Brevet FR2443762A1 — publié le 19800704

La présente invention concerne un système d'alimentation d'un réseau électrique en courant alternatif à partir d'un aéromoteur comprenant un aéromoteur, un alternateur, accouplé mécaniquement à l'aéromoteur, une machine à courant continu et une batterie d'accumulateurs. On connais déjà un système d'alimentation d'un réseau à partir d'un aéromoteur, comprenant cet aéromoteur, un alternateur, accouplé mécaniquement à l'aéromoteur, une batterie d'accumulateurs, chargée par l'alternateur, et un convertisseur statique, ou onduleur, alimenté par la batterie et branché sur le réseau. Un tel système présente l'inconvénient d'être cher, à cause de la présence de l'onduleur. Un autre système connu comprend un aéromoteur, un premier alternateur, accouplé mécaniquement à l'adromoteur, une batterie d'accumulateurs, chargée par cet alternateur, et un convertisseur tournant, constitué d'une machine à courant continu et d'un deuxième alternateur alimenté par la batterie et branché sur le réseau. Ce système présente lXincor.vinient d'être dune mise en oeuvre lourde et d'avoir un mauvais rendement. I1 existe aussi un système comprenant un aéromoteur, un seul alternateur, accouplé mécaniquement à l'aéromoteur et branché sur le réseau, et un groupe électrogène branché sur le réseau. Cette solution présente aussi un inconvénient, à savoir l'absence d'accumulation électrique et le branchement permanent du groupe électrogène sur le réseau. Il existe enfin un système comprenant un aéromoteur, un alternateur, accouplé mécaniquement à l'aéromoteur, un groupe électrogène, et un dispositif de commutation pour brancher l'alternateur ou le groupe électrogène sur le réseau. Cette dernière solution présente également un inconvénient lié au dispositif de commutation qui est fragile et cher. La présente invention vise donc à procurer un système d'alimentation ne présentant aucun des inconvénients des systèmes classiques. A cet effet, la présente invention concerne un système d'alimentation d'un réseau électrique en courant alternatif à partir d'un aéromoteur, comprenant un aéromoteur, un alternateur, accouplé mécaniquement à l'aéromoteur, une machine à courant continu et une batterie d'accumulateurs, caractérisé par le fait que ledit alternateur est celui d'un groupe convertisseur tournant compre nant ladite machine à courant continu, que la machine à courant continu est branchée sur ladite batterie, et que ledit alternateur est branché sur le réseau. L'agencement de l'invention permet un échange direct d'énergie entre l'aéromoteur et le réseau avec un rendement très élevé. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation préférée du système de l'invention représenté schématiquement sur la figure unique du dessin annexé. Le système de l'invention, représenté sur la figure, comprend un aéromoteur 1, illustré par son hélice, un groupe convertisseur tournant classique 2, constitué d'un alternateur 3, accouplé mécaniquement à l'aéromoteur 1, et d'une machine à courant continu 4, et une batterie d'accumulateurs 5, à laquelle est branchée la machine 4 du groupe 2. L'alternateur 3 est branché sur un réseau 6 à alimenter en courant alternatif. L'alternateur 3, en outre, est accouplé à l'aéromoteur 1 par l'intermédiaire d'une roue libre 7 qui permet l'accouplement de l'alternateur 3 àl'aéro- moteur 1 mais non l'inverse, et dont le rôle apparaîtra ciaprès. L'alternateur 3 est branché sur le réseau 6 par'intermé- du aire d'un commutateur 8.La machine 4 est connectée A la batterie 5 par l'intermédiaire d'une cellule de redressement 9-ehuntde par un contacteur 10. Les rôles du commutateur 8, de la cellule 9 et du contacteur 10 seront expliqués plus loin. Le convertisseur 2 comporte un réqulateur de vitesse Il pour la machine 4et un rêgtilateur de charge 12 pour la batterie 5. Le fonctionnement du système décrit ci-dessus est le suivant. Il sera d'abord admis que le contacteur 10 et le commutateur 8 qui possèdent une liaison mécanique ou électrique entre les contacts mobiles, illustrée en 13 sur la figure, sont dans la position représentée en traits pleins, c'est-à-dire que l'alternateur 3 est branché sur le réseau 6 et que la cellule de redressement 9 est court-circuitde par le contacteur 10 fermé. La puissance demandée par le réseau 6 et celle qui est fournie par l'aéromoteur 1 étant variables par nature, deux cas peuvent se présenter. Dans un premier cas, la puissance fournie par l'aéromoteur 1 est supérieure à celle qui est demandée par le réseau 6. Alors,le groupe 2 accélère jusqu'à une vitesse donnée correspondant à la fréquence provoquant le fonctionnement en génératrice de la machine à courant continu 4, qui fournit à la batterie 5, qui la stocke, une certaine puissance électrique qui est contrêloe par le régulateur de charge 12. Dans l'hypothèse où la puissance susceptible d'être stockée par la batterie 5 est supérieure à la différence entre la puissance fournie par l'aéromoteur 1 et la puissance demandée par le réseau 6, le régulateur de charge 12 maintient le convertisseur 2 à la vitesse de régulation électrique correspondant à la fréquence précisée ci-dessus. Dans l'hypothèse où la puissance susceptible d'être stockée