Brevet FR2981218A1 — publié le 20130412

Procédé et dispositif d'alimentation pour alimenter des onduleurs, et installation électrique comprenant un tel dispositif. DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention est relative aux procédés et dispositifs d'alimentation pour alimenter des onduleurs, et aux installations électriques comprenant de tels dispositifs. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé d'alimentation pour alimenter une pluralité d'onduleurs à partir d'une installation de production d'électricité comprenant au moins un dispositif de génération d'énergie électrique, ce dispositif de génération d'énergie électrique pouvant être par exemple : une installation photovoltaïque comprenant une ou plusieurs batteries de panneaux photovoltaïques, une installation éolienne comprenant une ou plusieurs éoliennes, une installation hydroélectrique terrestre ou maritime comprenant une ou plusieurs génératrices, etc. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Dans les procédés connus de ce type, chaque dispositif de génération d'énergie électrique de l'installation de production électrique est relié individuellement à un onduleur, qui est dimensionné pour absorber la puissance maximale du dispositif de génération d'énergie électrique. Lorsque le dispositif d'énergie électrique fonctionne à très faible puissance, l'onduleur correspondant ne peut fonctionner et l'énergie électrique produite est simplement perdue. De plus, lorsque le dispositif d'énergie électrique fonctionne à une faible puissance, suffisante pour démarrer l'onduleur mais petite par rapport à la capacité de l'onduleur, l'onduleur correspondant fonctionne avec un très mauvais rendement, d'où encore une perte importante d'énergie électrique. Pour palier cet inconvénient, on a tenté de réaliser des ensembles d'onduleurs montés en parallèle, comportant un onduleur maître et des onduleurs esclaves qui 5 sont sélectivement démarrés par l'onduleur maître en fonction de la puissance à onduler. Un exemple de système de ce type est décrit dans le document WO-A-2009/050015. Les systèmes de ce type présentent toutefois l'inconvénient de faire appel à des onduleurs spécifiques et généralement 10 chers. OBJETS DE L'INVENTION La présente invention a notamment pour but de pallier ces inconvénients. A cet effet, selon l'invention, un procédé du genre 15 en question comporte au moins les étapes suivantes (éventuellement réitérées en permanence): (a) une étape de mesure dans laquelle on mesure au moins un paramètre électrique représentatif d'une puissance électrique produite par l'installation de production 20 d'électricité, (b) et une étape d'alimentation au cours de laquelle, en fonction dudit paramètre électrique, on alimente sélectivement, soit un onduleur, soit plusieurs onduleurs de la pluralité d'onduleurs à partir de ladite 25 installation électrique, par simple commutation d'un dispositif d'alimentation interposé entre l'installation électrique et les onduleurs. Grâce à ces dispositions, on peut : soit concentrer la puissance produite par 30 l'installation de production d'électricité sur un seul onduleur, lorsque la puissance produite par ladite installation électrique est faible, ce qui permet de faire fonctionner cet onduleur avec le meilleur rendement possible, 35 soit répartir la puissance produite par l'installation de production d'électricité sur plusieurs onduleurs, lorsque cette puissance dépasse un certain seuil, ce qui permet de faire fonctionner chaque onduleur avec le meilleur rendement possible. Cette gestion optimisée des onduleurs est obtenue sans devoir interagir spécialement avec les onduleurs, et sans devoir nécessairement les faire interagir entre eux, ce qui évite d'avoir à employer nécessairement des onduleurs spécifiques et ce qui permet également d'appliquer l'invention à des installations électriques existantes, indépendamment des onduleurs déjà installés. Dans différents modes de réalisation de ce procédé, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes (utilisables éventuellement indépendamment les unes des autres