Brevet FR3068842A1 (20190111)

REVENDICATIONS1. Convertisseur (10,10') de tension modulaire multi-niveaux, permettant de convertir une tension alternative en une tension continue et inversement, comportant une partie dite continue (10C) destinée à être reliée à un réseau d'alimentation électrique continu (120) et une partie dite alternative (10A) 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 comprenant 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 (20,20') du convertisseur comprenant un calculateur (22,22') d'une consigne de commande interne (P:', 4,) du convertisseur par application d'une fonction ayant un paramètre d'entrée réglable, caractérisé en ce que le module de contrôle du convertisseur comprend en outre un module de gestion de l'énergie (24,24') configuré pour délivrer une consigne de puissance de fonctionnement (Pi) ) en fonction de la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé, la consigne de puissance de fonctionnement étant utilisée pour déterminer une consigne de puissance (PL.) à transmettre au réseau d'alimentation électrique alternatif, le module de contrôle étant configuré pour réguler la tension au point de connexion du convertisseur au réseau FR 17 56433 19/01/2018 SUPERGRID INSTITUTE- CENTRALESUPELEC H722500 0015 FR 26 d'alimentation électrique continu et la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé en fonction de la consigne de commande interne et de la consigne de puissance à transmettre au réseau d'alimentation électrique alternatif. 5\n<CLM>\1\tConvertisseur selon la revendication 1, dans lequel le calculateur (22) est configuré pour calculer la consigne de commande interne (n' I;) par application d'une fonction dérivée et d'une fonction de filtrage. 10\n<CLM>\1\tConvertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le paramètre d'entrée réglable est un coefficient d'inertie virtuelle réglable kvc. 15\n<CLM>\1\tConvertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la consigne de commande interne est une consigne de puissance interne 1341,V.\n<CLM>\1\tConvertisseur selon la revendication 4, dans lequel le calculateur 20 (22) est configuré pour calculer la consigne de puissance interne evi, du convertisseur selon la fonction: 1 =-- -îCeqkvc x (vâe x 1 + ts) OÙ Ceq = 6Ct0t et Ctot est la capacité totale dans un demi bras du condensateur modélisé, vdc est la tension au point de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu et r est 25 une constante de temps.\n<CLM>\1\tConvertisseur selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la consigne de puissance interne Py est utilisée pour déterminer une consigne de puissance P à transmettre au réseau d'alimentation électrique 30 continu (120). FR 17 56433 19/01/2018 SUPERGRID INSTITUTE- CENTRALESUPELEC H722500 0015 FR 27\n<CLM>\1\tConvertisseur selon l'une quelconque des revendications\n<CLM>\1\tà 3, dans lequel la consigne de commande interne est une consigne de courant interne 5\n<CLM>\1\tConvertisseur selon la revendication 7, dans lequel le calculateur (22') est configuré pour calculer la consigne de courant interne 4, selon la fonction: = Ceqkvc x (vdc x 1+ rs) OÙ Ceq = 'Ctot et Ctot est la capacité totale dans un demi bras du condensateur modélisé, vdc est la tension au point de connexion du 10 convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu et r est une constante de temps.\n<CLM>\1\tConvertisseur selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la consigne de courant interne Lev est utilisée pour déterminer une consigne de 15 courant 4, à transmettre au réseau d'alimentation électrique continu (120). 10.Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le module de gestion de l'énergie (24,24') reçoit en 20 entrée le résultat d'une comparaison entre une consigne de tension aux bornes de chaque condensateur modélisé, élevée au carré, et une moyenne du carré des tensions aux bornes des condensateurs modélisés. 25 11.Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le module de contrôle (20,20') est configuré pour effectuer un changement de variable afin de contrôler des variables intermédiaires de courant idiff et i.gd et de tension vdiff et vgd, où idiff et verf sont associées au réseau d'alimentation FR 17 56433 19/01/2018 SUPERGRID INSTITUTE- CENTRALESUPELEC H722500 0015 FR 28 électrique continu (120) et igd et Vgd sont associées au réseau d'alimentation électrique alternatif (110). 1.2. Convertisseur selon la revendication 11, dans lequel le module de 5 contrôle comporte un régulateur (28,28') du courant igd ayant en entrée une consigne g* d correspondant au courant igd. 13.Convertisseur selon la revendication 11 ou 12, dans lequel le module de contrôle comporte un régulateur (30,30') du courant 10 idiff ayant en entrée une consigne iàiff correspondant au courant idiff -\n<CLM>\1\tConvertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel le module de contrôle comporte un régulateur (26,26') 15 de la tension au point de connexion du convertisseur (10,10') au réseau d'alimentation électrique continu (120) configuré pour déterminer une consigne de puissance (Pm* ) pour la régulation de la tension continue dudit convertisseur en fonction d'une consigne de tension au point de connexion du convertisseur au réseau 20 d'alimentation électrique continu et d'une valeur de tension au point de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu prélevée sur ledit réseau d'alimentation électrique continu. 25\n<CLM>\1\tProcédé de contrôle d'un convertisseur (10,101 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 (10C) destinée à être reliée à un réseau d'alimentation électrique continu (120) et une partie dite 30 alternative (10A) 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 FR 17 56433 19/01/2018 SUPERGRID INSTITUTE- CENTRALESUPELEC 11722500 0015 FR 29 demi-bras inférieur, 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 5 l'organe de 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 calcul d'une consigne de commande interne du convertisseur par application d'une fonction ayant un paramètre d'entrée réglable, caractérisé en ce qu'Il comprend : - une étape de détermination d'une consigne de puissance de 15 fonctionnement en fonction de la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé ; - une étape de détermination d'une consigne de puissance à transmettre au réseau d'alimentation électrique alternatif à partir de la consigne de puissance de fonctionnement ; et 20 - une étape de régulation de la tension au point de connexion du convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu et de la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé en fonction de ladite consigne de commande interne et de ladite consigne de puissance à transmettre au 25 réseau d'alimentation électrique alternatif.\n<CLM>\1\tProcédé de contrôle d'un convertisseur selon la revendication 15, dans lequel le paramètre d'entrée réglable est un coefficient d'inertie virtuelle réglable kvc. 30\n<CLM>\1\tModule de contrôle (20,20') d'un convertisseur (10,101 modulaire multi-niveaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, comprenant un calculateur (22,22') d'une consigne de commande FR 17 56433 19/01/2018 SUPERGRID INSTITUTE- CENTRALESUPELEC H722500 0015 FR 30 interne du convertisseur par application d'une fonction ayant un paramètre d'entrée réglable, le module de contrôle comprenant en outre un module de gestion de l'énergie (24,24') configuré pour délivrer une consigne de puissance de fonctionnement en fonction 5 de la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé, la consigne de puissance de fonctionnement étant utilisée pour déterminer une consigne de puissance à transmettre au réseau d'alimentation électrique alternatif (110), le module de contrôle étant configuré pour réguler la tension au point de connexion du 10 convertisseur au réseau d'alimentation électrique continu (120) et la tension aux bornes de chaque condensateur modélisé en fonction de la consigne de commande interne et de la consigne de puissance à transmettre au réseau d'alimentation électrique alternatif. 15 20 25 30 FR 17 56433 19/01/2018 SUPERGRID INSTITUTE- CENTRALESUPELEC H722500 0015 FR