Brevet FR2331904A1 — publié le 19770610

Les groupes DIESEL-ALTERNATEURS de par leur facilite de mise en oeuvre et leur souplesse d'exploitation, sont largement utilisés pour la production d'énergie électrique sur des microréseaux isolés dont la fréquence ntest pas rigoureusement constante dans le temps. Ce type de réseaux se rencontre non seulement dans des régions reculées non desservies par un réseau important interconnecte, mais aussi a bord de bateaux de gros tonnage. Les plates-formes de forage, en mer par exemple, sont équipées de plusieurs groupes diesel-alternateurs constamment maintenus en état dedémartage immédiat. Au fur.et mesure des besoins, reprise de forage par exemple, la centrale d'énergie doit répondre très rapidement en démarrant et couplant au réseau un ou plusieurs de ses groupes en veille. Il est souhaité que cette opération s'effectue rapidement et automatiquement quelle que soit la valeur de la fréquence du réseau de bord à cet instant. La présente invention a pour objet un procédé de synchronisation automatique d'un groupe diesel-alternateur sur un réseau en utilisant directement comme référence la fréquence de ce réseau, dont la tension est disponible aux bornes d'un transformateur de potentiel, et cosine information de vitesse du groupe, la fréquence de la tension disponible au secondaire d'un transformateur de mesure relié a l'alternateur.La synchronisation s'effectue au moyen de deux circuits détecteurs de fréquence dont les étages d'entrez sont insensibles à la forme d'onde et à l'awplitude du signal d'entrée. Ces étages sont essentiellement constitués par des convertisseurs fréquence-tension identiques à grande précision et de tres faible dérive en fonction du temps et de la température, l'un de ces convertisseurs étant piloté par la fréquence du réseau dont la tension est disponible aux bornes du transformateur de potentiel, l'autre etant piloté par l'information vitesse du groupe > prise directement aux bornes de I'enroulemënt secondaire du transformateur de mesure relié à l'alternateur. L'information 'vitesse du groupe" peut être prise directement aux bornes de l'enroulement secondaire d'un transformateur de mesure de tension de l'alternateur car, basse vitesse, et alternateur désexcité, le rémanent est encore suffisant pour assurer le fonctionnement du convertisseur fréquence-tension auquel il est relié. Les signaux issus de chaque convertisseur sont comparés dans un melangeur, et le signal d'erreur résultant est introduit dans les circuits d'un régulateur de vitesse électrique pilotant le moteur DIESEL. La chatne de réglage fonctionnant sans statisme lorsque le groupe n'est pas couplé, la vitesse de la machine se stabilise exactement à celle correspondant à la fréquence du réseau. Une poIarisation ajustable permet de décaler légèrement les deux fréquences afin d'assurer le glissement indispensable pour un couplage synchrone. Cette possibilité de prendre l'information nvitesse du groupe" sous forme de fréquence directement aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur de mesure de l'alternateur, que lton compare directement à la fréquence du réseau prise aux bornes d'un transformateur de potentiel, présente l'avantage de pouvoir faire rapidement un couplage automatique sans intervention manuelle, ce qui est appreciable dans un réseau de faible puissance et de fréquence non stable dans le temps où les mises en route des groupes peuvent être fréquentes en fonction des besoins de l'installation. Ci-après, à titre d'exemple, la séquence de synchronisation-d'un groupe diesel-alternateur sur un réseau de faible puissance, en référence à la figure annexée. On voit sur le schéma de la figure annexée un moteur diesel 5 entraînant un alternateur dont on veut réaliser le couplage sur le réseau de faible puissance d'une plate-forme de forage, dont la fréquence peut varier dans le temps. L'information "vitesse du groupe" est prise sous forme d'une fréquence au secondaire d'un transformateur de mesure I relié à l'aIternateur, le rémanent étant suffisant, groupe à l'arrêt et alternateur désexcité pour donner un signal valable que l'on introduit dans un convertisseur fréquence-tension 2, à grande précision et à très faible dérive en fonction du temps, ce convertisseur étant insensible à la forme d'onde et à l'amplitude du signal d'entree, qui peut varier de 0,1 eff. à 220 V eff. La fréquence du réseau est relevée directement aux bornes d'un transformateur de potentiel I' et introduite dans un convertisseur fréquence tension 2' identique au convertisseur de fréquence tension I. les signaux tension issus de ces deux convertisseurs 2 et 2' sont comparés dans un mélangeur 3 et le signal d'erreur résultant est injecté dans les circuits d'un régulateur de vitesse électronique qui commande la position de l'organe réglant du moteur diesel 5 actionnant l'alternateur du groupe. La chatne de réglage fonctionnant sans statisme lorsque le groupe n'est pas couplé, la vitesse de la machine se stabilise exactement à celle correspondant à la fréquence du réseau. Une polarisation ajustable (6) permet de décaler légèrement les deux fréquences afin d'assurer le glissement indispensable pour un couplage synchrone. La mise en marche et le couplage automatique sur le réseau se fait de la façon suivante - le groupe à l'armet se trouve normalement dans les conditions thermiques permettant un démarrage immédiat du moteur diesel d'entraSnementX Lorsque tordre de démarrage est donné, l'étage de puissance du régulateur (4) est mis sous tension.Le dispositif limiteur d'ouverture incorporé au régulateur amène alors l'organe réglant du moteur diesel à un écran prédéterminé ajustable et l'air comprimé est injecté dans les cylindres du moteur diesel : le groupe démarra. Au voisinage de la vitesse nominale, le cachyxètre du régulateur 4 prend le groupe en charge et l'amène rapidement au synchronisme sans dépassement, grâce à ses circuits correcteurs ; le groupe se trouve alors en marche à vide avec un léger glissement de sa vitesse par rapport à la fréquence du réseau. Le coupleur est mis en service à un seuil de vitesse de190a de la vitesse nominale par exemple. II vérifie au moyen des signaux émis par le transformateur de mesure I relié à l'alternateur et des signaux émis par le transformateur de potentiel I' relié au réseau, les conditions de tension et de phase de l'altier nateur excité par rapport à celles du réseau, et donne l'ordre de couplage lors du passage à zéro de la phase. REVENDICATION Procédé de synchronisation automatique d'un groupe moteur alternateur sur un réseau, caractérise en ce qu'on utilise directement comme référence la fréquence de ce réseau, dont la tension est disponible aux bornes d'un transformateur de potentiel (I') et, comme information de vitesse du groupe, la fréquence de la tension disponible au secondaire d'un transformateur de mesure (I) de l'alternateur, ces signaux étant introduits respectivement dans deux convertisseurs de fréquence-tension identiques (2' et 2) à grandeprécision et à très faible dérive en fonction du temps, les signaux issus de chaque convertisseur etant comparés dans un mélangeur (3), le signal d'erreur résultant étant introduit dans un régulateur de vitesse électrique (4) lequel pilote l'organe réglant du moteur.