INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
En outre, une spécificité de l’utilisation du capteur LiDAR est que les distances des plans de mesure par rapport au plan du rotor de l’éolienne peuvent être imposées par l’utilisateur du LiDAR, peuvent être différentes d’un capteur LiDAR à l’autre, et peuvent être inconnues. Dans ce cas, il n’est pas possible d’utiliser des procédés de détermination de la vitesse du vent tels que décrits dans les demandes de brevet FR3068139 (US 2020/0124026), FR3088971 (US 2020/0166650), qui nécessitent d’imposer la distance des plans de mesure par rapport au plan du rotor de l’éolienne.
Lorsque l’éolienne est flottante, l’éolienne est soumise aux mouvements de la houle et/ou à la force du vent, qui peuvent entraîner des mouvements de translation et/ou de rotation de l’éolienne flottante. Ces mouvements génèrent un déplacement dynamique du capteur LiDAR par rapport à un référentiel fixe (par exemple le référentiel terrestre). Ce déplacement du capteur LiDAR perturbe l’analyse des mesures du capteur LiDAR, en effet, les faisceaux du capteur LiDAR n’ont plus constamment la même origine, ni la même orientation dans le référentiel fixe, ce qui modifie également en continu la position des points de mesure. Cette modification de la position des points de mesure est d’autant plus importante que le plan de mesure est éloigné de l’éolienne. Par exemple, pour un point de mesure appartenant à un plan de mesure à 400 m du capteur LiDAR, le décalage du point de mesure dans le temps entre deux positions extrêmes peut être d’environ 40m. De plus, en raison de la fréquence de la houle et des modifications du vent, les mouvements restent variables dans le temps, ce qui génère une variation de la position du point de mesure dans le temps. Par conséquent, pour cette situation, la détermination de la vitesse du vent peut être erronée lorsque la houle est importante et/ou lorsque la sollicitation du vent est importante.
Les figures 1 et 2 illustrent schématiquement et de manière non limitative, cette problématique. La illustre une éolienne flottante en position verticale, et la illustre une éolienne flottante ayant subi un mouvement lorsqu’il y a des sollicitations de vent et/ou de houle. Sur ces figures, le niveau de la mer est noté MSL. L’éolienne flottante 1 comprend une nacelle 3, des pales (non représentées), un mat 4 et un flotteur 8. Le point O correspond à un point fixe de référence associé au repère terrestre ou inertiel. Typiquement, le point O peut être un point du support flottant au niveau de la mer. Le repère R0 est un repère orthonormé direct fixe qui a pour origine O, son axe x pointe horizontalement suivant l’orientation de la nacelle, son axe z est vertical ascendant et son axe y est disposé de telle sorte à compléter la base orthonormée, la grille Rep est associée à ce repère fixe. Le point N désigne un point géométrique situé dans la nacelle. Le point L désigne l’origine des faisceaux du capteur LiDAR 2. Le segment de droite b représente un faisceau de mesure du capteur LiDAR. Le point P désigne un point géométrique de mesure du faisceau b du capteur LiDAR 2. Les autres points de mesure du lidar peuvent être déduits de manière similaire en étant placé sur des faisceaux de mesure. Le point Nf est le point lié au repère R0 coïncidant avec le point N lorsque l’ensemble éolienne et flotteur est au repos (position verticale de la ). Le repère Rb est un repère variable, qui a pour origine le point N et dont l’orientation des axes est identique à ceux de R0 lorsque l’ensemble éolienne et flotteur est au repos. On remarque que, dans le repère fixe R0 et la grille Rep associée, l’inclinaison du faisceau de mesure b et la position du point de mesure P varient fortement entre les figures 1 et 2.
Les éoliennes terrestres (dites « onshore ») ou les éoliennes posées en mer, sont soumises également à des mouvements qui pénalisent la mesure du capteur LiDAR.
