Brevet FR3039940A1 — publié le 20170210

Arrière-plan de l'invention La présente invention concerne le domaine technique des convertisseurs modulaires multi-niveaux (MMC) assurant la conversion d'un courant alternatif en un courant continu et inversement. Elle concerne plus précisément les réseaux de transport haute tension à courant continu (HVDC) utilisant un courant continu pour la transmission de l'énergie électrique et dans lesquels des stations intègrent des convertisseurs modulaires multi-niveaux. Sur la figure 1, on a représenté de manière schématique un ensemble de sous-modules 6 d'un convertisseur modulaire multi-niveaux 2 selon la technique antérieure. Ce convertisseur 2 comporte, pour un courant triphasé d'entrée/sortie (comportant trois phases cpa, cpb, et cpc), trois bras de conversion qui sont référencés par les indices a, b et c sur les différents composants de la figure 1. Chaque bras de conversion comprend un demi-bras supérieur et un demi-bras inférieur (indiqués par les indices « u » supérieur et « I » pour inférieur), dont chacun relie une borne DC+ ou DC- du réseau d'alimentation électrique continu (DC) à une borne du réseau d'alimentation électrique alternatif (AC). En particulier, chacun des bras est connecté à une des trois lignes de phase cpa, cpb, ou cpc du réseau d'alimentation électrique alternatif. Il est à noter que les termes « bras » et « demi-bras » sont traduits en anglais respectivement par « leg » et « arm ». La figure 1 représente un ensemble de sous-module 6, dans lequel chaque demi-bras comprend une pluralité de sous-modules SM,i; qui peuvent être commandés suivant une séquence souhaitée (avec x indiquant si le demi-bras est supérieur ou inférieur, i indiquant le bras, et j le numéro du sous-module dans les sous-modules en série dans le bras). Ici, seuls trois sous-modules ont été représentés par demi-bras. En pratique, chaque demi-bras inférieur ou supérieur peut comporter un nombre N de quelques dizaines à quelques centaines de sous-modules. Chaque sous-module SM,i; comporte un système de 3039940 2 stockage d'énergie tel qu'au moins un condensateur et un organe de commande pour connecter sélectivement ce condensateur en série entre les bornes du sous-module ou pour le contourner. Les sous-modules sont commandés selon une séquence choisie pour faire varier progressivement 5 le nombre d'éléments de stockage d'énergie qui sont connectés en série dans un demi-bras du convertisseur 2 de façon à fournir plusieurs niveaux de tension. En outre, sur la figure 1, vdcdésigne la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu, ces points étant visés par l'expression anglo-saxone « PCC : Point of 10 Common Coupling », bien connue de l'homme du métier. ick désigne le courant du réseau d'alimentation électrique continu, tandis que des courants iga, ieb et iec traversent les trois lignes de phase cpa, cpb, et cpc. De plus, chaque demi-bras possède une inductance Larm et chaque ligne de phase comporte une inductance Lf et une résistance Rf. 15 La figure 2 illustre un sous-module SMxii selon l'art antérieur appartenant au convertisseur de la figure 1. Dans ce sous-module, chaque organe de commande comporte un premier élément de commutation électronique T1 tel qu'un transistor bipolaire à grille isolée (« IGBT : Insulated Gate Bipolar Transistor » en langue anglaise) connecté en série 20 avec un élément de stockage d'une énergie électrique, ici un condensateur Csm . Ce premier élément de commutation T1 et ce condensateur CSM sont montés en parallèle d'un deuxième élément de commutation électronique T2, également un transistor bipolaire à grille isolée (IGBT). Ce deuxième élément de commutation T2 est couplé entre les bornes d'entrée et de 25 sortie du sous-module SMxii . Les premier et deuxième éléments de commutation T1 et T2 ont chacun une diode antiparallèle représentée sur la figure 2. En fonctionnement, le sous-module peut être commandé dans deux états de commande. 3039940 3 Dans un premier état dit état « on » ou commandé, le premier élément de commutation T1 est ouvert, et le deuxième élément de commutation T2 est fermé, pour connecter l'élément de stockage d'énergie Csm en série avec les autres sous-modules. Dans un deuxième 5 état dit état « off » ou non-commandé, le premier élément de commutation T1 est fermé, et le deuxième élément de commutation T2 est ouvert de sorte à court-circuiter l'élément de stockage d'énergie. Il est connu que chaque demi-bras, ayant une tension 19m à ses bornes, peut être modélisé par une source de tension modélisée, ayant 10 une tension 19m à ses bornes, dont le rapport cyclique dépend du nombre de sous-modules commandés et par un condensateur Ctot modélisé connecté à la source de tension. Cette modélisation a été schématisée en figure 3, sur laquelle on voit un demi-bras et la modélisation obtenue. La valeur de la capacité du condensateur modélisé Ctot est égale à la somme 15 des inverses des capacités des sous-modules commandés, de sorte que : 1 1 1 1 Ctot = -C1 + -C2 + -CN où Cr, C2, ..., CN sont les capacités du jè" condensateur. Ainsi, la tension vcx aux bornes du condensateur Ctot modélisé est égale à la somme des tensions vc; aux bornes des condensateurs des sous-modules dans le demi-bras (avec j allant de 1 à N et indiquant le 20 numéro du condensateur et donc du sous-module). Dans la présente demande, par abus de langage, Ctot désigne à la fois le condensateur et sa valeur de capacité. En contrôlant la séquence de commande des sous-modules pour faire varier progressivement le nombre d'éléments de stockage d'énergie connectés en série, l'énergie du condensateur Ctot 25 modélisé et donc la tension aux bornes de chaque source de tension modélisée peuvent être diminuées ou augmentées. Dans l'art antérieur, on trouve donc une configuration équivalente de l'ensemble 6 des sous-modules du convertisseur MMC illustrée en 3039940 4 figure 4. Sur cette figure, le convertisseur est un convertisseur analogue à celui décrit en référence à la figure 1, et dans lequel chaque demi-bras a été remplacé par sa modélisation. En outre, chaque ligne de phase est associée à un courant i9i et une tension v9i (i indiquant le numéro du 5 bras). Ici, chacune des sources de tension modélisées comporte en ses bornes une tension et chaque condensateur modélisé Ctot comporte en ses bornes une tension vcxxi (avec x indiquant si le demi-bras est supérieur ou inférieur et i indiquant le numéro du bras). On peut par 10 ailleurs noter qu'il est possible de décomposer le convertisseur MMC en une partie alternative imaginaire et une partie continue imaginaire (en entrée ou en sortie, suivant que le convertisseur est configuré pour convertir une énergie alternative en énergie continue ou l'inverse), où l'évolution de l'énergie totale stockée dans les condensateurs des sous- 15 modules est égale à la différence entre la puissance entrant dans le convertisseur et la puissance sortante. Il est connu des convertisseurs de type « Voltage Source Converter » (bien connus de l'homme du métier sous l'acronyme « VSC »), possédant un condensateur de station connecté en parallèle du 20 réseau d'alimentation électrique continu. L'inconvénient d'un tel condensateur en parallèle est qu'il ne permet pas un découplage du convertisseur avec la tension du réseau d'alimentation électrique continu. De plus ce type de convertisseur nécessite l'utilisation de nombreux filtres pour obtenir des signaux convertis convenables. 