Brevet FR3143235A1 — publié le 20240614

Procédé de réalisation d’un système d’alimentation d’un circuit aval de réseau électrique au moyen d’un convertisseur de type source de tension pourvu d’au moins un demi-bras comportant au moins un interrupteur semi-conducteur Txy et pourvu d’au moins un circuit de protection comportant un ou plusieurs composant de protection de puissance, qui comporte : - en fonction d’une contrainte thermique maximale I 2 ·tmax supportable par le convertisseur, d’un courant de court-circuit estimé du réseau circulant dans ledit demi-bras en fonction du temps I cc (t) et d’une durée de court-circuit estimée t cc pour ledit circuit aval, - un dimensionnement dudit au moins un composant de protection de puissance du circuit de protection pour supporter une part K·I ccmax de courant de court-circuit crête I ccmax telle que I 2 ·t convertisseur reste inférieur à I 2 ·tmax durant tout la durée t cc du court-circuit, - le calcul d’un rapport de résistance entre une première résistance R1x, résistance série dudit demi-bras et une seconde résistance R2x, résistance série dudit circuit de protection, ledit circuit de protection étant connecté en parallèle avec ledit demi-bras, tel que pour la valeur de courant de court-circuit I ccmax , le courant de court-circuit traversant ledit demi-bras est limité à la valeur maximale acceptable (1-K)·I ccmax pour ledit au moins un interrupteur semi-conducteur, la part supplémentaire de courant de court-circuit K·I ccmax traversant ledit circuit de protection, - l’introduction dans ledit demi-bras d’une résistance d’équilibrage telle que la somme de la résistance d’équilibrage d’une résistance de raccordement dudit demi-bras et d’une résistance de conduction dudit au moins un interrupteur semi-conducteur dudit demi-bras divisée par la somme de la résistance de raccordement dudit circuit de protection et de la résistance de conduction dudit au moins un composant de protection soit égale au rapport R1x/R2x. Figure 2A PROCEDE DE PROTECTION DE CONVERTISSEURS CONTRE LES COURT-CIRCUITS AVAL L’invention relève du domaine des réseaux à courant continu alimentés par un convertisseur de puissance de type source de tension et s’applique en particulier aux réseaux de distribution publics basse tension à courant continu (LVDC). Il est connu de réaliser des convertisseurs avec protection contre les courts-circuits dans des applications de pilotage de moteurs ou pour des onduleurs. Le document CN104467390 (A) concerne par exemple un circuit de protection d’un convertisseur comportant des diodes de protection pour lequel les interrupteurs électroniques ou interrupteurs semi-conducteurs sont raccordés au phases d’alimentation par des selfs et pour lequel il est indiqué que l’impédance des selfs étant plus grande que celle des diodes de protection, un courant de court-circuit passe majoritairement par les diodes de protection ce qui protège les interrupteurs semi-conducteurs jusqu’à coupure des fusibles en amont du convertisseur. Problème technique Une telle solution adaptée à des courants de court-circuit relativement modestes par rapport au courant maximal admissible par l’interrupteur semi-conducteur protégé n’est pas utilisable dans un environnement de réseau électrique pour lequel les courants de court-circuit sur le réseau en aval du convertisseur peuvent atteindre des valeurs extrêmement élevées, par exemple dix à cent fois la valeur maximale admissible par une diode de roue libre d’un interrupteur semi-conducteur et ne sont pas limités par le courant disponible dans le circuit amont du convertisseur. Au vu de ce qui précède la présente divulgation propose un procédé de réalisation d’un système d’alimentation d’un circuit aval de réseau électrique de type DC par un circuit amont de type AC au moyen d’un convertisseur de type source de tension pourvu d’au moins un demi-bras comportant au moins un interrupteur semi-conducteur Txy et pourvu d’au moins un circuit de protection comportant un ou plusieurs composant de protection de puissance qui comporte : en fonction d’une contrainte thermique maximale selon le produit I2·tmax supportable par le convertisseur, d’un courant de court-circuit estimé du réseau circulant dans ledit demi-bras en fonction du temps Icc(t) et d’une durée de court-circuit estimée tcc pour ledit circuit aval, un dimensionnement dudit au moins un composant de protection de puissance du circuit de protection pour supporter une part K·Iccmax de courant de court-circuit crête Iccmax telle que I2·t convertisseur reste inférieur à I2·tmax durant tout la durée tcc du court-circuit, le calcul d’un rapport de résistance entre une première résistance R1x, résistance série dudit demi-bras et une seconde résistance R2x, résistance série dudit circuit de protection, ledit circuit de protection étant connecté en parallèle avec ledit demi-bras, tel que pour la valeur de courant de court-circuit Iccmax, le courant de court-circuit traversant ledit demi-bras est limité à la valeur maximale acceptable (1-K)·Iccmax pour ledit au moins un interrupteur semi-conducteur, la part supplémentaire de courant de court-circuit K·Iccmax traversant ledit circuit de protection, l’introduction dans ledit demi-bras d’une résistance d’équilibrage telle que la somme de la résistance d’équilibrage , d’une résistance de raccordement dudit demi-bras et d’une résistance de conduction dudit au moins un interrupteur semi-conducteur dudit demi-bras divisée par la somme de la résistance de raccordement dudit circuit de protection et de la résistance de conduction dudit au moins un composant de protection soit égale au rapport R1x/R2x. Préférablement une mesure de la résistance de raccordement de chaque demi-bras est réalisée au niveau du câblage du convertisseur, préalablement au calcul de la résistance d’équilibrage . Ledit au moins un composant de protection peut être avantageusement choisi tel que sa tension de seuil soit inférieure à la tension de seuil d’une diode de roue libre dudit au moins un interrupteur. Selon différents modes de réalisation : Ledit demi-bras peut comporter un interrupteur semi-conducteur, le circuit de protection comporter un composant de protection, ladite résistance d’équilibrage étant calculée telle que le courant de diode de roue libre dudit interrupteur semi-conducteur est donné par l’équation et le courant dans le composant de protection est donné par l’équation avec : la tension de seuil de diode de roue libre, la résistance de conduction de diode de roue libre dudit interrupteur, la résistance de raccordement