L’invention a pour but de déterminer au moins une caractéristique de la vitesse du vent, de manière précise, même pour des mesures perturbées par des mouvements de l’éolienne, de préférence d’une éolienne flottante, pouvant être dues à des sollicitations de la houle ou vent. Pour cela, la présente invention concerne un procédé qui met en œuvre des mesures d’un capteur LiDAR, et des mesures d’au moins un capteur de mouvement, ainsi qu’un modèle de la mesure LiDAR et un modèle du vent. Ensuite, le procédé met en œuvre un filtre de Kalman adaptatif informatif pour déterminer la vitesse de vent en certains points d’estimation. On peut en déduire alors éventuellement au moins une caractéristique de la vitesse du vent, par exemple dans le plan du rotor. Les mesures du mouvement permettent de prendre en compte les sollicitations de l’éolienne, en particulier lorsque l’éolienne est flottante. De plus, l’association de ces mesures avec le modèle du vent qui prend en compte la cohérence spatiale et la cohérence temporelle et avec le filtre de Kalman adaptatif informatif permet de tenir compte des mouvements dynamiques de l’éolienne pour la détermination de la vitesse du vent.
L’invention concerne un procédé de détermination de la vitesse du vent au moyen d’un capteur LiDAR monté sur une éolienne, de préférence une éolienne flottante, et au moyen d’au moins un capteur de mouvement monté sur ladite éolienne. Pour ce procédé, on met en œuvre les étapes suivantes :
On construit un modèle desdites mesures LiDAR ; On construit un modèle du vent en prenant en compte la cohérence spatiale et la cohérence temporelle de la vitesse du vent ; On mesure au moyen dudit capteur LiDAR le vent en au moins un plan de mesure distant de ladite éolienne ; On mesure au moyen dudit au moins un capteur de mouvement le mouvement de la nacelle de ladite éolienne dans un repère fixe ; et On détermine la vitesse du vent en différents points d’estimation au moyen d’un filtre de Kalman adaptatif informatif qui met en œuvre ledit modèle desdites mesures LiDAR construit à l’étape a., ledit modèle de vent construit à l’étape b., lesdites mesures dudit capteur LiDAR obtenues à l’étape c. et lesdites mesures dudit au moins un capteur de mouvement obtenues à l’étape d., lesdits points d’estimation étant dans ledit repère fixe.
Selon un mode de réalisation, ledit au moins un capteur de mouvement comprend une centrale inertielle, ladite centrale inertielle comprenant de préférence au moins un accéléromètre et au moins un gyroscope.
Conformément à une mise en œuvre, ledit modèle desdites mesures LiDAR s’écrit : avec m la mesure, x la direction longitudinale, j un faisceau de mesure dudit capteur LiDAR, m j,x la mesure sur le faisceau de mesure j à la distance x, k le temps discret, v la vitesse du vent, v j,x la composante longitudinale la vitesse du vent pour le faisceau de mesure j, v j,y la composante transversale la vitesse du vent pour le faisceau de mesure j, v j,z la composante verticale de la vitesse du vent pour le faisceau de mesure j, a j , b j , c j des coefficients de mesure pour le faisceau de mesure j.
Selon un aspect, cohérence spatiale dudit modèle de vent est fonction d’une cohérence transversale, d’une cohérence verticale, et d’une cohérence longitudinale.
Selon une caractéristique, ladite cohérence temporelle dudit modèle de vent s’écrit : avec k le temps discret, ω un vecteur qui comporte d’abord les composantes longitudinales de la vitesse du vent en n points d’estimation prédéfinis, et les composantes transversales de la vitesse du vent pour lesdits n points d’estimation prédéfinis, A s est une matrice constante qui est la fonction d’autocorrélation de la vitesse du vent obtenue par un spectre de Kaimal.
