Brevet FR3116345A1 — publié le 20220520

Détection de defauts pour un convertisseur de puissance à semi-conducteurs Dans certains exemples, un système d’alimentation électrique comprend un convertisseur de puissance à semi-conducteurs comprenant un premier ensemble de commutateurs sur un côté source du convertisseur de puissance à semi-conducteurs et un second ensemble de commutateurs sur un côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Le système d’alimentation électrique comprend également une source d’alimentation connectée au côté source du convertisseur de puissance à semi-conducteurs et comprend également un bus différentiel connecté au côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Le système d’alimentation électrique comprend en outre un contrôleur configuré pour recevoir un premier signal indiquant un courant du côté source et recevoir un second signal indiquant un courant du côté charge. Le contrôleur est en outre configuré pour détecter, sur la base d’une dérivée temporelle du premier signal et d’une dérivée temporelle du deuxième signal, un défaut dans le système d’alimentation électrique. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Détection de defauts 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 source d’alimentation et une charge séparées par un convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Le 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 un convertisseur de puissance à semi-conducteurs et un contrôleur. Le contrôleur peut être configuré pour recevoir des signaux indiquant le courant et/ou la tension sur le côté source et le côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Sur la base des signaux reçus, le contrôleur 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 d’un défaut, par rapport aux techniques existantes qui utilisent un signal reçu d’un seul capteur sur le 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 en utilisant des signaux reçus de plusieurs capteurs sur le convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Les techniques peuvent également permettre de faire la distinction entre un défaut et un changement de charge tel qu’une condition de surcharge. Dans certains exemples, un système d’alimentation électrique comprend un convertisseur de puissance à semi-conducteurs comprenant un premier ensemble de commutateurs sur un côté source du convertisseur de puissance à semi-conducteurs et un second ensemble de commutateurs sur un côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Le système d’alimentation électrique comprend également une source d’alimentation connectée au côté source du convertisseur de puissance à semi-conducteurs et comprend également un bus différentiel connecté au côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Le système d’alimentation électrique comprend en outre un contrôleur configuré pour recevoir un premier signal indiquant un courant du côté source et recevoir un deuxième signal indiquant un courant du côté charge. Le contrôleur est en outre configuré pour détecter, sur la base d’une dérivée temporelle du premier signal et d’une dérivée temporelle du deuxième signal, un défaut dans le système d’alimentation électrique. Dans certains exemples, un procédé comprend la réception, au niveau des circuits d’un contrôleur, d’un premier signal indiquant un courant du côté source d’un convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Le procédé comprend également la réception, au niveau des circuits, d’un deuxième signal indiquant un courant du côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Le procédé comprend en outre la détection, par les circuits, d’un défaut sur la base d’une dérivée temporelle du premier signal et en outre sur la base d’une dérivée temporelle du deuxième signal. Dans certains exemples, un système d’alimentation électrique comprend un convertisseur de puissance à semi-conducteurs comprenant un premier ensemble de commutateurs sur un côté source du convertisseur de puissance à semi-conducteurs, un second ensemble de commutateurs sur un côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs, et un condensateur intermédiaire connecté entre le premier ensemble de commutateurs et le second ensemble de commutateurs. Le système d’alimentation électrique comprend également une source d’alimentation connectée au côté source du convertisseur de puissance à semi-conducteurs et comprend en outre un bus différentiel connecté au côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Le système d’alimentation électrique comprend un contrôleur configuré pour recevoir un premier signal indiquant un niveau de tension du côté source du convertisseur de puissance à semi-conducteurs, recevoir un deuxième signal indiquant un niveau de tension aux bornes du bus différentiel, et recevoir un troisième signal indiquant un niveau de tension aux bornes du condensateur intermédiaire. Le contrôleur est en outre configuré pour détecter un défaut dans le système d’alimentation électrique sur la base d’une première différence entre le premier signal et le troisième signal et en outre sur la base d’une seconde différence entre le troisième signal et le deuxième signal. 