l'abscisse Eo. La figure 13 représente la caractéristique d'entrée de R2 dans ce mode 2. On rappellera que, dans ce cas, le courant absorbé I est donné par l'équation I = A (Vg-Vb) (1). La figure 14 représente la caractéristique globale du système. On voit que celui-ci ne peut présenter aucune instabilité de fonctionnement. En mode de fonctionnement 3, le système impose le fonctionnement simultané des convertisseurs R1 et R3. - Le convertisseur R1 fonctionne comme le convertisseur R2 dans les modes 1 et 2, - Le convertisseur R3 stabilise la tension Eo sur le bus L. Les figures 13 et 14 sont également valables mais s'appliquent main tenant au courant I traversant le régulateur R1. Comme sa tension de sortie est la tension bus Eo, on a I = A (Vg-Eo). On voit ainsi que, dans les modes 1, 2, 3 pour lesquels deux convertisseurs travaillent simultanément, il y a un découplage total entre la fonction de régulation de la tension sur le bus L et la fonction de contrôle du point de fonctionnement. En mode 4 où le régulateur R3 travaille seul en assurant la stabilisation de la tension Eo, les problèmes d'optimisation ne se posent pas puisque c'est le cas où le générateur solaire ne fournit pas d'énergie (Wg + O). On notera que les modes 2 et 3 s'excluent mutuellement puisqu'ils correspondent tous deux au cas Wg Le système d'alimentation peut donc être organisé non seulement seLon le cycle C (134) auquel correspond le schéma de la figure 12 mais également selon un cycle C (124) auquel correspond le schéma de la figure 17. Au point de vue des performances, ces deux cycles présentent certaines différences a) Cycle C (124) : Le système est organisé de manière telle que, selon les valeurs respectives de Wg et Wc, on utilise l'un des modes 1, 2 ou 4. Le système présente alors l'avantage de la plus grande simplicité ; R1 et R3 sont de très classiques régulateurs de tension et seul R2,fenctionnant en régulateur de courant d'entrée,assure le maintien au MPP. Le tableau 2 montre que, dans ce cas, il y a une commutation en tout ou rien du courant consommé par la charge, lors du passage du mode 1 au mode 2 et inversement,due due au fait que énergie est fournie à la charge Rc soit par le convertisseur R1 soit par le convertisseur R3.Une telle commutation risque de poser des problèmes des que la consommation atteint des valeurs importantes ; des transitoires peuvent alors apparaitre sur le bus L. b) Cycle C (134) : Le système est organisé de manière telle que, selon les valeurs respectives de Wg et Wc, on utilise l'un des modes 1, 3 ou 4. Le tableau 2 montre que, dans ce cas, le convertisseur R1 demeure en service pendant les modes 1 et 3, le convertisseur R3 ne fournissant - en mode 3 - que l'appoint de courant nécessaire au maintien de la tension de bus à la valeur requise Eo. Ce courant est fourni de manière progressive de sorte qu'il n'apparait pas de transitoires sur le bus L. En outre, la commutation s'effectue au niveau des circuits de faible puissance. Enfin le rendement obtenu est meilleur puisque, contrairement au mode 2, le mode 3 n'oblige pas la puissance provenant du générateur G à traverser deux régulateurs en cascade. 2.4 - Le circuit OPC de contrôle du point de fonctionnement Le circuit OPC, qui est relié aux autres composants du système par les bornes Z1 à Z4, comporte le générateur G de signaux sinusoidaux-(fréquen- ce f), les détecteurs d'écart NS, N6, le multiplicateur analogique MP du type "un quadrant", l'amplificateur R4 connecté en circuit intégrateur (symbolisé par le condensateur K1), le démodulateur synchrone SD et les filtres F4, F5. Dans ce circuit, une tension sinusoidale d'amplitude y.hI fournie par le générateur G est appliquée d'une part au détecteur N5 et d'autre part au démodulateur SD. Ce circuit N5 reçoit également une tension y.I'r fournie par le multiplicateur MP et une tension y.i. Son signal de sortie, sur la borne Z1, est y.Ir = y.I'r + y.t I + y.i (2). En mode 1 (voir figure 12), et également en mode 2, ce signal y.Ir constitue la tension de consigne du convertisseur R2 connecté en régulateur de courant d'entrée de sorte que le courant li qu'il absorbe est modulé à la fréquence f avec une amplitude y. I. Le courant Ig fourni par le générateur G est donc modulé à la même fréquence et la modulation du courant de batterie est, en régime permanent, propos tionnelle aux variations de puissance Wg, comme on l'a vu lors de la description de la figure 3.b. Comme le courant traversant R2 est absorbé par le circuit batterie, le capteur de courant C3 fournit un signal