Brevet FR3075509A1 — publié le 20190621

TITRE DISPOSITIF D'ALIMENTATION D'UNE MACHINE ELECTRIQUE ET SYSTEME ELECTRIQUE ASSOCIE DOMAINE TECHNIQUE La presente invention concerne un dispositif d'alimentation d'une machine electrique et un systeme electrique associe. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Le brevet europeen publie sous le numero EP 0 521 709 B1 decrit un dispositif d'alimentation d'une machine electrique du type comportant : un convertisseur de tension comportant : au moins un bras de hachage comportant un interrupteur de cote haut et un interrupteur de cote bas connectes Fun a l'autre en un point milieu destine a etre connecte a une extremite d'un phase de la machine electrique, les interrupteurs etant concu pour respectivement recevoir des commandes de haute tension, une unite de traitement concue pour fournir des commandes de basse tension des interrupteurs, un etage de pilotage de cote haut concu pour piloter les interrupteurs de cote haut en amplifiant les commandes de basse tension des interrupteurs de cote haut pour respectivement leur fournir les commandes de haute tension, un etage de pilotage de cote bas concu pour piloter les interrupteurs de cote bas en amplifiant les commandes de basse tension des interrupteurs de cote bas pour respectivement leur fournir les commandes de haute tension. 2 L'invention a pour but de proposer un dispositif d'alimentation d'une machine electrique presentant une fiabilite accrue. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, it est propose un dispositif d'alimentation d'une machine 5 electrique du type precite, caracterise en ce qu'il comporte en outre : - une alimentation de cote haut concue pour alimenter l'etage de pilotage de cote haut, - une alimentation de cote has independante de l'alimentation de cote haut, concue pour alimenter retage de pilotage de cote bas. 10 Grace a l'invention, en cas de defaillance d'une alimentation, l'autre alimentation alimente toujours un etage de pilotage qui peut donc continuer a piloter les interrupteurs d'un cote et permettre de mettre la machine electrique dans un &tat securise. De facon optionnelle, le convertisseur de tension connecte la machine 15 electrique a une premiere source de tension continue et l'une parmi l'alimentation de cote haut et l'alimentation de cote has comporte la premiere source de tension continue. De facon optionnelle egalement, l'alimentation de cote haut comporte la premiere source de tension continue. 20 De facon optionnelle egalement, la premiere source de tension continue comporte une batterie. De facon optionnelle egalement, chaque etage de pilotage comporte au moins deux pilotes pilotant chacun plusieurs interrupteurs d'un meme cote. De facon optionnelle egalement, l'unite de traitement est concue pour 25 fournir, a chaque pilote, un signal de desactivation des interrupteurs pilotes par ce pilote. De facon optionnelle egalement, chaque pilote est sous la forme d'un composant electrique comportant un bolter et des broches de connexion depassant du bolter. 3 De facon optionnelle egalement, chaque etage de pilotage comporte trois pilotes pilotant chacun deux interrupteurs d'un meme cote. De facon optionnelle egalement, chaque etage de pilotage comporte deux pilotes pilotant chacun trois interrupteurs d'un meme cote. 5 II est egalement propose un systeme electrique comportant : - une machine electrique, - un dispositif d'alimentation selon l'invention, de la machine electrique. De facon optionnelle, la machine electrique comporte deux systeme triphases comportant chacun trois phases, et les trois interrupteurs pilotes par 10 chaque pilote appartiennent respectivement a trois bras de hachage dont les points milieux sont respectivement connectes a des extremites des trois phases d'un meme systeme triphase. DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 est un schema electrique d'un systeme electrique mettant en 15 oeuvre l'invention. La figure 2 est un schema electrique d'une variante du systeme electrique de la figure 1. DESCRIPTION DETAILLEE En reference a la figure 1, un systeme electrique 100 mettant en oeuvre 20 l'invention va a present etre decrit. Le systeme electrique 100 comporte tout d'abord une machine electrique 102 comportant plusieurs phases (non representees). Dans l'exemple decrit, la machine electrique 102 comporte deux systemes triphases comportant chacun trois phases en montage en &toile. Les deux systemes triphases sont destines a 25 etre electriquement dephases de 120° Fun par rapport a l'autre. La machine electrique 