INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
représente le bilan des puissances actives et réactive de l’ensemble Filtre actif-GPV-Réseau-Charge.
DESCRIPTION D’UN OU PLUSIEURS MODES DE MISE EN ŒUVRE et DE rÉalisation
L’invention concerne des systèmes électriques représentés en figures 2-3, comprenant un réseau électrique donné 1 à 3 phases et un neutre, une charge 2 non linéaire ou linéaire ou les deux, connectées au réseau électrique donné 1 ; un élément de stockage d’énergie capacitif 3 ; et un dispositif de compensation 7 connecté d’une part à son entrée, en aval, à l’élément de stockage capacitif 3 et d’autre part en parallèle à sa sortie, en amont à un point de raccordement C situé entre le réseau électrique donné 1 et la charge 2.
Le dispositif de compensation 7 de courant du type filtre actif est apte à être connecté :
à son entrée, en aval d’au moins un élément de stockage d’énergie capacitif 3, et en parallèle, à sa sortie, en amont à un point de raccordement C entre d’une part un réseau électrique donné 1, et d’autre part des charges 2 électriques non linéaires et linéaires.
Le dispositif de compensation 7 présente :
une unité de conversion 8 de puissance, comportant au moins un onduleur de puissance à structure tension 9 à commutation rapide à composants en carbure de silicium (SiC) ou en nitrure de gallium (GaN), (ou en d’autres matériaux de technologies d’électronique de puissance rapide), l’unité de conversion 8 générant un courant alternatif, avec une bande de fréquence allant de 50 à 2500 Hz, couvrant toute la bande de fréquences d’un courant perturbateur non actif qui présente : tout ou une partie des harmoniques, et à la fréquence fondamentale tout ou une partie de la puissance réactive et/ou du déséquilibre de courant; une unité de filtrage 10 de sortie, comportant un filtre 11 de sortie pour chacune des phases et un neutre, et connecté : d’une part en aval de l’onduleur 9, et d’autre part en parallèle au point de raccordement C entre le réseau électrique donné 1 et les charges 2 électriques non linéaires et linéaires, le filtre 11 de sortie étant dimensionné pour bloquer les composantes harmoniques dues à la commutation de l’onduleur 9,
le filtre 11 de sortie est un filtre de premier ordre de type inductance L, évitant la résonance entre un filtre LCL et le réseau électrique donné 1 et une inductance inférieure à 600 μH ;
au moins un courant perturbateur non actif destiné à être injecté au point de raccordement C en opposition de phase, du côté réseau électrique donné 1, les perturbations du signal générées par les charges 2 non linéaires et linéaires,
présentant tout ou une partie des harmoniques, et à la fréquence fondamentale tout ou une partie du courant réactif et/ou du déséquilibre de courant,
au moins un courant actif de recharge de l’élément de stockage d’énergie capacitif 3 ;
l’unité de contrôle-commande 12 comprenant également un dispositif de pilotage de commutation 21 qui commande la commutation de l’onduleur 9 et qui assure en boucle fermée le contrôle de toute la bande de fréquence de 50 à 2500 Hz pour l’injection par l’onduleur, du courant perturbateur non actif et du courant actif, en fonction de l’identification des courants de référence par l’unité de calcul 25,
l’unité de contrôle-commande 12 nécessitant une unité de calcul correspondant à un filtre L ;
la commande de commutation de l’onduleur 9 étant réalisée de manière à laisser passer à travers l’unité de filtrage 10 de sortie au point de raccordement C une partie ou la totalité des courants perturbateurs non actifs injectés en opposition de phase comprenant des courants harmoniques, ainsi que des courants réactifs et déséquilibrés à la fréquence fondamentale, dans les charges 2 électriques non linéaires et linéaires,
pour satisfaire la demande de consommation d’énergie non active des charges 2 électriques non linéaires et linéaires, tout en dépolluant le réseau électrique donné 1 de ces courants perturbateurs non actifs.
Avantageusement, l’unité de calcul de l’unité de contrôle-commande 12, est adaptée à l’unité de contrôle 23 associée à un filtre L.
Avantageusement, la commande de commutation de l’onduleur 9 et l’unité de filtrage 10 de sortie au point de raccordement C forment un compensateur contre les courants perturbateurs.
Avantageusement, le dispositif possède un processeur dit cible numérique d’implémentation pour les calculs, ayant une fréquence inférieure à 100 MHz, une mémoire flash inférieure à 2 Mb et une RAM inférieure à 2 Mb.
