Brevet FR3039940A1 (20170210)
REVENDICATIONS1. Convertisseur de tension modulaire multi-niveaux (2), permettant de convertir une tension alternative en une tension continue et inversement, comportant une partie dite continue (2C) destinée à être reliée à un réseau d'alimentation électrique continu (120) et une partie dite alternative (2A) destinée à être reliée à un réseau d'alimentation électrique alternatif (110), le convertisseur comportant une pluralité de bras, chaque bras comportant un demi- bras supérieur et un demi-bras inférieur, chaque demi-bras comprenant une pluralité de sous-modules commandables individuellement par un organe de commande propre à chaque sous-module et chaque sous-module comprend un condensateur connectable en série dans le demi-bras lorsque l'organe de commande du sous-module est dans un état commandé, chaque demi-bras pouvant être modélisé par une source de tension modélisée associée à un rapport cyclique dépendant d'un nombre de condensateurs mis en série dans le demi-bras, chaque source de tension modélisée étant associée en parallèle à un condensateur modélisé correspondant à une capacité totale du demi-bras, le convertisseur comprenant en outre un module de contrôle du convertisseur configuré pour réguler la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé de chaque bras et pour réguler la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu en commandant lesdits organes de commande des sous-modules du convertisseur, caractérisé en ce que le module de contrôle du convertisseur comprend un calculateur (10) d'une consigne d'énergie interne du convertisseur stockée dans les capacités des sous-modules des demi-bras par application d'une fonction ayant un paramètre d'entrée réglable, le module de contrôle étant configuré pour déduire de cette consigne d'énergie une consigne de tension aux bornes de chaque condensateur modélisé utilisée pour réguler la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu et la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé. 3039940 30\n<CLM>\1\tConvertisseur selon la revendication 1, dans lequel le paramètre d'entrée réglable est un coefficient d'inertie virtuelle réglable kw. 5\n<CLM>\1\tConvertisseur selon la revendication 2, dans lequel le calculateur (10) est configuré pour calculer la consigne d'énergie interne Wz* du convertisseur selon la fonction: 1 Wz* = 26Ctotkvi(14 vâco) Wz*o où Ct't est la capacité totale du condensateur modélisé dans un 10 demi bras, vd, est la tension mesurée du réseau d'alimentation électrique continu, vdco est la valeur nominale de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu et WA est une consigne nominale de la valeur de l'énergie stockée dans les condensateurs du convertisseur. 15\n<CLM>\1\tConvertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le module de contrôle comporte un régulateur (20) de l'énergie interne du convertisseur ayant en entrée le résultat d'une comparaison entre ladite consigne de tension aux bornes de chaque 20 condensateur modélisé, élevée au carré, et une moyenne du carré des tensions aux bornes des condensateurs modélisés, et délivrant une consigne de puissance pour les condensateurs dudit convertisseur. 25\n<CLM>\1\tConvertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le module de contrôle est configuré pour effectuer un changement de variable afin de contrôler des variables intermédiaires de courant idiff et g. d et de tension ver et ved, où ichff et vd,ff sont associées au réseau d'alimentation électrique continu et igd 30 et ved sont associées au réseau d'alimentation électrique alternatif.\n<CLM>\1\tConvertisseur selon la revendication 5, dans lequel le module de contrôle comporte un régulateur (40) du courant ied ayant en entrée une consigne ig* d correspondant au courant ied. 3039940 31\n<CLM>\1\tConvertisseur selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel le module de contrôle comporte un régulateur (50) du courant ichff ayant en entrée une consigne id*iff correspondant 5 courant i'cbff.\n<CLM>\1\tConvertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le module de contrôle comporte un régulateur (30) de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau 10 d'alimentation électrique continu ayant en entrée le résultat d'une comparaison entre une consigne de tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu, élevée au carré, et une valeur prélevée sur le réseau d'alimentation électrique continu également élevée au carré, et délivrant une 15 consigne de puissance de fonctionnement dudit convertisseur.\n<CLM>\1\tConvertisseur selon les revendications 2 et 8, dans lequel le module de contrôle comporte un organe (100) pour ajuster le gain du régulateur (30) de la tension aux points de connexion du 20 convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu, en fonction de la valeur du coefficient d'inertie virtuelle kyr.