équivalente de liaison dudit interrupteur semi-conducteur, la résistance d’équilibrage, la tension de seuil d’un composant de protection, la résistance de raccordement du composant de protection, la résistance de conduction du composant de protection, ledit composant de protection étant choisi tel que et , avec et . Ledit demi-bras comportant plusieurs interrupteurs semi-conducteurs en série, chacun desdits interrupteurs semi-conducteurs peut comporter un dit circuit de protection. Ledit demi-bras peut comporter un interrupteur semi-conducteur, le circuit de protection peut comporter N composants de protection câblés en parallèle chacun comportant une résistance de raccordement et une résistance de conduction , la résistance d’équilibrage est alors calculée pour que le courant de diode de roue libre dudit interrupteur semi-conducteur est donné par l’équation : et, le courant dans un composant de protection est donné par l’équation avec : la tension de seuil de diode de roue libre, la résistance de conduction de diode de roue libre dudit interrupteur, la résistance de raccordement équivalente de liaison dudit interrupteur semi-conducteur, la résistance d’équilibrage, la tension de seuil d’un composant de protection, la résistance de raccordement d’un composant de protection, la résistance de conduction d’un composant de protection, N le nombre de composants de protection mis en parallèle, lesdits composants de protection étant choisis tel que et et tels que et Le demi-bras peut comporter M interrupteurs semiconducteurs en série et le circuit de protection mis en parallèle avec un demi-bras comporter N composants de protection câblés en parallèle avec ledit bras, la résistance d’équilibrage étant telle que le courant de roue libre dudit demi-bras est donné par l’équation : et, le courant dans un composant de protection est donné par l’équation avec : la tension de seuil équivalente des diodes de roue libre des interrupteurs semi-conducteurs du demi-bras, la résistance équivalente des diodes de roue libre des interrupteurs semi-conducteurs du demi-bras la résistance de raccordement équivalente de liaison du demi-bras, la résistance d’équilibrage, la tension de seuil d’un composant de protection, la résistance de raccordement d’un composant de protection, la résistance de conduction d’un composant de protection, N le nombre de composants de protection mis en parallèle, avec et . Le demi-bras peut comporter M interrupteurs semi-conducteurs en série, le dispositif de protection comporter Q composants de protection en série, répartis sur N branches parallèles, a résistance d’équilibrage étant telle que le courant de roue libre dudit demi-bras est donné par l’équation : et, le courant dans un composant de protection est donné par l’équation avec : la tension de seuil équivalente des diodes de roue libre des interrupteurs semi-conducteurs du demi-bras, la résistance équivalente des diodes de roue libre des interrupteurs semi-conducteurs du demi-bras la résistance de raccordement équivalente de liaison du demi-bras, la résistance d’équilibrage, la tension de seuil équivalente des composants de protection en série du demi-bras, la résistance de raccordement d’un composant de protection, la résistance de conduction équivalente des composants de protection en série, N le nombre de branches séries de composants de protection mises en parallèle, et et . La présente divulgation propose en outre un système d’alimentation d’un circuit aval de réseau électrique de type AC ou DC par un circuit amont de type opposé au moyen d’un convertisseur de type source de tension comportant au moins un bras pourvu de demi-bras munis de circuits de protection réalisés selon le procédé tel que proposé ci-dessus pour lequel la résistance d’équilibrage de chaque demi-bras est disposée à l’une des deux extrémités du demi-bras. ou répartie aux deux extrémités du demi-bras. Le ou lesdits composants de protection sont avantageusement des diodes mais peuvent aussi être des thyristors pourvus d’un circuit de pilotage. Le système comporte préférablement un filtre d’entrée comportant une impédance |Zf| = |Rf+jXf| supérieure à Rs et limitant le courant de défaut Icc(t). La résistance d’équilibrage peut être associée à une inductance d’équilibrage de réalisation d’une impédance d’équilibrage. D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après d’exemples de réalisation non limitatifs, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : montre une vue schématique d’un bras de convertisseur ; , , montrent des vues schématiques de différents montages selon la présente divulgation; , , montrent différents niveaux de modèles pour la mise en équation d’un bras de convertisseur; montre des courbes représentant une influence de nombre de diodes de puissance sur le courant d’une diode de roue libre; montre des courbes représentant l’évolution du courant en fonction de différentes valeurs de résistances d’équilibrage ; montre des courbes représentant l’évolution du nombre de diodes en parallèle en fonction du courant nominal accepté par les diodes et de la valeur de l’inductance de filtrage ; montre des surfaces et courbes en rapport avec la durée de court-circuit en fonction du rapport courant de court-circuit sur courant nominal. Les dessins et la description ci-après contiennent des éléments pouvant non seulement servir à mieux faire comprendre la présente invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. Il est maintenant fait référence à la représentant un bras B de convertisseur et pour laquelle un demi-bras supérieur Hu est pourvu de N interrupteurs à semiconducteurs (semiconductor switches, aussi appelés valves, en anglais) Txy=Tu 1 , ..., Tu N de type transistor (IGBT, MOSFET, etc…) chacun connecté en antiparallèle d’une diode comme représenté aux figures 2A à 2C pour les transistors 110, 120a, 120b, 130a, 130b en antiparallèle respectivement des diodes 111, 121a, 121b , 131a, 131b, afin de réaliser une bidirectionnalité en courant. Ces diodes sont souvent appelées diodes de roue libre. Intégrées au sein du même module que l’interrupteur, ces diodes sont dimensionnées pour conduire un courant inférieur au courant nominal du transistor puisque dimensionné au prorata du courant efficace qu’elles conduisent. Ainsi, contrairement aux diodes de puissances qui cherchent à minimiser des pertes en conductions, les diodes de roues libres cherchent à minimiser les pertes par commutation et donc le temps de commutation pour permettre une monté en fréquence des transistors disposant d’une