Brevet FR3126224A1 — publié le 20230224

La présente invention concerne un système de compensation active, destiné à compenser au moins partiellement l'effet d’un mouvement ondulatoire sur une charge, avantageusement dans une direction verticale, de préférence pour la compensation active de la houle. Le système de compensation active (1) comprend : - des moyens d’alimentation électrique (3) qui sont connectés électriquement à des moyens de stockage électrique (4), - des moyens dissipateurs d’énergie électrique (6), et - des moyens de commande (5) pour décharger les moyens de stockage électrique (4) lors d’une première phase (A) du mouvement ondulatoire, pour participer à l’alimentation électrique desdits moyens moteurs électriques (2) en complément des moyens d’alimentation électrique (3), et pour recharger les moyens de stockage électrique (4) via les moyens d’alimentation électrique (3) lors d’une seconde phase (B) du mouvement ondulatoire. Figure pour l’abrégé : 1 Système de compensation active, destiné à compenser au moins partiellement l'effet d’un mouvement ondulatoire sur une charge Domaine technique de l'invention La présente invention concerne le domaine technique des systèmes de compensation active, destinés à compenser au moins partiellement l'effet d’un mouvement ondulatoire sur une charge, avantageusement dans une direction verticale, de préférence pour la compensation active de la houle. Etat de la technique La compensation active de la houle, dite encore « active heave compensation », est une fonction généralement utilisée dans les applications de levage qui vise à compenser le mouvement du navire par rapport au mouvement d’une charge. Les systèmes de compensation active de la houle sont traditionnellement actionnés hydrauliquement. Dans une telle solution hydraulique, la puissance nécessaire est amortie en intégrant un accumulateur dans le réseau hydraulique de l'appareil de levage. L'accumulateur est alors capable de fournir l'augmentation de puissance nécessaire et d'absorber la plupart de l'énergie qui restituée. Mais les solutions hydrauliques ne sont plus en adéquation avec la dynamique de réduction de l'impact environnemental qui se traduit par l'électrification des équipements, y compris pour la compensation active de la houle. Mais cette approche « électrique » de la compensation active de la houle conduit à une demande de puissance élevée sur le navire, avec de grandes variations de cette demande (chute de charge). Pour limiter la puissance requise au niveau du navire et équilibrer la demande, une solution consiste à équiper le système électrique avec un stockage d'énergie électrique. Ainsi, lors d’un levage de la charge, lorsque la puissance requise est supérieure par rapport au maximum nominal, le stockage d’énergie électrique distribue la puissance. Mais cette approche pose ensuite des problèmes lors de la phase de descente de la charge : - il convient de gérer l’énergie électrique restituée par les moteurs, et - il existe toujours une variation importante de la demande en énergie électrique, notamment du fait de la réduction significative de la demande de puissance électrique pendant cette phase de descente. Plus généralement, il est toujours intéressant de disposer de nouveaux systèmes de compensation active qui sont adaptés à compenser au moins partiellement l'effet d’un mouvement ondulatoire sur une charge, généralement dans une direction verticale. Présentation de l'invention Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose un système de compensation active, destiné à compenser au moins partiellement l'effet d’un mouvement ondulatoire sur une charge, avantageusement dans une direction verticale, de préférence pour la compensation active de la houle. Plus particulièrement, l’invention concerne un système de compensation active qui comprend : - des moyens moteurs électriques, adaptés à manœuvrer ladite charge au cours d’une première phase dudit mouvement ondulatoire, de préférence une phase de levage au cours de laquelle ladite charge est levée depuis une position basse jusqu’à une position haute, - des moyens d’alimentation électrique, connectés électriquement aux moyens moteurs électriques, pour alimenter électriquement lesdits moyens moteurs électriques, - des moyens de stockage électrique, connectés électriquement aux moyens moteurs électriques, pour compléter l’alimentation électrique desdits moyens moteurs électriques au cours de ladite première phase du mouvement ondulatoire, - des moyens de commande, destinés à piloter ledit système de compensation active. Et, selon l’invention, lesdits moyens d’alimentation électrique sont connectés électriquement également aux moyens de stockage électrique, pour alimenter électriquement lesdits moyens de stockage électrique. Le système de compensation active comprend encore des moyens dissipateurs d’énergie électrique qui sont connectés électriquement aux moyens moteurs électriques de sorte à convertir, en énergie calorifique, l’énergie électrique produite par lesdits moyens moteurs électriques lors d’une seconde phase dudit mouvement ondulatoire, de préférence une phase de descente au cours de laquelle ladite charge descend depuis ladite position haute jusqu’à ladite position basse. Les moyens de commande comportent un module de pilotage conçu pour : - décharger lesdits moyens de stockage électrique lors de ladite première phase du mouvement ondulatoire, pour participer à l’alimentation électrique desdits moyens moteurs électriques en complément desdits moyens