25 En outre, l'inertie du réseau d'alimentation électrique continu dépend de sa capacité, de sorte qu'une grande capacité augmente l'inertie du réseau d'alimentation électrique continu. Ainsi, une grande capacité du réseau et donc une grande inertie lui permet de mieux résister aux perturbations. Inversement, une faible capacité de réseau, et donc une 30 faible inertie permet de réguler plus facilement et plus précisément la 3039940 5 tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu. Or, contrairement aux convertisseurs de type Voltage Source Converter, les convertisseurs MMC ne comportent pas de condensateur de 5 station connecté en parallèle et pouvant influer sur la stabilité du réseau d'alimentation électrique continu. Les convertisseurs modulaires multiniveaux présentent donc l'avantage d'offrir un découplage entre la tension totale des condensateurs des sous-modules et la tension du réseau d'alimentation électrique continu. Néanmoins, une simple variation 10 de puissance pourrait mener à une grande variation de tension du réseau d'alimentation électrique continu. On connait des convertisseurs MMC dont le contrôle n'est pas basé sur l'énergie (« Non Energy Based Control » en langue anglaise). Dans ces convertisseurs, lorsqu'un éventuel écart de tension apparait entre la 15 tension des condensateurs des demi-bras et la tension du réseau d'alimentation électrique continu, la puissance du réseau d'alimentation électrique continu entrante varie automatiquement pour corriger ledit écart de tension. Ce contrôle s'effectue sans régulateur supplémentaire puisque les échanges d'énergies avec les condensateurs des demi-bras 20 suivent les variations de tension sur le réseau d'alimentation électrique continu. Toutefois, toutes les variables de ce type de convertisseurs ne sont pas contrôlées, ce qui se traduit par un manque de robustesse du convertisseur. 25 Il est également connu des convertisseurs dont le contrôle est basé sur l'énergie. On connait notamment le document intitulé « Control of DC bus voltage with a Modular Multilevel Converter » (Samimi et al., conférence PowerTech, 2015), qui présente un convertisseur modulaire multi-niveaux comportant un système de contrôle des transferts de 30 puissance au niveau de la partie alternative, des transferts de puissance 3039940 6 au niveau de la partie continue et de l'énergie interne du convertisseur. Un tel convertisseur utilise un contrôle basé sur l'énergie (« Energy Based Control » en langue anglaise) : un contrôle des variables de courant des réseaux d'alimentation électrique continu et alternatif permet de contrôler 5 les puissances de ces deux réseaux respectifs. Une différence entre les puissances des réseaux d'alimentation électrique continu et alternatif entraine une diminution ou une augmentation de l'énergie stockée dans les condensateurs des sous-modules. Ce type de convertisseurs nuit toutefois au découplage entre les tensions aux bornes des condensateurs 10 des sous-modules et la tension du réseau d'alimentation électrique continu. De plus, il ne permet pas de s'adapter efficacement et en temps réel aux fluctuations de tensions sur le réseau d'alimentation électrique continu. De plus, les convertisseurs connus ne sont pas suffisamment 15 robustes, en particulier en ce qui concerne la contribution à la la stabilité du réseau d'alimentation électrique continu. En particulier, le contrôle de l'énergie interne est un degré de liberté supplémentaire, or aucune technique existante ne propose de solution pour réguler efficacement l'énergie interne du convertisseur. 20 Les solutions existantes ne permettent pas d'exploiter pleinement les capacités des convertisseurs MMC en termes de contrôle de l'énergie interne du convertisseur conjointement au contrôle de la stabilité du réseau DC. 25 Objet et résumé de l'invention Un but de la présente invention est de proposer un convertisseur modulaire multi-niveaux (MMC) muni d'un module de contrôle du convertisseur qui permette d'exploiter pleinement le potentiel du convertisseur MMC en offrant une meilleure interaction entre l'énergie 30 interne du convertisseur, stockée dans les capacités des sous-modules, et 3039940 7 la tension du réseau d'alimentation électrique continu. Un autre intérêt du convertisseur est de permettre au convertisseur d'agir plus efficacement sur l'inertie du réseau d'alimentation électrique continu. Pour ce faire, l'invention porte sur un convertisseur de tension 5 modulaire multi-niveaux, permettant de convertir une tension alternative en une tension continue et inversement, comportant une partie dite continue destinée à être reliée à un réseau d'alimentation électrique continu et une partie dite alternative destinée à être reliée à un réseau d'alimentation électrique alternatif, le convertisseur comportant une 10 pluralité de bras, chaque bras comportant un demi-bras supérieur et un demi-bras inférieur, chaque demi-bras comprenant une pluralité de sous-modules commandables individuellement par un organe de commande propre à chaque sous-module et chaque sous-module comprend un condensateur connectable en série dans le demi-bras lorsque l'organe de 15 commande du sous-module est dans un état commandé, chaque demi-bras pouvant être modélisé par une source de tension modélisée associée à un rapport cyclique dépendant d'un nombre de condensateurs mis en série dans le demi-bras, chaque source de tension modélisée étant associée en parallèle à un condensateur modélisé (correspondant à une 20 capacité totale du demi-bras). Le convertisseur comprend en outre un module de contrôle du convertisseur configuré pour réguler la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé de chaque bras et pour réguler la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique 25 continu en commandant lesdits organes de commande des sous-modules du convertisseur. Selon une caractéristique générale du convertisseur, le module de contrôle du convertisseur comprend un calculateur d'une consigne d'énergie interne du convertisseur stockée dans les capacités des sous- 30 modules des demi-bras par application d'une fonction ayant un paramètre 3039940 8 d'entrée réglable, le module de contrôle étant configuré pour déduire de cette consigne d'énergie une consigne de tension aux bornes de chaque condensateur modélisé utilisée pour réguler la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu et 5 la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé. Le paramètre d'entrée du calculateur peut être réglé à tout moment et de manière aisée par l'utilisateur. La consigne d'énergie interne du convertisseur dépendant du paramètre d'entrée, il est possible pour l'utilisateur d'agir directement sur le degré de contribution de l'énergie 10 interne à la stabilité du réseau d'alimentation électrique continu. L'utilisateur peut donc ajuster le paramètre d'entrée en fonction des perturbations du réseau d'alimentation électrique continu et augmenter ou diminuer l'inertie du réseau en fonction des besoins. De manière non limitative, la contribution sur le réseau 15 d'alimentation électrique du convertisseur modulaire multi-niveaux, dont le module de contrôle est muni d'un tel calculateur, est équivalente à celle d'un condensateur virtuel disposé en parallèle du réseau d'alimentation électrique continu. En réglant le paramètre d'entrée réglable du calculateur on fait virtuellement varier la capacité du condensateur virtuel. 