résistance de conduction plus élevé. Cette recherche de rapidité se traduit par une diminution de tenue thermique des interrupteurs. De retour à la , une phase courant alternatif se connecte au point milieu entre les demi-bras Hu et Hb du convertisseur au travers d’une inductance f, tandis que les extrémités distales des demi-bras constituent les pôles d’un bus continu, entre lesquels se trouvent un ou plusieurs condensateurs C en association série/parallèle. Plusieurs dispositions correspondant à cette description sont possibles et le schéma peut être reproduit lorsque plusieurs phases alimentent le bus continu. Le procédé de la présente divulgation consiste à connecter en parallèle de chaque demi-bras une ou plusieurs diodes de puissance additionnelles, aux caractéristiques bien définies, ainsi qu’une ou plusieurs impédances en série. Le choix des caractéristiques sera détaillé au paragraphe suivant, tandis qu’un exemple de disposition de ces composants est disponible aux figures 2A à 2C pour le cas d’un 2L-VSC c’est à dire un convertisseur source de tension à deux niveaux (Two level Voltage Source Converter en anglais). Dans ces exemples, une ou plusieurs diodes de protection 115, 125a, 125b, 135a à 135d sont utilisées. Ces diodes de protection peuvent être intégrées à un module comportant le ou les interrupteurs. On notera par la suite i cc indifféremment un courant de court-circuit ou de défaut. Selon les figures 2A à 2C on retrouve des impédances de raccordement 114 au niveau de la diode de protection de la par exemple et 113 au niveau du demi-bras comportant le transistor 110 toujours au niveau de la . Ces impédances de raccordement correspondent aux impédances introduites par les différents connecteurs et modes de connexion possible des transistors et des diodes de protection. Ces impédances sont nombreuses et réparties sur tout le système. Pour des raisons de simplicité, ces impédances sont regroupées par bras sur les figures 2A à 2C. Ces figures représentent aussi des impédances d’équilibrage constituées ici de résistances d’équilibrage 112, 122, 132 selon la présente divulgation. Dans le cas de la , une diode 115 est mise en parallèle à l’unique transistor 110 du demi-bras 11, dans la , une paire de diodes parallèles 125a, 125b est mise en parallèle avec deux transistors série 120a, 120b tandis que dans le cas de la quatre diodes 135a, 135b, 135c, 135d formant un réseau parallèle/série sont raccordées au demi-bras 13 comportant deux interrupteurs 130a, 130b en série. En effet, les diodes de protections n’ont pas besoin d’être nécessairement en parallèle de chaque interrupteur : il est possible d’insérer la ou les diodes de protection en parallèle du demi-bras, tel que représenté aux exemples des figures 2A à 2C. Pour avoir une meilleure tenue en courant, les diodes peuvent être câblées en parallèle comme dans la . Par ailleurs, dans l’optique d’avoir une meilleure tenue en tension, les diodes de protections peuvent faire l’objet d’un assemblage série, tel que représenté à la . Le schéma de la est nommé « protection par valve » ou « protection par interrupteur » étant considéré que dans le cas où plusieurs interrupteurs seraient présent au niveau du demi-bras, comme en , chaque interrupteur comporterait une diode de protection en parallèle. Le schéma de la est nommé « protection par demi-bras » et le schéma de la est nommé « protection par demi-bras avec assemblage série ». Dans le cas d’une configuration triphasée (ou biphasée), trois (ou deux) bras seraient mis en parallèle. Chacun alimenté par une phase différente. Les condensateurs externes seraient alors communs à l’ensemble. Enfin les diodes peuvent être remplacées par des dispositifs contrôlés, tel que des thyristors, sans que cela n’impacte le fonctionnement : l’objectif étant alors de continuer à employer des composants à hautes tenues thermiques, mais de ne plus les utiliser en régime nominal. La réalisation de la protection par interrupteur à semi-conducteur dépend fortement de la manière dont est réalisé le bras du convertisseur. Dans le cas, où des composants discrets sont utilisés, il est possible de sélectionner chaque composant individuellement, que ce soit le transistor, les diodes et les impédances et de les placer librement. Dans cette configuration, il est possible de s’affranchir des diodes de roue libre et de n’utiliser que des diodes de puissance. Dans le cas où des modules sont utilisés, les diodes de roue libre sont déjà intégrées aux interrupteurs, par exemple des IGBTs. La solution générale serait alors de recourir à des diodes de protections discrètes, pour s’adapter aux mieux à chaque interrupteur à semi-conducteur. Tandis que les impédances d’équilibrage ne peuvent être situé que sur les bornes de raccordement du module. Notons que dans le cas particulier d’un convertisseur à deux niveaux de tension, les diodes de protections peuvent être issu du bras d’un redresseur à diodes, voir du bras d’un autre convertisseur à deux niveaux de tension dont les IGBTs ne sont pas commandés. Enfin, une dernière solution serait d’ajuster directement le dopage des diodes et/ou des transistors et les emplacements des couches semiconductrices pour obtenir la fonction voulue. L’ensemble serait alors intégré au sein d’un même module. En régime nominal, le fonctionnement du convertisseur équipé des diodes de puissance et des résistances ou impédances d’équilibrage diffère uniquement lorsqu’il s’agit de faire transiter la puissance du réseau alternatif vers le réseau continu. En effet, dans ce mode de fonctionnement et pour un convertisseur de type source de tension, ce sont les diodes de roue libre qui normalement conduisent le courant. Or la présence des diodes de protections et des impédances d’équilibrage permet de diviser la résistance équivalente totale, ce qui se traduit in fine par des pertes en conduction plus faible. L’équation (1) traduit ce fait, en donnant les pertes dans une diode: (1) où : est la tension de seuil de la diode de roue libre, est la résistance de conduction de la diode de roue libre, est la résistance de raccordement équivalente lié de la diode de roue libre, est la résistance d’équilibrage, est la tension de seuil d’une diode de protection, est la résistance de raccordement équivalente lié de la diode de protection, est la résistance de conduction d’une diode de protection, N désigne le nombre de diode de protections mises en parallèle, désigne le courant dans le demi-bras. Le mode de réalisation supposé pour écrire l’équation (1) est celui d’un 2L-VSC, tel que