Brevet FR3116609A1 — publié le 20220527

Détection de défauts pour un convertisseur de puissance à semi-conducteurs Dans certains exemples, cette divulgation décrit un procédé pour détecter un défaut dans un système d’alimentation électrique comprenant un bus connecté entre un premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs et un second convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Le procédé comprend la réception, au niveau d’un contrôleur du système d’alimentation électrique, d’un premier signal indiquant un courant du côté source du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs, dans lequel le côté source du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs est connecté à une source d’alimentation du système d’alimentation électrique. Le procédé comprend également la réception, au niveau du contrôleur, d’un deuxième signal indiquant un courant au niveau du bus et la détermination, par le contrôleur, qu’un défaut s’est produit dans le système d’alimentation électrique sur la base du premier signal et en outre sur la base du deuxième signal. Le procédé comprend en outre la commande du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs en réponse à la détermination que le défaut s’est produit. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Détection de défauts pour un convertisseur de puissance à semi-conducteurs Cette divulgation concerne des systèmes d’alimentation électrique. ARRIÈRE-PLAN Un système d’alimentation électrique peut comprendre une ou plusieurs sources d’alimentation et une ou plusieurs charges séparées par un ou plusieurs convertisseurs de puissance à semi-conducteurs. Dans un système d’alimentation électrique bidirectionnel, un convertisseur de puissance à semi-conducteurs peut permettre au courant de circuler dans les deux sens entre la source d’alimentation et la charge. Le convertisseur de puissance à semi-conducteurs peut inclure un ensemble de commutateurs côté source et un ensemble de commutateurs côté charge, avec un condensateur intermédiaire en option connecté entre les commutateurs côté source et les commutateurs côté charge. RÉSUMÉ Cette divulgation décrit des techniques pour détecter un défaut dans un système d’alimentation électrique qui comprend au moins deux convertisseurs de puissance à semi-conducteurs et au moins deux contrôleurs. Les contrôleurs peuvent être configurés pour recevoir des signaux indiquant le courant du côté source du système d’alimentation électrique, sur le bus entre les deux convertisseurs, et du côté charge du système d’alimentation électrique. Sur la base d’un ou plusieurs des signaux reçus, l’un des contrôleurs peut déterminer qu’un défaut s’est produit dans le système d’alimentation électrique. Les techniques de cette divulgation peuvent permettre une détection plus rapide et plus précise d’un défaut, par rapport aux techniques existantes qui utilisent un signal reçu d’un seul capteur sur un seul convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Un contrôleur mettant en œuvre les techniques de cette divulgation peut être capable de déterminer l’emplacement du défaut, et le contrôleur peut être configuré pour désactiver certains des commutateurs du système afin de protéger des composants du défaut. Dans certains exemples, cette divulgation décrit un procédé pour détecter un défaut dans un système d’alimentation électrique comprenant un bus connecté entre un premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs et un second convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Le procédé comprend la réception, au niveau d’un contrôleur du système d’alimentation électrique, d’un premier signal indiquant un courant du côté source du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs, dans lequel le côté source du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs est connecté à une source d’alimentation du système d’alimentation électrique. Le procédé comprend également la réception, au niveau du contrôleur, d’un deuxième signal indiquant un courant au niveau du bus et la détermination, par le contrôleur, qu’un défaut s’est produit dans le système d’alimentation électrique sur la base du premier signal et en outre sur la base du deuxième signal. Le procédé comprend en outre la commande, par le contrôleur, du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs en réponse à la détermination que le défaut s’est produit. Dans certains exemples, un système comprend un premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs comprenant un premier ensemble de commutateurs connectés à un côté source du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs, un second ensemble de commutateurs connectés à un côté bus du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs, et un premier condensateur intermédiaire connecté entre le premier ensemble de commutateurs et le second ensemble de commutateurs. Le système comprend également un second convertisseur de puissance à semi-conducteurs comprenant un troisième ensemble de commutateurs connectés à un côté bus du second convertisseur de puissance à semi-conducteurs, un quatrième ensemble de commutateurs connectés à un côté charge du second convertisseur de puissance à semi-conducteurs, un second condensateur intermédiaire connecté entre le troisième ensemble de commutateurs et le quatrième ensemble de commutateurs. Le système comprend en outre une source d’alimentation connectée au côté source du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Le système comprend un bus connecté au côté bus du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs et au côté bus du second convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Le