Conformément à un mode de réalisation, on applique ledit filtre de Kalman adaptatif informatif aux équations suivantes et
avec k le temps discret, v la vitesse du vent, x la composante longitudinale, y 1 et y 2 deux positions transversales ayant les mêmes valeurs longitudinale et verticale, x 1 , x 2 deux positions longitudinales ayant les mêmes valeurs transversale et verticale, z 1 , z 2 deux positions verticales ayant les mêmes valeurs longitudinale et transversale, v x,y1 la composante longitudinale de la vitesse du vent à la position y 1 , v x,y2 la composante longitudinale de la vitesse du vent à la position y 2 , f t une fonction prédéfinie, v x,x1 la composante longitudinale de la vitesse du vent à la position x 1 , v x,x2 la composante longitudinale de la vitesse du vent à la position x 2 , f l une fonction prédéfinie, v x,z1 la composante longitudinale de la vitesse du vent à la position z 1 , v x,z2 la composante longitudinale de la vitesse du vent à la position z 2 , α le coefficient de la loi de puissance, j un faisceau de mesure dudit capteur LiDAR, m j,x la mesure sur le faisceau de mesure j à la distance x, v j,x la composante longitudinale la vitesse du vent pour le faisceau de mesure j, v j,y la composante transversale la vitesse du vent pour le faisceau de mesure j, v j,z la composante verticale de la vitesse du vent pour le faisceau de mesure j, a j , b j , c j des coefficients de mesure pour le faisceau de mesure j, η le bruit de l’équation d’état, ε t le bruit transversal, ε v le bruit vertical, ε l le bruit longitudinal, ε m le bruit de mesure, A s est une matrice constante qui est la fonction d’autocorrélation de la vitesse du vent obtenu par un spectre de Kaimal.
Selon une mise en œuvre, on détermine ladite vitesse de vent en différents points en mettant en œuvre les équations suivantes :
- et la représente un circuit sur lequel le disjoncteur est installé.
Le disjoncteur comprend principalement, d’après la , deux pôles électriques 1 et 2, comprenant chacun une paire de contacts fixes 3 et 4 en prolongement mais séparés, et un contact mobile 5, déplaçable perpendiculairement à l’alignement des contacts fixes 3 et 4 de manière à les joindre et les relier, ce qui donne un état de fermeture du circuit électrique sur lequel le pôle 1 ou 2 est installé, ou au contraire à être séparés d’eux, ce qui donne un état d’ouverture du circuit.
Les contacts mobiles 5 sont reliés entre eux par une tige 6, qui permet de les déplacer ensemble pour que les états d’ouverture et de fermeture des deux pôles 1 et 2 soient quasiment simultanés. Un actionneur pyrotechnique 10 permet de déplacer la tige 6 dans sa direction d’allongement par une transmission 11. Les mouvements des contacts mobiles 5 sont accomplis par l’actionneur pyrotechnique 10. Cela se produit dans le cas d’un court-circuit, où l’intensité du courant peut atteindre par exemple 25 fois l’intensité habituelle. L’emploi de l’actionneur pyrotechnique 10 permet d’obtenir à la fois une course des contacts mobiles plus importante et une vitesse de séparation des contacts beaucoup plus rapide vers l’état d’ouverture, apte à éteindre les arcs et ouvrir effectivement le circuit électrique sur lequel le disjoncteur est placé, même dans ces circonstances difficiles.
Les contacts mobiles 5 sont suspendus à la tige 6 par des ressorts 12 qui permettent de les appliquer sur les contacts fixes 3 et 4 avec une force suffisante à l’état de fermeture, sans rupture mécanique ni déformation permanente, en comprimant les ressorts 12.
On se reporte à la . Les pôles 1 et 2 sont logés dans un boîtier 13 et plus précisément dans deux compartiments superposés 14 et 15 de celui-ci. Un compartiment de commande 16, situé sur les autres, contient le sommet de la tige 6.
L’actionneur pyrotechnique 10 est situé à l’extérieur du boîtier 13, à hauteur du compartiment 14 immédiatement sous le compartiment de commande 16. Il comprend une enveloppe 17, assemblée de manière démontable au boîtier 13 du disjoncteur proprement dit, dans lequel coulisse un piston 18 qui divise son volume intérieur en une chambre supérieure 19 et une chambre inférieure 20. La tige du piston 18 émerge de l’enveloppe 17. Une bielle 20 basculante est articulée à ses extrémités au sommet de la tige du piston 18 et à une partie supérieure de la tige 6 d’actionnement des contacts mobiles 5. Elle bascule autour d’un pivot 21 établi dans le compartiment de commande 16, et traverse la paroi du boîtier 13 par une fente de celle-ci. La transmission 11 est donc composée de la bielle 20 et du pivot 21. Une charge pyrotechnique 23 est disposée sur l’enveloppe 17.