représenté à la figure 2A. Par ailleurs, il est supposé que les diodes de protections possèdent toutes le même caractéristiques , tout en étant placés en parallèle d’un interrupteur semiconducteur. Notons que dans le cas où un demi-bras intègre M interrupteurs, les pertes totales sont obtenues en multipliant l’équation (1) par M. Notons également que la diminution des pertes en conduction est valide uniquement, si les diodes de protection sont sélectionnées de manière à avoir et : le courant passe alors majoritairement dans les diodes de protection. Le phénomène est accentué dans le cas où il existe une impédance d’équilibrage, puisque . Dans la configuration de la figure 2A, chaque interrupteur peut être analysé indépendamment du nombre total d’interrupteurs sur le bras. En effet, le courant de défaut, noté , est principalement limité par les impédances de filtrages et de câbles : l’influence des impédances des diodes de protections sur le courant de défaut peut être considéré comme négligeable. Les figures 3A à 3C représentent des étapes successives de simplification d’un demi-bras d’un convertisseur lors de sa mise en équations. La correspond à un modèle détaillé reprenant les composants transistor 140, diode de roue libre 142, résistance d’équilibrage 142 résistances de raccordement 143, 144a, 144b et diodes de protection 145a, 145b. La correspond à un modèle intermédiaire comportant la diode de roue libre 141, la résistance d’équilibrage 142, la résistance de raccordement 143 et une diode équivalents 151 avec tension de seuil Vp et résistance série équivalente (R RP +R P )/N. La correspond finalement à un modèle équivalent pourvu d’une diode 161 correspondant à la mise en parallèle de la diode de roue libre et de la diode de protection. Ainsi, en utilisant cette hypothèse et le modèle équivalent de la figure 3C, il est possible d’établir que le courant dans la diode de roue libre lors d’un défaut est donné par l’équation (2), tandis que le courant dans une diode de protection est donné par l’équation (3), désignant ici le courant du demi-bras. (2) (3) En sélectionnant des diodes de protection de manière à avoir et , le courant passe majoritairement dans les diodes de protection durant le défaut, ce qui limite la contrainte thermique sur les diodes de roue libre. Notons que l’augmentation du nombre de diode de protection, augmente la déviation de courant tel qu’illustré à la décrivant l’influence du nombre N de diodes de protections sur le courant de la diode de roue libre avec courbe 1, N=0, courbe 2, N=1, courbe 3, N=2. Par ailleurs, en sélectionnant , il apparait une durée durant laquelle seule la diode de protection conduit. Cela se produit dès que la condition de l’équation 4 ci-dessous est satisfaite. (4) Dans le cadre de la présente demande, la montre, lors de la durée de conduction de la diode de roue libre, dans le cas d’un convertisseur VSL2C avec diode de protection, le courant dans la diode de roue libre sans résistance d’équilibrage en courbe 5, le courant dans la diode de protection sans résistance d’équilibrage en courbe 6, le courant dans la diode de roue libre avec résistance d’équilibrage de 10 milliohm en courbe 4 et le courant dans la diode de protection avec résistance d’équilibrage de 10 milliohm en courbe 7. Modes de réalisation : La protection par demi-bras correspond en priorité à des cas où le convertisseur à protéger est directement intégré à un module, sans possibilité d’accès individuel aux interrupteurs. La protection est alors obtenue en associant ce module de base (NPC3L, VSC2L, etc…) à un autre correspondant aux diodes de protection. Ces diodes de protections sont obtenues à partir d’un bras de redresseur triphasé ou non. Tout comme pour le cas précédent, un convertisseur à deux niveaux de tension dont les transistors ne sont pas commandés peut-être utilisés pour réaliser cette fonction, mais ces modules disposent généralement d’une contrainte thermique plus faible. Notons enfin que l’emploi de composants discrets permet également de réaliser ce type de montage, tout comme l’ajustement des couches semi conductrices. La protection par demi-bras permet de minimiser le nombre de composants total. Comportement en régime nominal : Tout comme pour la protection par interrupteurs, le fonctionnement du convertisseur diffère uniquement de l’état de l’art lorsqu’il s’agit de faire transiter la puissance du réseau alternatif vers le réseau continu. En effet, dans ce mode de fonctionnement et pour un convertisseur de type source de tension, ce sont les diodes qui conduisent le courant. Dans le cas d’une architecture à deux niveaux de tension, la différence s’arrête là et il est possible de réutiliser l’équation (1). En revanche si le convertisseur dispose d’une architecture à plus de deux niveaux de tensions, ou de plusieurs interrupteurs en séries, la diode de protection conduit uniquement lorsque tous les IGBTs sont bloqués, ce qui conduit à l’équation (5). (5) où : est la tension de seuil équivalente des diodes de roue libre, est la résistance équivalente des diodes de roue libre, est la résistance de raccordement équivalente lié de la diode de roue libre, est la résistance d’équilibrage, est la tension de seuil d’une diode de protection, est la résistance de conduction d’une diode de protection, est la résistance de raccordement équivalente lié de la diode de protection, N désigne le nombre de diode de protections mis en parallèle, désigne le courant totale en provenance du réseau alternatif, est la tension de seuil équivalente de la diode de roue libre du ième interrupteur, est la résistance de conduction équivalente de la diode de roue libre du ième interrupteur, désigne le nombre d’interrupteurs en série par demi-bras. Tout comme pour le paragraphe précédent, il convient de rappeler que la diminution des pertes en conduction est valide uniquement, si les diodes de protection sont sélectionnées de manière à avoir et . Comportement en régime de défaut : En régime de défaut, le courant circulant dans le demi-bras, noté , peut être considéré comme indépendant des paramètres des diodes. Sous cette condition, le courant dévié dans chacune des diodes de protections est donné par l’équation (6). (6) L’analyse de cette équation permet de souligner que la déviation de courant dans les diodes de protection augmente avec le nombre d’interrupteurs dans le demi-bras, la valeur de l’impédance d’équilibrage et le nombre de diode de protection en parallèle. Un optimum d’équilibrage est obtenu en sélectionnant des diodes de protection de manière