Brevet FR2943768A1 — publié le 20101001

SYSTEME CRYOGENIQUE POUR LE REFROIDISSEMENT D'UN CONSOMMATEUR PRESENTANT UNE CHARGE THERMIQUE VARIABLE DANS LE TEMPS L'invention porte sur un système cryogénique pour le s refroidissement d'un consommateur présentant une charge thermique variable dans le temps ; elle s'applique notamment au refroidissement des aimants supraconducteurs. Un système cryogénique pour le refroidissement d'un consommateur comporte généralement un circuit fluidique dans lequel du gaz io caloporteur sous pression (N2 ou He) circule d'un étage de compression à une � boîte froide �, où il est refroidit et partiellement liquéfié par détente. La boîte froide contient un bain de gaz liquéfié, en contact thermique avec le consommateur à refroidir. La chaleur cédée par le consommateur au bain (� charge thermique �) provoque l'évaporation d'une partie du gaz, qui est 15 évacué de la boîte froide vers l'étage de compression, de manière à boucler le circuit. Un tel système est décrit, par exemple, dans l'article de J.-C. Boissin et al. � Cryogénie : mise en oeuvre des basses températures �, Technique de l'ingénieur, traité Génie énergétique, B 2 382, voir en particulier la section 1.3.7 et la figure 20. 20 Un système de ce type convient particulièrement pour le refroidissement d'un consommateur présentant une charge thermique constante ou lentement variable, mais s'avère peu efficace lorsque la charge thermique varie d'une manière importante sur une échelle temporelle de l'ordre des minutes, voire des secondes. De telles conditions se rencontrent 25 notamment lors du refroidissement des aimants supraconducteurs, et en particulier des aimants utilisés dans les tokamaks de recherche sur la fusion nucléaire contrôlée. La manière conventionnelle de gérer le refroidissement des consommateurs présentant des charges thermiques variables, par exemple 30 pulsées, consiste à surdimensionner le système cryogénique sans modifier sensiblement son architecture. Une telle solution est peu satisfaisante du point de vue économique. Le document FR 2 919 713 décrit un procédé et une installation cryogénique particulièrement adaptés au refroidissement de consommateurs présentant une charge thermique variable dans le temps. La solution proposée par ce document consiste à prévoir, dans la section froide de l'installation, un accumulateur de gaz liquéfié. Cet accumulateur permet de stocker du fluide froid lorsque la valeur de la charge thermique est faible, et de le fournir au consommateur lorsque la charge thermique augmente. L'accumulateur se comporte ainsi comme un filtre qui découple la variabilité de la charge thermique du circuit cryogénique, qui peut continuer à fonctionner à régime constant et être dimensionné sur la base de la charge thermique moyenne ù et pas de pic ù du consommateur. L'inconvénient de cette solution est qu'elle comporte une augmentation significative du volume et de la complexité de la région froide de l'installation, ce qui a des répercussions défavorables sur son encombrement et son coût. L'invention vise à procurer un système cryogénique pour le refroidissement d'un consommateur présentant une charge thermique variable dans le temps, ne présentant pas les inconvénients précités de l'art antérieur. Une idée à la base de l'invention consiste à modifier le système de manière à permettre un fonctionnement du circuit cryogénique en régime dynamique, au lieu de contourner le problème en � filtrant � la variabilité de la charge thermique par un accumulateur de fluide froid. En outre, les inventeurs se sont rendus compte du fait qu'un système cryogénique de type conventionnel peut fonctionner de manière satisfaisante en régime dynamique, à condition d'être pourvu d'un moyen de régulation adapté. Autrement dit, les inventeurs ont compris que l'adaptation d'un système cryogénique conventionnel à une charge variable peut être obtenue grâce à des techniques relevant de l'automatique, sans besoin de modifier de manière significative sa structure matérielle, et en particulier celle de sa partie froide. L'adaptation d'une installation existante peut donc être réalisée à un coût limité, et la conception d'installations spécifiquement dédiées à des consommateurs à charge thermique variable se trouve fortement simplifiée. Un objet de l'invention est donc un système cryogénique pour le refroidissement d'un consommateur présentant une charge thermique variable dans le temps, comprenant : une boîte froide