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. et sont des schémas fonctionnels conceptuels illustrant des système d’alimentation électrique comprenant un convertisseur de puissance à semi-conducteurs et un contrôleur, conformément à une ou plusieurs techniques de cette divulgation. , , , et sont des tracés de caractéristiques électriques dans des systèmes d’alimentation électrique au fil du temps, 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. et sont des organigrammes illustrant des exemples de processus de désactivation de commutateurs en réponse à la détection d’un défaut, conformément à une ou plusieurs techniques de cette divulgation. Système d’alimentation électrique (100, 200) comprenant : un convertisseur de puissance à semi-conducteurs (120, 220) comprenant un premier ensemble de commutateurs (131, 132, 231, 232) sur un côté source du convertisseur de puissance à semi-conducteurs et un second ensemble de commutateurs (133, 134, 233, 234) sur un côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; une source d’alimentation (110, 210) connectée au côté source du convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; un bus différentiel (160, 260) connecté au côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; et un contrôleur (190, 290) configuré pour : recevoir un premier signal indiquant un courant du côté source ; recevoir un deuxième signal indiquant un courant du côté charge ; et détecter, sur la base d’une dérivée temporelle du premier signal et d’une dérivée temporelle du deuxième signal, un défaut dans le système d’alimentation électrique. Système d’alimentation électrique selon la revendication 1, dans lequel le contrôleur est configuré pour : déterminer qu’une amplitude de la dérivée temporelle du premier signal est supérieure à un premier niveau de seuil ; déterminer qu’une amplitude de la dérivée temporelle du deuxième signal est supérieure à un second niveau de seuil ; et détecter le défaut en réponse à : la détermination que l’amplitude de la dérivée temporelle du premier signal est supérieure au premier niveau de seuil ; et la détermination que l’amplitude de la dérivée temporelle du deuxième signal est supérieure au second niveau de seuil. Système d’alimentation électrique selon la revendication 2, dans lequel le contrôleur est configuré pour : déterminer, à un premier instant, que l’amplitude de la dérivée temporelle du premier signal est supérieure au premier niveau de seuil ; déterminer, à un second instant, au moins une durée de seuil après le premier instant, que l’amplitude de la dérivée temporelle du premier signal est supérieure au premier niveau de seuil ; et détecter le défaut en réponse à : la détermination que l’amplitude de la dérivée temporelle du premier signal est supérieure au premier niveau de seuil au premier instant ; et la détermination que l’amplitude de la dérivée temporelle du premier signal est supérieure au premier niveau de seuil au second instant. Système d’alimentation électrique selon la revendication 1, dans lequel le contrôleur est configuré pour : déterminer qu’une amplitude d’une seconde dérivée temporelle du premier signal est inférieure à un premier niveau de seuil ; déterminer qu’une amplitude d’une seconde dérivée temporelle du deuxième signal est inférieure à un second niveau de seuil ; et détecter le défaut en réponse à : la détermination que l’amplitude de la seconde dérivée temporelle du premier signal est inférieure au premier niveau de seuil ; et la détermination que l’amplitude de la seconde dérivée temporelle du deuxième signal est inférieure au second niveau de seuil. Système d’alimentation électrique selon la revendication 1, dans lequel le contrôleur est configuré pour : déterminer qu’une amplitude du premier signal n’est pas supérieure à un premier niveau de seuil ; déterminer qu’une amplitude du deuxième signal est supérieure à un second niveau de seuil ; et déterminer, en réponse à la détermination que l’amplitude du premier signal n’est pas supérieure au premier niveau de seuil et à la détermination que l’amplitude du deuxième signal est supérieure au second niveau de seuil, que le défaut s’est produit sur le côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Système d’alimentation électrique selon la revendication 1, dans lequel le contrôleur est configuré pour : déterminer qu’une amplitude de la dérivée temporelle du premier signal n’est pas supérieure à un premier niveau de seuil ; déterminer qu’une amplitude de la dérivée temporelle du deuxième signal est supérieure à un second niveau de seuil ; et déterminer, en réponse à la détermination que l’amplitude de la dérivée temporelle du premier signal n’est pas supérieure au premier niveau de seuil et à la détermination que l’amplitude de la dérivée temporelle du deuxième signal est supérieure au second niveau de seuil, que le défaut s’est produit sur le côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Système d’alimentation électrique selon la revendication 1, dans lequel le contrôleur est configuré pour : déterminer une somme de la dérivée temporelle du premier signal