par la batterie 5 est par contre inférieure à la différence entre la puissance fournie par l'aéromoteur 1 et la puissance demandée par le réseau 6, le groupe 2 accélère et sa vitesse dépasse ladite vitesse de régulation électrique, pour se stabiliser à la vitesse correspondant à la fréquence de régulation aérodynamique de l'aéromoteur 1. Dans un deuxième cas, la puissance fournie par l'aéromoteur 1 est inférieure à celle qui est demandée par le réseau 6. Alors, le groupe 2 ralentit jusqu'à une autre vitesse correspondant b la fréquence provoquant le fonctionnement en moteur de la machine d courant continu 4. Dans ce dernier cas, et le contacteur 10 étant fermé, c'est la batterie 5 qui fournit au moteur 4 une certaine puissance électrique qui est contrôlée par le régulateur de vitesse Il qui maintient donc le convertisseur 2 à cette dernière vitesse. Si, par manque de vent, l'aéromoteur 1 ne fournit plus aucune puissance, le groupe 2 n'est plus entrainé que par son moteur à courant continu 4, la roue libre 7 empêchant le groupe 2 de faire tourner l'hélice de l'aéromoteur i. On évite ainsi de gaspiller inutilement de l'énergie, d'autant plus que les pertes de l'hélice ne sont pas négligeables. Toute la puissance demandée par le réseau 6 est, dans une telle situation, prélevée sur lténer- gie stockée dans la batterie d'accumulateurs 5. Le système de l'invention comporte également un groupe électrogène de secours 14, à démarrage automatique, qui se met en marche dès que la batterie 5 atteint un certain état de décharge, et ce, indépendamment de la puissance fournie par l'aéromoteur 1. Ce groupe de secours peut être branché sur le réseau 6, par l'intermédiaire du commutateur 8, et sur la batterie 5, à la même borne que la cellule 9, par l'intermédiaire d'un redresseur 15 empêchant le passage du courant de la batterie 5 vers le groupe 14. Lors de la mise en marche du groupe de secours 14, le réseau 6 est commuté sur ce dernier par l'intermédiaire du commutateur 8, dont le contact mobile vient prendre la position illustrée en 16 sur la figure. Simultanément le contacteur 10 s'ouvre, son contact mobile relié à celui du commutateur 8 venant prendre la position illustrée en 17 sur la figure, et introduit entre la machine 4 et la batterie 5 la cellule de redressement 9, qui empêche le passage du courant de la batterie vers la machine. Ainsi, lorsque la charge de la batterie 5 tombe en dessous d'un certain seuil, le réseau 6 reste alimenté sans à-coups, par le groupe électrogène 14, qui recharge simultanément la batterie 5. Quant à la machine à courant continu 4, son fonctionnement en moteur est empêché par la cellule de redressement 9. Si, pendant le fonctionnement du groupe 14, le vent est suffisant, l'aéromoteur 1 recharge, conjointement avec le groupe 14, la batterie 5 par l'intermédiaire de la machine 4, fonctionnant toujours en génératrice, et de la cellule 9. Le système de l'invention, par conséquent, permet au groupe principal 2 de fonctionner à vitesse constante pendant une période prolongée, avec un fonctionnement discret du groupe de secours 14 dans les conditions énergétiques et thermiques les meilleures possibles. Par ailleurs, l'invention permet un échange direct d'énergie entre l'aéromoteur 1 et le réseau 6 avec un rendement très élevé, du fait de la présence du seul alternateur 3. R E V E N I) I C A T I 0 N S 1.- Système d'alimentation d'un réseau électrique en courant alternatif à partir d'un aéromoteur, comprenant un aéromoteur, un alternateur, accouplé mécaniquement i l'aeromoteur, une machine à courant continu et une batterie dtaccueulateurs, caractérisé par le fait que ledit alternateur est celui d'un groupe convertisseur tournant, comprenant ladite machine à courant continu, que la machine à courant continu est branchée sur ladite batterie, et que ledit alternateur est branché sur le réseau. 2.- Système d'alimentation selon la revendication 1, dans lequel est prévu un régulateur de vitesse de la machine à courant continu. 3.- Système d'alimentation selon ltune des revendications 1 et 2, dans lequel est prévu un régulateur de charge de la batterie. 4.- Système d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel est prévu un groupe électrogene de secours et un commutateur permettant de commuter le réseau, soit sur l'alternateur du groupe convertisseur tournant, soit sur le groupe électrogène de secours0 5.- Système d'alimentation selon la revendication 4, dans lequel est prévue une cellule de redressement connectée entre la machine à courant continu et la batterie pour empocher tout écoulement de courant de la batterie vers la machine, la cellule étant shuntée par un contacteur agencé pour outre actionné simultanément avec le dit commutateur. 6.- Système d'alimentation selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel le groupe électrogène de secours est connecté à la batterie. 7.- Système d'alimentation selon la revendication 6, dans lequel le groupe électrogène est connecté à la batterie par l'intermédiaire d'une cellule de redressement. 8.- Système d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'alternateur du groupe convertisseur tournant est accou plé à l'aéromoteur par l'intermédiaire d'une roue libre.