Brevet FR2879329A1 — publié le 20060616

La présente invention concerne un système de téléalimentation d'un équipement en courant électrique continu basse tension. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de l'alimentation électrique sous basse tension et faible puissance d'équipements distribués dans un local, et, plus particulièrement, les équipements de communication et de domotique. Actuellement, il est possible de téléalimenter un équipement à partir d'un réseau de télécommunication fournissant un courant continu sur une prise dédiée à l'intérieur du local où se trouve ledit équipement. C'est le cas io par exemple du réseau téléphonique commuté (RTC) qui distribue le long d'une ligne à deux conducteurs débouchant sur une prise téléphonique placée dans le local à la fois le signal téléphonique proprement dit et l'alimentation continue de 48 V nécessaire au fonctionnement de l'appareil téléphonique. Ce type de téléalimentation existe aussi pour les réseaux RNIS et IP et les équipements concernés peuvent être, outre des appareils téléphoniques, des modems, des bornes radio, etc. Bien entendu, la disponibilité des différents services proposés par l'opérateur du réseau de télécommunication, par exemple, est garantie indépendamment de l'installation électrique de l'usager de l'équipement. On rappellera à cet égard que l'intérêt de la téléalimertation par une source extérieure au réseau de distribution de l'installation électrique de l'usager est d'éviter l'indisponibilité des équipements résultant de coupures d'alimentation dues à des interruptions de distribution, ainsi que le recours à des sources de courant continu auxiliaires comme des batteries d'autonomie de quelques minutes à quelques heures. Il est à noter, par ailleurs, que lorsque l'équipement doit être déporté à distance d'une prise de télécommunication, il faut soit transporter signal et alimentation par une nouvelle paire de conducteurs, soit transporter le signal par d'autres moyens, tel que le système connu sous le nom cle PLT (Power Line Telecommunication) qui utilise les conducteurs de l'installation électrique, laquelle fournit alors l'alimentation de l'équipement déporté. Aussi, un problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer un système de téléalimentation d'un équipement en courant électrique continu basse tension, qui permettrait de téléalimenter ledit io équipement quelle que soit sa position dans le local où il se trouve, notamment loin d'une prise téléphonique par exemple, tout en assurant la permanence de l'alimentation de l'équipement, en cas de coupures du courant du réseau de distribution électrique dudit local, et ceci sans qu'il soit nécessaire de recourir à des sources d'appoint additionnelles, ni à un recâblage de paires de conducteurs spécifiques. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que, ledit équipement étant disposé à proximité d'une installation électrique, ledit système comprend: - un module de téléalimentation alimenté par une source permanente de courant continu, apte à injecter un courant électrique de téléalimentation sur une borne de l'installation électrique, - au moins un module de conversion connecté à une autre borne de ladite installation électrique, ledit module étant apte à fournir un courant électrique continu basse tension pour ledit équipement à partir dudit courant électrique de téléalimentation reçu du module de téléalimentation à travers l'installation électrique Ainsi, on comprend que le système de téléalimentation conforme à l'invention utilise l'installation électrique existante, et, en particulier, les bornes ou prises présentes dans cette installation, pour faire circuler le courant électrique de téléalimentation depuis le module de téléalimentation jusqu'au module de conversion. Le problème du déport de l'équipement est résolu du fait que les bornes ou prises de courant sont généralement nombreuses dans les installations :3 électriques usuelles, et qu'il sera toujours possible de trouver une telle borne à proximité de l'endroit où l'équipement est installé. Comme cela a été indiqué plus haut, s'agissant d'un équipement de télécommunication, le signal ou les données pourront être transmis par un 5 système du type PLT ou équivalent. Par ailleurs, l'utilisation d'une:source permanente pour alimenter le module de téléalimentation rend le système conforme à l'invention indépendant des interruptions dans la distribution du courant réseau et assure ainsi la continuité de fonctionnement de l'équipement. io Selon l'invention, ladite source permanente de courant continu peut être une batterie, éventuellement chargée par le courant réseau, ou un élément de pile solaire. Elle peut être également fournie par un moyen de télécommunication, tel qu'une prise téléphonique alimentée en courant continu par le réseau téléphonique par une paire de conducteurs, comme mentionné is plus haut. Deux modes de fonctionnement peuvent être envisagés pour les modules de téléalimentation et de conversion. Un premier mode de fonctionnement consiste, selon