et de la dérivée temporelle du deuxième signal ; déterminer que la somme est supérieure à un niveau de seuil ; et détecter le défaut en réponse à la détermination que la somme est supérieure au niveau de seuil. Système d’alimentation électrique selon la revendication 7, dans lequel le contrôleur est configuré pour : déterminer, à un premier instant, que la somme est supérieure au niveau de seuil ; déterminer, à un second instant, au moins une durée de seuil après le premier instant, que la somme est supérieure au niveau de seuil ; et détecter, en réponse à la détermination que la somme est supérieure au niveau de seuil au premier instant et à la détermination que la somme est supérieure au niveau de seuil au second instant, le défaut. Système d’alimentation électrique selon la revendication 1, dans lequel le convertisseur de puissance à semi-conducteurs comprend en outre un condensateur intermédiaire connecté entre le premier ensemble de commutateurs et le second ensemble de commutateurs, et dans lequel le contrôleur est configuré pour : détecter le défaut sur la base de la dérivée temporelle du premier signal et en outre sur la base de la dérivée temporelle du deuxième signal en détectant le défaut dans un premier cas ; recevoir un troisième signal indiquant une tension du côté source du convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; recevoir un quatrième signal indiquant une tension aux bornes du bus différentiel ; recevoir un cinquième signal indiquant une tension aux bornes du condensateur intermédiaire ; et détecter un deuxième cas de défaut sur la base d’une première différence entre le troisième signal et le cinquième signal et, en outre, sur la base d’une seconde différence entre le cinquième signal et le quatrième signal. Système d’alimentation électrique selon la revendication 9, dans lequel le contrôleur est configuré pour : déterminer, à un premier instant, que la première différence n’est pas supérieure à un premier niveau de seuil et que la seconde différence est supérieure à un second niveau de seuil ; déterminer, à un second instant, au moins une durée de seuil après le premier instant, que la première différence n’est pas supérieure à un premier niveau de seuil et que la seconde différence est supérieure à un second niveau de seuil ; et détecter la seconde instance du défaut en réponse à : la détermination que la première différence n’est pas supérieure au premier niveau de seuil et que la seconde différence est supérieure au second niveau de seuil au premier instant ; et la détermination que la première différence n’est pas supérieure au premier niveau de seuil et que la différence est supérieure au second niveau de seuil au second instant. Système de puissance électrique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le contrôleur est configuré pour : déterminer que le défaut s’est produit du côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; désactiver le premier ensemble de commutateurs en réponse à la détermination que le défaut s’est produit du côté charge ; déterminer, après avoir désactivé le premier ensemble de commutateurs, qu’une tension aux bornes d’un condensateur intermédiaire du convertisseur de puissance à semi-conducteurs est inférieure à une tension de seuil ; et désactiver le second ensemble de commutateurs en réponse à la détermination que la tension aux bornes du condensateur intermédiaire est inférieure à la tension de seuil. Système d’alimentation électrique selon la revendication 1, dans lequel le contrôleur est configuré pour : déterminer que le défaut s’est produit du côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs, désactiver le second ensemble de commutateurs en réponse à la détermination que le défaut s’est produit du côté charge ; déterminer, après avoir désactivé le second ensemble de commutateurs, qu’au moins un commutateur du second ensemble de commutateurs est toujours actif ; déterminer, en réponse à la détermination que l’au moins un commutateur est toujours actif, que le premier signal ou le deuxième signal est supérieur à un niveau de seuil ; et désactiver, en réponse à la détermination que l’au moins un commutateur est toujours actif et à la détermination que le premier signal est supérieur au niveau de seuil, le premier ensemble de commutateurs. Procédé comprenant : la réception, au niveau des circuits d’un contrôleur, d’un premier signal indiquant un courant du côté source d’un convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; la réception, au niveau des circuits, d’un deuxième signal indiquant un courant du côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; et la détection, par les circuits, d’un défaut sur la base d’une dérivée temporelle du premier signal et en outre sur la base d’une dérivée temporelle du deuxième signal. Procédé selon la revendication 13, comprenant en outre : la détermination qu’une amplitude de la dérivée temporelle du premier signal est supérieure à un premier niveau de seuil ; et la détermination qu’une amplitude de la dérivée temporelle du deuxième signal est supérieure à un second niveau de seuil, dans lequel la détection de l’erreur