et indépendamment des dispositions précitées) : - l'installation de production d'électricité comporte plusieurs dispositifs de génération d'énergie électrique, au cours de l'étape de mesure (a), on mesure plusieurs paramètres électriques représentatifs respectivement des puissances électriques produites par les dispositifs de génération d'énergie électrique, et en fonction desdits paramètres électriques, on répartit les puissances électriques produites par les dispositifs de génération d'énergie électrique sélectivement sur un ou plusieurs des onduleurs au cours de l'étape (b) ; au cours de l'étape (b), on regroupe sur un même onduleur, les puissances électriques produites par plusieurs dispositifs de génération d'énergie électrique, tant que les puissances électriques produites par ces dispositifs de génération d'énergie électrique sont inférieures à un certain premier seuil, et on envoie les puissances électriques produites par ces dispositifs de génération d'énergie électrique, respectivement vers plusieurs onduleurs distincts, lorsque les puissances électriques produites par ces dispositifs de génération d'énergie électrique sont supérieures à un deuxième seuil (éventuellement égal au premier seuil) : on notera que de cette façon, si l'un des dispositifs de génération d'énergie électrique a des problèmes de fonctionnement, ces problèmes ne perturbent que le ou les onduleurs sur lesquels il est connecté, mais pas les onduleurs voisins lorsque les onduleurs fonctionnent avec une charge suffisante. Par ailleurs, l'invention a également pour objet un dispositif d'alimentation pour alimenter une pluralité d'onduleurs à partir d'une installation de production d'électricité comprenant au moins un dispositif de génération d'énergie électrique, ce dispositif d'alimentation comportant : - au moins une entrée de puissance destinée à être reliée audit dispositif de génération d'énergie électrique pour recevoir l'énergie électrique produite par ledit dispositif de génération d'énergie électrique, une pluralité de sorties de puissance destinées à être reliées respectivement aux onduleurs de ladite pluralité d'onduleurs pour alimenter lesdits onduleurs, un dispositif de commande adapté pour, en fonction d'au moins un paramètre électrique représentatif 25 d'une puissance électrique produite par l'installation de production d'électricité, alimenter sélectivement par commutation, soit une sortie de puissance, soit plusieurs sorties de puissance à partir de ladite au moins une entrée de puissance. On notera que le paramètre électrique en 30 question peut résulter d'une mesure faite par le dispositif d'alimentation, ou d'une mesure reçue pas ce dispositif d'alimentation, et provenant par exemple du dispositif de génération d'énergie électrique. Dans différents modes de réalisation du dispositif 35 d'alimentation selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes (utilisables éventuellement indépendamment les unes des autres et indépendamment des dispositions précitées) : - le dispositif d'alimentation comporte au moins une entrée de données adaptée pour recevoir ledit au moins un paramètre électrique ; - le dispositif d'alimentation comporte plusieurs entrées de puissance destinées à recevoir respectivement 10 l'énergie électrique produite par plusieurs dispositifs de génération d'énergie électrique, et le dispositif de commande est adapté pour, en fonction de paramètres électriques représentatifs de puissances électriques disponibles à chaque entrée de puissance, répartir les 15 puissances électriques disponibles aux différentes entrées de puissance sélectivement sur une ou plusieurs sorties de puissance ; - le dispositif de commande est adapté pour regrouper sur une même sortie de puissance, les puissances 20 électriques disponibles à plusieurs entrées de puissance, tant que lesdites puissances électriques disponibles à ces entrées de puissance sont inférieures à un certain premier seuil, et pour envoyer les puissances électriques disponibles à ces entrées de puissance respectivement vers 25 plusieurs sorties de puissance distinctes, lorsque