en contact thermique io avec ledit consommateur, alimentée en gaz caloporteur comprimé par un conduit d'amenée et reliée à un conduit de refoulement pour évacuer ledit gaz à une pression plus faible ; et un ensemble de régulation des pressions dans lesdits conduits d'amenée et de refoulement comportant une pluralité de vannes commandées et un dispositif de commande pour piloter l'ouverture 15 desdites vannes ; caractérisé en ce que ledit dispositif de commande est un régulateur multivariable adapté pour générer des signaux de commande d'ouverture desdites vannes en fonction de valeurs mesurées et de valeurs de consigne des pressions dans lesdits conduits d'amenée et de refoulement sur la base d'un modèle mathématique du système prenant en compte un 20 couplage entre les valeurs de pression dans les conduites d'amenée et de refoulement par l'intermédiaire de ladite boîte froide. Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention : - Ledit dispositif de commande peut comporter : un premier régulateur pour générer un premier signal de pilotage desdites vannes sur la 25 base d'un premier modèle partiel du système ; un deuxième régulateur pour générer un deuxième signal de pilotage desdites vannes sur la base d'un deuxième modèle partiel du système, différent dudit premier modèle partiel ; et un sélecteur de commande pour appliquer sélectivement auxdites vannes le premier ou le deuxième signal de commande. 30 - Ledit système de régulation peut comprendre : une réserve de stockage de gaz caloporteur à une pression intermédiaire entre celle dudit conduit d'amenée et celle dudit conduit de refoulement ; une première vanne commandée, disposée entre ladite réserve de stockage et ledit conduit de refoulement, pour permettre une injection de gaz dans ce dernier à partir de ladite réserve ; une deuxième vanne commandée, disposée entre ladite réserve de stockage et ledit conduit d'amenée, pour permettre une évacuation de gaz depuis ce dernier vers ladite réserve ; et une troisième vanne commandée, disposée entre ledit conduit d'amenée et ledit conduit de refoulement, pour permettre un contournement de la boîte froide. - Ledit premier régulateur peut être adapté pour générer un premier signal de commande d'ouverture de la première et de la troisième vanne, à l'exclusion de ladite deuxième vanne, sur la base dudit premier modèle partiel du système ; et ledit deuxième régulateur peut être adapté pour générer un deuxième signal de commande d'ouverture de la deuxième 1s et de la troisième vanne, à l'exclusion de ladite première vanne, sur la base dudit deuxième modèle partiel du système. - Ledit premier modèle partiel peut modéliser le comportement du système lorsqu'un volume de gaz est injecté dans le conduit de refoulement, et ledit deuxième modèle partiel peut modéliser le 20 comportement du système lorsqu'un volume de gaz est extrait du conduit d'amenée. - Ledit modèle mathématique du système peut modéliser des perturbations de débit du gaz caloporteur induites par des variations temporelles de la charge thermique d'un consommateur en communication 25 thermique avec ladite boîte froide par des variations virtuelles des ouvertures des vannes du système de régulation, ces dernières étant fournies audit dispositif de commande en tant que variables d'entrée à côté des valeurs mesurées et de consigne des pressions - Ledit dispositif de commande peut être adapté pour 30 minimiser une fonction de coût dépendant des écarts entre les pressions mesurées dans les conduites d'amenée et de refoulement et les valeurs de consigne respectives, ainsi que de l'amplitude des signaux de commande générés. En particulier, il peut être un régulateur linéaire quadratique. - La boîte froide peut contenir une réserve de gaz caloporteur liquéfié qui s'évapore en partie sous l'effet de la charge thermique d'un consommateur, le gaz évaporé étant évacuée par le conduit de refoulement et remplacé par la liquéfaction d'au moins une partie du gaz provenant dudit conduit d'amenée, la variabilité dans le temps des taux d'évaporation et de liquéfaction du gaz induisant de ce fait des perturbations dans la pression à l'intérieur desdits conduits d'amenée et de refoulement. - Le consommateur peut être un aimant supraconducteur présentant une charge thermique pulsée. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple et qui représentent, respectivement : - La figure 1A, un schéma d'un système cryogénique selon l'art antérieur ; - La figure 1B, le principe de � commande partagée � (� split range �) mis en oeuvre dans le système de la figure 1A ; - La figure 2, un diagramme de principe du moyen de régulation d'un système cryogénique selon un mode de réalisation de l'invention ; et - Les figures 3A, 3B et 3C et 4A, 4B, 4C, des graphiques illustrant le comportement d'un système cryogénique selon l'invention sous 25 charge thermique pulsée, et sa comparaison avec l'art antérieur. La figure 1A illustre, de manière simplifiée, la structure et le fonctionnement d'un réfrigérateur-liquéfacteur à hélium CRY de type conventionnel. Une telle installation comporte un circuit cryogénique 30 comprenant une conduite à haute pression CHP, une conduite à basse pression CBP, un étage de compression CMP et une boîte froide BF. L'étage de compression CMP peut comporter un ou plusieurs compresseurs, par exemple de type à vis, ainsi qu'un déhuileur non représenté. Le gaz û Hélium en particulier û comprimé par l'étage de compression s'écoule dans la conduite à haute pression, ou conduite d'amenée CHP, à une pression PHP de l'ordre de 15 -20 bar, en direction de la boîte froide BF ; on indique par QcMP le débit massique du compresseur, supposé constant. A l'intérieur de la boîte froide, le flux de gaz caloporteur (Hélium) se subdivise en deux : un débit QJT traverse une vanne de détente à lo effet Joule-Thomson VJT (après un pré-refroidissement éventuel à l'azote liquide, non représenté), tandis que le débit restant traverse une turbine de détente TD. Bien que cela ne soit pas représenté sur la figure, le gaz refroidi par son passage à travers la turbine TD est injecté dans des échangeurs à contre-courant et utilisé pour pré-refroidir le flux qui traverse la vanne de 15 Joule-Thomson, en amont de cette dernière, selon le principe du cycle de Claude. Une fraction QLjT du débit QJT traversant la vanne Joule-Thomson VJT est liquéfiée suite à la détente dans ladite vanne. Le gaz liquide ainsi produit alimente un bain thermique BT, tandis que la fraction QvJT= QJT- 20 QLJT demeure à l'état gazeux. Le rapport QvJT/QLJT dépend notamment de la température amont de la vanne de détente. Un consommateur CONS, représenté par une résistance électrique, est en communication thermique avec le bain BT. Ce consommateur dissipe sous la forme de chaleur une puissance O (� charge 25 thermique �) qui provoque l'évaporation d'un débit Qw de gaz liquide. Ce débit Qw, ainsi que le débit QvJT et le débit traversant la turbine de détente sont évacués de la boîte froide par le conduit de refoulement à basse pression CBP (PBP de l'ordre de 1,05 bar) vers le compresseur CMP. Comme ledit compresseur fonctionne à vitesse û et donc à 30 débit volumétrique û constant, la pression dans les conduits CHP et CBP est régulée grâce à un système de vannes commandées VC1, VC2 et VC3. Une réserve de stockage de gaz RS à une pression PRS, intermédiaire entre PBP et PHP (par exemple, de l'ordre de 9 bar) est connectée au conduit à basse pression CBP par l'intermédiaire d'une première vanne commandée VC1, et au conduit à haute pression CHP par l'intermédiaire d'une deuxième vanne commandée VC2. Lorsque la première vanne VC1 est ouverte, un débit Qvc1 de gaz est injecté dans l'installation à partir de la réserve RS ; inversement, lorsque la deuxième vanne VC2 est ouverte, un débit QVC2 de gaz est évacué de l'installation pour être stocké dans la réserve RS. Les deux vannes VC1, VC2 ne doivent jamais être ouvertes en même temps. Une troisième vanne commandée VC3 fixe le point de fonctionnement de l'installation en ouvrant et fermant une voie de contournement de la boîte froide, traversée par un débit QVC3 de gaz. D'une manière conventionnelle (voir l'article précité de J.-C. Boissin et al.), les vannes VC1, VC2 et VC3 sont commandées par deux régulateurs indépendants, généralement de type PID (proportionnel û intégral û dérivée) pour maintenir les valeurs de pression PBP et PHP proches de valeurs de consigne respectifs P°Bp et P°HP. Comme le montre la figure 1A, un premier régulateur PID1 engendre un signal de commande SC3 de la vanne VC3 en fonction de la différence PBP- P°BP afin de réguler la pression dans le conduit de refoulement CBP. De même, un deuxième régulateur PID2 engendre un signal de commande SC12 des vannes VC1 et VC2 en fonction de la différence PHPP°HP afin de réguler la pression dans le conduit d'amenée CHP. Le signal SC12 peut commander les deux vannes VC1 et VC2 grâce à un