se fait en réponse à la détermination que l’amplitude de la dérivée temporelle du premier signal est supérieure au premier niveau de seuil et se fait en outre en réponse à la détermination que l’amplitude de la dérivée temporelle du deuxième signal est supérieure au second niveau de seuil. Procédé selon la revendication 13, comprenant en outre : la détermination qu’une amplitude d’une seconde dérivée temporelle du premier signal est supérieure à un premier niveau de seuil ; et la détermination qu’une amplitude d’une seconde dérivée temporelle du deuxième signal est supérieure à un second niveau de seuil, dans lequel la détection de l’erreur se fait en réponse à la détermination que l’amplitude de la seconde dérivée temporelle du premier signal est supérieure au premier niveau de seuil et se fait en outre en réponse à la détermination que l’amplitude de la seconde dérivée temporelle du deuxième signal est supérieure au second niveau de seuil. Procédé selon la revendication 13, comprenant en outre : la détermination qu’une amplitude du premier signal n’est pas supérieure à un premier niveau de seuil ; la détermination qu’une amplitude du deuxième signal est supérieure à un second niveau de seuil ; et la détermination, en réponse à la détermination que l’amplitude du premier signal n’est pas supérieure au premier niveau de seuil et en outre en réponse à la détermination que l’amplitude du deuxième signal est supérieure au second niveau de seuil, que le défaut s’est produit sur le côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs. Procédé selon la revendication 13, comprenant en outre : la détermination d’une somme de la dérivée temporelle du premier signal et de la dérivée temporelle du deuxième signal ; et la détermination que la somme est supérieure à un niveau de seuil ; et dans lequel la détection du défaut est en réponse à la détermination que la somme est supérieure au niveau de seuil. Système d’alimentation électrique (100, 200) comprenant : un convertisseur de puissance à semi-conducteurs (120, 220) comprenant : un premier ensemble de commutateurs (133, 134, 233, 234) sur un côté source du premier convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; un second ensemble de commutateurs (131, 132, 231, 232) sur un côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; et un condensateur intermédiaire (238) connecté entre le premier ensemble de commutateurs et le second ensemble de commutateurs ; une source d’alimentation (210)connectée au côté source du convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; un bus différentiel (160, 260) connecté au côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; et un contrôleur (190, 290) configuré pour : recevoir un premier signal indiquant un niveau de tension du côté source du convertisseur de puissance à semi-conducteurs ; recevoir un deuxième signal indiquant un niveau de tension aux bornes du bus différentiel ; recevoir un troisième signal indiquant un niveau de tension aux bornes du condensateur intermédiaire ; et détecter un défaut dans le système d’alimentation électrique sur la base d’une première différence entre le premier signal et le troisième signal et, en outre, sur la base d’une seconde différence entre le troisième signal et le deuxième signal. Système d’alimentation électrique selon la revendication 18, dans lequel le contrôleur est configuré pour : déterminer, à un premier instant, que la première différence n’est pas supérieure à un premier niveau de seuil et que la seconde différence est supérieure à un second niveau de seuil ; déterminer, à un second instant, au moins une durée de seuil après le premier instant, que la première différence n’est pas supérieure à un premier niveau de seuil et que la seconde différence est supérieure à un second niveau de seuil ; et détecter le défaut en réponse à : la détermination que la première différence n’est pas supérieure à un premier niveau de seuil et que la seconde différence est supérieure à un second niveau de seuil au premier instant ; et la détermination que la première différence n’est pas supérieure à un premier niveau de seuil et que la seconde différence est supérieure à un second niveau de seuil au second instant. Système de puissance électrique selon la revendication 18, dans lequel le contrôleur est configuré pour : déterminer que le défaut s’est produit du côté charge du convertisseur de puissance à semi-conducteurs, désactiver le second ensemble de commutateurs en réponse à la détermination que le défaut s’est produit du côté charge ; déterminer, après avoir désactivé le second ensemble de commutateurs, qu’au moins un commutateur du second ensemble de commutateurs est toujours actif ; recevoir un quatrième signal indiquant un courant du côté source ; déterminer, en réponse à la détermination que l’au moins un commutateur est toujours actif, que le quatrième signal est supérieur à un niveau de seuil ; et désactiver, en réponse à la détermination que l’au moins un commutateur est toujours actif et à la détermination que le premier signal ou le deuxième signal est supérieur au niveau de seuil, le premier ensemble de commutateurs.