L’unité de contrôle-commande 12 comporte un régulateur 62 de type PI, avec une sortie qui représente la puissance délivrée via le réseau électrique donné, nécessaire pour réguler la tension continue de l’élément de stockage d’énergie capacitif 3 autour d’une tension de référence supérieure à 800 V.
Avantageusement, le dispositif de compensation 7 est équipé d’un onduleur à commutation rapide 9 Ond-Cr et un filtre 11 de sortie de type L Ond-Cr, pouvant fonctionner, suivant les courants de référence fournis par l’unité de calcul 25, en tant que filtre actif parallèle, pour assurer le filtrage de la totalité ou d’une partie des harmoniques, tout en offrant la possibilité de compenser la totalité ou une partie de la puissance réactive et/ou du courant déséquilibré.
Avantageusement, l’inductance du filtre 11 de sortie est inférieure à 1000 μH, avantageusement comprise entre 10 μH et 800 μH, l’inductance du filtre 11 de sortie est telle que l’inductance soit au moins 10 fois inférieure à l’inductance classique d’un filtre de premier ordre connecté en sortie à un onduleur à composants classiques en silicium.
Ainsi, l’inductance peut se situer entre 50 et 1000 μH, avantageusement entre 100 et 600μH, plus avantageusement entre 100 et 400 μH, plus avantageusement encore entre 100 et 200μH en fonction de la fréquence de commutation rapide supérieure à 50kHz, avantageusement supérieure à 70kHz, encore plus avantageusement supérieure à 100kHz.
Plus la fréquence de commutation est grande et plus l’inductance peut être petite, dans la limite physique et technologique des composants.
Par exemple, l’inductance du filtre de sortie peut être choisie parmi la liste suivante : 50μH, 55μH, 60μH, 65μH, 70μH, 75μH, 80μH, 85μH, 90μH, 95μH, 100μH, 105μH, 110μH, 115μH, 120μH, 125μH, 130μH, 135μH, 140μH, 145μH, 150μH, 155μH, 160μH, 165μH, 170μH, 175μH, 180μH, 185μH, 190μH, 195μH, 200μH, 205μH, 210μH, 215μH, 220μH, 225μH, 230μH, 235μH, 240μH, 245μH, 250μH, 255μH, 260μH, 265μH, 270μH, 275μH, 280μH, 285μH, 290μH, 295μH, 300μH, 305μH, 310μH, 315μH, 320μH, 325μH, 330μH, 335μH, 340μH, 345μH, 350μH, 355μH, 360μH, 365μH, 370μH, 375μH, 380μH, 385μH, 390μH, 395μH, 400μH, 405μH, 410μH, 415μH, 420μH, 425μH, 430μH, 435μH, 440μH, 445μH, 450μH, 455μH, 460μH, 465μH, 470μH, 475μH, 480μH, 485μH, 490μH, 495μH, 500μH, 505μH, 510μH, 515μH, 520μH, 525μH, 530μH, 535μH, 540μH, 545μH, 550μH, 555μH, 560μH, 565μH, 570μH, 575μH, 580μH, 585μH, 590μH, 595μH, 600μH, 605μH, 610μH, 615μH, 620μH, 625μH, 630μH, 635μH, 640μH, 645μH, 650μH, 655μH, 660μH, 665μH, 670μH, 675μH, 680μH, 685μH, 690μH, 695μH, 700μH, 705μH, 710μH, 715μH, 720μH, 725μH, 730μH, 735μH, 740μH, 745μH, 750μH, 755μH, 760μH, 765μH, 770μH, 775μH, 780μH, 785μH, 790μH, 795μH, 800μH, 805μH, 810μH, 815μH, 820μH, 825μH, 830μH, 835μH, 840μH, 845μH, 850μH, 855μH, 860μH, 865μH, 870μH, 875μH, 880μH, 885μH, 890μH, 895μH, 900μH, 905μH, 910μH, 915μH, 920μH, 925μH, 930μH, 935μH, 940μH, 945μH, 950μH, 955μH, 960μH, 965μH, 970μH, 975μH, 980μH, 985μH, 990μH, 995μH, 1000μH.
Le dispositif de compensation 7 peut être connecté à un système possédant une unité de puissance à génération d’énergie renouvelable 100.
- des moyens de chauffage fluidique qui sont raccordés auxdits tubes plastiques et qui sont adaptés à chauffer ledit fluide caloporteur et à générer une circulation dudit fluide caloporteur le long desdits tubes plastiques.