20 L'intérêt est de pouvoir agir sur le réseau d'alimentation électrique continu tout en maintenant le découplage entre la tension totale des condensateurs des sous-modules et la tension du réseau d'alimentation électrique continu. Contrairement à un condensateur réellement placé en parallèle du 25 réseau d'alimentation électrique continu, le condensateur virtuel permet de stabiliser le réseau, n'a pas de coût et ne peut pas être dégradé. En particulier, un condensateur virtuel réglable peut prendre des valeurs de capacités très élevées, ce qui n'est pas matériellement possible pour un condensateur réel. 3039940 9 De préférence, les sous-modules sont commandés aux moyens de deux transistors bipolaires à grille isolée (IGBT) permettant de placer ou non en série le condensateur dudit sous-module dans le demi-bras associé suivant que l'on souhaite commander le sous-module dans l'état 5 commandé « on » ou dans l'état non-commandé « off ». Chaque demi-bras peut être modélisé par une source de tension modélisée associée en parallèle à un condensateur modélisé de capacité Ctot. On notera vcx la somme des tensions des condensateurs des sous-modules d'un demi-bras, de sorte que la tension aux bornes du 10 condensateur modélisé associé en parallèle à la source de tension modélisée vaut vcx. De préférence, le rapport cyclique a, associé à la source de tension modélisée, est calculé d'après l'expression : n a =- N 15 où n est le nombre de sous-modules connectés à l'état « on » dans le demi-bras associé et N est le nombre de sous-modules dans le demi-bras. En régulant conjointement la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu et la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé, et donc l'énergie interne du 20 convertisseur, on peut agir sur la stabilité du réseau d'alimentation électrique continu. Ceci permet de contenir d'éventuelles perturbations en puissance apparaissant soudainement sur le réseau d'alimentation électrique continu et qui pourraient entrainer d'importantes variations de tension sur ledit 25 réseau. De manière non limitative, la régulation conjointe de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu et de la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé peut se faire par asservissement en boucle fermée de ces grandeurs au 30 moyen de valeurs de consignes, notamment une consigne de tension aux 3039940 10 points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu. Le module de contrôle est dit « lent » par opposition avec d'autres organes de commande qu'il permet de commander et dont les temps de commutation sont très courts. 5 En outre, la consigne de tension vc*x aux bornes de chaque condensateur modélisé, élevée au carré, est proportionnelle à la consigne d'énergie interne W; délivrée par le calculateur d'après l'expression : 6Ctot Ladite consigne d'énergie interne du convertisseur et donc ladite 10 consigne de tension aux bornes de chaque condensateur, élevée au carré, permettent d'asservir la tension du réseau d'alimentation électrique continu et la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé. De manière avantageuse, le paramètre d'entrée réglable est un coefficient d'inertie virtuelle réglable kw. Modifier kvz revient ainsi à 15 modifier virtuellement la taille de la capacité du condensateur virtuel et ainsi contribuer à la stabilité du réseau d'alimentation électrique continu. L'avantage est de proposer un degré de liberté supplémentaire dans le contrôle de l'énergie interne du convertisseur MMC. La capacité du condensateur virtuel peut notamment prendre des valeurs très élevées et 20 ce sans contraintes matérielles supplémentaires. Préférentiellement, le calculateur est configuré pour calculer la consigne d'énergie interne Wz* du convertisseur selon la fonction: 1 Wz* = -26Ctotkvi(14 - vâco) + Wz*o où Ct,,t est une capacité totale du condensateur modélisé, vdc est 25 une tension mesurée du réseau d'alimentation électrique continu, vdco est une valeur nominale de la tension du réseau d'alimentation électrique continu et WA est une consigne nominale de la valeur de l'énergie stockée dans les condensateurs du convertisseur. 2W; ,2* _ 19cX - 3039940 11 On comprend que la capacité CHI du condensateur virtuel s'exprime : Cvi = 6 Ctot kvi En outre, le terme (vâc - vâco) représente un écart de tension sur le réseau d'alimentation électrique continu, traduisant une 5 perturbation en tension. On remarque donc qu'en agissant sur le coefficient d'inertie virtuelle réglable kyr, on parvient à agir sur la variation de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu. De préférence, le module de contrôle comporte un régulateur de 10 l'énergie interne du convertisseur ayant en entrée le résultat d'une comparaison entre ladite consigne de tension aux bornes de chaque condensateur modélisé, élevée au carré, et une moyenne du carré des tensions aux bornes des condensateurs modélisés, et délivrant une consigne de puissance pour les condensateurs dudit convertisseur. 15 Grâce au régulateur de l'énergie interne on peut donc asservir la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé, élevée au carré, à partir d'une valeur de consigne de cette tension. La tension aux bornes de chaque condensateur modélisé, élevée au carré, étant proportionnelle à l'énergie interne du convertisseur stockée dans les condensateurs des 20 sous-modules des demi-bras, on asservit donc la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé à partir de la consigne d'énergie interne du convertisseur stockée dans les condensateurs des sous-modules des demi-bras fournie par le calculateur. Avantageusement, le module de contrôle est configuré pour 25 effectuer un changement de variable afin de contrôler des variables intermédiaires de courant ichff et ied et de tension ver et ved, où ichf-t- et ver sont associées au réseau d'alimentation électrique continu et ied et ved sont associées au réseau d'alimentation électrique alternatif. 3039940 12 Les variables intermédiaires de courant ichff et igd peuvent être contrôlée indépendamment. De manière non limitative, dans le cas d'un convertisseur d'énergie continue en énergie alternative, ces variables permettent d'exprimer la 5 variation d'énergie interne du convertisseur sous la forme : 3 dWz dt i=i Cette expression traduit notamment la décomposition du convertisseur MMC en une partie imaginaire continue en entrée, reliée au réseau continu et associée au terme Ei3=12idiffiVdiff qui correspond à la puissance de la partie continue et une partie imaginaire alternative en 10 sortie, reliée au réseau alternatif et associée au terme igdygd qui correspond à la puissance de la partie alternative. De préférence, le module de contrôle comporte un régulateur du courant igd ayant en entrée une consigne lgd correspondant au courant ied. Le régulateur asservit le courant igd en le faisant tendre vers sa consigne 15 ig*d. La régulation de la variable igd revient à réguler les transferts de puissance alternative en entrée ou en sortie suivant la configuration du convertisseur. Préférentiellement, le module de contrôle comporte un régulateur du courant ichff ayant en entrée une consigne id*iff correspondant au 20 courant ichff. Le régulateur asservit le courant tc,"ff en le faisant tendre vers sa consigne id*iff. La régulation de la variable ichff revient à réguler les transferts de puissance continue en entrée ou en sortie suivant la configuration du convertisseur. De manière non limitative, les variables igd et ichff peuvent