La tige 6 est munie de deux butées 24 qui s’étendent au-dessous des contacts mobiles 5 et permettent de les soulever quand la tige 6 est déplacée vers le haut, et d’ouvrir les pôles 1 et 2.
L’actionneur pyrotechnique 10 comprend encore un dispositif de blocage 25 pouvant consister en une goupille et qui empêche les déplacements du piston 18 tant que la charge pyrotechnique reste intacte, et un dispositif anti-retour 26, qui peut consister en une lame élastique et qui empêche le retour du piston 18 à sa position initiale, quand la charge pyrotechnique a été mise à feu. L’actionneur pyrotechnique 10 est monté sur le boîtier 13 du disjoncteur par des vis 27 (non représentées complètement) qui permettent de le remplacer facilement.
Quand l’actionneur pyrotechnique 10 est utilisé, les gaz d’explosion issus de la charge pyrotechnique 23 se répandent dans la chambre supérieure 19 et y augmentent la pression jusqu’à la rupture du dispositif de blocage 25. Le piston 18 s’abaisse dans la direction verticale, dans le sens descendant noté Z - , la bielle 20 bascule et la tige 6 s’élève dans le sens opposé Z + . Les butées 24 touchent les contacts mobiles 5 et les soulèvent, en amenant l’état d’ouverture des pôles 1 et 2 ; leur course et leur vitesse d’ouverture sont suffisantes pour produire l’extinction des quatre arcs électriques qui apparaissent entre les contacts mobiles 5 et les contacts fixes 3 et 4, et qui sont donc au nombre de quatre. Les dispositifs d’extinction d’arcs qu’on va maintenant décrire, en recourant aussi aux figures 3 et 4, facilitent aussi l’extinction.
Des aimants 28 sont disposés dans le boîtier 13 à hauteur des pôles 1 et 2. Des couples de pistes conductrices 29 et 30 sont associés à chaque arc et chaque contact fixes 3 ou 4. Dans chacun d’eux, la piste supérieure 29 et la piste inférieure 30 sont proches l’une de l’autre à proximité du pôle 1 ou 2, et s’écartent en faisant un angle vers les côtés du boîtier 13. Des ailettes horizontales 31 remplacent la paroi du boîtier 13 à cet endroit, tout en laissant entre elles des ouvertures de sortie du boîtier 13 vers l’extérieur. Et des tuyères 32, qui sont des plaques incurvées, s’étendent à l’extérieur du boîtier 13 devant les ouvertures, pour guider et infléchir vers le haut des écoulements de gaz sous pression originaires des compartiments 14 et 15 et produits par les arcs. Les tuyères 32, les ailettes 31, ainsi que les pistes 29 et 30, s’étendent sur deux côtés opposés du boîtier 13 parallélépipédique, alors que l’actionneur pyrotechnique 10 et les aimants 28 sont disposés sur les deux autres côtés, où débouchent aussi les contacts fixes 3 et 4.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Quand les pôles 1 et 2 viennent à l’état d’ouverture et que des arcs se forment entre les contacts fixes 3 et 4 d’une part et les contacts mobiles 5 d’autre part, les aimants 28 déplacent les pieds des arcs sur les extrémités adjacentes des pistes conductrices 29 et 30, puis le long de ces pistes vers l’extérieur du boîtier 13 ; les arcs s’allongent grâce à la distance croissante entre les pistes supérieures 29 et inférieures 30, perdent de leur cohésion et finissent par être sectionnées par les ailettes 31. Les gaz très chauds produits par les arcs sont évacués du boîtier 13 par les tuyères 32, et rejetés vers le haut.