appliqué à la borne Z2 du circuit OPC et dont la composante alternative représente la variation de puissance t Wg. Les signaux A I et # Sg sont appliqués au démodulateur SD qui fournit une tension d'erreur e dont la valeur est positive ou négative selon que le point X se trouve dans la zone CVZ ou dans la zone CCZ (voir figures 3.a et 3.b) de la caractéristique du générateur G. On notera que : - Lorsque le point de fonctionnement X se trouve au voisinage du coude de la caractéristique du générateur G, la modulation I I provoque l'apparition d'harmoniques et en particulier d'harmonique 2. Ces composantes indésirables sont éliminées par ie filtre passe-bas F4, - Le signal de sortie du démodulateur SD est filtré par le filtre passe-bas F5 de manière à éliminer la fréquence f. La tension d'erreur e est appliquée à l'intégrateur R4 dont le signal de sortie X est appliqué à l'une des entrées du multiplicateur Mr dont la deuxième entrée reçoit un signal (Vg-Eo) fourni par le détecteur d'écart N6. Les équations du signal de sortie du multiplicateur sont donc y.I'r = y..(Vg-Eo) (3) Vg-Eo > O Yv A > O. On not era que y y est un coefficient multiplicateur ayant les dimensions d1une conductance, l'équation (3) est identique (au facteur y près) à l'équation (I) du paragra phe 2.2 en posant I'r = I. On voit donc que le signal fourni par le multi plicateur permet d'obtenir la caractéristique d'entrée de convertisseur représentée sur les figures 13 et 15, les deux inégalités sont matérialisées par le fait que le circuit Mr est du type "un quadrant". En mode 3, la tension y.Ir (voir équation 1) constitue la tension de consigne du convertisseur R1 qui se trouve ainsi connecté en régulateur de courant d'entrée. Le courant Ir est égal au courant fourni au bus L par ce convertisseur et, lorsqu'il est modulé, cette modulation se trouve dans le courant fourni par R3 de sorte que la variation de puissance A Wg est mesurez, comme en mode 1, par le capteur C3. On va maintenant décrire l'exécution du calage du point X au MrP en utilisant, dans la figure 14 affectée aux modes 2 et 33 la caractéristique du générateur solaire référencée 1. Sur cette figure, on a représenté une droite de charge (caractéristique d'entrée de R1) dont la pente # 1 est telle que le point X1 est confondu avec le MPP. Si la droite ne coupe pas la courbe 1 au MrP mais au point X'1, le circuit SD délivre, à chaque période du signal A I, un signal d'erreur e positif et l'intégrateur R4 fournit un signal positif croissant #. I1 en résulte que le courant I'r croit et que le point X'1 se déplace vers le point Xl. Au fur et à mesure que ces deux points se rapprochent, le taux de croissance de A diminue et, lorsque X1 et X'1 sont confondus, on a e = O et A demeure constant : le système est calé au MPP. Si une perturbation amène le point de fonctionnement en X"1, on a un signal d'erreur négatif qui provoque la diminution de # jusqu'd ce que le système se cale à nouveau au MrP. Le calame s'effectuc de la mine manière en mode 1, les caractéristiques utilisées étant celles représentées sur la figure 16. Quant au terme (Vg-Eo) de l'équation (3), on voit que - En mode 1, le point P1 est choisi tel que l'on ait toujours Vg-Eo - En mode 3, on peut avoir Vg-Eo ve bloqué : on passe alors en mode 4. Enfin, on notera qu'à la mise sous tension de l'alimentation, on peut avoir Vg C Vb d'où I'r = O. La tension y.i appliquée en permanence au détecteur N5 permet d'avoir, dans ce cas, une tension de consigne de valeur non nulle qui peut être modulée convenablement par le signal y.hI. 2.5 - La commutation de modes La commutation de modes pour le parcours du cycle C (134) est contr- lée d'une part par les signaux ml et m3 fournis par le détecteur de modes MD et d'autre part par le terme (Vg-Eo) de l'équation (3). a) Fonctionnement en mode 1 (signal ml et inverseurs Swl, Sw2, Sw3 en position mi) - Le convertisseur R1 fonctionne en régulateur de tension de sortie et assure la stabilisation de la tension Eo, - Le convertisseur R2 fonctionne en régulateur de courant d'entrée et assure le contrôle du point de fonctionnement, - Le convertisseur R3 est bloqué par l'application d'une tension de consigne de valeur nulle. b) Fonctionnement en mode 3 (signal m3 et inverseurs en position m3) - Le convertisseur R1 fonctionne en régulateur de courant d'entrée et assure le contrôle du point de fonctionnement, - Le convertisseur R2 est bloqué par l'application d'une tension de consigne de valeur nulle, - Le convertisseur R3 fonctionne en régulateur de tension de sortie et assure la stabilisation de la tension Eo. c) Fonctionnement en mode 4 (signal m3 et inverseurs en position m3) - Le convertisseur R1 est toujours connecté comme en mode 3 mais comme on a Vg matiquement bloqué, - Le convertisseur R2 reste bloqué, comme en mode 3, - Le convertisseur R3 fonctionne en régulateur de tension de sortie et assure, comme en mode 3, la stabilisation de la tension Ko. On notera que le réglage de la tension d'hystérésis u du détecteur MD permet de contrôler les conditions de commutation entre les modes I et 3 et inversement. 