Brevet FR3038389A1 — publié le 20170106

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne le domaine de la surveillance des réseaux électriques notamment ceux des aéronefs. Elle concerne plus particulièrement la surveillance des réseaux électriques triphasés. ETAT DE LA TECHNIQUE Dans le cadre de la transmission de puissance dans des réseaux électriques, une des méthodes les plus utilisée pour fournir l'énergie électrique à une charge consiste à l'alimenter par un réseau de trois fils nommés phases et parfois un quatrième nommé neutre. On parle alors de réseau triphasé. Un tel réseau triphasé est dit équilibré lorsque les trois phases, portées à un potentiel alternatif, sont déphasées l'une par rapport à l'autre de 1200 et ont toutes la même amplitude. Le cas nominal correspond à un réseau équilibré sur lequel la charge prélève sur chacune des trois phases réseau un courant lui-même équilibré. Ainsi la puissance prélevée est constante, également répartie sur les trois phases et la section requise des fils du réseau est définie de façon optimale. Pour coupler un équipement électrique à un réseau électrique triphasé on utilise classiquement un redresseur ou un convertisseur alternatif/continu (convertisseur AC/DC) qui ont pour fonction de transformer une tension alternative triphasée en une tension continue appelée bus DC qui est plus simple d'utilisation. Lorsque l'énergie est distribuée à des charges de puissance (commande de machine tournante électrique, convertisseurs de forte puissance par exemple), un déséquilibre marqué du réseau peut conduire à des dommages important au système de distribution électrique et/ou à l'équipement connecté au réseau triphasé par augmentation du courant dans les phases encore actives. En particulier, un cas de déséquilibre très critique correspond à une perte complète d'une phase (circuit ouvert). PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de surveiller un réseau électrique triphasé pour détecter une perte d'au moins une phase conduisant à un déséquilibre du réseau triphasé pouvant endommager la charge qu'il alimente et/ou la source, i.e. un système de distribution électrique. A cet effet, l'invention propose un circuit de surveillance d'un réseau électrique triphasé comprenant trois phases ayant chacune une tension alternative, le circuit étant 3038389 2 connecté aux trois phases de manière à prélever une tension image du réseau correspondant à une combinaison des tensions alternatives, ledit circuit étant configuré pour à partir de la tension image pouvant prendre plusieurs formes d'ondes, détecter qu'au moins une phase est absente, les formes d'ondes de la tension image lorsque les trois phases sont 5 présentes étant différentes des cas où au moins une phase est absente. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible. Le circuit comprend un redresseur recevant en entrée les trois phases, le redresseur étant configuré pour redresser les trois tensions alternatives afin de fournir un signal 10 redressé. Le circuit comprend une unité d'adaptation du signal redressé configurée pour réduire l'amplitude du signal redressé afin de fournir un signal redressé d'amplitude réduite. Le circuit comprend un comparateur configuré pour comparer le signal redressé à un seuil de manière à générer un signal créneau dès lors qu'au moins une phase est absente ou 15 générer un signal constant si toutes les phases sont présentes. Le circuit comprend une unité de détection configurée pour détecter si le signal issu du comparateur est un signal créneau, le signal issu de l'unité de détection étant constant et égal à un certain état logique si le signal du comparateur est un créneau ou dans l'état logique opposé sinon. 20 Le circuit comprend une unité d'exploitation du signal issu de l'unité de détection afin de fournir un signal de sortie représentatif de la perte d'au moins une phase. L'invention concerne également un réseau électrique triphasé alimenté par trois sources de tension sinusoïdales comprenant un circuit de surveillance, selon l'invention. Les avantages de l'invention sont multiples. 25 Le circuit fonctionne que la charge connectée au réseau triphasé prélève ou non de la puissance. Le circuit est compatible d'un réseau triphasé pour aéronef à fréquence et amplitude variables. Le circuit indique une perte de phase tant que la panne est présente et revient à 30 l'état normal de façon autonome dès que la panne disparait. Le circuit est compatible d'une réalisation en composant à braser sur PCB, il n'est pas onéreux et n'utilise qu'une faible surface. En outre, le circuit permet de s'affranchir de l'utilisation du neutre du réseau triphasé puisque c'est une combinaison des phases présentes qui est exploitée. 