l'invention, en ce que ledit module de téléalimentation comprend un onduleur apte à fournir un courant alternatif, et en ce que ledit module de conversion comprend un convertisseur alternatif/continu A titre d'exemple, la fréquence dudit onduleur est de l'ordre de 100 kHz. Un second mode de fonctionnement consiste, selon l'invention, en ce que ledit module de téléalimentation comprend un générateur de courant continu, et en ce que ledit module de conversion comprend un convertisseur continu/continu. Enfin, le système de téléalimentation, objet de l'invention, peut être utilisé de deux manières différentes, à savoir de manière permanente, l'équipement étant constamment alimenté par ledit système, ou de manière commuté, l'équipement étant nominalement alimenté par le courant réseau, le système de téléalimentation n'étant alors mis en oeuvre qu'en cas de défaillance du réseau de distribution. Dans ce dernier cas, l'invention prévoit que le module de téléalimentation est relié à ladite borne par un interrupteur, et en ce que l'équipement est relié au module de conversion ou à un adaptateur réseau par un commutateur, ledit équipement étant relié à l'adaptateur réseau quand l'interrupteur est ouvert et ledit équipement étant relié module de conversion quand l'interrupteur est fermé. Afin de pouvoir ajuster dynamiquement la tension du courant de téléalimentation injecté dans l'installation électrique et minimiser les pertes en ligne, il est prévu une mise en oeuvre avantageuse du système conforme à io l'invention consistant en ce qu'il comporte un dispositif de mesure d'impédance de l'installation électrique vue du module de téléalimentation. L'impédance de l'installation étant connue, il est possible de calculer la tension optimale du courant injecté pour obtenir le meilleur rendement de transfert de puissance vers le module de conversion. La mesure d'impédance peut se faire par exemple au niveau du module de téléalimentation par injection d'un signal de préférence sinusoïdal de fréquence donnée et mesure de l'affaiblissement selon toute méthode connue. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est un schéma général d'un système de téléalimentation conforme à l'invention. La figure 2 est un schéma d'un système de téléalimentation à fonctionnement permanent. La figure 3 est un schéma d'un système de téléalimentation à fonctionnement commuté. Sur la figure 1 est représenté un schéma général d'un système de téléalimentation d'un équipement 10, tel qu'une borne radio INIFI, dans un local équipé d'une installation électrique 20 alimentée par un courant domestique 230 V, 50 Hz, par exemple, produit par un réseau de distribution électrique. Cet équipement 10 de télécommunication doit recevoir un signal délivré sur une prise téléphonique 31 par une paire 32 de conducteurs aptes également à fournir une tension continue d'alimentation à un modem 33 ainsi qu'à un appareil téléphonique 34. De manière connue, le signal démodulé par le modem 33 peut être émis vers l'équipement 10 soit pal- liaison radio hertzienne, soit par liaison PLT à travers l'installation électrique 20. Le modem 33 est alimenté soit localement sur le réseau électrique, soit par la paire 32 de conducteurs afin d'éviter toute indisponibilité en cas de coupure dudit réseau électrique. Cependant, étant déporté à une distance éloignée de l'arrivée de la paire 32 de conducteurs, l'équipement 10 ne peut être alimenté directement io par la prise téléphonique 31, sauf à créer une liaison spéciale par câble entre la prise 31 et l'équipement 10, ce que l'on cherche à éviter compte tenu de la lourdeur de cette solution. La figure 1 illustre la solution proposée par l'invention qui consiste à mettre à profit la proximité de l'équipement 10 de l'installation 20 et, plus précisément, d'une borne 22 de l'installation pour téléalimenter ledit équipement au moyen d'un module 40 de téléalimentation alimenté en courant continu par la prise téléphonique 31 et apte à injecter un courant de téléalimentation dans l'installation électrique 20 au niveau d'une borne 21. Par ailleurs, sur la borne 22 la plus proche de l'équipement 10 est connecté un module 50 de conversion destiné à fournir audit équipement un courant continu basse tension, de 1 V à une tension compatible avec les impédances des appareils électriques, par exemple 1 à 20 V, à partir du courant reçu du module 40 de téléalimentation. On obtient ainsi la possibilité de téléalimenter l'équipement 10 quel que soit l'endroit où il se trouve à condition, bien entendu, qu'il reste à proximité de l'installation 20 de manière à pouvoir toujours trouver une borne disponible pour connecter le module 50 de conversion. On remarquera également que le système de l'invention ne nécessite aucune intervention sur l'installation 20 elle-même, puisque seules les bornes existantes sont utilisées. Enfin, la continuité de fonctionnement est assurée du fait que le module 40 de téléalimentation est alimenté par une source permanente de courant continu, ce qui met à l'abri l'équipement 10 de toute