102 comporte ainsi deux fois trois phases, appelees respectivement U, V, W et X, Y, Z. Par la suite, les elements du systeme electrique 100 se rapportant aux trois phases U, V, W du premier systeme triphase seront reperes 4 par les indices U, V, W, tandis que les elements se rapportant aux trois phases X, Y, Z du deuxieme systeme triphase seront reperes par les indices X, Y, Z. De preference, la machine electrique 102 est une machine electrique a aimant permanent. Par exemple, la machine electrique 102 est de type GMG (pour 5 « Gear Motor Generator ») ou bien de type CMG (pour « Crankshaft Motor Generator »). Le systeme electrique 100 comporte en outre un dispositif d'alimentation electrique 104 de la machine electrique 102. Le dispositif d'alimentation electrique 104 comporte tout d'abord une 10 source de tension continue 105, telle qu'une batterie, concue pour fournir une tension continue E par exemple de 48 V. Le dispositif d'alimentation electrique 104 comporte en outre un convertisseur de tension 106 destine a connecter ensemble la machine electrique 102 et la source de tension continue 105 en effectuant une 15 conversion de tension. Le convertisseur de tension 106 peut fonctionner en onduleur et/ou en redresseur suivant le sens de propagation de l'energie electrique entre la machine electrique et la source de tension continue 105. Le convertisseur de tension 106 comporte, dans l'exemple decrit, un bras de hachage par phase U, V, W, X, Y, Z de la machine electrique 102. Ainsi, le 20 convertisseur de tension 106 comporte six bras de hachage 108u, 108v, 108w, 108x, 108y, 108z. Chaque bras de hachage 108u, 108v, 108w, 108x, 108y, 108z comporte un interrupteur de cote haut 110u, 110v, 110w, 110x, 110y, 110z et un interrupteur de cote bas 112u, 112v, 112w, 112x, 112y, 112z, connectes Fun a l'autre en un point milieu connecte a une extremite respective d'une phase U, V, 25 W, X, Y, Z de la machine electrique 102. Les interrupteurs 110, 112 sont concus pour respectivement recevoir des commandes de haute tension HSu, HSv, HSw, HSx, HSy, HSz, LSu, LSv, LSw, LSx, LSy, LSz. Chaque commande de haute tension est par exemple destinee a prendre une premiere valeur commandant l'interrupteur 110, 112 a l'etat ferme et une deuxieme valeur commandant l'interrupteur 110, 112 a l'etat ouvert. La premiere valeur est par exemple 5 inferieure a 5 V, par exemple 0 V. La deuxieme valeur est par exemple superieure a 10 V, par exemple 12 V. Le convertisseur de tension 106 comporte en outre une unite de traitement 114 concue pour fournir des commandes de basse tension hsu, hsv, 5 hsw, hsx, hsy, hsz, lsu, lsv, lsw, lsx, lsy, lsz des interrupteurs 110, 112. Chaque commande de basse tension est par exemple destinee a prendre une premiere valeur commandant l'interrupteur 110, 112 a l'etat ferme et une deuxieme valeur commandant l'interrupteur 110, 112 a l'etat ouvert. La premiere valeur est par exemple inferieure a 1 V, par exemple 0 V. La deuxieme valeur est par 10 exemple superieure a 4 V, par exemple 5 V. En tout cas, la deuxieme valeur des commandes de basse tension est inferieure a la deuxieme valeur des commandes de haute tension. Ainsi, pour amplifier les basses tensions en hautes tensions attendues par les interrupteurs, le convertisseur de tension 106 comporte en outre un 15 etage de pilotage de cote haut 116 et un etage de pilotage de cote bas 118. L'etage de pilotage de cote haut 116 est concu pour piloter les interrupteurs de cote haut 110u, 110v, 110w, 110x, 110y, 110z en amplifiant les commandes de basse tension hsu, hsv, hsw, hsx, hsy, hsz des interrupteurs de cote haut 110u, 110v, 110w, 110x, 110y, 110z pour respectivement leur fournir les commandes 20 de haute tension HSu, HSv, HSw, HSx, HSy, HSz. De maniere similaire, l'etage de pilotage de cote bas 118 est concu pour piloter les interrupteurs de cote bas 112u, 112v, 112w, 112x, 112y, 112z en amplifiant les commandes de basse tension lsu, lsv, Isw, lsx, lsy, lsz des interrupteurs de cote bas 112u, 112v, 112w, 112x, 112y, 112z pour respectivement leur fournir les commandes de haute 25 tension LSu, LSv, LSw, LSx, LSy, LSz. Pour alimenter electriquement les etages de pilotage 116, 118, le dispositif d'alimentation electrique 104 comporte en outre une alimentation de cote haut 120 concue pour alimenter l'etage de pilotage de cote haut 116 et une alimentation de cote bas 122 concue pour alimenter l'etage de pilotage de cote 30 bas 118. Les alimentations 120, 122 sont independantes l'une de l'autre, de sorte que l'arret de l'une n'entraine pas l'arret de