être 25 contrôlées indépendamment. On comprend alors que réguler igd et tc,",ff permet de réguler les transferts de puissances entrante et sortante, et 2idiffiVdiff igdVgd 3039940 13 ainsi contrôler l'énergie interne du convertisseur stockée dans les condensateurs des sous-modules. Selon un aspect particulièrement avantageux de l'invention, le module de contrôle comporte un régulateur de la tension aux points de 5 connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu ayant en entrée le résultat d'une comparaison entre une consigne de tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu, élevée au carré, et une valeur prélevée sur le réseau d'alimentation électrique continu également élevée au carré, et délivrant 10 une consigne de puissance de fonctionnement dudit convertisseur. Grâce à ce régulateur, on peut donc asservir la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu Vdc en faisant tendre sa valeur, élevée au carré, vers la consigne de tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation 15 électrique continu ifâc., élevée au carré. De préférence, le module de contrôle comporte un organe pour ajuster le gain du régulateur de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu, en fonction de la valeur du coefficient d'inertie virtuelle kw. En effet, lorsque l'on règle le 20 coefficient d'inertie virtuelle kvz, afin de modifier le degré de contribution de l'énergie interne du convertisseur sur la stabilité du réseau d'alimentation électrique continu, on modifie l'inertie globale du convertisseur MMC. Ceci a pour conséquence de dérégler le fonctionnement du régulateur de la tension aux points de connexion du 25 convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu. En particulier, le réglage du coefficient d'inertie virtuelle a pour conséquence de modifier une constante de temps z associée audit régulateur de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu. L'organe pour ajuster le gain du 30 régulateur de la tension permet donc de corriger les écarts sur la 3039940 14 constante de temps et sur le gain du régulateur de tension, introduits par la modification du coefficient d'inertie virtuelle kvz, de manière à calibrer ledit régulateur de tension. En outre, l'organe pour ajuster le gain du régulateur de tension aux 5 points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu reçoit en entrée le coefficient d'inertie virtuelle kvz de manière à ajuster le gain en temps réel, en fonction des modifications faites sur le kvz De manière avantageuse, le module de contrôle comporte un 10 limiteur de l'énergie interne du convertisseur ayant en entrée l'énergie interne du convertisseur, une consigne d'énergie interne maximale du convertisseur et une consigne d'énergie interne minimale du convertisseur, et délivrant une consigne de puissance de limitation. L'intérêt est de pouvoir contenir l'énergie interne du convertisseur 15 entre les valeurs de consigne d'énergie interne maximale du convertisseur WIturn et de consigne d'énergie interne minimale du convertisseur Wiiiir' définies par l'opérateur. En maintenant l'énergie interne du convertisseur entre ces valeurs de consignes maximales et minimale, on protège notamment les éléments de commutation électronique, tels que les 20 transistors. Sans cette protection, les éléments de commutation peuvent être menacés par une trop forte tension aux bornes des condensateurs des sous-modules, tandis que de trop faibles tensions aux bornes des condensateurs des sous-modules pourraient nuire au fonctionnement du convertisseur MMC. 25 En particulier, la consigne de puissance de limitation délivrée par le limiteur s'ajoute à la consigne de puissance de fonctionnement du convertisseur pour donner la consigne de puissance du réseau d'alimentation électrique alternatif et ainsi réguler le niveau d'énergie interne du convertisseur. Toutefois, la puissance de limitation apparait 30 comme une perturbation sur le contrôle de l'énergie. C'est pourquoi il est 3039940 15 nécessaire de corriger la consigne nominale de la valeur de l'énergie stockée dans les condensateurs du convertisseur qui est fournie au calculateur de la consigne d'énergie interne Wz* , par exemple à l'aide d'un correcteur intégral. 5 L'invention porte également sur un procédé de contrôle d'un convertisseur de tension modulaire multi-niveaux, le convertisseur permettant de convertir une tension alternative en une tension continue et inversement, et comportant une partie dite continue destinée à être reliée à un réseau d'alimentation électrique continu et une partie dite 10 alternative destinée à être reliée à un réseau d'alimentation électrique alternatif, le convertisseur comportant une pluralité de bras, chaque bras comportant un demi-bras supérieur et un demi-bras inférieur, chaque demi-bras comprenant une pluralité de sous-modules commandables individuellement par un organe de commande du sous-module et 15 comprenant un condensateur connecté en série dans le demi-bras dans un état commandé de l'organe de commande du sous-module, chaque demi-bras pouvant être modélisé par une source de tension modélisée associée à un rapport cyclique dépendant d'un nombre de condensateurs mis en série dans le demi-bras, chaque source de tension modélisée étant 20 associée en parallèle à un condensateur modélisé correspondant à une capacité totale du demi-bras, le procédé comprenant en outre un contrôle lent du convertisseur dans lequel on régule la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé de chaque bras et on régule la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique 25 continu en commandant lesdits organes de commande des sous-modules du convertisseur. De manière caractéristique le procédé comprend un calcul d'une consigne d'énergie interne du convertisseur stockée dans les capacités des sous-modules des demi-bras en utilisant une fonction ayant un paramètre 30 d'entrée réglable, et un calcul d'une consigne de tension aux bornes de 3039940 16 chaque condensateur modélisé à partir de ladite consigne d'énergie interne du convertisseur, la consigne de tension aux bornes de chaque convertisseurs modélisé étant utilisée pour réguler la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu et 5 la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé. Selon une variante, le paramètre d'entrée réglable est un coefficient d'inertie virtuelle réglable kyr. Selon une variante, le calcul de la consigne d'énergie interne Wz* du convertisseur est réalisé d'après la fonction: 10 Wz* = 2 6Ctotkvi(14 - vâco) + WA où Ctot est la capacité totale du condensateur modélisé dans un demi bras, vd, est la tension mesurée du réseau d'alimentation électrique continu, vdco est la valeur nominale de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu et WA est 15 une consigne nominale de la valeur de l'énergie stockée dans les condensateurs du convertisseur. Selon une variante, le procédé de contrôle comporte une régulation de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu en utilisant en entrée le résultat d'une 20 comparaison entre une consigne de tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu, élevée au carré, et une valeur prélevée sur le réseau d'alimentation électrique continu également élevée au carré, et délivre une consigne de puissance de fonctionnement dudit convertisseur. 