interruption dans la distribution du courant réseau alimentant l'installation 20. A cet égard, il fait ajouter que d'autres sources permanentes peuvent être envisagées pour alimenter le module 40 de téléalimentation, comme une batterie chargée par le courant réseau ou un élément de pile solaire. La figure 2 donne un schéma d'un système de téléalimentation selon l'invention dans une version dite permanente au sens où l'équipement 10 est constamment et uniquement téléalimenté en courant continu par ledit système. Dans l'exemple de réalisation montré sur la figure 2, le module 40 de téléalimentation est prévu pour injecter sur la borne 21 de l'installation 20, par io exemple entre la phase et le neutre de l'installation, un courant de téléalimentation alternatif de fréquence assez élevée, 100 kHz par exemple, bien supérieure à la fréquence de 50 Hz du réseau de distribution électrique. La puissance injectée est dimensionnée pour fournir sur la borne 22 la puissance attendue pour alimenter l'équipement 10, par exemple 5 W sous is une faible tension de quelques volts, typiquement de 1 à 20 V pour une borne radio de 3 W. D'une manière générale, dans le cas d'une injeci:ion de courant entre la phase et le neutre, la tension et la fréquence doivent être choisies pour que les impédances série des câbles de l'installation 20 et les impédances parallèles des divers appareils branchés sur ladite installation ne créent pas de pertes trop importantes. La modulation doit également rester compatible avec les limites électromagnétiques acceptables et sans interférer avec la modulation d'autres signaux, comme le courant porteur de l'opérateur de distribution du courant réseau ou les signaux échangés entre un modem et une borne radio en PLT, etc. Si un conducteur de protection, la Terre, est utilisé pour injecter le courant de téléalimentation, entre la Terre et la phase ou entre la Terre et le neutre, il n'y a pas de problème d'impédance parallèle atténuant la téléalimentation, mais cela suppose des contraintes fortes de compatibilité avec la réglementation et les dispositifs de protection électrque associés, disjoncteurs différentiels par exemple. Afin de produire le courant alternatif de téléalimentation, le module 40 comprend un onduleur 41 lui-même alimenté en courant continu par une source permanente 60 constituée, dans l'exemple de la figure 2, par une batterie 61 chargée par un adaptateur réseau 62. En cas de coupure du courant du réseau, la batterie 61 assure la continuité de fonctionnement du module 40. Il faut cependant rappeler ici que d'autres types de sources permanentes peuvent être envisagés tels qu'une téléalimentation par une prise téléphonique, comme dans le schéma de la figure 1, ou encore un élément de pile solaire. On peut voir sur la figure 2 que le module 40 de téléalimentation comprend également un étage 42 de filtrage et d'isolation constitué d'un condensateur 422 et d'un transformateur 421 à noyau de ferrite. Cet étage 42 io garantit la protection et l'isolation du module 40 et joue le rôle de filtre passe-haut afin d'éliminer le fréquence de 50 Hz du réseau tout en laissant passer la fréquence du courant de téléalimentation, de 100 kHz par exemple. On notera aussi la présence d'un écrêteur 43 de surtension destiné à protéger le module 40 en absorbant les perturbations transitoires de forte énergie sur le réseau, telles que les surtensions dues à la foudre, aux inductances du réseau et aux courants de démarrage d'appareils branchés sur l'installation 20. Le courant de téléalimentation fourni par le module 40 sur la borne 21 est récupéré sur la borne 22 de l'installation 20 par un module 50 de conversion destiné à convertir le courant alternatif reçu en courant continu d'alimentation utilisable par l'équipement 10. Comme l'indique la figure 2, le module 50 comprend, de manière symétrique au module 40 de téléalimentation, un étage 52 de filtrage et d'isolation composé d'un transformateur 521 à noyau de ferrite et d'un condensateur 522 de filtrage. Un convertisseur alternatif/continu 51 transforme la tension modulée en une tension continue d'alimentation. Un condensateur 54 placé en parallèle sur le convertisseur 51 et l'équipement 10 permet de filtrer les fréquences transitoires apparaissant lors, par exemple, de la mise en marche d'appareils branchés sur l'installation. Un écrêteur 53 est également prévu pour protéger le module 50 d'éventuelles surtensions de forte valeur pouvant apparaître sur le réseau. Il est important de noter que le module 40 peut également fournir un courant de téléalimentation continu, et non plus alternatif. Dans ce cas, l'onduleur 41 ainsi que le convertisseur 51 alternatif/continu sont remplacés par des convertisseurs continu/continu, La figure 3 est un schéma d'un système conforme à l'invention fonctionnant selon un mode commuté dans lequel l'équipement 10 est nominalement alimenté par le réseau, de manière classique, et n'est téléalimenté qu'en cas de défaillance du réseau. Le module 40 de téléalimentation est relié à la borne 21 par