2.6 - Le système fonctionnant selon le cycle C (124) La figure 17 représente un schéma simplifié du système fonctionnant selon le cycle C (124). Ce schéma ne diffère de celui de la figure 12 que par la commutation de modes Ainsi a) Fonctionnement en mode 1 : Les commutateurs Swl, Sw3 et Sw4 sont en position ml. Dans le circuit OPC (voir figure 12) le détecteur N6 fournit une tension (Vg-Eo). La tension de consigne y.Ir est appliquée au convertisseur 82 de sorte que le fonctionnement est analogue à celui du cycle C (134). b) Fonctionnement en mode 2 : - Le commutateur 's1 est en position m2, ce qui bloque le convertisseur R1, - Le commutateur Sw3 en position m2 de sorte que le convertisseur R3 fonctionne assurant la stabilisation de la tension Eo, - Le commutateur Sw4 est en position m2 de sorte que le détecteur N6 fournit une tension (Vg-Vb) > O, - La tension y.Ir est toujours appliquée au convertisseur R2 qui absorbe ainsi toute l'énergie fournie par le générateur G. La caractéristique globale correspondante est celle de la figure 13 avec Er = Vb. c) Fonctionnement en mode 4 : Le détecteur de modes MD délivre toujours un signal mb mais3 dès que Vg-Vb C O, la tension de consigne y.Ir s'annule de sorte que le convertisseur R2 se bloque et que le convertisseur R3 demeure seul en fonctionnement pour alimenter la charge Ra. Bien que la présente invention ait été décrite en relation avec des exemples particuliers de réalisation, il est clair qu'elle n'est pas limitée aux dits exemples et qu'elle est susceptible d'autres variantes ou modifications sans sortir de son domaine. REVENDICATIONS 1 - Système d'alimentation-utilisants comme source d'énergie primaire, un générateur d'énergie G présentant une caractéristique de sortie analogue à celle d'une diode inversée telle que, par exemple, un générateur solaire et comportant, en outre3 une batterie B de tension Vb et une barre régulée d'alimentation des charges ou "bus" L, ces trois éléments étant connectés deux à deux par l'intermédiaire de trois convertisseurs de tension à découpage R1 (convertisseur de type abaisseur assurant la liaison entre le générateur G et le bus L), R2 (convertisseur assurant la liaison entre le génd.- rateur et la batterie B), R3 (convertisseur assurant la liaison entre la batterie B et le bus L), le dit système étant caractérisé - en ce que premièrement, lorsque la puissance Wg fournie par le générateur G est supérieure à la puissance Wc absorbée par la charge, les convertisseurs R1 et R2 sont en fonctionnement (mode de fonctionnement 1), deuxièmement, lorsque Wg et R3 (mode 2) soit les convertisseurs R1 et R3 (mode 3) et troisièmement, lorsque Wg # O, on fait fonctionner le convertisseur R3 seul (mode 4), - en ce qu'un détecteur de mode MD compare en permanence deux informations caractérisant les puissances Wg et Wc et délivre soit un signal ml si wu WgWc soit un signal m2 (ou m3) si Wg des tensions proportionnelles, respectivement, au courant Ig fourni par le générateur G et au courant 10 absorbé par la charge, - en ce que la régulation de la tension Eo sur le bus L est contr8Iée, en mode 1 par le régulateur R1 et, en modes 2, 3 et 4 par le régulateur R3, - en ce que le contrôle du point de fonctionnement du système pour assurer a stabilité inconditionnelle et l'optimisation du transfert de puissance s'effectue en modifiant la valeur du courant de consigne du convertisseur R2 (en modes 1 et 2) ou R1 (en mode 3), le dit régulateur étant alors connecté en régulateur de courant d'entrée avec une valeur instantanée du courant de consigne telle que le dit convertisseur présente une caractéristique d'entrée linéaire de pente A analogue à celle d'un dipôle comportant une source de tension Er (Er = Vb en mode 2, Er = Eo en modes 1 et 3) de résistance inter ne variable 1/#, - en ce que le courant de consigne du convertisseur connecté en régulateur de courant d'entrée est fournI par un circuit OPC de contrôle du point de fonc tionnement, le dit circuit comportant un circuit d'élaboration du signal d'erreur e de la position du point de fonctionnement X par rapport au point de puissance maximale MPP et un circuit de calcul du courant de consigne Ir en fonction de la valeur intégrée # du dit signal d'erreur e et de la diffé- rence entre la tension Vg à la sortie du générateur G et la tension Eo en modes 1 et 3 ou de la tension batterie Vb en mode 2. 