25 Selon une variante, le procédé de contrôle comporte un ajustement du gain de régulation de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu, en fonction de la valeur du coefficient d'inertie virtuelle. Ce procédé peut mettre en oeuvre les différents modes de réalisation du 30 convertisseur tels que décrits ci-avant. 3039940 17 L'invention porte également sur un module de contrôle pour un convertisseur modulaire multi-niveaux tel que défini ci-avant, et comprenant un calculateur d'une consigne d'énergie interne du convertisseur stockée dans les capacités des sous-modules des demi-bras 5 par application d'une fonction ayant un paramètre d'entrée réglable. En outre, le module de contrôle est configuré pour déduire de cette consigne d'énergie une consigne de tension aux bornes de chaque condensateur modélisé utilisée pour réguler la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu et la tension aux 10 bornes de chaque condensateur modélisé. Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non 15 limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1, déjà décrite, illustre un convertisseur modulaire multi-niveaux à trois phases selon la technique antérieure; - la figure 2, déjà décrite, illustre un sous-module d'un convertisseur modulaire multi-niveaux selon la technique 20 antérieure ; - la figure 3, déjà décrite, illustre un circuit équivalent à un demi-bras d'un convertisseur MMC selon la technique antérieure ; - la figure 4, déjà décrite, montre une configuration équivalente d'un convertisseur modulaire multi-niveaux selon la technique 25 antérieure; - la figure 5 illustre une représentation équivalente et schématique d'un convertisseur modulaire multi-niveaux selon l'invention ; - la figure 6 illustre un convertisseur modulaire multi-niveaux 30 muni d'un module de contrôle selon l'invention ; 3039940 18 - la figure 7 montre un exemple d'implémentation de l'ajustement du régulateur de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu ; - la figure 8 montre une boucle simplifiée d'ajustement du 5 régulateur de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu ; - la figure 9A montre un échelon de puissance imposé sur un réseau alternatif pour la simulation du fonctionnement du convertisseur selon l'invention ; 10 - la figure 9B illustre la réponse en tension d'un réseau continu à un échelon de puissance sur un réseau alternatif en fonction du temps pour différentes valeurs de kw; - la figure 9C illustre la variation de l'énergie totale d'un convertisseur en réponse à un échelon de puissance sur un 15 réseau alternatif, en fonction du temps, pour différentes valeurs de kvz; - la figure 9D illustre la réponse de la puissance d'un réseau continu à un échelon de puissance sur un réseau alternatif en fonction du temps pour différentes valeurs de kvz; 20 - la figure 10A illustre la réponse en tension d'un réseau continu pour un premier système de simulation consistant en un convertisseur MMC comportant une capacité virtuelle selon l'invention et pour un second système de simulation consistant en un convertisseur selon la technique antérieure muni d'un 25 condensateur réel en parallèle du réseau continu ; - la figure 10B montre les variations de l'énergie totale du convertisseur pour les deux systèmes de simulation ; - la figure 10C montre la réponse en puissance sur le réseau alternatif des deux systèmes de simulation ; 3039940 19 - la figure 10D montre la réponse en puissance sur le réseau continu des deux systèmes de simulation ; et - la figure 11 montre un convertisseur MMC selon l'invention dans lequel le module de contrôle est muni d'un limiteur de l'énergie 5 interne du convertisseur. Description détaillée de l'invention L'invention porte sur un convertisseur modulaire multi-niveaux muni d'un module de contrôle, dont un circuit du comportement équivalent est 10 illustré en figure 5. Sur cette figure, de manière non limitative, on a représenté un convertisseur MMC 2 d'énergie continue en énergie alternative. Dans cet exemple, on remarque que ce convertisseur 2 comporte une partie alternative 2A, reliée au réseau d'alimentation électrique alternatif 110, en partie gauche du schéma. En partie droite du 15 schéma, on voit que le convertisseur 2 comporte une partie continue 2C reliée au réseau d'alimentation électrique continu 120. On peut voir qu'un condensateur virtuel Cvi de capacité réglable CVI (par abus de langage et pour des raisons de simplicité, on utilise la même notation pour désigner le condensateur et sa capacité) est associé en 20 parallèle avec le réseau d'alimentation électrique continu 2C. Par virtuel, on entend que ce condensateur n'est pas réellement présent dans le convertisseur. Par contre, le module de contrôle selon l'invention permet d'obtenir un fonctionnement de convertisseur analogue à celui d'un convertisseur équipé de ce condensateur virtuel : ce condensateur virtuel 25 Cvi traduit le comportement du convertisseur 2 et de son module de contrôle 4 selon l'invention. En effet, en réglant un coefficient d'inertie virtuelle kvz, on améliore la stabilité du réseau d'alimentation électrique continu 120 et le comportement du convertisseur est analogue à celui d'un convertisseur dans lequel un condensateur virtuel Cvi de capacité 3039940 20 réglable CVI est placé en parallèle du réseau d'alimentation électrique continu 120. Le schéma de la figure 5 illustre également les transferts de puissances entre le convertisseur 2 et les réseaux d'alimentation 5 électrique continu et alternatif 120 et 110. Ainsi, P1 est la puissance provenant d'autres stations du réseau d'alimentation électrique continu et symbolise une soudaine perturbation en puissance sur le réseau continu, P dc est la puissance extraite du réseau d'alimentation électrique continu 120, P' est la puissance transmise au réseau d'alimentation électrique 10 alternatif 110, Pc est la puissance absorbée par la capacité Cd, du réseau d'alimentation électrique continu 120, P,1 est la puissance de fonctionnement du convertisseur 2 et P, peut être considérée comme la puissance absorbée par le condensateur virtuel Cvi de capacité réglable C. En outre vd, est la tension aux points de connexion du convertisseur 15 au réseau d'alimentation électrique continu. Dans le convertisseur MMC 2 selon l'invention, et contrairement à un convertisseur MMC de l'art antérieur, un surplus de la puissance du réseau d'alimentation électrique continu 120, notée Pw, est absorbée par le condensateur virtuel Cvi et permet au convertisseur de stocker de 20 l'énergie interne W1. L'exemple de la figure 6 illustre un convertisseur modulaire multiniveaux 2 muni d'un module de contrôle 4 selon l'invention. Le convertisseur MMC est configuré pour réguler, par asservissement en boucle fermée, la tension aux points de connexion du convertisseur au 25 réseau d'alimentation électrique continu 120 Vdc et la tension vcx aux bornes de chaque condensateur modélisé. Le module de contrôle 4 comporte un calculateur 10 qui calcule une consigne d'énergie interne V17; du convertisseur 2 stockée dans les capacités des sous-modules des demi-bras à partir d'un coefficient 30 d'inertie virtuelle réglable kw, d'une consigne nominale de la valeur de 3039940 21 l'énergie stockée dans les condensateurs du convertisseur WA, d'une tension mesurée du réseau d'alimentation électrique continu Vdc et d'une valeur nominale de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu vdco. 5 D'après le schéma de la figure 5, on constate que : 2 n dWdc 1 r dlldc Pi - Pdc = rc = - - LcIc dt 2 dt où Wcic est l'énergie du réseau d'alimentation électrique continu. Toujours sur la figure 5, en supposant que P,' est égal à constate également que : cl dvâi ciWti ..