La solution selon l’invention permet de maintenir une surface de sol hors gèle, par exemple une terrasse en montagne, un trottoir, une marche ou une rampe handicapée.
Il suffit pour cela de faire circuler le fluide caloporteur dans les tubes plastiques, de sorte que les profilés métalliques transmettent la chaleur par conduction.
Le revêtement chauffant conserve en outre une souplesse et une action antidérapant grâce au tapis de sol.
- lesdites gorges rectilignes ont une section en U s’ouvrant au niveau de ladite face supérieure, lesquelles gorges rectilignes comportent une paroi de fond délimitée par deux parois latérales qui sont avantageusement perpendiculaires à ladite paroi de fond et parallèles l’une par rapport à l’autre, et les profilés métalliques ont une forme parallélépipédique allongée, complémentaire desdites gorges rectilignes ;
- le conduit longitudinal du profilé métallique et le tube plastique sont complémentaires, au jeu près ou avec une différence maximale en diamètre de 5 mm, de préférence de 0 à 2 mm ; de préférence, le diamètre du conduit longitudinal et le diamètre extérieur du tube plastique sont de 10 à 25 mm ;
- les gorges rectilignes ont une largeur allant de 15 à 50 mm, et une hauteur allant de 15 à 50 mm ; la distance entre deux gorges rectilignes est par exemple de 5 à 15 mm ;
- le tapis de sol présente un contour rectangulaire qui est délimité par deux bordures longitudinales, correspondant à sa longueur, par exemple de 1 000 à 2 000 mm, et deux bordures transversales, correspondant à sa largeur, par exemple de 1 000 à 1 500 mm ; les organes chauffants s’étendent avantageusement parallèlement aux bordures longitudinales ;
- le tapis de sol comprend une embase comportant plusieurs cloisons parallèles, laquelle embase comporte deux surfaces : une surface inférieure formant la face inférieure dudit tapis de sol, et une surface supérieure, à partir de laquelle s’étendent les cloisons parallèles formant la face supérieure d’appui et délimitant les gorges rectilignes ; de préférence, l’embase comporte au moins une couche de renfort ;
- la face inférieure du tapis comporte des portions saillantes formant des piètements, ayant de préférence une hauteur maximale allant de 1 à 5 mm, afin de permettre au liquide de s’écouler naturellement ;
- la face supérieure du tapis définit des bandes d’appui, séparant les gorges rectilignes, et lesdites bandes d’appui comportent des reliefs (par exemple des ondulations) en quinconce pour maintenir le pied horizontal, améliorer l’antidérapant et augmenter la sensation de souplesse sous les chaussures ;
- les tubes plastiques sont raccordés aux moyens de chauffage fluidique en série et/ou en parallèle.
est une vue schématique, partielle et selon un plan de coupe vertical, d’un revêtement chauffant selon l’invention ;
L’onduleur 9 émet, sur chaque fil, un signal présentant une intensité I inj .
L’onduleur 9 est configuré pour injecter des courants qui couvrent une large bande de fréquence, comprise habituellement entre la fréquence du fondamental, par exemple 50 Hz, jusqu’au rang harmonique 50, présentant dans l’exemple d’un fondamental de 50 Hz une fréquence de 2500 Hz.
Avantageusement, l’unité de conversion de puissance 8 possède une structure à composants rapides avec des diodes en antiparallèle.
L’unité de conversion de puissance 8 peut ne pas présenter des diodes en antiparallèle.
L’unité de contrôle-commande 12 L’unité de contrôle-commande 12 est configurée pour commander l’onduleur 9 de manière que l’onduleur 9 génère un signal d’intensité I inj configurée en opposition de phase pour annuler, au point de raccordement C, les perturbations non actives du signal générées par la charge 2 et injectées au réseau électrique donné 1.
L’unité de contrôle-commande 12 est en outre configurée pour compenser le déséquilibre du signal transitant dans la charge 2 non linéaire ou linéaire.
Il est entendu par déséquilibre une consommation de courant différente (en amplitude et/ou en phase) en fonction des différentes phases de plusieurs charges 2 monophasées.
Avantageusement, l’unité de contrôle-commande 12 est configurée pour compenser la puissance réactive consommée dans la charge 2 non linéaire ou linéaire.
Avantageusement, l’unité de contrôle-commande 12 est configurée pour filtrer/compenser les harmoniques du signal transitant du côté réseau électrique donné 1.