mécanisme de � commande partagée � (� split range �) SR, dont le fonctionnement est illustré sur la figure I B. On suppose que la valeur du signal SC12 puisse varier entre 0 et 1. Pour SC12=0, la vanne VC1 est complètement ouverte, tandis que la vanne VC2 est fermée. Pour 0 vanne VC2 s'ouvre linéairement tandis que la vanne VC1 reste fermée. De cette manière on peut assurer que les deux vannes ne soient jamais ouvertes en même temps. Les inventeurs ce sont rendus compte du fait que cette stratégie de régulation est responsable du comportement dynamique peut satisfaisant de l'installation CRY. En effet, les valeurs de pression dans les conduits à haute et à basse pression sont couplés par l'intermédiaire de la boîte froide BF, mais ce couplage n'est pas pris en compte par les deux régulateurs indépendants PID1 et PID2 ; cela engendre un effet de � pompage � en cas de variation rapide de la charge thermique O. En effet, si une perturbation modifie rapidement la valeur de PBH, le premier régulateur PID1 réagit pour la neutraliser ; mais à cause du couplage introduit par la boîte froide, l'action de PID1 perturbe inévitablement la valeur de PHP, ce qui déclenche l'intervention du deuxième régulateur PID2. A son tour, ce dernier perturbe à nouveau la valeur de PBP, et ainsi de suite. Cette découverte a permis aux inventeurs de proposer une nouvelle stratégie de commande prenant en compte ledit couplage haute pression/basse pression par l'utilisation d'un régulateur multivariable, par exemple du type linéaire quadratique, en remplacement des deux régulateurs PID indépendants de l'art antérieur. La méthode de commande multivariable dite � linéaire quadratique � est bien connue de l'art antérieur ; voir par exemple les ouvrages : � Contrôle optimal : théorie et applications �, Emmanuel 25 Trelat, Editions Vuibert, collections : Mathématiques concrètes, 2e édition ISBN : 9782711722198, en particulier le chapitre 1 ; et - � Optimal control: linear quadratics methods � ; de B.D.O Anderson et J.B Moore, Dover publications, ISBN 9780486457666. Fondamentalement, il s'agit d'un schéma de commande 30 optimale d'un système dynamique défini par un système d'équations différentielles linéaires, dans lequel la fonction de coût est représentée par une fonctionnelle quadratique de l'écart entre les variables de commande (PHp, PBp) et leurs consignes respectives (P°Hp, P°Bp), et des intensités des signaux de commande. Dans ces conditions, la commande optimale (c'est à dire qui minimise la fonction de coût) peut être obtenue par résolution d'une équation algébrique de Riccati. En fait, la mise en oeuvre d'une régulation multivariable dans l'installation cryogénique de la figure 1A est difficile à cause de la commande partagée SR, qui constitue une contrainte intrinsèquement non-linéaire. En effet, les équations qui régissent le fonctionnement de l'installation ne sont pas les mêmes en régime d'apport de matière (vanne VC1 ouverte) et en régime de retrait de matière (vanne VC2 ouverte). Conformément à l'invention, ce problème peut être résolu en appliquant une technique connue comme � commutation de commande �. Dans cette technique, on modélise le système à commander par une pluralité de sous-systèmes indépendants, chacun pourvu d'un régulateur propre, parmi lesquels le système réel � commute �. En l'espèce, l'installation cryogénique SYS peut être modélisée à l'aide de deux modèles partiels décrivant le fonctionnement de l'installation en régime d'apport et de retrait de matière respectivement. A chaque instant, deux signaux de commande vectoriels sont générés, un pour chaque modèle partiel ; un sélecteur de commande choisit lequel de ces signaux de commande doit être effectivement appliqué à l'installation. Les modèles partiels sont linéarisés autour du point de fonctionnement de l'installation, ce qui ne peut pas être fait pour un modèle � global � censé rendre compte du comportement du système dans les deux régimes à la fois. Le principe de la commutation de commande est connu, par exemple, des publications suivantes : - D. Liberzon et S. Morse, � Basic Problems in Stability and 30 Design of Switched Systems �, IEEE Control Systems Magazine, Octobre 1999, pages 59 û 70 ; et 2943768 i0 - M. Zefran et J. W. Burdick � Design of switching controllers for system with changing dynamics �, Proceedings of 37th Conference on Decision and Control, 1998. Un régulateur mettant en oeuvre les principes de l'invention 5 sera décrit plus