î 6'-r tot dt 1.0 Pdc - Pac - PW - Pdc - Pm - où Ctotest la capacité du condensateur modélisé dans un demi bras. En combinant les deux équations précédentes on parvient à l'expression suivante : 1 dvâ dVIT i PI - Pm = Pc + Pw = Cc/c. + 2 dt dt 15 Cette expression montre notamment qu'en contrôlant l'énergie interne W, du convertisseur MMC, on peut distribuer la puissance Pi - Pm entre la capacité Cdc du réseau d'alimentation électrique continu et les capacités des sous-modules des demis-bras. Le calculateur permet de calculer la consigne d'énergie interne V17; 20 appropriée d'après la fonction : 1 , f 2 WZ* = -2uLtot/h WilVdc - 140) + WZ*0 Ladite consigne d'énergie interne W; du convertisseur permet de fournir une consigne de tension vc*I aux bornes de chaque condensateur modélisé. Cette consigne de tension vc*I aux bornes de chaque 25 condensateur modélisé, élevée au carré, est elle-même comparée à une moyenne du carré des tensions aux bornes des condensateurs modélisés. Sans sortir du cadre de l'invention, la moyenne peut être calculée de n'importe quelle manière. Dans l'exemple non limitatif illustré en figure Paci on 3039940 22 6, la moyenne est calculée comme étant la somme des carrés des tensions des condensateurs modélisés dans chaque demi-bras, divisée par six (le convertisseur comportant six demi-bras). Ladite comparaison est fournie à un régulateur de l'énergie interne du convertisseur 20 qui 5 délivre une consigne de puissance Pi>', pour les condensateurs dudit convertisseur 2. En outre, en considérant que la régulation de l'énergie est suffisamment rapide, on obtient : Pl dvâ - Pm = Pc + Pw = 1 Cdc. + 6Ctorkvi vci 2 dt 2 dt 10 ou encore : Pl dvdc - Pm = (Cdc 2 dt On peut donc exprimer le coefficient d'inertie virtuelle kvz sous la forme : Cv/ = 6Ctotkvi 15 Cette expression montre qu'en réglant le coefficient d'inertie virtuelle kvion parvient à modifier la valeur de la capacité virtuelle Cw, Sur la figure 6, on remarque également que le module de contrôle 4 comprend un régulateur 30 de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu 120, ayant en 20 entrée le résultat d'une comparaison entre une consigne de tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu vdc, élevée au carré, et une valeur prélevée sur le réseau d'alimentation électrique continu vd' également élevée au carré. Le régulateur 30 de la tension aux points de connexion du convertisseur au 25 réseau d'alimentation électrique continu 120 délivre une consigne de puissance de fonctionnement P,;,' dudit convertisseur 2. En outre, le module de contrôle 4 comporte un régulateur du courant alternatif igd 40 ayant en entrée une consigne iÿ d, et un régulateur du courant icur-50 ayant en entrée une consigne id*iff. 3039940 23 D'après la figure 3, on sait qu'il est possible de modéliser les sous-modules d'un demi-bras par une source de tension modélisée associées en parallèle à un condensateur modélisé de sorte que les sources de tensions modélisées ont à leurs bornes une tension 19mxi (avec x indiquant si le 5 demi-bras est supérieur ou inférieur et i indiquant le bras). Les régulateurs de courant 40 et 50 délivrent des consignes de tension vd*iff et vi; utilisés suite à un changement de variable, par un organe de modulation 60 et deux organes d'équilibrage 70a et 70b au moyen d'un algorithme de contrôle (« BCA : Balancing Control Algorithm » en langue anglaise), pour 10 délivrer les tensions 19mxl aux bornes des sources de tensions modélisées. Ceci permet de commander ou non les sous-modules des demi-bras. On contrôle ainsi la tension aux bornes des condensateurs modélisés vcxxi ainsi que la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu vdc. 15 En faisant varier le coefficient d'inertie virtuelle kvz en entrée du calculateur on peut donc influer directement sur la tension du réseau d'alimentation électrique continu vd, et sur l'inertie de ce réseau continu. Dans cet exemple non limitatif, le module de contrôle 4 comporte également un organe 100 pour ajuster le gain du régulateur de la tension 20 aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu 120, en fonction de la valeur du coefficient d'inertie virtuelle kyr. Cet organe a, pour des raisons de simplicité, été représenté à l'extérieur du module de contrôle 4, bien qu'il soit compris dans ce module de contrôle 4. 25 La figure 7 présente un exemple d'ajustement du régulateur de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu vd, à l'aide d'un correcteur Proportionnel Intégral (PI) sur les boucles d'asservissement de vd, et de W1. Dans cet exemple non limitatif, le correcteur PI est ajusté par une méthode classique de 30 placement des pôles. 3039940 24 Ce circuit comporte notamment des boucles 42 et 52 de régulation des courants ichff et ied vers leurs consignes respectives ici*iff et ig*d. Par simplification, on peut obtenir une représentation équivalente de la boucle de régulation de la tension aux points de connexion du 5 convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu 120 avec ajustement du régulateur de ladite tension aux points de connexion du convertisseur au réseau continu à l'aide d'un correcteur PI. Une telle représentation est donnée en figure 8. Les figures 9A à 9D montrent les résultats d'une simulation du 10 comportement d'un convertisseur modulaire multi-niveaux 2 muni d'un module de contrôle 4 selon l'invention et en particulier une simulation par contrôle de la puissance. Dans cette simulation, on a créé un système de test dans lequel la partie continue du convertisseur est connectée à une source de puissance continue idéale, simulant un réseau d'alimentation 15 électrique continu 120, tandis que la partie alternative du convertisseur est reliée à une source de puissance alternative, simulant un réseau d'alimentation électrique alternatif 110. On impose alors un échelon de puissance sur le réseau alternatif simulé, on fait varier le coefficient d'inertie virtuel kvz et on observe les résultats sur les autres grandeurs du 20 système. Comme on peut le voir sur la figure 9A, la courbe 1 représente un échelon de puissance de 0.03 pu, imposé au niveau du réseau alternatif simulé pendant 0.1 seconde, avant de ramener la puissance alternative à sa valeur nulle initiale. Ce comportement simule un transfert d'une 25 puissance active depuis le convertisseur MMC 2 jusqu'au réseau d'alimentation électrique alternatif 110. La réponse en tension du réseau continu simulé pour différentes valeurs de kvz est illustré en figure 9B. Chacune des courbes correspond à une valeur de kvz de sorte que les courbes a, b, c, d et e correspondent à 30 des valeurs respectives de kvz égales à 0, 0.5, 1, 2 et 3. On remarque que 3039940 25 plus kvz est élevé plus les variations sur le réseau continu simulé sont faible. Ceci est en accord avec le principe de l'invention, puisque qu'en augmentant le kvz on augmente l'inertie du convertisseur, ce qui permet au réseau continu de contenir davantage les perturbations et stabiliser la 5 tension du réseau continu. La figure 9C illustre la variation de l'énergie totale du convertisseur pour plusieurs valeurs de kw. Les courbes g, h, i, j et k correspondent à des valeurs respectives de kvz égales à 0, 0.5, 1, 2 et 3. En augmentant le coefficient d'inertie virtuel kvz on augmente la valeur de la capacité 10 virtuelle ce qui implique que la contribution de l'énergie du convertisseur est plus importante et que davantage d'énergie est extraite du condensateur virtuel. Cette augmentation de la contribution de l'énergie du convertisseur se traduit donc par une baisse de l'énergie totale du convertisseur lorsque l'on augmente le coefficient d'inertie virtuelle. 