L’unité de contrôle-commande 12 est en outre configurée pour réguler (charger et maintenir constante) la tension V dc aux bornes de l’élément de stockage d’énergie capacitif 3. La tension V dc , grâce à l’emploi de l’onduleur Ond-Cr à composants rapide, peut être supérieure à 1000 V, ce qui favorise la dynamique globale du filtre actif. Alors que pour la même puissance de dimensionnement que l’Ond-Cr, des limitations industrielles sont imposées à l’onduleur classique en silicium, en fréquence de commutation à 16 kHz et en tension DC à 800 V pour une efficacité se situant entre 95-97%.
L’unité de contrôle-commande 12 peut comporter l’un des deux contrôleurs suivants :
- un contrôleur à mode glissant continu de 1 er ordre avec une fonction Signe approximée en fonction Sigmoïde ; ou
- un contrôleur linéaire amélioré de type RST am (contrôleur RST am ).
Avantageusement, le contrôleur RST am effectue un placement des pôles en boucle fermée, via les polynômes R et S, pour assurer, entre autres, la poursuite habituelle, en amplitude mais aussi un placement des zéros pour assurer la poursuite en phase. En effet, pour le contrôleur RST classique, ainsi que tous les contrôleurs linéaires, le problème de déphasage entre les harmoniques identifiés et ceux injectés par le dispositif 7 dégrade l’aspect poursuite entre ses signaux, en termes de phase, et empêche par conséquent l’applicabilité du dispositif 7 pour le filtrage harmonique.
Avantageusement, l’unité de contrôle-commande 12 comporte un régulateur 62 de type PI, avec une sortie qui représente la puissance maximale de l’unité de puissance à génération d’énergie renouvelable 100, pour réguler la tension continue de l’élément de stockage d’énergie capacitif 3, tout en assurant une poursuite du point de puissance active maximale de l’unité de puissance à génération d’énergie renouvelable 100. Le dispositif de compensation 7 comportant une boucle de régulation de la tension continue aux bornes de l’élément de stockage d’énergie capacitif 3, qui fournit à la sortie du régulateur 62 la puissance maximale, la tension aux bornes de l’élément de stockage d’énergie capacitif 3 étant égale à la tension de la puissance maximale de l’unité de puissance à génération d’énergie renouvelable 100.
Avantageusement, l’unité de contrôle-commande 12 comporte :
Le pH du milieu réactionnel ainsi obtenu est de préférence ajusté à une valeur comprise entre 3 et 5, par tout moyen classique en lui-même, par exemple par ajout d’un acide, tel que l’acide chlorhydrique ou l’acide nitrique, dans le milieu.
Lors de l’étape d’agitation subséquente, il se produit dans le milieu réactionnel les réactions d’hydrolyse du ou des monomères précurseurs, puis de condensation résultant en la formation d’un réseau inorganique.
L’étape de maturation du milieu réactionnel est de préférence réalisée au repos, sans agitation. Elle est préférentiellement réalisée pendant une durée comprise entre 6 et 24 heures, par exemple pendant environ 20 heures. Une telle durée de maturation permet avantageusement d’obtenir une composition sous forme de gel de faible viscosité, inférieure à 500 centipoises lorsqu’elle est mesurée comme indiqué ci-avant, particulièrement adapté à une application en couche mince sur le substrat.
L’ensemble de ces étapes est de préférence réalisé à température ambiante, notamment à une température comprise entre 18 et 25 °C.
Le procédé selon l’invention peut comprendre, avant l’étape d’application de la composition sol-gel sur le substrat, une étape d’incorporation de charges, telles que définies ci-avant, dans cette composition, cette étape d’incorporation étant de préférence suivie d’une étape d’homogénéisation du mélange par agitation, pendant une durée comprise entre quelques minutes et quelques heures.
L’étape d’application d’au moins une couche de la composition sol-gel, contenant éventuellement des charges, sur une surface du substrat, peut être réalisée par toute méthode d’application classique en elle-même dans le domaine des peintures, notamment au pinceau, au rouleau, ou par enduction par trempage / trempage-retrait, ou encore par pulvérisation, l’application par pulvérisation étant particulièrement préférée car permettant de couvrir des surfaces importantes en peu de temps, et d’obtenir une bonne homogénéité d’épaisseur de la couche formée.
L’épaisseur de la couche humide formée est choisie en fonction de la teneur en extrait sec de la composition sol-gel appliquée et de l’épaisseur visée pour la couche formée sur le substrat après séchage. A titre d’exemple, elle peut être comprise entre 70 et 400 μm.