à avoir et . Par ailleurs, le phénomène de non-conduction des diodes intrinsèques, décrit par l’équation (4), existe toujours dans cette configuration, mais apparait cette fois-ci uniquement lorsque la condition de l’équation (7) suivante est satisfaite. (7) Protection par demi-bras avec un assemblage série : Mode de réalisation : La protection par demi-bras avec assemblage série réponds aux mêmes contraintes que celles de la protection par demi-bras, avec en plus l’ajout de la tenue en tension : si les diodes de protections ne peuvent tenir seuls la tension, nous nous proposons d’en mettre plusieurs en série. Cela peut se faire soit directement au niveau des couches semi-conductrices, soit en utilisant des composants discrets. Dans le cas où la compacité est un critère important, une solution particulière pourrait être d’utiliser un bras de redresseur au lieu de deux diodes discrètes. Le point milieu du module n’est alors pas relié à une phase. Comportement en régime permanent : En régime permanent, le comportement ne diverge pas de celui décrit précédemment pour la protection par demi-bras. En revanche, l’équation qui traduit les pertes par conduction évolue de la manière suivante : (8) où est la tension de seuil équivalente des diodes de roue libre des interrupteurs du demi-bras, est la résistance équivalente des diodes de roue libre des interrupteurs du demi-bras, est la résistance d’équilibrage , est la tension de seuil d’une diode de protection, est la résistance de conduction d’une diode de protection, N désigne le nombre de diode de protections mis en parallèle, désigne le courant totale en provenance du réseau alternatif, est la tension de seuil de la diode de roue libre du ième interrupteur, est la résistance de conduction de la diode de roue libre du ième interrupteur, désigne le nombre d’interrupteurs en série sur un même demi-bras, désigne le nombre de diodes de protection en série sur un même demi-bras. Tout comme pour le paragraphe précédent, il convient de rappeler que la diminution des pertes en conduction est valide uniquement, si les diodes de protection sont sélectionnées de manière à avoir et . Comportement en régime de défaut : La déviation de courant dans les diodes de protection augmente avec le nombre d’interrupteurs dans le demi-bras, la valeur de l’impédance d’équilibrage et le nombre de diode de protection en parallèle. Un optimum d’équilibrage est obtenu en sélectionnant des diodes de protection de manière à avoir et . Notons toutefois que les équations (6) et (7) décrivant le comportement du convertisseur sont remplacées respectivement par les équations (9) et (10): (9) (10) Sélection des composants : Prise en compte de la déviation de courant : Le premier critère, pour sélectionner les composants et mettre en application notre invention, porte sur l’estimation de la déviation de courant voulue par les diodes de protection. Une fois la topologie de base du convertisseur choisie, il convient de choisir quel mode d’implémentation est voulu. Pour rappel, les trois possibilités d’implémentation sont représentées aux figures 2A, 2B, 2C. Selon la topologie retenue et en se référant aux équations (3), (6) ou (9), il convient dans un premier temps de sélectionner une référence de diode de puissance permettant de maximiser la déviation de courant et/ou d’atteindre un objectif de déviation de courant. Dans un second temps, il est possible d’ajouter ou modifier les impédances d’équilibrages R S pour atteindre un objectif spécifique de déviation et/ou minimiser les surtensions. Cette déviation de courant peut également être influencé par le nombre de diodes de protection. A titre d’exemple, si la protection d’un convertisseur à deux niveaux de tension tel que représenté sur la est recherché avec un objectif d’avoir 5 fois plus du courant dans la diode de protection que dans la diode de roue libre du convertisseur et en connaissant les paramètres des composants disponibles avec le tableau 1 ci-dessous, il est possible d’obtenir un premier dimensionnement. 2,3 mΩ 0,75 V 6,5 m Ω 1 V 500 A 1 m Ω Dans ce cas d’étude, la condition (11) est vérifié si ou si . Si seulement deux diodes de protection peuvent être insérées en parallèle, alors il est nécessaire que pour obtenir la déviation de courant souhaitée : (11) Prise en compte de la contrainte thermique En parallèle de l’estimation de la déviation de courant, il convient de vérifier que les diodes sont capables de supporter thermiquement la contrainte que représente le courant de défaut, au moyen du critère i²t. Ce critère se calcul au moyen des équations (11) et (12). (12) Où correspond à un facteur de sécurité sur le dimensionnement Où désigne la contrainte thermique maximale admissible par une diode de protection et où (13) Le découpage de l’intégrale est issu de comportement même du court-circuit continu. En effet, lors d’un défaut faiblement impédant sur le bus continu le convertisseur passe par trois étapes distinctes : La décharge des condensateurs ; La décharge des inductances de lignes DC et l’inversion éventuelle de la tension DC ; L’alimentation du défaut par le réseau AC à travers les diodes de roues libres. A partir de ce déroulement, il est possible de définir cinq instants caractéristiques qui se retrouvent dans l’équation (13): l’instant de début du défaut et de la phase 1 ; l’instant de début de la phase 2 et de fin de la phase 1 ; l’instant de début de la phase 3 et de fin de la phase 2 ; l’instant de fin du défaut, avec la coupure de ce dernier ; l’instant de blocage des interrupteurs semi-conducteurs. En première approximation, il est possible de considérer que . Bien qu’en réalité, il existe un léger différentiel dû à la fréquence d’échantillonnage et aux seuils de détection, ce qui conduit à . Notons que ce critère tient compte du temps maximal de coupure de la protection associé au convertisseur. Un temps de coupure important, entraine mécaniquement la sélection de composants avec de fort i²·t. Notons également qu’en plus de la déviation de courant, il est nécessaire de tenir compte des non-linéarité de conductions des diodes de protection, décrites aux équations (4), (7) et (10) pour calculer ce critère. Prise en compte des inductances L’augmentation de l’inductance de filtrage du convertisseur permet de limiter le courant de défaut en provenance du réseau alternatif, ce qui in fine limite le surdimensionnement thermique des composants semi-conducteurs. L’insertion et/ou le surdimensionnement d’une inductance de filtrage sur le bus continu constitue également une