15 La conséquence est visible sur la figure 9D, représentant l'évolution de la puissance sur le réseau continu simulé en fonction des valeurs du coefficient d'inertie virtuelle kw. Ici, les courbes in, n, o, p et q correspondent à des valeurs respectives de kvz égales à 0, 0.5, 1, 2 et 3. On constate que lorsque le coefficient d'inertie virtuel kvz augmente, 20 l'impact, sur la puissance du réseau continu simulé, de la variation de puissance du réseau alternatif simulé est moindre. En particulier, moins d'énergie est extraite des condensateurs du réseau d'alimentation électrique continu. Ceci est dû au fait que davantage d'énergie est extraite du condensateur virtuel. La capacité virtuelle permet de stabiliser et 25 d'améliorer l'inertie du réseau continu. Les figures 10A à 10D, illustrent une simulation par contrôle de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau continu, dans laquelle on compare le comportement de deux systèmes. Le premier système consiste en un convertisseur modulaire multi-niveaux selon 30 l'invention, configuré comme dans la simulation précédente. Le coefficient 3039940 26 d'inertie virtuelle est réglé et fixé de sorte que kvi = 1. Le second système consiste en un convertisseur MMC, selon la technique antérieure, dont la partie continue est également connectée à une source de puissance continue idéale, tandis que la partie alternative du convertisseur est reliée 5 à une source de tension alternative. Dans ce second système, un condensateur réel est disposé en parallèle du réseau continu simulé. La valeur de la capacité de ce condensateur réel est choisie égale à la capacité du condensateur virtuel Cvi du premier système. Il s'agit donc de comparer l'influence d'un condensateur virtuel Cvi et d'un condensateur 10 réel associés à un convertisseur MMC, en parallèle d'un réseau continu simulé. Un échelon de perturbation en puissance est imposé par la source de puissance continue sur les deux systèmes comme on peut le voir sur la courbe en pointillé z de la figure 10D. 15 Sur la figure 10A, les courbes r et s représentent respectivement l'évolution de la tension du réseau continu simulé pour les premier et second systèmes. On constate que l'évolution de la tension du réseau continu simulé est la même pour les deux systèmes. Puisque les deux systèmes sont configurés pour que les valeurs des 20 capacités réelle et virtuelle soient égales, la réponse de la puissance du réseau alternatif simulé est la même pour les deux systèmes. Cette réponse est représentée, en figure 10C, par la courbe y, tandis que la courbe w représente l'échelon de perturbation en puissance sur le réseau continu simulé. 25 La figure 10B illustre, à travers la courbe t, une augmentation de l'énergie totale dans le cas du premier système, muni d'une capacité virtuelle, traduisant l'énergie stockée dans le condensateur virtuel. En revanche, sur le second système représenté par la courbe u, on n'observe aucune variation de l'énergie totale étant donné que, pour ce 3039940 27 convertisseur, il n'y a pas de contribution de l'énergie interne sur le réseau continu simulé. Sur la figure 10D, d'après les courbes y et x, représentant respectivement la puissance du réseau continu simulé pour le premier et 5 le second système, on constate que la présence d'une capacité virtuelle améliore la réponse en puissance à une perturbation de puissance sur le réseau continu simulé, représentée par la courbe z. La perturbation a donc moins d'impact sur le réseau continu simulé et la puissance dudit réseau continu est mieux contrôlée. 10 Une variante du convertisseur selon l'invention est illustrée en figure 11, dans laquelle le module de contrôle comporte un limiteur d'énergie 80 recevant en entrée l'énergie interne W, du convertisseur, une consigne d'énergie interne maximale du convertisseur WItum et une consigne d'énergie interne minimale du convertisseur Wium. Le limiteur 15 d'énergie 80 délivre une consigne puissance de limitation PA associée à une puissance de limitation PA. Ce limiteur d'énergie permet de borner l'énergie interne W, entre les valeurs de consigne d'énergie interne maximale et minimale du convertisseur. La puissance de limitation PEL apparait comme une perturbation sur 20 le contrôle de l'énergie. La consigne nominale WA de la valeur de l'énergie stockée dans les condensateurs du convertisseur est donc corrigée afin de fournir au calculateur 10 de la consigne d'énergie interne, une consigne nominale corrigée WA' de la valeur de l'énergie stockée dans les condensateurs. 25 On a désormais : Pac - Pm + PEL de sorte que : 1 dvâ dV I 7 i PI - Pm - PEL = Pc + Pw = -2 Cc/c + dt dt 3039940 28 En outre la consigne nominale corrigée WA' de la valeur de l'énergie stockée dans les condensateurs s'exprime : 1/17* =16Ctotkvi(vâc - Vdco) + 1/17:1; 2 En substituant dans les équations précédentes on obtient : 1 d vjc 1 d ,2 '' Pi - Pm - PEL = 7 Cdc + 7 6ctotkvi citdc 1 EL 5 Soit : 1 dvâc PI - Pm = -2 (Cdc + Cvi) dt On constate donc que le limiteur d'énergie 80 ne modifie pas le comportement du convertisseur au sein des limites d'énergie interne maximale et minimale. Le comportement du convertisseur est analogue à celui d'un convertisseur dans lequel un condensateur virtuel CvI de 10 capacité réglable CVI est placé en parallèle du réseau d'alimentation électrique continu 120. 15 20 25 REVENDICATIONS1. Convertisseur de tension modulaire multi-niveaux (2), permettant de convertir une tension alternative en une tension continue et inversement, comportant une partie dite continue (2C) destinée à être reliée à un réseau d'alimentation électrique continu (120) et une partie dite alternative (2A) destinée à être reliée à un réseau d'alimentation électrique alternatif (110), le convertisseur comportant une pluralité de bras, chaque bras comportant un demi- bras supérieur et un demi-bras inférieur, chaque demi-bras comprenant une pluralité de sous-modules commandables individuellement par un organe de commande propre à chaque sous-module et chaque sous-module comprend un condensateur connectable en série dans le demi-bras lorsque l'organe de commande du sous-module est dans un état commandé, chaque demi-bras pouvant être modélisé par une source de tension modélisée associée à un rapport cyclique dépendant d'un nombre de condensateurs mis en série dans le demi-bras, chaque source de tension modélisée étant associée en parallèle à un condensateur modélisé correspondant à une capacité totale du demi-bras, le convertisseur comprenant en outre un module de contrôle du convertisseur configuré pour réguler la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé de chaque bras et pour réguler la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu en commandant lesdits organes de commande des sous-modules du convertisseur, caractérisé en ce que le module de contrôle du convertisseur comprend un calculateur (10) d'une consigne d'énergie interne du convertisseur stockée dans les capacités des sous-modules des demi-bras par application d'une fonction ayant un paramètre d'entrée réglable, le module de contrôle étant configuré pour déduire de cette consigne d'énergie une consigne de tension aux bornes de chaque condensateur modélisé utilisée pour réguler la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu et la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé. 3039940 30 2. Convertisseur selon la revendication 1, dans lequel le paramètre d'entrée réglable est un coefficient d'inertie virtuelle réglable kw. 5 3. Convertisseur selon la revendication 2, dans lequel le calculateur (10) est configuré pour calculer la consigne d'énergie interne Wz* du convertisseur selon la fonction: 1 Wz* = 26Ctotkvi(14 vâco) Wz*o où Ct't est la capacité totale du condensateur modélisé dans un 10 demi bras, vd, est la tension mesurée du réseau d'alimentation électrique continu, vdco est la valeur nominale de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu et WA est une consigne nominale de la valeur de l'énergie stockée dans les condensateurs du convertisseur. 