3038389 3 Enfin, comme le circuit ne fait pas de distinction entre les cas où une phase, deux phases ou bien trois phases sont absentes, ce dernier est peu complexe. PRESENTATION DES FIGURES 5 D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 illustre une vue d'ensemble d'une implémentation d'un circuit de surveillance ; 10 - La figure 2 illustre une implémentation possible du circuit de surveillance ; - La figure 3 illustre des chronogrammes des signaux impliqués dans le circuit de surveillance. Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. 15 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La figure 1 illustre une vue d'ensemble d'une charge C alimentée par un réseau électrique triphasé comprenant trois phases (1)A, (1)B, C. Chacune des phases (1)A, (1)B, (1)c a une tension alternative UA, UB, Uc. Le réseau électrique triphasé est surveillé par un circuit 10 de surveillance connecté aux trois phases (1)A, (1)B, (pc de manière à prélever une tension image du 20 réseau qui est une combinaison des tensions alternatives UA, UB, Uc, i.e. qu'à partir des phases alternatives simples haute tension une tension de faible amplitude exploitable par des circuits électroniques usuels est générée. Le circuit 10 est configuré pour faire la distinction entre les formes d'ondes de la tension image du réseau, ces formes d'ondes étant très différentes entre le cas où les trois 25 phases d'entrée sont présentes et les configurations du réseau alternatif dans lesquelles est absente au moins une phase du réseau électrique triphasé. Une phase réseau est considérée comme absente si son impédance par rapport au neutre est infinie (circuit ouvert, i.e. connexion interrompue entre l'équipement et la source triphasée), si son impédance par rapport au neutre est nulle (court-circuit au neutre) ou si son impédance par rapport à l'une 30 des deux autres phases est nulle (court-circuit entre phases). En particulier, le circuit 10 de surveillance se fonde sur une recombinaison des trois phases et sur la différence de forme d'onde du signal combiné entre le fonctionnement avec trois phases (cas normal) ou avec aucune phase ou une seule phase ou bien deux phases. 3038389 4 En effet, il existe une différence qui est très marquée entre le signal recombiné lorsque toutes les phases sont présentes avec le signal recombiné lorsqu'au moins une phase est manquante. De ce fait, une simple variation d'amplitude ou un déséquilibre de tension entre les 5 phases est négligeable et n'influe pas sur le résultat donné par le circuit 10. Le circuit 10 reçoit donc en entrée les trois phases (1)A, (1)B, (pc et fournit une sortie S qui présente un état logique égal à '1' lorsque toutes les phases sont présentes et un état logique égal à '0' lorsqu'au moins une phase est absente. Les tensions alternatives d'entrée sont considérées comme présentes si l'amplitude et la fréquence de chacune d'entre elles 10 est du même ordre de grandeur que celle des deux autres et que leurs phases présentes un déphasage de 1200 entre elles. On a illustré sur la figure 2 une implémentation possible du circuit de surveillance et sur la figure 3 des chronogrammes des signaux impliqués dans le circuit 10 (en haut ce sont les tensions lorsque toutes les phases sont présentes, en bas ce sont les tensions lorsqu'au 15 moins une phase est absente, ici une phase absente). Le circuit 10 comprend un étage redresseur à diodes 1, hexaphasé et à faible puissance, qui est connecté aux trois phases du réseau triphasé à surveiller. Le redresseur 1 permet de fournir une tension redressée (signal E0). En sortie du redresseur, la tension redressée E0 présente une forte composante continue (tension DC) avec une faible 20 ondulation lorsque les trois phases sont présentes. En revanche, dès lors qu'une phase est absente, la tension redressée E0 présente une forte ondulation. En sortie du redresseur 1 est connectée une unité 2 d'adaptation du signal redressé E0 configuré pour réduire son amplitude afin de fournir un signal redressé d'amplitude réduite El. Cette réduction d'amplitude permet de rendre compatible le signal avec 25 l'électronique des composants du circuit 10 (qui sont des composants alimentés par de la basse tension). De manière préférée, une telle unité 2 d'adaptation est constituée par un pont diviseur résistif permettant de mettre à l'échelle la tension du signal redressé (de l'ordre de la dizaine de volts). 