en détail en référence à la figure 2. Les valeurs de pression PHP et PBP, mesurées dans les conduits CHP et CBP respectivement, sont fournies en entrée à un modèle mathématique MOD de l'installation CRY, constitué par deux sous-modèles ou modèles partiels MP1, MP2, représentant le fonctionnement de l'installation 10 en régime d'apport et de retrait de matière respectivement. Ces modèles permettent d'associer aux variations temporelles des pressions PHP et PBP des variations � virtuelles � d'ouverture des vannes CV1, CV2. Autrement dit, les modèles partiels permettent de calculer des � ouvertures virtuelles � OVI, Ove desdites vannes qui, si elles étaient réelles, produiraient les fluctuations 15 de pression observées (qui, en réalité, sont engendrées essentiellement par les variations de charge thermique, non mesurées directement). On dit que les perturbations du système sont � ramenées sur les entrées �. II est important de noter que les deux ouvertures virtuelles dépendent à la fois de PHP et PBP: les modèles du système prennent en compte les couplages 20 existants entre les régions à haute et à basse pression de l'installation. On dispose ainsi d'un vecteur constitué par six variables scalaires d'entrée, dépendantes du temps : les pressions mesurées dans les conduits, PHP et PBP ; les valeurs de consigne respectives, P°HP, P°Bp ; et les � ouvertures virtuelles � Ove, Ove. Ce vecteur est fourni en entrée à un 25 dispositif de commande DC, constitué par un premier et un deuxième régulateurs, DC1 et DC2. Ces deux régulateurs û mutuellement indépendants û sont du type linéaire quadratique et basés sur le premier et le deuxième modèle partiel, respectivement. Le premier régulateur DC1 est destiné à commander 30 l'installation cryogénique CRY en régime d'apport de matière : pour ce faire, il engendre des signaux de commande (ou un premier signal vectoriel de 2943768 Il commande) SC1 et SC'3 destinés à piloter les vannes CV1 et CV3 respectivement. Par contre, ce régulateur n'agit pas sur la vanne CV2 qui, en régime d'apport de matière, est censée rester à l'état fermé. Réciproquement, le deuxième régulateur DC2 est destiné à 5 commander l'installation cryogénique CRY en régime de retrait de matière : pour ce faire, il engendre des signaux de commande (ou un deuxième signal vectoriel de commande) SC2 et SC"3 destinés à piloter les vannes CV2 et CV3 respectivement. Par contre, ce régulateur n'agit pas sur la vanne CV1 qui, en régime de retrait de matière, est censée rester à l'état fermé. 10 II est intéressant de noter que le premier régulateur fournit un signal de commande SC1 de la vanne CV1 même lorsque le système se trouve en régime de retrait de matière ; dans ce cas, cependant, ce signal de commande correspondra à un niveau d'ouverture de ladite vanne non physiquement réalisable û par exemple négatif. Il en va de même pour le 15 signal de commande SC2 engendré par le deuxième régulateur lorsque le système se trouve, en réalité, en régime d'apport de matière. Cela permet à un sélecteur de commande SELC de sélectionner les signaux de commande SCS1, SCS2, SCS3 qui seront réellement appliqués aux vannes CV1, CV2 et CV3 respectivement. Par exemple : 20 - Si SC1 On discutera maintenant, de manière synthétique, quelle peut être la forme des modèles partiels utilisés pour la mise en oeuvre de la commande du système. Le point de départ pour obtenir ces modèles est constitué par les équations de conservation de la masse à l'intérieur des sections à basse pression (mBp) et à haute pression (mHp) du système SYS : {dmBP d=QVC3+Qvci -QCMP+QW + QT dm dt HP -QVC3 -QVC2 +QCMP -QW -Q T Tous les termes à la droite de ces équations ont été décrits plus haut, en référence à la figure 1A. Or: - QVC3 dépend linéairement de PHP et non-linéairement du niveau d'ouverture de la vanne VC3, représenté par ouv3 ; le flux gazeux dans le chemin de contournement étant sonique, le débit ne dépend pas de la pression aval PBP. On peut donc écrire : Qvc3=f3(PHP, ouv3). - Qvci dépend linéairement de PRS et non-linéairement du niveau d'ouverture de la vanne VC1, représenté par ouv1 ; le flux gazeux dans le chemin de contournement étant sonique, le débit ne dépend pas de la pression aval PBP. Comme la pression de la réserve PRS est considéré constante, on peut écrire : QvcI=f1(ouvi). - Qvc2 dépend non-linéairement à la fois de PHP, de la différence PHP-PRS (le flux est subsonique, car la pression amont PHP est inférieur à deux fois la