possibilité pour limiter le courant de défaut. La représente une illustration comportant en abscisse le rapport courant de diode associée au module IGBT divisé par le courant nominal du convertisseur et en ordonnée le nombre de diodes de protection en parallèle pour trois valeurs d’inductance différentes, courbe 8 inductance de 0,1mH, courbe 9 0,5mH, courbe 10 2mH, en prenant l’absence de résistance d’équilibrage. Les diodes des modules IGBT considérés avaient des courants nominaux de 35 A, 50 A, 75 A, 100 A, 150 A, 200 A, 225 A, 300 A, 450 A, 600 A et 900 A correspondant aux points alignés verticalement de la gauche vers la droite, ce qui correspond respectivement à 1,02, 1,43, 2,21, 2,94, 4,41, 5,88, 6,62, 8,82, 13,24, 17,65 et 26,48 I n . Calcul des protections Au vu de ce qui précède, la présente divulgation propose de protéger les interrupteurs semiconducteurs d’un système d’alimentation d’un circuit aval de réseau électrique de type AC ou DC par un circuit amont de type opposé au moyen d’un convertisseur de type source de tension au moyen de composants de protection et de l’ajout d’une ou plusieurs résistances d’équilibrage qui vont rediriger une partie de courant de court-circuit dans les composants de protection. Le convertisseur est alors pourvu d’au moins un demi-bras 11, 12, 13 comportant au moins un interrupteur semi-conducteur Txy 110, 120a, 120b, 130a, 130b et pourvu d’au moins un circuit de protection comportant un ou plusieurs composant de protection de puissance 115, 125a, 125b, 135a, 135b, 135c, 135d comme dans les figures 2A à 2C. Le procédé comporte alors : en fonction d’une contrainte thermique maximale I 2 ·tmax supportable par le convertisseur, d’un courant de court-circuit estimé du réseau circulant dans ledit demi-bras en fonction du temps I cc (t) et d’une durée de court-circuit estimée t cc pour ledit circuit aval, un dimensionnement dudit au moins un composant de protection de puissance 115, 125a, 125b, 135a, 135b, 135c, 135d du circuit de protection pour supporter une part K·I ccmax de courant de court-circuit crête I ccmax telle que I 2 ·t convertisseur reste inférieur à I 2 ·tmax durant tout la durée t cc du court-circuit, l’introduction dans ledit demi-bras d’une résistance d’équilibrage 112, 122, 132 telle que la somme de la résistance d’équilibrage 112, 122, 132 d’une résistance de raccordement 115, 125a, 125b, 135a, 135b, 135c, 135d dudit demi-bras et d’une résistance de conduction dudit au moins un interrupteur semi-conducteur 110, 120a, 120b, 130a, 130b dudit demi-bras divisée par la somme de la résistance de raccordement 114, 124a, 124b, 134a, 134b dudit circuit de protection et de la résistance de conduction dudit au moins un composant de protection 115, 125a, 125b, 135a, 135b, 135c, 135d soit égale au rapport R1x/R2x. Les mesures peuvent être réalisées in situ et alors, préalablement au calcul de la résistance d’équilibrage une mesure de la résistance de raccordement de chaque demi-bras est réalisée au niveau du câblage du convertisseur. Ledit au moins un composant de protection est choisi tel que sa tension de seuil soit inférieure à la tension de seuil d’une diode de roue libre dudit au moins un interrupteur. Dans le cas où le demi-bras comporte un interrupteur semi-conducteur, le circuit de protection comporte un composant de protection, et ladite résistance d’équilibrage est calculée telle que le courant de diode de roue libre dudit interrupteur semi-conducteur est donné par l’équation (14) et le courant dans le composant de protection est donné par l’équation (15) où : est la tension de seuil de diode de roue libre, est la résistance de conduction de diode de roue libre dudit interrupteur, est la résistance de raccordement équivalente de liaison dudit interrupteur semi-conducteur, est la résistance d’équilibrage, est la tension de seuil d’un composant de protection, est la résistance de raccordement du composant de protection, est la résistance de conduction du composant de protection, ledit composant de protection étant choisi tel que et , avec et . Le demi-bras peut comporter plusieurs interrupteurs semi-conducteurs en série, chacun desdits interrupteurs semi-conducteurs comporte un dit circuit de protection. Le demi-bras peut comporter un interrupteur semi-conducteur et le circuit de protection comporter N composants de protection câblés en parallèle pour réduire le courant que chaque circuit de protection subit. Ceci correspond à la figure 2A mais avec deux diodes de puissance de protection comme à la figure 2B. Dans ce cas chaque composant de protection comporte une résistance de raccordement et une résistance de conduction et la résistance d’équilibrage est calculée pour que le courant de diode de roue libre dudit interrupteur semi-conducteur soit donné par l’équation : (16) et, le courant dans un composant de protection est donné par l’équation (17) avec : la tension de seuil de diode de roue libre, la résistance de conduction de diode de roue libre dudit interrupteur, la résistance de raccordement équivalente de liaison dudit interrupteur semi-conducteur, la résistance d’équilibrage, la tension de seuil d’un composant de protection, la résistance de raccordement d’un composant de protection, la résistance de conduction d’un composant de protection, N le nombre de composants de protection mis en parallèle, lesdits composants de protection étant choisis tel que : et et avec et . Le demi-bras peut comporter M interrupteurs semiconducteurs en série et le circuit de protection mis en parallèle avec un demi-bras comporte N composants de protection câblés en parallèle avec ledit bras comme à la figure 2B ou deux transistors en série sont câblés en parallèle à un ensemble de deux diodes en parallèle. Dans ce cas la résistance d’équilibrage est telle que le courant de roue libre dudit demi-bras est donné par l’équation : (18) et, le courant dans un composant de protection est donné par l’équation (19) avec : la tension de seuil équivalente des diodes de roue libre des interrupteurs semi-conducteurs du demi-bras, la résistance équivalente des diodes de roue libre des interrupteurs semi-conducteurs du demi-bras la résistance de raccordement équivalente de liaison du demi-bras, la résistance d’équilibrage, la tension de seuil d’un composant de protection, la résistance de raccordement d’un composant de protection, la résistance de conduction d’un composant de protection, N le nombre de composants de protection mis en parallèle, et avec et . Selon un cas général, le demi-bras comporte M interrupteurs semi-conducteurs en