Brevet FR2885459A1 — publié le 20061110

La présente invention concerne un circuit d'alimentation sans interruption. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de l'alimentation d'équipements en courant continu à partir d'une 5 source de courant alternatif. Dans de nombreuses installations industrielles, certaines applications, telles que des baies de télécommunications, sont alimentées par une tension continue permettant le fonctionnement des équipements électroniques, sous une tension continue de 48 V dans le cas précité des télécommunications. io Une architecture classique, dont un exemple est donné sur la figure 1, consiste à utiliser une source10 de courant alternatif basse tension fournie par le réseau électrique local, c'est-à-dire en aval d'un transformateur haute tension/basse tension. Des convertisseurs alternatif/continu (AC/DC) 21, 22 permettent, d'une part, l'alimentation en courant continu des équipements is électroniques 1, 2, et, d'autre part, la charge de batteries 31, 32 connectées sur le bus d'alimentation. En parallèle, certains équipements utilitaires annexes 3 restent alimentés en courant alternatif directement sur le réseau local, alors que d'autres équipements 4 sont alimentés en courant alternatif par l'intermédiaire de convertisseurs continu/alternatif (DC/AC), tel que le convertisseur 40 en série avec le convertisseur AC/DC 22. Lorsque l'alimentation en courant alternatif par le réseau est interrompue, l'alimentation en courant continu des équipements de la baie de télécommunications, par exemple, est assurée par les batteries 31, 32. La continuité d'alimentation en courant continu est ainsi garantie en cas d'interruption du réseau. Cependant, cette solution connue présente l'inconvénient d'une autonomie limitée à celle que permettent les batteries. De plus, les batteries sont sensibles aux différentes conditions de température et le coût de leur entretien reste élevé. Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer un circuit d'alimentation sans interruption à partir d'une source de courant alternatif, qui permettrait d'éviter ou, du moins, de limiter l'utilisation de batteries pour alimenter des équipements électriques en cas d'interruption de l'alimentation en courant alternatif, voire même en régime nominal. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que ledit circuit comprend, disposés en parallèle: - une batterie reliée à ladite source de courant alternatif sur une borne d'entrée dudit circuit, - une pile à combustible, ladite batterie et ladite pile à combustible étant reliées à une borne de sortie dudit circuit. io Selon une première forme de réalisation de l'invention, un interrupteur est disposé sur ladite borne de sortie. Comme on le verra en détail plus loin, cette solution permet d'assurer l'alimentation des équipements électroniques avec une seule batterie en régime nominal, c'est à dire hors interruption de l'alimentation en courant alternatif, le circuit d'alimentation conforme à l'invention n'étant mis en oeuvre que lors d'une telle interruption. Selon une deuxième forme de réalisation de l'invention, un interrupteur est disposé entre la pile à combustible et ladite borne de sortie. On verra également plus loin que cette solution présente l'avantage d'éviter l'utilisation de toute batterie pour alimenter les équipements électroniques, l'alimentation en courant continu étant dans ce cas entièrement fournie par le circuit conforme à l'invention que ce soit en régime nominal ou lors d'une interruption de l'alimentation en courant alternatif. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste 25 l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est un schéma d'une installation d'alimentation selon l'art antérieur. La figure 2 est un schéma montrant une installation comprenant un circuit d'alimentation sans interruption conforme à un premier mode de 30 réalisation de l'invention. La figure 3 est un schéma montrant une installation comprenant un circuit d'alimentation sans interruption conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 2 est représentée une installation destinée à alimenter des équipements électriques, notamment électroniques. Comme sur la figure 1, certains équipements électroniques 1, 2 doivent être alimentés en courant continu, par exemple sous 48 V pour des équipements de télécommunications. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, ces équipements électroniques sont alimentés par l'intermédiaire d'un convertisseur AC/DC 21 dont la borne 211 d'entrée est reliée à la source 10 de courant alternatif et dont la borne 212 de sortie est connectée au bus d'alimentation de l'installation. D'autres équipements 3, 4 sont alimentés en lo courant alternatif respectivement par le réseau électrique local ou via un convertisseur DC/AC 40 relié à la borne 212 de sortie du convertisseur AC/DC 21. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'installation de la figure 2 comporte en outre un circuit 50 d'alimentation sans interruption qui comprend, d'une part, une batterie 51 reliée à la source 10 de courant alternatif sur une borne 501 d'entrée du circuit 50 par l'intermédiaire d'un convertisseur alternatif/continu AC/DC 511 et, d'autre part, une pile 52 à combustible. La batterie 51 et la pile 52 à combustible sont reliées respectivement à la borne 502 de sortie du circuit 50 par l'intermédiaire de convertisseurs continu/continu DC/DC 512 et 522. Une capacité 504 de filtrage à 100 Hz est placée en sortie de la batterie 51 et de la pile 52 à combustible. Par ailleurs, on peut voir sur la figure 2 qu'un interrupteur 503 est disposé sur la borne 502 de sortie du circuit 50 qui fonctionne alors en mode 25 chargeur . II convient de remarquer que la solution proposée à la figure 2 n'utilise qu'une seule batterie 31 de secours, ce qui représente un avantage appréciable par rapport à l'installation de la figure 1 pour laquelle une pluralité de batteries était nécessaire. En régime nominal, l'interrupteur 503 est ouvert et les divers équipements sont alimentés depuis la source 10 de courant alternatif. En cas de coupure de l'alimentation alternative, l'interrupteur 503 est fermé et l'alimentation en courant continu des équipements électroniques 1, 2 et en courant alternatif des équipements électriques 4 est assurée par le circuit 50 d'alimentation sans interruption. Les batteries 31 et 51 servent de tampon au démarrage du circuit 50 lors du basculement d'alimentation. La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation dans lequel un interrupteur 503' est disposé entre la pile 52 à combustible et la borne 502 de sortie du circuit 50' d'alimentation sans interruption. Contrairement au mode de réalisation de la figure 2, le circuit 50' d'alimentation de la figure 3 assure seul l'alimentation des équipements 2, 3, 4 que ce soit en régime nominal ou lors d'une interruption de l'alimentation en io courant alternatif. On comprend, avec tous les avantages que cela représente, que, dans ce cas, aucune batterie ne soit nécessaire pour l'alimentation de secours des équipements 2, 3, 4 puisque ceux-ci sont alimentés en permanence par le circuit 50' et qu'aucune interruption d'alimentation ne peut donc se produire lors d'une coupure de l'alimentation en courant alternatif. En régime nominal, l'interrupteur 503' est ouvert et le circuit 50' d'alimentation sans interruption est toujours sous tension, mais sans que la pile à combustible soit alimentée. La batterie 51 peut être de faible capacité puisqu'elle ne doit fonctionner que la durée de quelques secondes du démarrage du circuit 50', lequel est toujours sous tension et dont les conditions état prêt à fonctionner peuvent être maintenues en prélevant une partie de la puissance qui transite dans le circuit 50'. On peut observer sur la figure 3 la présence d'un convertisseur DC/AC 40 sur la borne 502 de sortie du circuit 50', destiné à alimenter en courant alternatif les équipements 4. Afin d'alimenter ces équipements 4 avec un meilleur rendement, il est possible de placer un court-circuit 505 entre la borne 501 d'entrée du circuit 50' d'alimentation sans interruption et une borne 41 de sortie du convertisseur DC/AC 40, l'interrupteur 506 du court-circuit étant fermé en régime nominal et ouvert lors d'une interruption. Quoique l'invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après. La pile à combustible 52 est avantageusement une pile à membrane échangeuse de protons (PEM) alimentée, d'une part, en air et d'autre part en s hydrogène stocké sous haute pression dans des réservoirs ou bouteilles ou sous basse pression dans des conteneurs d'hydrures. 6 REVENDICATIONS 1. Circuit d'alimentation sans interruption à partir d'une source (10) de courant alternatif, caractérisé en ce que ledit circuit (50; 50') comprend, disposés en parallèle: - une batterie (51) reliée à ladite source de courant alternatif sur une borne (501) d'entrée dudit circuit, une pile (52) à combustible, ladite batterie et ladite pile à combustible étant reliées à une borne (502) de sortie dudit circuit. io 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un interrupteur (503) est disposé sur ladite borne (502) de sortie. 3. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un interrupteur (503') est disposé entre la pile (52) à combustible et ladite borne (502) de sortie. 4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un convertisseur continu/alternatif (40) est disposé sur la borne (502) de sortie dudit circuit (50'). 5. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un courtcircuit (505) est commutable entre la borne (501) d'entrée dudit circuit (50') et une borne (41) de sortie dudit convertisseur continu/alternatif (40). 6. Circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une source d'hydrogène.