d’alimentation électrique, et - recharger lesdits moyens de stockage électrique via lesdits moyens d’alimentation électrique, lors de ladite seconde phase du mouvement ondulatoire. Dans la solution technique selon l’invention, la charge des moyens de stockage électrique est effectuée par les moyens d’alimentation électrique. Cette solution technique selon l’invention présente divers avantages : - la puissance requise au niveau des moyens d’alimentation électrique est réduite lors de la première phase du mouvement ondulatoire, en limitant les pics grâce aux moyens de stockage électrique, et - la puissance requise pour les moyens d’alimentation électrique est équilibrée : lorsque le besoin de puissance des moyens moteurs électriques n'est pas maximal (notamment lors de la seconde phase du mouvement ondulatoire), la puissance de charge pour les moyens de stockage électrique maintient la demande de puissance stable, - l’énergie électrique restituée par les moyens moteurs électriques lors de la seconde phase dudit mouvement ondulatoire est prise en charge par les moyens dissipateurs d’énergie électrique (sans être stockée dans les moyens de stockage électrique). D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du produit conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - les moyens de stockage électrique sont choisis parmi au moins un condensateur, un supercondensateur, une batterie ou un moteur / générateur avec volant ; - les moyens dissipateurs d’énergie électrique consistent en des moyens de résistance de freinage (chopper / brake resistor) ; - les moyens d’alimentation électrique consistent en des moyens d’alimentation électrique d’un engin ; - les moyens de commande comprennent un dispositif de mesure de tension, destiné à mesurer une valeur de tension des moyens d’alimentation électrique, un module de comparaison, destiné à comparer ladite valeur de tension mesurée avec une valeur de tension seuil faible et à une valeur de tension seuil élevée, et le module de pilotage adapté à décharger lesdits moyens de stockage électrique lorsque la valeur de tension mesurée est inférieure à la valeur de tension seuil faible et à recharger lesdits moyens de stockage électrique lorsque la valeur de tension mesurée est supérieure à ladite valeur de tension seuil élevée ; - les moyens de stockage électrique sont connectés électriquement, en parallèle, entre lesdits moyens d’alimentation électrique et lesdits moyens moteurs électrique ; - les moyens d’alimentation électrique sont connectés électriquement aux moyens de stockage électrique par l’intermédiaire de moyens redresseurs et de moyens convertisseurs continu / continu ; - les moyens d’alimentation électrique sont connectés électriquement aux moyens moteurs par l’intermédiaire de moyens redresseurs bidirectionnel ou unidirectionnel et de moyens onduleurs ; - les moyens de stockage électrique sont connectés électriquement aux moyens moteurs électrique par l’intermédiaire de moyens convertisseurs continu / continu unidirectionnels ; - les moyens dissipateurs d’énergie électrique sont connectés électriquement aux moyens moteurs électrique par l’intermédiaire de moyens convertisseurs continu / continu unidirectionnels ; La présente invention concerne également un engin équipé d’un système de compensation active selon l’invention. La présente invention concerne également le procédé de compensation active au sein d’un engin selon l’invention, destiné à compenser au moins partiellement l'effet d’un mouvement ondulatoire sur une charge, avantageusement dans une direction verticale, de préférence pour la compensation active de la houle. Le procédé comprend des cycles successifs comprenant deux étapes : - une première étape, correspondant à une première phase du mouvement ondulatoire, de préférence une phase de levage au cours de laquelle ladite charge est levée depuis une position basse jusqu’à une position haute, au cours de laquelle lesdits moyens de stockage électrique sont déchargés pour participer à l’alimentation électrique desdits moyens moteurs électriques en complément desdits moyens d’alimentation électrique, et - une seconde étape, correspondant à une seconde phase du mouvement ondulatoire, de préférence une phase de descente au cours de laquelle ladite charge descend depuis une position haute jusqu’à une position basse, au cours de laquelle les moyens de stockage électrique sont rechargés par lesdits moyens d’alimentation électrique et l’énergie produite par les moyens moteurs électriques est convertie en énergie calorifique par lesdits moyens dissipateurs d’énergie électrique. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. Système de compensation active, destiné à compenser au moins partiellement l'effet d’un mouvement ondulatoire sur une charge, avantageusement dans une direction verticale, de préférence pour la compensation active de la houle, lequel système de compensation active (1) comprend : - des moyens moteurs électriques (2), adaptés à manœuvrer ladite charge au cours d’une première phase (A) dudit mouvement ondulatoire, de préférence une phase de levage au cours de laquelle ladite charge est levée depuis une position basse jusqu’à une position haute, - des moyens d’alimentation électrique (3), connectés électriquement aux moyens moteurs électriques (2), pour alimenter électriquement lesdits moyens moteurs électriques (2), - des moyens de stockage électrique (4), connectés électriquement aux moyens moteurs électriques (2), pour compléter l’alimentation électrique