série, le dispositif de protection comportant Q composants de protection en série, répartis sur N branches parallèles, et la résistance d’équilibrage est telle que le courant de roue libre dudit demi-bras est donné par l’équation : (20) et, le courant dans un composant de protection est donné par l’équation (21) avec : la tension de seuil équivalente des diodes de roue libre des interrupteurs semi-conducteurs du demi-bras, la résistance équivalente des diodes de roue libre des interrupteurs semi-conducteurs du demi-bras la résistance de raccordement équivalente de liaison du demi-bras, la résistance d’équilibrage, la tension de seuil équivalente des composants de protection en série du demi-bras, la résistance de raccordement d’un composant de protection, la résistance de conduction équivalente des composants de protection en série, N le nombre de branches séries de composants de protection mises en parallèle, et avec et . Le procédé décrit permet de réaliser un système d’alimentation d’un circuit aval de réseau électrique de type AC ou DC par un circuit amont de type opposé au moyen d’un convertisseur de type source de tension comportant au moins un bras pourvu de demi-bras munis de circuits de protection pour lequel la résistance d’équilibrage de chaque demi-bras est disposée à l’une des deux extrémités du demi-bras. ou répartie aux deux extrémités du demi-bras. Le ou lesdits composants de protection sont des diodes ou des thyristors pourvus d’un circuit de pilotage par exemple. Le système peut comporter un filtre d’entrée comportant une impédance |Zf| =| Rf+jXf| >> Rs, par exemple |Zf|> 50 · Rs limitant le courant de défaut I cc (t). Par ailleurs dans le cadre de l’invention, la résistance d’équilibrage peut être associée à une inductance d’équilibrage de réalisation d’une impédance d’équilibrage. Le procédé et le système de la présente divulgation s’adressent principalement aux réseaux de distribution public basse tension en courant continu (LVDC), aux réseaux industriels basse tension en courant continu (LVDC) alimentés par le réseau alternatif. Une application directe serait l’alimentation des réseaux d’éclairage publique ou de bornes de recharges directement depuis un départ dédié au niveau d’un poste de transformation HTA/BT. Néanmoins, il est possible de noter que la solution proposée peut également s’adresser plus spécifiquement aux convertisseurs dédiés aux moteurs électriques. En effet, lors de la mise en fonctionnement, ces derniers peuvent subir des courants d’appels très forts, pouvant aller de 4 à 7 fois le courant nominal. L’invention permettrait alors de limiter le surdimensionnement des convertisseurs. La illustre les surfaces et courbes en rapport avec la tenue thermique du convertisseur dans un plan temps en fonction du rapport courant de court-circuit sur courant nominal du convertisseur. La surface 11 est la surface de fonctionnement sans dommage du convertisseur, la courbe 12 est la courbe de déclenchement des protections, la surface 14 est la marge de sécurité entre la surface de fonctionnement sans dommage du convertisseur apportée par le circuit de protection de la présente divulgation et la courbe 12 de déclenchement de fusibles ou organes de coupure, la courbe 13 est la courbe de contrainte thermique maximale du convertisseur, la surface 15 est la surface correspondant à une protection donnée par des dispositifs fusibles,la zone 16 est une zone ne pouvant être atteinte du fait de la limitation du courant de court-circuit aval tandis que la courbe 17 est la contrainte maximale thermique du convertisseur sans les protections de la présente divulgation. Dans l’hypothèse d’un dimensionnement correct des équipements d’un réseau, l’organe de coupure le plus proche du défaut doit couper le plus rapidement ; en l’occurrence il s’agit de celui situé côté continu. Cependant, si cet organe de coupure ne fonctionne pas, c’est l’organe de coupure situé sur le réseau alternatif qui doit couper le défaut. Le convertisseur doit donc pouvoir tenir suffisamment longtemps pour permettre aux organes de coupure d’agir en sélectivité. La illustre ce principe : grâce au dispositif de la présente divulgation, la contrainte thermique acceptable du convertisseur est augmentée, ce qui permet d’obtenir une coordination avec la protection existante et même de dégager une marge de sécurité, représentée par la surface 14. Dans l’exemple donné, le courant de court-circuit maximal est de 14i n et pour des courants de défauts inférieur à 14 I n , la protection aura systématiquement coupé avant que le convertisseur n’atteigne sa limite. L’invention ne se limite pas aux exemples décrits ci-avant, seulement à titre d’exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l’homme de l’art dans le cadre de la protection recherchée. Notamment, les diverses variantes de dispositifs décrits en rapport avec le demi-bras supérieur Hu de la s’appliquent aussi au demi-bras inférieur Hb. De même, pour un convertisseur à plusieurs bras, la protection et les résistances ou impédances d’équilibrage sont appliquées aux différents bras du convertisseur. Procédé de réalisation d’un système d’alimentation d’un circuit aval de réseau électrique de type DC par un circuit amont de type AC au moyen d’un convertisseur de type source de tension pourvu d’au moins un demi-bras (11, 12, 13) comportant au moins un interrupteur semi-conducteur Txy (110, 120a, 120b, 130a, 130b) et pourvu d’au moins un circuit de protection comportant un ou plusieurs composant de protection de puissance (115, 125a, 125b, 135a, 135b, 135c, 135d), caractérisé en ce qu’il comporte : en fonction d’une contrainte thermique maximale I2·tmax supportable par le convertisseur, d’un courant de court-circuit estimé du réseau circulant dans ledit demi-bras en fonction du temps Icc(t) et d’une durée de court-circuit estimée tcc pour ledit circuit aval, un dimensionnement dudit au moins un composant de protection de puissance (115, 125a, 125b, 135a, 135b, 135c, 135d) du circuit de protection pour supporter une part K·Iccmax de courant de court-circuit crête Iccmax telle que I2·t convertisseur reste inférieur à I2·tmax durant tout la durée tcc du court-circuit, le calcul d’un rapport de résistance entre une première résistance R1x, résistance série dudit demi-bras et une seconde résistance R2x, résistance série dudit circuit de protection, ledit circuit de protection étant connecté en parallèle avec ledit demi-bras, tel que pour la valeur de courant de court-circuit Iccmax, le courant de court-circuit traversant ledit demi-bras