l'autre. Dans l'exemple decrit, 6 l'alimentation de cote haut 120 peut comporter la premiere source de tension continue 105 ainsi qu'un convertisseur electrique 124. En outre, l'alimentation de cote has 122 comporte une deuxieme source de tension continue 126, distincte de la premiere source de tension continue 105, et un autre 5 convertisseur electrique 128. La source de tension continue 126 est par exemple une batterie et delivre par exemple une tension continue de 12 V. Par ailleurs, dans l'exemple decrit, chaque etage de pilotage 116, 118 comporte trois pilotes 116uv, 116wx, 116yz et 118uv, 118wx, 118yz pilotant chacun deux interrupteurs d'un meme cote. Ainsi, les pilotes 116uv, 116wx, 10 116yz sont respectivement dedies aux interrupteurs de cote haut 110u et 110v, 110w et 110x, et 110y et 110z. De meme, les pilotes 118uv, 118wx, 118yz sont respectivement dedies aux interrupteurs de cote has 112u et 112v, 112w et 112x, et 112y et 112z. Chaque pilote 116uv, 116wx, 116yz, 118uv, 118wx, 118yz est de preference 15 sous la forme d'un composant electrique comportant un bolter et des broches de connexion depassant du bolter. II existe déjà de tels composants electriques, mais ils sont destines a piloter les deux interrupteurs d'un meme bras de hachage. Ce detournement de leur utilisation habituelle permet d'avoir a disposition, pour la mise en oeuvre de l'invention, des pilotes produits en grande 20 quantite et donc a un coat interessant. Par ailleurs, l'unite de traitement 114 est concue pour pouvoir fournir, a chaque pilote 116uv, 116wx, 116yz, 118uv, 118wx, 118yz, un signal de desactivation d_hsuv, d_hswx, d_hsyz, disuv, d_lswx, d_lsyz des interrupteurs pilotes par ce pilote. Ainsi, chaque pilote 116uv, 116wx, 116yz, 118uv, 118wx, 25 118yz recevant un tel signal de desactivation est concu pour placer les interrupteurs qu'il pilote dans un etat predetermine, dans l'exemple decrit, dans l'etat ferme. En particulier, dans l'exemple decrit, chaque pilote comporte une unique broche destinee a recevoir le signal de defaillance. Ainsi, un unique signal de defaillance permet de fermer plusieurs interrupteurs a la fois. 30 En cas de defaillance, it est necessaire de mettre la machine electrique 102 dans un etat de securite. Dans le cas dune machine a aimants permanents, 7 cet etat de securite est le court-circuit des phases. Ainsi, en cas de defaillance d'un element de systeme electrique 100, cette defaillance ayant soit ete detectee par l'unite de traitement 114, soit indiquee a cette derniere, l'unite de traitement 114 est concue pour fournir un signal de desactivation a tous les 5 pilotes d'un meme cote. Ainsi, toutes les phases de la machine electrique 102 sont placees en court-circuit avec soit la masse soit la tension continue E. Par exemple, si l'interrupteur de cote haut 110u est bloque a l'etat ouvert, l'unite de traitement fournira des signaux de desactivation disuv, diswx, d_lsyz respectivement aux pilotes 118uv, 118wx, 118Yz. 10 Une variante de realisation de l'invention est illustree sur la figure 2. Dans cette variante, chaque etage de pilotage 116, 118 comporte deux pilotes 116uvw, 116xyz, 118uvw, 118xyz pilotant chacun trois interrupteurs 110u, 110v, 110w, 110x, 110y, 110z, 112u, 112v, 112w, 112x, 112y, 112z d'un meme cote. De preference, les trois interrupteurs pilotes par chaque pilote 116uvw, 116xyz, 15 118uvw, 118xyz appartiennent respectivement a trois bras de hachage 108u, 108v, 108w, 108x, 108y, 108z dont les points milieux sont respectivement connectes a des extremites des trois phases d'un meme systeme triphase. Ainsi, en cas de defaillance, l'unite de traitement 114 est de preference concue pour pouvoir envoyer un signal de desactivation a un seul pilote 116uvw, 20 116xyz, 118uvw, 118xyz, de maniere a desactiver seulement un des systemes triphases tout en permettant a l'autre de continuer a fonctionner. La presente invention n'est pas limitee aux modes de realisation decrits precedemment. II sera en effet apparent a l'homme du métier que des modifications peuvent y etre apportees. 