lesdites puissances électriques disponibles auxdites entrées de puissance sont supérieures à un deuxième seuil (éventuellement égal au premier seuil) ; - le dispositif de commande comporte une unité 30 centrale électronique commandant des dispositifs de commutation qui relient chacun au moins un dispositif de génération d'énergie électrique à un onduleur et qui sont reliés entre eux par des lignes de dérivation, ces dispositifs de commutation étant adaptés chacun pour 35 sélectivement ouvrir ou fermer une sortie de puissance et ouvrir ou fermer au moins une ligne de dérivation. L'invention a également pour objet une installation électrique comportant : une pluralité d'onduleurs, une installation de production d'électricité comprenant au moins un dispositif de génération d'énergie électrique, un dispositif d'alimentation électrique tel que défini ci-dessus, dont ladite au moins une entrée de 10 puissance est reliée audit dispositif de génération d'énergie électrique pour recevoir l'énergie électrique produite par ledit dispositif de génération d'énergie électrique, et dont les sorties de puissance sont reliées respectivement aux onduleurs de ladite pluralité 15 d'onduleurs pour alimenter lesdits onduleurs. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre 20 d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins : - la figure 1 est une vue schématique d'une installation électrique selon une forme de réalisation de l'invention, 25 et les figures 2 à 6 sont des vues similaires à la figure 1, montrant plusieurs configurations de fonctionnement de l'installation électrique de la figure 1. DESCRIPTION PLUS DETAILLEE Sur les différentes figures, les mêmes références 30 désignent des éléments identiques ou similaires. La figure 1 représente une installation 1 comprenant une : - installation de production d'électricité 2 qui comporte au moins un, et de préférence plusieurs 35 dispositifs de génération d'énergie électrique 3 (au nombre de quatre dans l'exemple considéré ici et référencés individuellement G1-G4), chacun de ces dispositifs de génération d'énergie électrique 3 pouvant être par exemple un ensemble de panneaux photovoltaïques, ou tout autre dispositif de génération d'énergie électrique (éolienne, turbine hydroélectrique ou autre) produisant un courant continu ou tout autre courant autre qu'alternatif sinusoïdal ; - une pluralité d'onduleurs 12 (ici également au 10 nom de quatre et référencés 11-14) alimentés par les dispositifs de génération d'énergie électrique 3 et alimentant eux-mêmes un réseau électrique 13 (R) ; - et un dispositif d'alimentation 4 interposé entre les dispositifs de génération d'énergie électrique 3 15 et les onduleurs 12. Le dispositif d'alimentation 4, quant à lui, comporte : - une unité centrale 5 (UC), par exemple un microcontrôleur ou autre, pouvant comporter : 20 - éventuellement une ou plusieurs entrées de données 6, numériques ou analogiques, reliées respectivement aux dispositifs de génération d'énergie électrique 3 pour recevoir de chacun d'eux une valeur de puissance électrique Pl, P2, 25 P3, P4 produite individuellement par chacun de ces dispositifs de génération d'énergie électrique G1- G4, ou pour recevoir desdits dispositifs tout autre paramètre électrique représentatif de la puissance électrique produite, 30 - une ou plusieurs sorties de commande 7 ; - des dispositifs de commutation 8 (C1-C4) commandés chacun individuellement par la ou les sorties de commande 7 du dispositif de commande 5 ; - des entrées de puissance 9 reliant chacune l'un 35 des dispositifs de génération d'énergie électrique 3 à l'un des dispositifs de commutation 8 ; - des lignes de dérivation 10 reliant respectivement les dispositifs de commutation 8 entre eux (plus précisément, ces lignes de dérivation 10 relient entre eux respectivement les dispositifs de commutation Cl et C2, C2 et C3, C3 et C4 ; et des sorties de puissance 11 reliant respectivement chaque dispositif de commutation 8 à l'un des onduleurs 12. Les dispositifs de commutation 8 sont adaptés chacun pour relier l'entrée de puissance 9 correspondante, soit