2 - Système d'alimentation selon la caracteristiquc 1 dans lequel le circuit OPC de contrôle du point de fonctionnement est caractérisé - en ce que le circuit d'élaboration du signal d'erreur comporte premièrement un générateur G de signaux sinusoSdaux fournissant un courant de test # I qui module le courant déconsigne Ir du convertisseur connecté en régulateur de courant d'entrée de sorte que le courant Ig fourni par le générateur G est également modulé et que le point de fonctionnement X se déplace sur la carac téristique de sortie du dit générateur et deuxièmement un démodulateur syn chrone qui compare le dit courant A i au courant Ib absorbé par la batterie B,le dit courant Ib étant proportionnel à la puissance Wg, et qui fournit un signal d'erreur e de valeur positive ou négative selon que le point de fonctionne ment X se trouve au delà (zone à tension quasi-constante) ou en deçà (zone à courant quasi-constant) du point MPP, - en ce que le circuit de calcul du courant de consigne Ir comporte premièrement un amplificateur intégrateur R4, C1 fournissant la valeur intégrée > k de la tension d'erreur, deuxièmement un circuit multiplicateur analogique tffl du type "un quadrant" auquel sont appliqués d'une part le signal # et d'autre part un signal d'amplitude (Vg-Eo) si l'on se trouve en modes 1 ou 3 ou d'amplitude (Vg-Vb) si l'on se trouve en mode 2, le dit circuit Mr délivrant un courant I'r de contrôle de la pente du convertisseur fonctionnant en ré gulateur de courant d'entrée, - et en ce que le courant de consigne Ir est obtenu en additionnant le courant de test A I au courant I'r. 3 - Système d'alimentation selon les revendications 1 et 2 dans lequel les variations relatives des puissances Wg et Wc provoquent des commutations entre les modes de fonctionnement 1, 3 et 4 ou cycle C (134) caractérisé - en ce que la modulation en durée des signaux de commande du convertisseur à découpage R1 est contrôlée par un signal d'erreur égal soit à la différence entre la valeur de consigne Eor et la valeur vraie Eo de la tension sur le bus L lorsque le détecteur de mode MD délivre un signal ml soit à la diffé rence entre le courant de consigne Ir et le courant d'entrée du dit conver tisseur lorsque le détecteur de mode MD délivre un signal m3, le dit conver tisseur se trouvant automatiquement bloqué lorsqu'en mode 4 on a Vg-Eo et Ir = 0, - en ce que la modulation en durée des signaux de commande du convertisseur R2 est contrôlée soit par un signal d'erreur égal à la différence entre le courant de consigne Ir et le courant traversant le convertisseur lorsque le détecteur MD délivre un signal ml soit par un signal d'erreur nul qui le bloque lorsque le détecteur MD délivre un signal m3, - et en ce que la modulation en durée des signaux de commande du conver tisseur R3 est contrôlée soit par un signal d'erreur égal à la différence entre les tensions Eor et Eo lorsque le détecteur MD délivre un signal m3 soit par un signal de valeur nulle qui le bloque lorsque le détecteur MD délivre un signal ml. 4 - Système d'alimentation selon les revendications 1 et 2 dans lequel les variations relatives des puissances N2 et Wc provoquent des commutations entre les modes 1, 2 et 4 ou cycle C (124) caractérisé - en ce que la modulation en durée des signaux de commande du convertisseur R1 est contrôlée soit par un signal d'erreur égal à la différence entre les tensions Eor et Eo lorsque le détecteur MD délivre un signal ml soit par un signal de valeur nulle qui le bloque lorsque le détecteur MD délivre un signal m2, - en ce que la modulation de durée des signaux de commande du convertisseur R2 est contrôlée par un signal d'erreur égal à la différence entre le courant de consigne Ir et le courant traversant le convertisseur, le dit conver tisseur se trouvant automatiquement bloqué lorsque mode 4 on a Vg-Vb O et Ir ' O, - et en ce que la modulation de durée des signaux de commande du conver tisseur R3 est contrôlée soit par un signal d'erreur égal à la différence entre les tensions Eor et Eo lorsque le détecteur MD délivre un signal m2 soit par un signal de valeur nulle qui le bloque lorsque le détecteur MD délivre un signal ml.