15 4. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le module de contrôle comporte un régulateur (20) de l'énergie interne du convertisseur ayant en entrée le résultat d'une comparaison entre ladite consigne de tension aux bornes de chaque 20 condensateur modélisé, élevée au carré, et une moyenne du carré des tensions aux bornes des condensateurs modélisés, et délivrant une consigne de puissance pour les condensateurs dudit convertisseur. 25 5. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le module de contrôle est configuré pour effectuer un changement de variable afin de contrôler des variables intermédiaires de courant idiff et g. d et de tension ver et ved, où ichff et vd,ff sont associées au réseau d'alimentation électrique continu et igd 30 et ved sont associées au réseau d'alimentation électrique alternatif. 6. Convertisseur selon la revendication 5, dans lequel le module de contrôle comporte un régulateur (40) du courant ied ayant en entrée une consigne ig* d correspondant au courant ied. 3039940 31 7. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel le module de contrôle comporte un régulateur (50) du courant ichff ayant en entrée une consigne id*iff correspondant 5 courant i'cbff. 8. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le module de contrôle comporte un régulateur (30) de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau 10 d'alimentation électrique continu ayant en entrée le résultat d'une comparaison entre une consigne de tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu, élevée au carré, et une valeur prélevée sur le réseau d'alimentation électrique continu également élevée au carré, et délivrant une 15 consigne de puissance de fonctionnement dudit convertisseur. 9. Convertisseur selon les revendications 2 et 8, dans lequel le module de contrôle comporte un organe (100) pour ajuster le gain du régulateur (30) de la tension aux points de connexion du 20 convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu, en fonction de la valeur du coefficient d'inertie virtuelle kyr. 10. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le module de contrôle comporte un limiteur de l'énergie 25 interne du convertisseur ayant en entrée l'énergie interne du convertisseur, une consigne d'énergie interne maximale du convertisseur et une consigne d'énergie interne minimale du convertisseur, et délivrant une consigne de puissance de limitation. 30 11. Procédé de contrôle d'un convertisseur de tension modulaire multi- niveaux, le convertisseur permettant de convertir une tension alternative en une tension continue et inversement, et comportant une partie dite continue destinée à être reliée à un réseau d'alimentation électrique continu et une partie dite alternative 35 destinée à être reliée à un réseau d'alimentation électrique alternatif, le convertisseur comportant une pluralité de bras, chaque bras comportant un demi-bras supérieur et un demi-bras inférieur, 3039940 32 chaque demi-bras comprenant une pluralité de sous-modules commandables individuellement par un organe de commande du sous-module et comprenant un condensateur connecté en série dans le demi-bras dans un état commandé de l'organe de 5 commande du sous-module, chaque demi-bras pouvant être modélisé par une source de tension modélisée associée à un rapport cyclique dépendant d'un nombre de condensateurs mis en série dans le demi-bras, chaque source de tension modélisée étant associée en parallèle à un condensateur modélisé correspondant à 10 une capacité totale du demi-bras, le procédé comprenant en outre un contrôle lent du convertisseur dans lequel on régule la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé de chaque bras et on régule la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu en commandant lesdits 15 organes de commande des sous-modules du convertisseur, caractérisé en ce qu'il comprend un calcul d'une consigne d'énergie interne du convertisseur stockée dans les capacités des sous-modules des demi-bras en utilisant une fonction ayant un paramètre d'entrée réglable, et un calcul d'une consigne de tension aux bornes 20 de chaque condensateur modélisé à partir de ladite consigne d'énergie interne du convertisseur, la consigne de tension aux bornes de chaque convertisseur modélisé étant utilisée pour réguler la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu et la tension aux bornes de chaque 25 condensateur modélisé. 12. Procédé de contrôle d'un convertisseur selon la revendication 11, dans lequel le paramètre d'entrée réglable est un coefficient d'inertie virtuelle réglable kvz. 30 13. Procédé de contrôle d'un convertisseur selon la revendication 12, dans lequel le calcul de la consigne d'énergie interne Wz* du convertisseur est réalisé d'après la fonction: 1 Wz* = 26Ctotkvi(vâc - vâco) + Wz*o 3039940 33 où Ctot est la capacité totale du condensateur modélisé dans un demi bras, Vdc est la tension mesurée du réseau d'alimentation électrique continu, vdco est la valeur nominale de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation 5 électrique continu et Wz*0 est une consigne nominale de la valeur de l'énergie stockée dans les condensateurs du convertisseur. 14. Procédé de contrôle d'un convertisseur selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, comportant une régulation de la tension 10 aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu en utilisant en entrée le résultat d'une comparaison entre une consigne de tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu, élevée au carré, et une valeur prélevée sur le réseau 15 d'alimentation électrique continu également élevée au carré, et délivrant une consigne de puissance de fonctionnement dudit convertisseur. 15. Procédé de contrôle d'un convertisseur selon l'une quelconque des 20 revendications 11 à 14, comportant un ajustement du gain de régulation de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu, en fonction de la valeur du coefficient d'inertie virtuelle. 25 16 Module de contrôle pour un convertisseur modulaire multi-niveaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend ledit calculateur (10) d'une consigne d'énergie interne du convertisseur stockée dans les capacités des sous-modules des demi-bras par application d'une fonction ayant un 30 paramètre d'entrée réglable, et en ce qu'il est configuré pour déduire de cette consigne d'énergie une consigne de tension aux bornes de chaque condensateur modélisé utilisée pour réguler la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu et la tension aux bornes de chaque 35 condensateur modélisé.