à la sortie de puissance 11 correspondante, soit à l'une des lignes de dérivation 10 ou aux deux lignes de dérivation 10 correspondantes. Ces dispositifs de commutation peuvent consister chacun par exemple, dans leur version la plus simple, en 15 des commutateurs commandés par l'unité centrale 5 et prévus respectivement au niveau de la sortie 11 correspondant aux dispositifs de commutation 8 considérés et au niveau de la où chaque ligne de dérivation 10 reliée audit dispositif de commutation 8 considéré (au moins un commutateur de ligne 20 de dérivation 10 par dispositif de commutation 8). Les dispositifs de commutation 8 susmentionnés peuvent toutefois être réalisés par tout autre moyen connu. L'installation 1 qui vient d'être décrite fonctionne comme suit. 25 Première configuration (figure 2) Comme représenté sur la figure 2, lorsque les puissances électriques Pl, P2, P3, P4 produites par les différents dispositifs de génération d'énergie électrique G1-G4 sont faibles, par exemple par temps couvert lorsqu'il 30 s'agit d'ensembles de panneaux photovoltaïques, l'unité centrale 5 commande les dispositifs de commutation 8 de façon que les puissances électriques produites par chacun des dispositifs de génération d'énergie électrique G1-G4 soient regroupés sur la sortie 11 correspondant à un seul 35 des onduleurs 12, par exemple l'onduleur I1. De cette façon, cet onduleur I1 est alimenté avec le maximum de puissance possible, et fonctionne donc avec le meilleur rendement électrique possible. Dans cette configuration, toutes les lignes de dérivation 10 sont fermées de même que la sortie 11 vers l'onduleur II, tandis que les sorties 11 correspondant aux 5 onduleurs 12-14 sont ouvertes. L'unité centrale 5 adopte cette première configuration par exemple lorsque la somme P1 + P2 + P3 + P4 des puissances produites par les différents dispositifs de génération d'énergie électrique G1-G4, est inférieure à 10 un premier seuil prédéterminé Si, par exemple 10 kW dans un exemple particulier. En revanche, lorsque la somme des puissances P1 + P2 + P3 + P4 devient supérieure à un deuxième seuil prédéterminé S2, par exemple 11 kW dans un exemple 15 particulier, l'unité centrale 5 fait commuter les dispositifs de commutation 8 de façon à adapter une deuxième configuration, décrite ci-après. Deuxième configuration (figure 3) Dans la deuxième configuration représentée sur la 20 figure 3, les puissances Pl, P2 produites respectivement par les dispositifs de génération d'énergie électrique Gl, G2 sont regroupées sur l'onduleur II, tandis que les puissances P3, P4 produites respectivement par les dispositifs de génération d'énergie électrique G3, G4 sont 25 regroupées sur l'onduleur 13, les onduleurs 12 et 14 restant inutilisés. Dans cette deuxième configuration, la ligne de dérivation 10 entre les dispositifs de commutation C2, C3 est ouverte, d même que les sorties 11 vers les onduleurs 12, 14. 30 A partir de cette deuxième configuration, si la somme des puissances P1 + P2 + P3 + P4 devient à nouveau inférieure à Si, alors l'unité centrale 5 fait commuter à nouveau le dispositif de commutation C3 pour repasser dans la première configuration décrite ci-dessus. 35 En revanche, à partir de la deuxième configuration : - si P1 + P2 > S2 et P3 + P4 S2, l'unité centrale 5 5 fait commuter les dispositifs de commutation 8 pour adopter la quatrième configuration qui sera décrite ci-après, - et si P1 + P2 > S2 et P3 + P4 > S2, alors l'unité centrale 5 fait commuter les dispositifs de commutation 8 10 pour adopter la cinquième configuration qui sera décrite ci-après. Troisième configuration (figure 4) Dans cette troisième configuration, l'unité centrale 5 fait commuter les dispositifs de commutation 8 15 de façon que : - toute la puissance électrique P1 produite par le dispositif de génération d'énergie électrique G1 soit transmise à l'onduleur II, - toute la puissance électrique P2 produite par le 20 dispositif de génération d'énergie électrique G2 soit transmise à l'onduleur 12, - et les puissances électriques P3 et P4 produites par les dispositifs de génération