Dans toute cette réalisation détaillée, on a supposé que la direction Z était verticale, la tige 6 s’étendant dans cette direction, et les compartiments 15, 14 et 16 étant superposés dans cet ordre dans le sens Z + . L’invention fonctionnerait aussi bien avec des orientations différentes, et des agencements différents, du disjoncteur.
La représente une application favorable de l’invention. Le disjoncteur porte la référence 33, et il est disposé sur un circuit 34 électrique alimenté par un générateur 35 de courant continu, éventuellement bidirectionnel. Une des branches 36 du circuit 34 porte le pôle électrique 1, et une autre branche 37, en série avec la précédente, l’autre pôle électrique 2. Des charges 38, consommatrices de puissance électrique, sont placées à différentes positions du circuit 34, notamment entre les pôles 1 et 2. Il peut s’agir d’appareils à l’intérieur d’un avion et qu’alimente le générateur 35. Le disjoncteur 33 peut évidemment être utilisé pour d’autres applications ou d’autres circuits électriques.
Dispositif de protection électrique à déclencheur thermique, tableau électrique comprenant un tel dispositif et procédé de réglage d’un tel dispositif La présente invention concerne un dispositif de protection électrique à déclencheur thermique et un tableau électrique comprenant un tel dispositif de protection. L’invention concerne aussi un procédé de réglage d’un tel dispositif de protection électrique.
Une installation électrique d’un bâtiment comporte généralement un tableau électrique, reliant cette installation électrique à un réseau de distribution d’électricité collectif et comportant divers dispositifs de protection, de commande et de surveillance de l’installation électrique. Parmi les dispositifs de protection électrique, on connaît notamment un disjoncteur, qui vise à protéger l’installation électrique, ou une personne, vis-à-vis d’un défaut électrique d’un circuit électrique de l’installation, en ouvrant le circuit électrique. Par exemple, le disjoncteur est déclenché par une surcharge, un court-circuit ou un défaut électrique différentiel au sein de ce circuit.
Plus précisément, un tel dispositif de protection électrique comprend un déclencheur, qui détecte un type prédéterminé de défaut électrique et qui, le cas échéant, déclenche un mécanisme de commutation pour ouvrir le circuit. Parmi les différents types prédéterminés de défaut électrique, on s’intéresse ici aux surintensités qui surviennent lorsque le courant traversant le dispositif de protection électrique dépasse un calibre de ce dispositif de protection électrique. Le déclencheur considéré ici comprend un support sur lequel est monté un bilame, qui s’échauffe par effet joule et se déforme, de manière à ouvrir le circuit électrique. Un tel déclencheur est par extension appelé « déclencheur thermique »
illustre schématiquement, dans une vue en perspective de face du côté de la face avant, la première platine de fixation gauche de l’élément structurel de la .
Description détaillée de l’invention L’invention a notamment pour but de proposer un élément structurel ES destiné à faire partie d’une partie avant d’une structure d’un véhicule terrestre et auquel est destiné à être solidarisé par vissage au moins un absorbeur d’énergie AE d’un dispositif d’absorption DA.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que l’élément structurel ES et le dispositif d’absorption DA sont destinés à faire partie d’un véhicule de type automobile, comme par exemple une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout véhicule terrestre comprenant une structure dont la partie avant doit comporter au moins un élément structurel associé à un dispositif d’absorption.
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que l’élément structurel ES est un berceau. Mais un élément structurel ES selon l’invention peut aussi être un « brancard », par exemple.
Sur les figures 1 et 2 la direction X est la direction longitudinale du véhicule, laquelle est parallèle aux côtés latéraux comportant les portières latérales, la direction Y est la direction transversale du véhicule, laquelle est perpendiculaire à la direction longitudinale X, et la direction Z est la direction verticale du véhicule, laquelle est perpendiculaire aux directions longitudinale X et transversale Y.