\n<CLM>\1\tConvertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le module de contrôle comporte un limiteur de l'énergie 25 interne du convertisseur ayant en entrée l'énergie interne du convertisseur, une consigne d'énergie interne maximale du convertisseur et une consigne d'énergie interne minimale du convertisseur, et délivrant une consigne de puissance de limitation. 30\n<CLM>\1\tProcédé de contrôle d'un convertisseur de tension modulaire multi- niveaux, le convertisseur permettant de convertir une tension alternative en une tension continue et inversement, et comportant une partie dite continue destinée à être reliée à un réseau d'alimentation électrique continu et une partie dite alternative 35 destinée à être reliée à un réseau d'alimentation électrique alternatif, le convertisseur comportant une pluralité de bras, chaque bras comportant un demi-bras supérieur et un demi-bras inférieur, 3039940 32 chaque demi-bras comprenant une pluralité de sous-modules commandables individuellement par un organe de commande du sous-module et comprenant un condensateur connecté en série dans le demi-bras dans un état commandé de l'organe de 5 commande du sous-module, chaque demi-bras pouvant être modélisé par une source de tension modélisée associée à un rapport cyclique dépendant d'un nombre de condensateurs mis en série dans le demi-bras, chaque source de tension modélisée étant associée en parallèle à un condensateur modélisé correspondant à 10 une capacité totale du demi-bras, le procédé comprenant en outre un contrôle lent du convertisseur dans lequel on régule la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé de chaque bras et on régule la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu en commandant lesdits 15 organes de commande des sous-modules du convertisseur, caractérisé en ce qu'il comprend un calcul d'une consigne d'énergie interne du convertisseur stockée dans les capacités des sous-modules des demi-bras en utilisant une fonction ayant un paramètre d'entrée réglable, et un calcul d'une consigne de tension aux bornes 20 de chaque condensateur modélisé à partir de ladite consigne d'énergie interne du convertisseur, la consigne de tension aux bornes de chaque convertisseur modélisé étant utilisée pour réguler la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu et la tension aux bornes de chaque 25 condensateur modélisé.\n<CLM>\1\tProcédé de contrôle d'un convertisseur selon la revendication 11, dans lequel le paramètre d'entrée réglable est un coefficient d'inertie virtuelle réglable kvz. 30\n<CLM>\1\tProcédé de contrôle d'un convertisseur selon la revendication 12, dans lequel le calcul de la consigne d'énergie interne Wz* du convertisseur est réalisé d'après la fonction: 1 Wz* = 26Ctotkvi(vâc - vâco) + Wz*o 3039940 33 où Ctot est la capacité totale du condensateur modélisé dans un demi bras, Vdc est la tension mesurée du réseau d'alimentation électrique continu, vdco est la valeur nominale de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation 5 électrique continu et Wz*0 est une consigne nominale de la valeur de l'énergie stockée dans les condensateurs du convertisseur.\n<CLM>\1\tProcédé de contrôle d'un convertisseur selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, comportant une régulation de la tension 10 aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu en utilisant en entrée le résultat d'une comparaison entre une consigne de tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu, élevée au carré, et une valeur prélevée sur le réseau 15 d'alimentation électrique continu également élevée au carré, et délivrant une consigne de puissance de fonctionnement dudit convertisseur.\n<CLM>\1\tProcédé de contrôle d'un convertisseur selon l'une quelconque des 20 revendications 11 à 14, comportant un ajustement du gain de régulation de la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu, en fonction de la valeur du coefficient d'inertie virtuelle. 25 16 Module de contrôle pour un convertisseur modulaire multi-niveaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend ledit calculateur (10) d'une consigne d'énergie interne du convertisseur stockée dans les capacités des sous-modules des demi-bras par application d'une fonction ayant un 30 paramètre d'entrée réglable, et en ce qu'il est configuré pour déduire de cette consigne d'énergie une consigne de tension aux bornes de chaque condensateur modélisé utilisée pour réguler la tension aux points de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu et la tension aux bornes de chaque 35 condensateur modélisé.