l'intermédiaire d'un interrupteur 44, tandis que l'équipement 10 peut être relié au moyen d'un commutateur 54 soit au module 50 de conversion soit à un io adaptateur réseau 55. En cas de fonctionnement normal du réseau, l'interrupteur 44 est en position ouvert et le commutateur 54 met en communication l'équipement 10 avec l'adaptateur réseau 55. Par contre, en cas de coupure du réseau par exemple, l'interrupteur 44 passe en position fermé et le commutateur bascule pour connecter l'équipement 10 au module 50 de conversion, mettant ainsi en service le système de téléalimentation pour assurer la continuité de fonctionnement de l'équipement 10. Le commutateur 54 peut être de type mécanique ou électronique. Enfin, le signal de téléalimentation peut adopter différentes amplitudes et fréquences afin d'optimiser la transmission de puissance selon l'impédance du réseau 20 vue de la borne 21. Un microprocesseur utilise alors les résultats de mesures d'impédance, effectuées par exemple périodiquement, pour ajuster des paramètres de la tension de sortie du module 40, à savoir son amplitude et sa fréquence si le module 40 fournit un courant alternatif. La forme d'onde du module 40 peut également être modulée par superposition d'une composante continue et de plusieurs composantes alternatives d'amplitudes et fréquences différentes. 9 REVENDICATIONS 1. Système de téléalimentation d'un équipement (10) en courant électrique continu basse tension, caractérisé en ce que, ledit équipement (10) étant disposé à proximité d'une installation électrique (20), ledit système comprend: - un module (40) de téléalimentation alimenté par une source (32; 61) permanente de courant continu, ledit module étant apte à injecter un courant électrique de téléalimentation sur une borne (21) de l'installation électrique, io - au moins un module (50) de conversion connecté à une autre borne (22) de ladite installation électrique (20), apte à fournir un courant électrique continu basse tension pour ledit équipement ('10) à partir dudit courant électrique de téléalimentation reçu du module (40) de téléalimentation à travers l'installation électrique (20). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit module (40) de téléalimentation comprend un onduleur (41) apte à fourr ir un courant alternatif, et en ce que ledit module (50) de conversion comprend un convertisseur alternatif/continu (51). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence dudit onduleur (41) est de l'ordre de 100 kHz. 4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit module de téléalimentation comprend un générateur de courant continu, et en ce que ledit module de conversion comprend un convertisseur continu/continu. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite source permanente de courant continu est une batterie (61). 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite source permanente de courant continu est un élément de pile solaire. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce 30 que ladite source permanente de courant continu est fournie par un moyen (32) de télécommunication. 2879329 io 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit module (40) de téléalimentation comprend un étage (42) de filtrage et d'isolation. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce 5 que ledit module (50) de conversion comprend un étage (52) de filtrage et d'isolation. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit module (50) de conversion comprend un filtre (54) placé en parallèle sur ledit équipement. io 11. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit module (40) de téléalimentation comprend un écrêteur (43) de tension. 12. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ledit module (50) de conversion comprend un écrêteur (5:3) de tension. 13. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ledit module (40) de téléalimentation comprend un transformateur (421) d'injection dudit courant électrique de téléalimentation dans l'installation électrique (20). 14. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que ledit module (50) de conversion comprend un transformateur (521) de réception dudit courant électrique de téléalimentation à travers l'installation électrique (20). 15. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le module (40) de téléalimentation est relié à ladite borne (21) par un interrupteur (44) et en ce que l'équipement (10) est relié au module (50) de conversion ou à un adaptateur réseau (55) par un commutateur (54), ledit équipement (10) étant relié à l'adaptateur réseau (55) quand l'interrupteur (44) est ouvert et ledit équipement étant relié module (50) de conversion quand l'interrupteur est fermé. 16. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de rnesure d'impédance de l'installation électrique (20) vue du module (40) de téléalimentation. 17. Système selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour ajuster des paramètres de la tension de sortie du rnodule (40) de téléalimentation en fonction des résultats de mesure d'impédance.