On a schématiquement illustré sur la une partie avant gauche d’un exemple de réalisation d’un élément structurel (ici un berceau) ES selon l’invention auquel est couplée une partie gauche d’un dispositif d’absorption DA, avant qu’ils ne soient installés dans une partie avant d’une structure d’un véhicule terrestre (ici automobile).
Bien que cela ne soit que partiellement illustré sur la , l’élément structurel (ici un berceau) ES comprend une traverse avant TB destinée à être installée transversalement (suivant la direction transversale Y), et aux extrémités droite et gauche de laquelle sont solidarisés fixement sur une face arrière deux longerons droit et gauche (en étant installés suivant la direction longitudinale X).
Egalement bien que cela ne soit que partiellement illustré sur la , le dispositif d’absorption DA comprend une traverse TA et deux absorbeurs d’énergie AE droit et gauche. Ici seuls l’absorbeur d’énergie AE gauche et la partie gauche de la traverse TA sont illustrés.
Chaque absorbeur d’énergie AE comprend des première E1 et seconde E2 extrémités opposées. La première extrémité E1 est solidarisée fixement à une face arrière de la traverse TA et la seconde extrémité E2 est solidarisée à une (seconde) platine de fixation PF2 destinée à être solidarisée par vissage (via au moins deux vis VF) à la face avant FV d’une première platine de fixation PF1 de l’élément structurel ES. A cet effet, chaque première platine de fixation PF1 comprend un nombre de trous TV (voir ) égal au nombre de vis VF utilisées pour le vissage précité. On notera que ces trous TV peuvent être éventuellement filetés, et qu’il leur correspond des trous sur chaque seconde platine de fixation PF2 pour la traversée des vis VF.
Comme illustré sur la , chaque seconde platine de fixation PF2 comprend des bords interne BIP et externe BEP opposés l’un à l’autre et destinés à être respectivement orientés vers l’intérieur (ici de la traverse TB) et vers l’extérieur du véhicule.
Chaque absorbeur d’énergie AE est de préférence réalisé en métal, par exemple en acier ou en aluminium. Dans ce cas, chaque seconde platine de fixation PF2 peut être soudée à la seconde extrémité E2 de son absorbeur d’énergie AE.
La solidarisation fixe de la première extrémité E1 de chaque absorbeur d’énergie AE à la face arrière de la traverse TA se fait préférentiellement par soudage.
Chaque absorbeur d’énergie AE est préférentiellement agencé de manière à comprimer sa matière suivant la direction longitudinale X du véhicule en cas de choc subi par l’avant par la traverse TA. Cette compression de matière, que l’on peut qualifier de longitudinale, se fait par exemple sous la forme de plis grâce à la définition d’emboutis en des endroits choisis de certaines au moins des faces de chaque absorbeur d’énergie AE.
On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur la , l’élément structurel ES est un berceau, et donc sa traverse avant TB comprend deux extrémités opposées (droite et gauche) auxquelles sont respectivement solidarisées fixement, par exemple par soudage, deux premières platines de fixation PF1 (droite et gauche). Ces dernières (PF1) sont alors installées respectivement dans les prolongements vers l’avant des deux longerons de l’élément structurel ES sur la face avant de la traverse TB, et donc les deux absorbeurs d’énergie AE sont installés sensiblement et respectivement dans les prolongements vers l’avant des deux longerons.
Selon l’invention, et comme illustré sur les figures 1 et 2, la face avant FV de chaque première platine de fixation PF1 comprend au moins une protubérance interne PI qui est définie dans une zone interne ZI située à côté d’une sous-zone SZ devant laquelle est destiné à être placé le bord interne BIP de la seconde platine de fixation PF2 associée. De plus, chaque protubérance interne PI est propre, en cas de choc latéral subi par le dispositif d’absorption DA du côté du bord externe BEP de la seconde platine de fixation PF2 associée, à s’opposer au (et si possible empêcher le) déplacement vers l’intérieur de la seconde platine de fixation PF2 pour empêcher la casse des vis VF assurant la fixation de cette dernière (PF2) sur la première platine de fixation PF1 associée.