système comprend également une charge connectée au côté charge du second convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Dans certains exemples, un dispositif comprend un support de stockage lisible par ordinateur sur lequel sont stockées des instructions exécutables, configurées pour être exécutables par des circuits de traitement du dispositif pour faire en sorte que les circuits de traitement reçoivent un premier signal indiquant un courant du côté source d’un premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs d’un système d’alimentation électrique, dans lequel le côté source du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs est connecté à une source d’alimentation du système d’alimentation électrique. Les instructions sont configurées pour être exécutables par les circuits de traitement pour amener en outre les circuits de traitement à recevoir un deuxième signal indiquant un courant au niveau d’un bus connecté entre le premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs et un second convertisseur de puissance à semi-conducteurs du système d’alimentation électrique. Les instructions sont en outre configurées pour être exécutables par les circuits de traitement pour amener en outre les circuits de traitement à déterminer qu’un défaut s’est produit dans le système d’alimentation électrique sur la base du premier signal et en outre sur la base du deuxième signal. Les instructions sont configurées pour être exécutables par les circuits de traitement pour également amener les circuits de traitement à commander le premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs ou le second convertisseur de puissance à semi-conducteurs en réponse à la détermination que le défaut s’est produit. Les détails d’un ou plusieurs exemples sont exposés dans les dessins ci-joints et la description ci-dessous. D’autres caractéristiques, objets et avantages apparaîtront à la lecture de la description et des dessins, ainsi que des revendications. est un schéma fonctionnel conceptuel illustrant un système d’alimentation électrique comprenant un convertisseur de puissance à semi-conducteurs et un contrôleur, conformément à une ou plusieurs techniques de cette divulgation. est un schéma fonctionnel conceptuel illustrant un système d’alimentation électrique comprenant un bus connecté entre deux convertisseurs de puissance à semi-conducteurs, conformément à une ou plusieurs techniques de cette divulgation. illustre l’amplitude du courant électrique associé à des événements qui peuvent se produire dans un système d’alimentation électrique, conformément à une ou plusieurs techniques de cette divulgation. est un tracé d’un courant à travers un convertisseur de puissance à semi-conducteurs sans condensateur intermédiaire avant et après un défaut, conformément à une ou plusieurs techniques de cette divulgation. est un tracé des courants passant par le côté source, le côté bus et le côté charge d’un système d’alimentation électrique avant et après un défaut, conformément à une ou plusieurs techniques de cette divulgation. et sont des tracés de courants à travers un système d’alimentation électrique avec des valeurs de capacité différentes pour des condensateurs intermédiaires avant et après un défaut, conformément à une ou plusieurs techniques de cette divulgation. , et sont des organigrammes illustrant des exemples de processus de détection d’un défaut, conformément à une ou plusieurs techniques de cette divulgation. est un organigramme illustrant un exemple de processus de sélection d’une capacité d’un condensateur intermédiaire, conformément à une ou plusieurs techniques de cette divulgation. est un organigramme illustrant un exemple de procédé de vérification de la capacité d’un condensateur intermédiaire, conformément à une ou plusieurs techniques de cette divulgation. Procédé de détection d’un défaut dans un système d’alimentation électrique (100, 200) comprenant un bus (160, 260) connecté entre un premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs (220A) et un second convertisseur de puissance à semi-conducteurs (220B), le procédé comprenant : la réception, au niveau d’un contrôleur (190, 290A, 290B) du système d’alimentation électrique, d’un premier signal indiquant un courant du côté source du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs, dans lequel le côté source du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs est connecté à une source d’alimentation (110, 210) du système d’alimentation électrique ; la réception, au niveau du contrôleur, d’un deuxième signal indiquant un courant au niveau du bus ; la détermination, par des circuits de traitement du contrôleur, qu’un défaut s’est produit dans le système d’alimentation électrique sur la base du premier signal et en outre sur la base du deuxième signal ; et la commande, par le contrôleur, du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs en réponse à la détermination que le défaut s’est produit. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre : la détermination qu’une amplitude du deuxième signal est supérieure à un niveau de seuil ; et la désactivation des commutateurs (133, 134, 233A, 234A, 231B, 232B) côté bus du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs en réponse à la détermination que l’amplitude du deuxième signal est supérieure au premier niveau de seuil. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le niveau de seuil est un premier niveau de seuil, le procédé comprenant en outre : la détermination qu’une amplitude du premier signal est inférieure à un second niveau de seuil ; et la désactivation des commutateurs côté bus en réponse à la détermination que l’amplitude du premier signal est inférieure au second niveau de seuil et en réponse à la détermination que l’amplitude du deuxième signal est supérieure au premier niveau de seuil. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre : la détermination qu’une amplitude du premier signal est supérieure à un niveau de seuil ; et la désactivation des commutateurs (131, 132, 231A, 232A) côté source du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs en réponse à la détermination que l’amplitude du premier signal est supérieure au niveau de seuil. Procédé de la revendication 4, dans lequel le niveau de seuil est un premier niveau de seuil, le procédé comprenant en outre : la détermination qu’une amplitude du deuxième signal est inférieure à un second niveau de seuil ; et la désactivation des commutateurs côté source en réponse à la détermination que l’amplitude du premier signal est supérieure au premier niveau de seuil et en réponse à la détermination que l’amplitude du deuxième signal est inférieure au second niveau de seuil. Procédé selon l’une des revendications précédentes , comprenant en outre : la détermination de valeurs estimées d’inductances dans le système d’alimentation électrique sur la base du premier signal et du deuxième signal ; la détermination d’une capacité souhaitée pour un condensateur intermédiaire (140, 240A, 240B) du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs sur la base des valeurs estimées des inductances ; et la commande d’un réseau de commutateurs sur la base de la capacité souhaitée pour ajuster une capacité réelle du condensateur intermédiaire. Système (100, 200) comprenant : un premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs (220A) comprenant : un premier ensemble de commutateurs (231A, 232A) connectés à un côté source du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; un second ensemble de commutateurs (233A, 234A) connectés à un côté bus du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; et un premier condensateur intermédiaire (240A) connecté entre le premier ensemble de commutateurs et le second ensemble de commutateurs ; un second convertisseur de puissance à semi-conducteurs (220B) comprenant : un troisième ensemble de commutateurs (231B, 232B) connectés à un côté bus du second convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; un quatrième ensemble de commutateurs (233B, 234B) connectés à un côté charge du second convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; et un second condensateur intermédiaire (240B) connecté entre le troisième ensemble de commutateurs et le quatrième ensemble de commutateurs ; une source d’alimentation (210) connectée au côté source du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; un bus (260) connecté au côté bus du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs et au côté bus du second convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; et une charge (270) connectée au côté charge du second convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Système selon la revendication 7, dans lequel une capacité du second condensateur intermédiaire est sélectionnée sur la base d’un niveau de seuil pour un courant dans le second convertisseur de puissance à semi-conducteurs, d’un niveau de tension délivré par la source d’alimentation, d’une première inductance du côté bus du second convertisseur de puissance à semi-conducteurs, et d’une seconde inductance du côté charge du second convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Système selon la revendication 8, dans lequel la capacité du second condensateur intermédiaire est sélectionnée sur la base d’une formule dans laquelle la capacité du second condensateur intermédiaire est proportionnelle à : un carré du niveau de seuil pour le courant du côté charge du second convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; et la première inductance du côté bus du second convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Système selon l’une des revendications 7 à 9, comprenant en outre un premier contrôleur comprenant des circuits de traitement, dans lequel le premier contrôleur est configuré pour : recevoir un premier signal indiquant un courant du côté source du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; recevoir un deuxième signal indiquant un courant du côté bus du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; et commander le premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs, dans lequel les circuits de traitement du premier contrôleur sont configurés pour : déterminer qu’un défaut s’est produit dans le système d’alimentation électrique sur la base du premier signal et en outre sur la base du deuxième signal ; et amener le premier contrôleur à désactiver au moins un commutateur du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs en réponse à la détermination que le défaut s’est produit. Système selon la revendication 10, dans lequel les circuits de traitement sont configurés pour : déterminer qu’une amplitude du deuxième signal est supérieure à un niveau de seuil ; et amener le premier contrôleur à désactiver le second ensemble de commutateurs en réponse à la détermination que l’amplitude du deuxième signal est supérieure au niveau de seuil. Système selon la revendication 11, dans lequel le niveau de seuil est un premier niveau de seuil, et dans lequel les circuits de traitement sont configurés pour : déterminer qu’une amplitude du premier signal est inférieure à un second niveau de seuil ; et amener le premier contrôleur à désactiver le second ensemble de commutateurs en réponse à la détermination que l’amplitude du premier