Brevet FR3125931A1 — publié le 20230203

Système d’alimentation d’un contrôleur de paliers magnétiques d’un moteur synchrone à aimants permanents comprenant : - un premier module d’alimentation électrique, configuré pour être relié à un réseau électrique et pour alimenter en tension le contrôleur de paliers magnétiques, - un deuxième module d’alimentation électrique configuré pour alimenter en tension le contrôleur de paliers magnétiques, la tension du deuxième module d’alimentation étant dérivée du moteur synchrone, - un dispositif de sélection du premier module d’alimentation ou du deuxième module alimentation pour alimenter le contrôleur de paliers magnétiques en tension, dans lequel le deuxième module alimentation est configuré pour fournir, dans un régime de fonctionnement nominal, une tension inférieure à la tension fournie par le premier module d’alimentation, le deuxième module d’alimentation est monté en parallèle du premier module d’alimentation et en amont du contrôleur de paliers magnétiques, le dispositif de sélection est configuré pour sélectionner le module d’alimentation fournissant la tension la plus élevée au contrôleur de paliers magnétiques. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1 Alimentation d’un contrôleur de paliers DOMAINE DE L’INVENTION L’invention a pour objet un système d’alimentation comprenant un premier module d’alimentation et un deuxième module d’alimentation de secours pour alimenter un contrôleur de paliers magnétiques d’un moteur synchrone à aimants permanents. Plus particulièrement, le deuxième module d’alimentation alimente le contrôleur de paliers magnétiques par soutirage. ETAT DE LA TECHNIQUE Traditionnellement, il est connu d’alimenter continuellement un contrôleur de paliers magnétiques d’un moteur synchrone à aimants permanents. La perte d'alimentation des paliers magnétiques est gérée au moyen de roulements à bille dont le rôle est de supporter l'arbre de la machine tournante en cas de défaillance de l'alimentation des paliers magnétiques. Ces roulements à billes sont souvent incapables de supporter un ou plusieurs atterrissages de l'arbre lorsque les paliers magnétiques perdent leur alimentation électrique : ils peuvent voir leur durée de vie entamée, ou être endommagés. Dans le cas d’une alimentation d’un contrôleur de paliers magnétiques à l’aide d’un unique module d’alimentation, en cas d’un défaut d’alimentation, le contrôleur de paliers magnétiques n’est plus fonctionnel. Alors, le roulement à bille de secours du palier magnétique, qui n’est plus contrôlé par le contrôleur, risque de subir un endommagement suite à un arrêt non sustenté du moteur et la rotation en roue libre de l’arbre moteur. Ainsi, lors d’un défaut d’alimentation, la durée de vie des roulements de secours est fortement réduite . Pour surmonter ce problème, il est connu d’utiliser un deuxième module d’alimentation, ce deuxième module d’alimentation constitue un module d’alimentation de secours, en cas de défaut d’alimentation du contrôleur de paliers magnétique par le premier module d’alimentation. Traditionnellement, un contrôleur de paliers magnétiques d’un moteur synchrone à aimants permanents est alimenté par un premier module d’alimentation, pour un fonctionnement en mode nominal (c’est-à-dire en fonctionnement normal du premier module d’alimentation), et par un deuxième module d’alimentation de secours lorsqu’un défaut d’alimentation a lieu au niveau du premier module d’alimentation. Il est connu d’utiliser une ou plusieurs batteries en guise de deuxième module d’alimentation. Toutefois, l’usage de batteries présente plusieurs problèmes. Tout d’abord, les batteries sont volumineuses, ce qui induit un encombrement important. En outre, les batteries ont un poids important. En outre les batteries nécessitent un espace dédié pour leur installation, qui doit assurer une ventilation tenant compte de leurs éventuels dégagements gazeux, et le maintien d’une température ambiante évitant les risques d'emballement thermique. Les batteries nécessitent des dispositifs électroniques de charge qui augmentent le coût de la solution et la rendent moins flexible, car des batteries chargées deviennent un prérequis à l'utilisation sûre de la machine tournante, tandis que le dispositif de charge doit également s'assurer que les batteries ne se déchargent pas totalement, ce qui les ferait rencontrer un état dit de décharge profonde, néfaste à leur bon fonctionnement ultérieur. Les batteries nécessitent donc une maintenance régulière et, ayant une durée de vie limitée, d’être changées dans le temps, ce qui a un impact économique. Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur, en particulier en permettant de fournir une alimentation de secours au contrôleur de paliers magnétiques. BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION A cet effet, la présente invention a pour objet un système d’alimentation d’un contrôleur de paliers magnétiques d’un moteur synchrone à aimants permanents comprenant : - un premier module d’alimentation électrique, configuré pour être relié à un réseau électrique et pour alimenter en tension le contrôleur de paliers magnétiques, - un deuxième module d’alimentation électrique configuré pour alimenter en tension le contrôleur de paliers magnétiques, la tension du deuxième module d’alimentation étant dérivée du moteur synchrone, - un dispositif de sélection du premier module d’alimentation ou du deuxième module d’alimentation pour alimenter le contrôleur de paliers magnétiques en tension, dans lequel le deuxième module alimentation est configuré pour fournir, dans un régime de fonctionnement nominal, une tension inférieure à la tension fournie par le premier module d’alimentation, le deuxième module d’alimentation est monté en parallèle du premier module d’alimentation et en amont du contrôleur de paliers magnétiques, le dispositif de sélection est configuré pour sélectionner le module d’alimentation fournissant la tension la plus élevée au contrôleur de paliers magnétiques. Avantageusement, un tel système permet de fournir une alimentation de secours à un contrôleur de paliers magnétiques sans toutefois requérir l’usage d’éléments consommables, nécessitant une maintenance et des remplacements. Une batterie nécessite une maintenance, doit être remplacée au cours du temps, tout en étant volumineuse et lourde. Un système d’alimentation selon l’invention est simple, fiable, robuste, sans maintenance et peu coûteux. En dérivant la tension du moteur synchrone, il est permis d’alimenter, en tension, sur une courte période de temps, le contrôleur de paliers magnétiques sans requérir un module d’alimentation, indépendant du premier module d’alimentation et du moteur synchrone. Le deuxième module d’alimentation, soutirant la tension du moteur synchrone, permet d’alimenter le contrôleur de paliers magnétiques jusqu’à ce que les roulements à billes du palier, dits « atterrisseurs », peuvent prendre le relai et recevoir l’arbre moteur du moteur synchrone à une vitesse suffisamment basse pour que les roulements à billes de secours ne subissent jamais d'usure prématurée ou de dommage. L’arbre moteur atterrit sur les roulements à billes du palier, jusqu’à l’arrêt final du moteur, sans causer une détérioration quelconque du palier. Le système d’alimentation selon l’invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles : - le dispositif de sélection comprend un élément redressant la tension; et/ou - le deuxième module d’alimentation est configuré pour être alimenté en tension par le moteur, en régime de fonctionnement nominal ; et/ou - le deuxième module d’alimentation est configuré pour être alimenté en tension par le moteur, lorsque le moteur est en roue libre, le moteur agissant comme un générateur; et/ou - le deuxième module d’alimentation est configuré pour être alimenté en tension par le moteur: - à l’aide d’un variateur de vitesse, en régime de fonctionnement nominal, ou - par le moteur agissant comme un générateur lorsqu’il est en roue libre ; et/ou - le dispositif de sélection comprend au moins deux diodes OR-ing, la première diode OR-ing est disposée en aval du premier module d’alimentation, et la deuxième diode OR-ing est disposée en aval du deuxième module d’alimentation, - la première et la deuxième diodes OR-ing étant agencées en parallèle ; et/ou - le premier module alimentation et/ou le deuxième module d’alimentation comprend un transformateur; et/ou - la tension admise par le contrôleur de paliers magnétiques est comprise entre 70Vdc et 800Vdc, préférentiellement entre 100Vdc et 750Vdc; et/ou - le deuxième module d’alimentation est configuré pour fournir une tension minimum comprise entre 70Vdc et 120Vdc, préférentiellement 100Vdc au contrôleur de paliers magnétiques à une fréquence comprise entre 60Hz et 100Hz, préférentiellement à 80Hz; et/ou - le système d’alimentation comprend un dispositif de surveillance de la tension fournie par les modules d’alimentation; et/ou - le système d’alimentation comprend en aval du premier module d’alimentation et du deuxième module d’alimentation un filtre capacitif lissant la tension; et/ou - le filtre capacitif forme un moyen de stockage d’énergie. La présente invention concerne également un système de compression du gaz de cycle d’un système de réfrigération et/ou de liquéfaction de gaz comprenant un système d’alimentation selon l’un des modes de réalisation décrits. La présente invention concerne également un procédé d’alimentation d’un contrôleur de paliers magnétiques d’un moteur synchrone à aimants permanents comprenant une étape de sélection par un dispositif de sélection d’un module d’alimentation fournissant la tension la plus élevée pour