pression aval PRS, par conséquent la pression aval doit être prise en considération) et du niveau d'ouverture de la vanne VC2, représenté par ouv2. En � cachant � la constante PRS dans la fonction non- linéaire f2 on peut donc écrire : Qvc2=f2(PHP, ouv2). - Qw dépend linéairement du flux thermique (ou charge thermique) 0 du consommateur : Qw=Kw.O. QCMP dépend linéairement de PBp, en supposant que le débit volumétrique du compresseur est constant et que la densité du gaz est proportionnelle à sa pression : QcMp=KcMp. PBp, avec KcMp constant. QvJT dépend essentiellement de la température du gaz au s niveau de la vanne de détente VAT ; il s'agit d'un paramètre indépendant des autres, qui peut être considéré constant. L'équation d'état du gaz (qui peut être supposé parfait) permet de lier les masses mBp, mHp aux pressions correspondantes PBp, PHp. En remplaçant ces expressions dans les équations de lo conservation de la masse on obtient un système de deux équations différentielles non linéaires pour les pressions PBp, PHp : FBP(PBp ,PHp,OUVl,()UV3,O) FHp(PBp ,PHp,OUV2,OUV3,0) FBp et FHp sont deux fonctions non-linéaires qui peuvent être linéarisées autour de deux points de fonctionnement : 15 - un premier point de fonctionnement correspondant au régime d'apport de matière, caractérisé par ouv2=0 ; et - un deuxième point de fonctionnement correspondant au régime de retrait de matière, caractérisé par ouv1=0. La linéarisation de ces équations permet d'écrire les deux 20 sous-systèmes correspondant auxdits points de fonctionnement sous la forme de représentations d'état dans lesquelles les valeurs de pression PBp, PHp définissent les états, les niveaux d'ouverture des vannes ouv1, ouv2 et ouv3 représentent les commandes et la charge thermique O constitue une perturbation externe. 25 Les équations linéarisées permettent également de calculer les � ouvertures virtuelles � Ov1, Ove en fonction des pressions PBp, PHp mesurées. Il est donc possible de concevoir deux régulateurs multivariables pour ces deux sous-systèmes par des techniques dPBp dt dPHP dt conventionnelles. Il est particulièrement avantageux d'utiliser une commande optimale de type linéaire quadratique. Les figures 3A ù 3C permettent de comparer le comportement d'un système selon l'invention avec un système de l'art antérieur, du type représenté sur la figure 1A. La seule différence entre les deux systèmes, basés sur le réfrigérateur-liquéfacteur cryogénique � 400W@1,8K � du Service des Basses Températures de l'Institut de Nanosciences et Cryogénie, Grenoble, France, tient dans la stratégie de régulation adoptée. Le gaz caloporteur est l'Hélium, et le bain thermique B est à une température de 4,2 K. Des essais ont été réalisés en envoyant à un consommateur (résistance électrique) des impulsions de puissance de 300W de forme rectangulaire, d'une durée de 50 s et avec une période de 100 s. Les courbes �INV et 0 REF sur la figure 3A montrent les charges thermiques correspondantes, dont la variation est amortie par l'inertie thermique du consommateur. L'exposant � INV � indique les mesures se rapportant au système de l'invention, tandis que � REF � dénote les mesures de référence, réalisées sur le système conventionnel. Les figures 3B et 3C montrent l'évolution des basses pressions (PINVBp, PREFBP) et des hautes pressions (PINVHP, PREFHP), respectivement. On peut remarquer que l'amplitude des variations de PHP et PBP autour de leurs valeurs nominales (P°HP=16 bar ; P°Bp=1,05 bar) est réduite d'environ un facteur trois à cinq par l'utilisation de la stratégie de commande de l'invention. Les figures 4A ù 4C montrent les courbes OINv, pINVBP et PI"vHP pour un essai utilisant des créneaux de puissance thermique de 1000 W. Dans ces conditions, le système de l'art antérieur cesse de fonctionner (le compresseur s'arrête), alors que dans le système de l'invention les fluctuations de pression se maintiennent à des niveaux acceptables.30 REVENDICATIONS1. Système cryogénique pour le refroidissement d'un consommateur (CONS) présentant une charge thermique (0) variable dans le 5 temps, comprenant : - une boîte froide (BF) en contact thermique avec ledit consommateur, alimentée en gaz caloporteur comprimé par un conduit d'amenée (CHP) et reliée à un conduit de refoulement (CBP) pour évacuer ledit gaz à une pression plus faible ; et 10 un ensemble de régulation des pressions dans lesdits conduits d'amenée et de refoulement comportant une pluralité de vannes commandées (CV1, CV2, CV3) et un dispositif de commande (MC) pour piloter l'ouverture desdites vannes ; caractérisé en ce que ledit dispositif de commande est un 15 régulateur multivariable adapté pour générer des signaux de commande d'ouverture (SCsi, SCS2, SCS3) desdites vannes en fonction de valeurs mesurées (PHp, PBp) et de valeurs de consigne (P°Hp, P°Bp) des pressions dans lesdits conduits d'amenée et de refoulement sur la base d'un modèle mathématique du système prenant en compte un couplage entre les valeurs 20 de pression dans les conduites d'amenée et de refoulement par l'intermédiaire de ladite boîte froide. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel ledit dispositif de commande comporte : 25 - un premier régulateur (MC1) pour générer un premier signal de pilotage desdites vannes sur la base d'un premier modèle partiel du système ; - un deuxième régulateur (MC2) pour générer un deuxième signal de pilotage desdites vannes sur la base d'un deuxième modèle partiel 30 du système, différent dudit premier modèle partiel ; et - un sélecteur de commande (SELC) pour appliquer sélectivement auxdites vannes le premier ou le deuxième signal de commande. 3. Système cryogénique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit système de régulation comprend : - une réserve de stockage (RS) de gaz caloporteur à une pression intermédiaire entre celle dudit conduit d'amenée et celle dudit conduit de refoulement ; - une première vanne commandée (VC1), disposée entre ladite réserve de stockage et ledit conduit de refoulement, pour permettre une injection de gaz dans ce dernier à partir de ladite réserve ; une deuxième vanne commandée (VC2), disposée entre ladite réserve de stockage et ledit conduit d'amenée, pour permettre une évacuation de gaz depuis ce dernier vers ladite réserve ; et une troisième vanne commandée (VC1), disposée entre ledit conduit d'amenée et ledit conduit de refoulement, pour permettre un contournement de la boîte froide. 4. Système selon les revendications 2 et 3, dans lequel ledit premier régulateur est adapté pour générer un premier signal de commande (SC1, SC'3) d'ouverture de la première et de la troisième vanne, à l'exclusion de ladite deuxième vanne, sur la base dudit premier modèle partiel du système ; et ledit deuxième régulateur est adapté pour générer un deuxième signal de commande (SC2, SC"3) d'ouverture de la deuxième et de la troisième vanne, à l'exclusion de ladite première vanne, sur la base dudit deuxième modèle partiel du système. 5. Système selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel ledit premier modèle partiel modélise le comportement du système lorsqu'un volume de gaz est injecté dans le conduit de refoulement, et ledit deuxième modèle partiel modélise le comportement du système lorsqu'un volume de gaz est extrait du conduit d'amenée. 6. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit modèle mathématique du système modélise des perturbations de débit du gaz caloporteur induites par des variations temporelles de la charge thermique d'un consommateur en communication thermique avec ladite boîte froide par des variations virtuelles des ouvertures des vannes du système de régulation, ces dernières étant fournies audit dispositif de commande en tant que variables d'entrée à côté des valeurs mesurées et de consigne des pressions 7. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de commande est adapté pour minimiser une fonction de coût dépendant des écarts entre les pressions mesurées dans les conduites d'amenée et de refoulement et les valeurs de consigne respectives, ainsi que de l'amplitude des signaux de commande générés. 8. Système selon la revendication 7, dans lequel ledit 20 dispositif de commande est un régulateur linéaire quadratique. 9. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la boîte froide contient une réserve de gaz caloporteur liquéfié (BT) qui s'évapore en partie sous l'effet de la charge thermique d'un 25 consommateur, le gaz évaporé étant évacuée par le conduit de refoulement et remplacé par la liquéfaction d'au moins une partie du gaz provenant dudit conduit d'amenée, la variabilité dans le temps des taux d'évaporation et de liquéfaction du gaz induisant de ce fait des perturbations dans la pression à l'intérieur desdits conduits d'amenée et de refoulement. 30 10. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le consommateur est un aimant supraconducteur présentant une charge thermique pulsée.5