30 Pour une amplitude du signal issu de réseau triphasé variant de 96VRms à 180VRms par exemple, le ratio minimal (c'est-à-dire en comparant les configurations les plus contraignantes) entre l'ondulation du signal obtenu en présence de trois phases et celle obtenue avec seulement deux phases présentes est de l'ordre de quatre. Ainsi nous obtenons une très forte immunité aux perturbations ou aux différents déséquilibres 35 (amplitude, phase, autres), le circuit est donc fiable. 3038389 5 Le signal ainsi redressé El est ensuite comparé à un seuil par l'intermédiaire d'un comparateur 3 de manière à générer un signal créneau E2 dès lors qu'au moins une phase est absente ou générer un signal constant si toutes les phases sont présentes. Le seuil est typiquement fixé à la moitié de la valeur minimale de la tension redressée dans le cas où les 5 trois phases sont présentes de façon à être immune aux parasites qui peuvent faussés la mesure. Puis, il s'agit de déterminer si le signal issu du comparateur 3 est un signal créneau ou non. Pour ce faire, le signal issu du comparateur entre dans une unité 4 de détection configurée pour détecter si le signal E2 est un signal créneau, le signal E4 issu de l'unité de 10 détection étant dans un certain état logique si E2 est un créneau et dans l'état logique opposé sinon. En particulier, l'unité 4 de détection génère un signal intermédiaire E3 actif (figure 3, en bas) lorsque le temps séparant 2 pulses est inférieur à une durée prédéterminée et inactif sinon (figure 3 en haut). Ce signal permet de mémoriser l'état logique transitoirement atteint 15 en cas d'absence d'au moins une phase, i.e. quand un pulse de faible durée se produit avec une fréquence suffisamment élevée. Cette durée de détection de 2 pulses successifs permet de régler un temps de détection d'une panne (un tiers de la fréquence du réseau triphasé) ou d'augmenter l'immunité du circuit. L'état actif est maintenu tant que l'état de panne perdure et le changement d'état se produit de façon autonome en fonction de la variation de 20 la configuration du réseau d'entrée. Ensuite, le signal E4 issu de l'unité de détection est isolé pour exploitation et fournir un signal isolé de sortie S qui est exploitable. Sur la figure 2, le signal E4 issu de l'unité de détection est connecté au primaire d'un optocoupleur. 25 30 REVENDICATIONS1. Circuit de surveillance d'un réseau électrique triphasé comprenant trois phasts (4A, (i)s, (bc) ayant chacune une tension alternative (UA, lig, liai le circuit étant connecté aux trois phases (ck%, 4, (pc), le circuit étant caractérisé en ce qu'il comprend un redresseur recevant én entrée les trois phases pour redresser les trois tensions alternatives afin de fournir un signal redressé (EO), le circuit étant en outre caractérisé en ce qu'il est configuré pour, détecter une différence entre la forme d'onde de la tension redressée lorsque les trois phases sont présentes et la forme d'onde de la tension redressée lorsqu'une phase, deux phase ou trois phases est/sont absente(s), la détection consistant à - comparer le signal redressé à un seuil, et à - détecter si le signal issu de la comparaison est un signal constant si toutes les phases sont présentes et un signal créneau si une phase, deux phases ou trois phases est/sont absente(s). 2. Circuit de surveillance selon la revendication 1, comprenant une unité (2) d'adaptation du signal redressé (E0) configurée pour réduire l'amplitude du signal redressé afin de fournir un signal redressé d'amplitude réduite (El). 1 Circuit de surveillance selon la revendication 2, comprenant une unité (4) de détection configurée pour détecter si le signal (E2) issu du comparateur est un signal créneau, le signal (E4) issu de l'unité de détection étant constant et égal à un certain état logique si le signal (E2) du comparateur est un créneau ou dans l'état logique opposé sinon. 4. Circuit de surveillance selon la revendication 4, comprenant une unité (5) d'exploitation du signal (E4) issu de l'unité de détection afin de fournir un signal de sortie (S) représentatif dé la perte d'au moins une phase. 5. Réseau électrique triphasé alimenté par trois sources de tension sinusoïdales (UA, UB, UC) comprenant un circuit de surveillance, selon l'une des revendications précédentes.