alimenter le contrôleur de paliers magnétiques, la sélection se faisant entre : - un premier module d’alimentation électrique, configuré pour être relié à un réseau électrique et pour alimenter en tension le contrôleur de paliers magnétiques, et - un deuxième module d’alimentation électrique, monté en parallèle du premier module d’alimentation électrique, la tension fournie par le deuxième module d’alimentation électrique étant dérivée du moteur synchrone, le deuxième module d’alimentation électrique fournissant, dans un régime de fonctionnement nominal, une tension électrique inférieure à la tension fournie par le premier module d’alimentation électrique, une étape de fourniture d’alimentation dans laquelle le contrôleur de paliers magnétiques est alimenté par le module d’alimentation sélectionné par le dispositif de sélection. Avantageusement, un tel procédé d’alimentation permet de maintenir une alimentation en tension du contrôleur de paliers magnétiques et éviter un endommagement de l’un des paliers en cas d’absence d’alimentation du contrôleur de paliers magnétiques. Le deuxième module d’alimentation, soutirant la tension du moteur synchrone, permet d’alimenter le contrôleur de paliers magnétiques jusqu’à ce que les roulements à billes du palier, dits « atterrisseurs », peuvent prendre le relai et recevoir l’arbre moteur du moteur synchrone. L’arbre moteur atterrit sur les roulements à billes du palier, jusqu’à l’arrêt final du moteur, sans causer une détérioration quelconque du palier. Le procédé d’alimentation selon l’invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles : - le moteur synchrone agit en tant que générateur lorsqu’il est en roue libre; et/ou - le deuxième module d’alimentation électrique alimente le contrôleur de paliers magnétiques durant une période de temps comprise entre 1s et 60s, plus particulièrement entre 5s et 30s; et/ou - le deuxième module d’alimentation électrique alimente le contrôleur de paliers magnétiques, la tension fournie au contrôleur de paliers magnétiques réduit dans le temps jusqu’à atteindre une tension minimum; et/ou - la tension minimum fournie au contrôleur de paliers magnétiques est comprise entre 70Vdc et 120Vdc et a une fréquence comprise entre 60Hz et 100 Hz; et/ou - après que l’alimentation du contrôleur de paliers magnétiques par le deuxième module d’alimentation électrique est suivie d’une période de repos durant laquelle le contrôleur de paliers magnétiques n’est pas alimenté par le deuxième module d’alimentation; et/ou - la période de repos est comprise entre 30s et 160s, plus particulièrement entre 100s et 140s, enfin plus précisément 120s. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description et des figures suivantes : - est une représentation schématique électrique d’un système d’alimentation selon un mode de réalisation de l’invention, - est une représentation de l’évolution de la tension fournie par le premier et le deuxième modules d’alimentation lors d’une défaillance du premier module d’alimentation, - illustre un graphique de la variation de l'alimentation réalisée par le second module d’alimentation - illustre un organigramme définissant le procédé d’alimentation selon l’invention. Il est à noter que ces dessins n’ont d’autre but que d’illustrer le texte de la description et ne constituent en aucune sorte une limitation de la portée de l’invention. Pour préciser les termes « amont » et « aval » relatif à l’agencement des composants électriques, l’agencement de ces composants est défini selon le sens du courant. Par exemple, un deuxième élément électrique, agencé en aval d’un premier élément électrique, est plus éloigné de la borne positive du module d'alimentation de tension que le premier élément. Système d’alimentation (100) d’un contrôleur de paliers magnétiques (102) d’un moteur synchrone (106) à aimants permanents comprenant : - un premier module d’alimentation électrique (130), configuré pour être relié à un réseau électrique et pour alimenter en tension le contrôleur de paliers magnétiques (102), - un deuxième module d’alimentation électrique (140) configuré pour alimenter en tension le contrôleur de paliers magnétiques (102), la tension du deuxième module d’alimentation (140) étant dérivée du moteur synchrone (106), - un dispositif de sélection (108) du premier module d’alimentation (130) ou du deuxième module d’alimentation (140) pour alimenter le contrôleur de paliers magnétiques (102) en tension, dans lequel le deuxième module alimentation (140) est configuré pour fournir, dans un régime de fonctionnement nominal, une tension inférieure à la tension fournie par le premier module d’alimentation (130), le deuxième module d’alimentation (140) est monté en parallèle du premier module d’alimentation (130) et en amont du contrôleur de paliers magnétiques(102), le dispositif de sélection (108) est configuré pour sélectionner le module d’alimentation (130, 140) fournissant la tension la plus élevée au contrôleur de paliers magnétiques (102). Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de sélection (108) comprend un élément redressant la tension (108a, 108b). Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième module d’alimentation (140) est configuré pour être alimenté en tension par le moteur (106): - à l’aide d’un variateur de vitesse (105), en régime de fonctionnement nominal ; et/ou - par le moteur agissant comme un générateur lorsqu’il est en roue libre. Système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de sélection (108) comprend au moins deux diodes OR-ing (108c, 108d), la première diode OR-ing (108c) est disposée en aval du premier module d’alimentation (130), et la deuxième diode OR-ing (108d) est disposée en aval du deuxième module d’alimentation (140), la première et la deuxième diode OR-ing (108c, 108d) étant agencées en parallèle. Système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier module alimentation (130) et/ou le deuxième module d’alimentation (140) comprend un transformateur (132, 142). Système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tension admise par le contrôleur de paliers magnétiques (102) est comprise entre 70Vdc et 800Vdc, préférentiellement entre 100Vdc et 750Vdc. Système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième module d’alimentation (140) est configuré pour fournir une tension minimum comprise entre 70Vdc et 120Vdc, préférentiellement 100Vdc au contrôleur de paliers magnétiques (102) à une fréquence comprise entre 60Hz et 100Hz, préférentiellement à 80Hz. Système selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de surveillance (152) de la tension fournie par les modules d’alimentation. Système selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comprend en aval du premier module d’alimentation (130) et du deuxième module d’alimentation (140) un filtre capacitif (150) formant un moyen de stockage d’énergie. Système de compression du gaz de cycle d’un système de réfrigération et/ou de liquéfaction de gaz comprenant un système d’alimentation (100) selon l’une des revendications précédentes. Procédé d’alimentation d’un contrôleur de paliers magnétiques (102) d’un moteur synchrone (106) à aimants permanents comprenant : une étape de sélection (S1) par un dispositif de sélection (108) d’un module d’alimentation (130, 140) fournissant la tension la plus élevée pour alimenter le contrôleur de paliers magnétiques (102), la sélection se faisant entre : - un premier module d’alimentation électrique (130), configuré pour être relié à un réseau électrique et pour alimenter en tension le contrôleur de paliers magnétiques (120), et - un deuxième module d’alimentation électrique (140), monté en parallèle du premier module d’alimentation électrique (130), la tension fournie par le deuxième module d’alimentation électrique (140) étant dérivée du moteur synchrone (106), le deuxième module d’alimentation électrique (140) fournissant, dans un régime de fonctionnement nominal, une tension électrique inférieure à la tension fournie par le premier module d’alimentation électrique (130), une étape de fourniture d’alimentation (S2) dans laquelle le contrôleur de paliers magnétiques (102) est alimenté par le module d’alimentation (130, 140) sélectionné par le dispositif de sélection (108). Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le moteur synchrone (106) agit en tant que générateur lorsqu’il est en roue libre. Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le deuxième module d’alimentation électrique (140) alimente le contrôleur de paliers magnétiques (102) durant une période de temps comprise entre 1s et 60s, plus particulièrement entre 5s et 30s. Procédé selon l’une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que lorsque le deuxième module d’alimentation électrique (140) alimente le contrôleur de paliers magnétiques (102), la tension fournie au contrôleur de paliers magnétiques (102) réduit dans le temps jusqu’à atteindre une tension minimum. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la tension minimum fournie au contrôleur de paliers magnétiques (102) est comprise entre 70Vdc et 120Vdc et a une fréquence comprise entre 60Hz et 100 Hz. Procédé selon l’une des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que, l’alimentation du contrôleur de paliers magnétiques (102) par le deuxième module d’alimentation électrique (140) est suivie d’une période de repos durant laquelle le contrôleur de paliers magnétiques (102) n’est pas alimenté par le deuxième module d’alimentation (140). Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la période de repos est comprise entre 30s et 160s, plus particulièrement entre 100s et 140s, enfin plus précisément 120s.