signal est inférieure au second niveau de seuil et en réponse à la détermination que l’amplitude du deuxième signal est supérieure au premier niveau de seuil. Système selon la revendication 10, dans lequel les circuits de traitement sont configurés pour : déterminer qu’une amplitude du premier signal est supérieure à un niveau de seuil ; et amener le premier contrôleur à désactiver le premier ensemble de commutateurs en réponse à la détermination que l’amplitude du premier signal est supérieure au niveau de seuil. Système selon la revendication 13, dans lequel le niveau de seuil est un premier niveau de seuil, et dans lequel les circuits de traitement sont configurés pour : déterminer qu’une amplitude du deuxième signal est inférieure à un second niveau de seuil ; et amener le premier contrôleur à désactiver le premier ensemble de commutateurs en réponse à la détermination que l’amplitude du premier signal est supérieure au premier niveau de seuil et en réponse à la détermination que l’amplitude du deuxième signal est inférieure au second niveau de seuil. Système selon la revendication 10, dans lequel le premier condensateur intermédiaire comprend un réseau de condensateurs commutables, dans lequel le premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs comprend en outre un réseau de commutateurs configurés pour connecter et déconnecter le réseau de condensateurs commutables aux premier et deuxième ensembles de commutateurs, et dans lequel les circuits de traitement sont configurés pour : déterminer les valeurs estimées des inductances dans le système d’alimentation électrique sur la base du premier signal et du deuxième signal ; déterminer une capacité souhaitée pour le premier condensateur intermédiaire sur la base des valeurs estimées des inductances ; et commander le réseau de commutateurs sur la base de la capacité souhaitée pour ajuster une capacité réelle du condensateur intermédiaire. Système selon l’une des revendications 7 à 9, comprenant en outre un second contrôleur comprenant des circuits de traitement, dans lequel le second contrôleur est configuré pour : recevoir un premier signal indiquant un courant du côté bus du second convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; recevoir un deuxième signal indiquant un courant du côté charge du second convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; et commander le second convertisseur de puissance à semi-conducteurs, dans lequel les circuits de traitement du second contrôleur sont configurés pour : déterminer qu’un défaut s’est produit dans le système d’alimentation électrique sur la base du premier signal et en outre sur la base du deuxième signal ; et amener le second contrôleur à désactiver au moins un commutateur du second convertisseur de puissance à semi-conducteurs en réponse à la détermination que le défaut s’est produit. Système selon la revendication 16, dans lequel les circuits de traitement sont configurés pour : déterminer qu’une amplitude du deuxième signal est supérieure à un premier niveau de seuil ; déterminer qu’une amplitude du premier signal est inférieure à un second niveau de seuil ; et amener le second contrôleur à désactiver le quatrième ensemble de commutateurs en réponse à la détermination que l’amplitude du premier signal est inférieure au second niveau de seuil et en réponse à la détermination que l’amplitude du deuxième signal est supérieure au premier niveau de seuil. Système selon la revendication 16, dans lequel les circuits de traitement sont configurés pour : déterminer qu’une amplitude du premier signal est supérieure à un premier niveau de seuil ; déterminer qu’une amplitude du deuxième signal est inférieure à un second niveau de seuil ; et amener le second contrôleur à désactiver le troisième ensemble de commutateurs en réponse à la détermination que l’amplitude du deuxième signal est inférieure au second niveau de seuil et en réponse à la détermination que l’amplitude du premier signal est supérieure au premier niveau de seuil. Dispositif comprenant un support de stockage lisible par ordinateur sur lequel sont stockées des instructions exécutables, configurées pour être exécutables par des circuits de traitement du dispositif pour amener les circuits de traitement à : recevoir un premier signal indiquant un courant du côté source d’un premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs (220A) d’un système d’alimentation électrique (100, 200), dans lequel le côté source du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs est connecté à une source d’alimentation (110, 210) du système d’alimentation électrique ; recevoir un deuxième signal indiquant un courant au niveau d’un bus (160, 260) connecté entre le premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs et un second convertisseur de puissance à semi-conducteurs (220B) du système d’alimentation électrique ; déterminer qu’un défaut s’est produit dans le système d’alimentation électrique sur la base du premier signal et en outre sur la base du deuxième signal ; et commander le premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs en réponse à la détermination que le défaut s’est produit. Dispositif selon la revendication 19, dans lequel les instructions sont configurées pour être exécutables par les circuits de traitement pour amener en outre les circuits de traitement à : déterminer qu’une amplitude du premier signal est supérieure à un niveau de seuil ; et désactiver les commutateurs (131, 132, 231A, 232A) côté source du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs en réponse à la détermination que l’amplitude du premier signal est supérieure au premier niveau de seuil.