d'énergie électrique G3 et G4 soient transmises en totalité à l'onduleur 13, 25 l'onduleur 14 restant inactif. Dans cette configuration, les lignes de dérivation 10 entre les dispositifs de commutation Cl, C2 et entre les dispositifs de commutation C2, C3 sont ouvertes, de même que la sortie 11 entre le dispositif de commutation C4 et 30 l'onduleur 14. A partir de cette troisième configuration, l'unité centrale 5 peut faire commuter les dispositifs de commutation 8 : - dans la deuxième configuration décrite 35 précédemment si P1 + P2 S1 et P3 + P4 > S2. Quatrième configuration (figure 5) Dans la quatrième configuration, l'unité centrale 5 fait commuter les dispositifs de commutation 8 de façon que : - les puissances Pl, P2 produites par les dispositifs de génération d'énergie électrique Gl, G2 soient regroupés en totalité sur l'onduleur II, - l'onduleur 12 reste inactif, - la puissance P3 produite par le dispositif de 10 génération d'énergie électrique G3 soit transférée en totalité sur l'onduleur 13, - et la puissance P4 produite par le dispositif de génération d'énergie électrique G4 soit transmise en totalité à l'onduleur 14. 15 Dans cette quatrième configuration, les lignes de dérivation 10 entre les dispositifs de commutation C2 et C3 et entre les dispositifs de commutation C3 et C4 sont ouvertes, de même que la sortie 11 vers l'onduleur 12. A partir de cette quatrième configuration, l'unité 20 centrale 5 peut faire commuter les dispositifs de commutation 8 : - dans la deuxième configuration si P3 + P4 S2 et P3 + P4 > Si. 25 Cinquième configuration (figure 6) Dans la cinquième configuration, l'unité centrale 5 fait commuter les dispositifs de commutation 8 de façon que toute l'énergie produite par chacun des dispositifs de génération d'énergie électrique G1-G4 soit transmise 30 respectivement vers l'onduleur correspondant 11-14, les lignes de dérivation 10 étant toutes ouvertes. A partir de cette cinquième configuration, l'unité centrale 5 peut faire commuter les dispositifs de commutation 8 : 35 - vers la deuxième configuration si P1 + P2 S1 et P3 + P4 S1. Les seuils de commutation S1, S2 peuvent 5 éventuellement ne pas être prédéterminés mais au contraire variables, et ces seuils peuvent être égaux ou différents. D'autres algorithmes de commutation sont également possibles, pour déterminer les critères de commutation des dispositifs de commutation 8, et pour déterminer quels 10 onduleurs sont alimentés parmi les onduleurs I1-I4. REVENDICATIONS1. Procédé d'alimentation pour alimenter une pluralité d'onduleurs (12) à partir d'une installation de production d'électricité (2) comprenant au moins un dispositif (3) de génération d'énergie électrique, ledit procédé comportant au moins les étapes suivantes : (a) une étape de mesure dans laquelle on mesure au moins un paramètre électrique représentatif d'une puissance 10 électrique produite par l'installation de production d'électricité (2), (b) et une étape d'alimentation au cours de laquelle, en fonction dudit paramètre électrique, on alimente sélectivement, soit un onduleur (3) , soit 15 plusieurs onduleurs (3) de la pluralité d'onduleurs à partir de ladite installation électrique, par simple commutation d'un dispositif d'alimentation (4) interposé entre l'installation électrique (2) et les onduleurs (12). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel 20 l'installation de production d'électricité (2) comporte plusieurs dispositifs (3) de génération d'énergie électrique, et dans lequel : au cours de l'étape de mesure (a), on mesure plusieurs paramètres électriques représentatifs 25 respectivement des puissances électriques produites par les dispositifs (3) de génération d'énergie électrique, - et en fonction desdits paramètres électriques, on répartit les puissances électriques produites par les dispositifs de génération d'énergie électrique 30 sélectivement sur un ou plusieurs des onduleurs () au cours de l'étape (b). 