desdits moyens moteurs électriques (2) au cours de ladite première phase (A) du mouvement ondulatoire, - des moyens de commande (5), destinés à piloter ledit système de compensation active (1), caractérisé en ce que lesdits moyens d’alimentation électrique (3) sont connectés électriquement également aux moyens de stockage électrique (4), pour alimenter électriquement lesdits moyens de stockage électrique (4), lequel système de compensation active (1) comprend encore des moyens dissipateurs d’énergie électrique (6) qui sont connectés électriquement aux moyens moteurs électriques (2) de sorte à convertir, en énergie calorifique, l’énergie électrique produite par lesdits moyens moteurs électriques (2) lors d’une seconde phase (B) dudit mouvement ondulatoire, de préférence une phase de descente au cours de laquelle ladite charge descend depuis ladite position haute jusqu’à ladite position basse, et lesquels moyens de commande (5) comportent un module de pilotage (51) conçu pour : - décharger lesdits moyens de stockage électrique (4) lors de ladite première phase (A) du mouvement ondulatoire, pour participer à l’alimentation électrique desdits moyens moteurs électriques (2) en complément desdits moyens d’alimentation électrique (3), et - recharger lesdits moyens de stockage électrique (4) via lesdits moyens d’alimentation électrique (3), lors de ladite seconde phase (B) du mouvement ondulatoire. Système de compensation active, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de stockage électrique (4) sont choisis parmi au moins un condensateur, un supercondensateur, une batterie ou un moteur / générateur avec volant. Système de compensation active, selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens dissipateurs d’énergie électrique (6) consistent en des moyens de résistance de freinage. Système de compensation active, selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d’alimentation électrique (3) consistent en des moyens d’alimentation électrique (3) d’un engin. Système de compensation active, selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de commande (5) comprennent : - un dispositif de mesure de tension (52), destiné à mesurer une valeur de tension des moyens d’alimentation électrique (3), - un module de comparaison (53), destiné à comparer ladite valeur de tension mesurée avec une valeur de tension seuil faible et à une valeur de tension seuil élevée, et - ledit module de pilotage (51), adapté à décharger lesdits moyens de stockage électrique (4) lorsque la valeur de tension mesurée est inférieure à la valeur de tension seuil faible et à recharger lesdits moyens de stockage électrique (4) lorsque la valeur de tension mesurée est supérieure à ladite valeur de tension seuil élevée. Système de compensation active, selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de stockage électrique (4) sont connectés électriquement, en parallèle, entre lesdits moyens d’alimentation électrique (3) et lesdits moyens moteurs électriques (2). Système de compensation active, selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens d’alimentation électrique (3) sont connectés électriquement aux moyens de stockage électrique (4) par l’intermédiaire : - de moyens redresseurs (8), et - de moyens convertisseurs continu / continu (9). Système de compensation active, selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens d’alimentation électrique (3) sont connectés électriquement aux moyens moteurs électriques (2) par l’intermédiaire : - de moyens redresseurs (11), bidirectionnel ou unidirectionnel, et - de moyens onduleurs (22). Système de compensation active, selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de stockage électrique (4) sont connectés électriquement aux moyens moteurs électriques (2) par l’intermédiaire de moyens convertisseurs continu / continu unidirectionnels (10). Système de compensation active, selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens dissipateurs d’énergie électrique (6) sont connectés électriquement aux moyens moteurs électriques (2) par l’intermédiaire de moyens convertisseurs continu / continu unidirectionnels (12). Engin équipé d’un système de compensation active (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10. Procédé de compensation active au sein d’un engin selon la revendication 11, destiné à compenser au moins partiellement l'effet d’un mouvement ondulatoire sur une charge, avantageusement dans une direction verticale, de préférence pour la compensation active de la houle, lequel procédé comprend des cycles successifs comprenant deux étapes : - une première étape, correspondant à une première phase (A) du mouvement ondulatoire, de préférence une phase de levage au cours de laquelle ladite charge est levée depuis une position basse jusqu’à une position haute, au cours de laquelle lesdits moyens de stockage électrique (4) sont déchargés pour participer à l’alimentation électrique desdits moyens moteurs électriques (2) en complément desdits moyens d’alimentation électrique (3), et - une seconde étape, correspondant à une seconde phase (B) du mouvement ondulatoire, de préférence une phase de descente au cours de laquelle ladite charge descend depuis une position haute jusqu’à une position basse, au cours de laquelle les moyens de stockage électrique (4) sont rechargés par lesdits moyens d’alimentation électrique (3) et l’énergie produite par les moyens moteurs électriques (2) est convertie en énergie calorifique par lesdits moyens dissipateurs d’énergie électrique (6).