25 Par ailleurs, les termes utilises ne doivent pas etre compris comme limites aux elements des modes de realisation decrits precedemment, mais doivent au contraire etre compris comme couvrant tous les elements equivalents que l'homme REVENDICATIONS1. Dispositif d'alimentation (104) d'une machine electrique (102) comportant : un convertisseur de tension (106) comportant : au moins un bras de hachage (108u, 108v, 108w, 108x, 108y, 108z) comportant un interrupteur de cote haut (110u, 110v, 110w, 110x, 110y, 110z) et un interrupteur de cote bas (112u, 112v, 112w, 112x, 112y, 112z) connectes Fun a l'autre en un point milieu destine a etre connecte a une extremite d'un phase de la machine electrique (102), les interrupteurs (110u, 110v, 110w, 110x, 110y, 110z, 112u, 112v, 112w, 112x, 112y, 112z) &rant concu pour respectivement recevoir des commandes de haute tension (HSu, HSv, HSw, HSx, HSY, HSz, LSu, LSv, LSw, LSx, LSy, LSz), une unite de traitement (114) concue pour fournir des commandes de basse tension (hsu, hsv, hsw, hsx, hsy, hsz, lsu, lsv, lsw, lsx, lsy, lsz) des interrupteurs (110u, 110v, 110w, 110x, 110y, 110z, 112u, 112v, 112w, 112x, 112y, 112z), un etage de pilotage de cote haut (116) concu pour piloter les interrupteurs de cote haut (110u, 110v, 110w, 110x, 110y, 110z) en amplifiant les commandes de basse tension (hsu, hsv, hsw, hsx, hsY, hsz) des interrupteurs de cote haut (110u, 110v, 110w, 110x, 110y, 110z) pour respectivement leur fournir les commandes de haute tension (HSu, HSv, HSw, HSx, HSy, HSz), un etage de pilotage de cote bas (118) concu pour piloter les interrupteurs de cote bas (112u, 112v, 112w, 112x, 112y, 112z) en amplifiant les commandes de basse tension (lsu, lsv, lsw, lsx, lsy, lsz) des interrupteurs de cote bas (112u, 112v, 112w, 112x, 112y, 112z) pour respectivement leur fournir les commandes de haute tension (LSu, LSv, LSw, LSx, LSy, LSz), 9 le dispositif d'alimentation (104) etant caracterise en ce qu'il comporte en outre : une alimentation de cote haut (120) concue pour alimenter retage de pilotage de cote haut (116), une alimentation de cote has (122) independante de l'alimentation de cote haut (120), concue pour alimenter retage de pilotage de cote has (122). 2. Dispositif d'alimentation (104) selon la revendication 1, dans lequel le convertisseur de tension (106) connecte la machine electrique (102) a une premiere source de tension continue (105) et dans lequel l'une parmi l'alimentation de cote haut (120) et l'alimentation de cote has (122) comporte la premiere source de tension continue (105). 3. Dispositif d'alimentation (104) selon la revendication 2, dans lequel l'alimentation de cote haut (120) comporte la premiere source de tension continue (105). 4. Dispositif d'alimentation (104) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la premiere source de tension continue (105) comporte une batterie. 5. Dispositif d'alimentation (104) selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, dans lequel chaque etage de pilotage (116, 118) comporte au moins deux pilotes (116uv, 116wx, 116xy, 118uv, 118wx, 118xy) pilotant chacun plusieurs interrupteurs d'un meme cote. 6. Dispositif d'alimentation (104) selon la revendication 5, dans lequel l'unite de traitement (114) est concue pour fournir, a chaque pilote (116uv, 116wx, 116xy, 118uv, 118wx, 118xy), un signal de desactivation (d_hsuv) des interrupteurs (110u, 110v, 110w, 110x, 110y, 110z, 112u, 112v, 112w, 112x, 112y, 112z) pilotes par ce pilote (116uv, 116wx, 116xy, 118uv, 118wx, 118xy). 10 7. Dispositif d'alimentation (104) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel chaque pilote est sous la forme d'un composant electrique comportant un boitier et des broches de connexion depassant du boitier. 8. Dispositif d'alimentation (104) selon l'une quelconque des 5 revendications 5 a 7, dans lequel chaque etage de pilotage (116, 118) comporte trois pilotes (116uv, 116wx, 116xy, 118uv, 118wx, 118xy) pilotant chacun deux interrupteurs d'un meme cote. 9. Dispositif d'alimentation (104) selon l'une quelconque des revendications 5 a 7, dans lequel chaque etage de pilotage (116, 118) comporte 10 deux pilotes (116uvw, 116xyz, 118uvw, 118xyz) pilotant chacun trois interrupteurs (110u, 110v, 110w, 110x, 110y, 110z, 112u, 112v, 112w, 112x, 112y, 112z) d'un meme cote. 10. Systeme electrique (100) comportant : une machine electrique (102), 15 un dispositif d'alimentation (104) selon l'une quelconque des revendications 1 a 9 de la machine electrique (102). 11. Systeme electrique (100) selon la revendication 10, dans lequel le dispositif d'alimentation (104) est conforme a la revendication 9, dans lequel la machine electrique (102) comporte deux systeme triphases comportant chacun 20 trois phases, et dans lequel les trois interrupteurs pilotes par chaque pilote (116uvw, 116xyz, 118uvw, 118xyz) appartiennent respectivement a trois bras de hachage (108u, 108v, 108w, 108x, 108y, 108z) dont les points milieux sont respectivement connectes a des extremites des trois phases d'un meme systeme triphasé. 25