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel, au cours de l'étape (b), on regroupe sur un même onduleur (12), les puissances électriques produites par plusieurs 35 dispositifs (3) de génération d'énergie électrique, tantque les puissances électriques produites par ces dispositifs de génération d'énergie électrique sont inférieures à un certain premier seuil, et on envoie les puissances électriques produites par ces dispositifs de génération d'énergie électrique, respectivement vers plusieurs onduleurs (12) distincts, lorsque les puissances électriques produites par ces dispositifs de génération d'énergie électrique sont supérieures à un deuxième seuil. 4. Dispositif d'alimentation (4) pour alimenter une 10 pluralité d'onduleurs (12) à partir d'une installation de production d'électricité (2) comprenant au moins un dispositif (3) de génération d'énergie électrique, ce dispositif d'alimentation (4) comportant : au moins une entrée de puissance (9) destinée à 15 être reliée audit dispositif (3) de génération d'énergie électrique pour recevoir l'énergie électrique produite par ledit dispositif de génération d'énergie électrique, - une pluralité de sorties de puissance (11) destinées à être reliées respectivement aux onduleurs (12) 20 de ladite pluralité d'onduleurs pour alimenter lesdits onduleurs, un dispositif de commande (5, 8) adapté pour, en fonction d'au moins un paramètre électrique représentatif d'une puissance électrique produite par l'installation de 25 production d'électricité (2), alimenter sélectivement par commutation, soit une sortie de puissance (11), soit plusieurs sorties de puissance (11) à partir de ladite au moins une entrée de puissance (9). 5. Dispositif d'alimentation selon la revendication 30 4, comportant au moins une entrée de données (6) adaptée pour recevoir ledit au moins un paramètre électrique. 6. Dispositif d'alimentation selon la revendication 4 ou la revendication 5, comportant plusieurs entrées de puissance (11) destinées à recevoir respectivement 35 l'énergie électrique produite par plusieurs dispositifs (3)de génération d'énergie électrique, et le dispositif de commande (5, 8) est adapté pour, en fonction de paramètres électriques représentatifs de puissances électriques disponibles à chaque entrée de puissance (9), répartir les puissances électriques disponibles aux différentes entrées de puissance sélectivement sur une ou plusieurs sorties de puissance (11). 7. Dispositif d'alimentation selon la revendication 6, dans lequel le dispositif de commande est adapté pour regrouper sur une même sortie de puissance (11), les puissances électriques disponibles à plusieurs entrées de puissance (9), tant que lesdites puissances électriques disponibles à ces entrées de puissance sont inférieures à un certain premier seuil, et pour envoyer les puissances électriques disponibles à ces entrées de puissance respectivement vers plusieurs sorties de puissance distinctes, lorsque lesdites puissances électriques disponibles auxdites entrées de puissance sont supérieures à un deuxième seuil. 8. Dispositif d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, dans lequel le dispositif de commande comporte une unité centrale électronique (5) commandant des dispositifs de commutation (8) qui relient chacun au moins un dispositif (3) de génération d'énergie électrique à un onduleur (12) et qui sont reliés entre eux par des lignes de dérivation (10), ces dispositifs de commutation étant adaptés chacun pour sélectivement ouvrir ou fermer une sortie de puissance (11) et ouvrir ou fermer au moins une ligne de dérivation (10). 9. Installation électrique comportant : une pluralité d'onduleurs (12), une installation de production d'électricité (2) comprenant au moins un dispositif (3) de génération d'énergie électrique, un dispositif d'alimentation électrique (4)selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, dont ladite au moins une entrée de puissance (9) est reliée audit dispositif de génération d'énergie électrique (3) pour recevoir l'énergie électrique produite par ledit dispositif de génération d'énergie électrique, et dont les sorties de puissance (11) sont reliées respectivement aux onduleurs (12) de ladite pluralité d'onduleurs pour alimenter lesdits onduleurs.