est limité à la valeur maximale acceptable (1-K)·Iccmax pour ledit au moins un interrupteur semi-conducteur, la part supplémentaire de courant de court-circuit K·Iccmax traversant ledit circuit de protection, l’introduction dans ledit demi-bras d’une résistance d’équilibrage (112, 122, 132) telle que la somme de la résistance d’équilibrage (112, 122, 132) d’une résistance de raccordement (113, 123, 133) dudit demi-bras et d’une résistance de conduction dudit au moins un interrupteur semi-conducteur (110, 120a, 120b, 130a, 130b) dudit demi-bras divisée par la somme de la résistance de raccordement (114, 124a, 124b, 134a, 134b) dudit circuit de protection et de la résistance de conduction dudit au moins un composant de protection (115, 125a, 125b, 135a, 135b, 135c, 135d) soit égale au rapport R1x/R2x. Procédé selon la revendication 1 pour lequel, préalablement au calcul de la résistance d’équilibrage une mesure de la résistance de raccordement de chaque demi-bras est réalisée au niveau du câblage du convertisseur. Procédé selon la revendication 1 ou 2 pour lequel ledit au moins un composant de protection est choisi tel que sa tension de seuil soit inférieure à la tension de seuil d’une diode de roue libre dudit au moins un interrupteur. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3 pour lequel ledit demi-bras comporte un interrupteur semi-conducteur, le circuit de protection comporte un composant de protection, et ladite résistance d’équilibrage est calculée telle que le courant de diode de roue libre dudit interrupteur semi-conducteur est donné par l’équation : et le courant dans le composant de protection est donné par l’équation avec : la tension de seuil de diode de roue libre, la résistance de conduction de diode de roue libre dudit interrupteur, la résistance de raccordement équivalente de liaison dudit interrupteur semi-conducteur, la résistance d’équilibrage, la tension de seuil d’un composant de protection, la résistance de raccordement du composant de protection, la résistance de conduction du composant de protection, ledit composant de protection étant choisi tel que et , avec et . Procédé selon la revendication 3 pour lequel ledit demi-bras comportant plusieurs interrupteurs semi-conducteurs en série, chacun desdits interrupteurs semi-conducteurs comporte un dit circuit de protection. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3 pour lequel ledit demi-bras comporte un interrupteur semi-conducteur, le circuit de protection comporte N composants de protection câblés en parallèle chacun comportant une résistance de raccordement et une résistance de conduction et pour lequel la résistance d’équilibrage est calculée pour que le courant de diode de roue libre dudit interrupteur semi-conducteur est donné par l’équation : et, le courant dans un composant de protection est donné par l’équation avec : la tension de seuil de diode de roue libre, la résistance de conduction de diode de roue libre dudit interrupteur, la résistance de raccordement équivalente de liaison dudit interrupteur semi-conducteur, la résistance d’équilibrage, la tension de seuil d’un composant de protection, la résistance de raccordement d’un composant de protection, la résistance de conduction d’un composant de protection, N le nombre de composants de protection mis en parallèle, lesdits composants de protection étant choisis tel que : et et avec et Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3 pour lequel le demi-bras comporte M interrupteurs semiconducteurs en série et le circuit de protection mis en parallèle avec un demi-bras comporte N composants de protection câblés en parallèle avec ledit bras et la résistance d’équilibrage est telle que le courant de roue libre dudit demi-bras est donné par l’équation : et, le courant dans un composant de protection est donné par l’équation avec : la tension de seuil équivalente des diodes de roue libre des interrupteurs semi-conducteurs du demi-bras, la résistance équivalente des diodes de roue libre des interrupteurs semi-conducteurs du demi-bras la résistance de raccordement équivalente de liaison du demi-bras, la résistance d’équilibrage, la tension de seuil d’un composant de protection, la résistance de raccordement d’un composant de protection, la résistance de conduction d’un composant de protection, N le nombre de composants de protection mis en parallèle, et avec et . Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3 pour lequel le demi-bras comporte M interrupteurs semi-conducteurs en série, le dispositif de protection comportant Q composants de protection en série, répartis sur N branches parallèles, et la résistance d’équilibrage est telle que le courant de roue libre dudit demi-bras est donné par l’équation : et, le courant dans un composant de protection est donné par l’équation avec : la tension de seuil équivalente des diodes de roue libre des interrupteurs semi-conducteurs du demi-bras, la résistance équivalente des diodes de roue libre des interrupteurs semi-conducteurs du demi-bras la résistance de raccordement équivalente de liaison du demi-bras, la résistance d’équilibrage, la tension de seuil équivalente des composants de protection en série du demi-bras, la résistance de raccordement d’un composant de protection, la résistance de conduction équivalente des composants de protection en série, N le nombre de branches séries de composants de protection mises en parallèle, et avec et . Système d’alimentation d’un circuit aval de réseau électrique de type AC ou DC par un circuit amont de type opposé au moyen d’un convertisseur de type source de tension comportant au moins un bras pourvu de demi-bras munis de circuits de protection réalisés selon le procédé de l’une quelconque des revendications précédentes pour lequel la résistance d’équilibrage de chaque demi-bras est disposée à l’une des deux extrémités du demi-bras. ou répartie aux deux extrémités du demi-bras. Système d’alimentation selon la revendication 9 pour lequel le ou lesdits composants de protection sont des diodes. Système d’alimentation selon la revendication 9 pour lequel le ou lesdits composants de protection sont des thyristors pourvus d’un circuit de pilotage. Système d’alimentation selon la revendication 9, 10 ou 11 comportant un filtre d’entrée comportant une impédance |Zf| = |Rf+jXf| >> Rs limitant le courant de défaut I cc (t). Système d’alimentation selon l’une quelconque des revendications 9 à 12 pour lequel la résistance d’équilibrage est associée à une inductance d’équilibrage de réalisation d’une impédance d’équilibrage.