L’application de la composition sol-gel peut être réalisée sur l’intégralité de la surface du substrat, ou sur une partie seulement de cette surface.
Elle est de préférence réalisée après une étape de préparation de surface classique en elle-même pour les substrats métalliques, par exemple par décapage mécanique, dégraissage alcalin et/ou décapage chimique.
Dans des modes de mise en œuvre particuliers de l’invention, le procédé comprend, après l’application d’au moins une couche de la composition sol-gel sur la surface du substrat, une étape de séchage de cette couche.
Cette étape de séchage, visant à assurer l’évaporation d’au moins une partie de l’eau, et le cas échéant de l’alcool, contenus dans la couche déposée sur la surface du substrat, peut être réalisée de toute manière classique en elle-même. Elle est de préférence réalisée en conditions douces, par exemple par chauffage, notamment en étuve, à une température comprise entre 80 et 180 °C, de préférence comprise entre 80 et 120 °C, pendant une durée comprise entre 30 minutes et 2 heures, notamment entre 1 et 1,5 heures. L’étape de séchage peut autrement par exemple être réalisée par exposition à un rayonnement électromagnétique infrarouge, dans des conditions équivalentes, par exemple pendant une durée de quelques minutes.
Il entre dans les compétences de l’homme du métier de déterminer les conditions exactes de l’étape de séchage, qui provoque l’agrégation en réseau tridimensionnel des particules d’oxyde(s) métallique(s) entrant dans la constitution de la composition sol-gel, en fonction du degré de consolidation, et donc des propriétés mécaniques, souhaités pour le revêtement formé à la surface du substrat, selon l’application visée pour ce dernier, la dureté du revêtement étant notamment d’autant plus importante que la température de séchage est élevée.
L’application d’au moins une couche de la composition sol-gel sur la surface du substrat, et l’étape de séchage, sont de préférence réalisées de telle sorte que cette couche présente, après l’étape de séchage, une épaisseur comprise entre 30 et 150 µm, de préférence comprise entre 40 et 80 µm et préférentiellement comprise entre 50 et 70 µm. Une épaisseur dans de telles plages assure avantageusement une très bonne tenue au feu du substrat, sans pour autant l’alourdir de manière significative.
Le substrat obtenu à l’issue du procédé selon l’invention, revêtu sur une partie au moins de sa surface, peut être utilisé dans tous secteurs industriels dans lesquels il est souhaitable de bénéficier d’une protection efficace contre le feu d’une structure ou d’un équipement. Il peut notamment être utilisé dans le domaine du transport, notamment du transport de voyageurs, en particulier le transport aérien, ferroviaire, maritime, etc., ou encore dans le domaine de l’énergie.
Un autre aspect de l’invention concerne un substrat obtenu à l’issue de la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention. Ce substrat peut notamment être une pièce d’aéronef.
Ainsi, selon un de ses aspects, la présente invention concerne une pièce, notamment une pièce de structure d’aéronef, en aluminium, magnésium ou l’un de leurs alliages, qui est recouverte, sur au moins une partie de sa surface, d’une couche d’épaisseur comprise entre 30 et 150 µm, de préférence comprise entre 40 et 80 µm et préférentiellement comprise entre 50 et 70 µm, d’un revêtement sol-gel à matrice d’aluminosilicate hybride organique-inorganique.
Les gorges rectilignes 21 s’étendent avantageusement parallèlement aux bordures longitudinales 2c, débouchant au niveau des deux bordures transversales 2d.
Tel que représenté encore sur la , le tapis de sol 2 comprend avantageusement une embase 25 (avantageusement horizontale) comportant plusieurs cloisons parallèles 26 (avantageusement verticales).
L’embase 25 comporte deux surfaces :
- une surface inférieure 25a formant la face inférieure 2a du tapis de sol 2, et
- une surface supérieure 25b à partir de laquelle s’étendent les cloisons parallèles 26 qui forment la face supérieure 2b d’appui et qui forment les parois de fond 211 des gorges rectilignes 21.
L’embase 25 présente avantageusement une hauteur allant de 3 à 15 mm.
L’embase 25 comporte, de préférence, au moins une couche de renfort (non représentée).
La couche de renfort est choisie parmi les fibres textiles, de métal ou de tout autre produit apportant la stabilité et/ou la résistance à l’élongation.
Cette couche de renfort consiste par exemple en une armature textile servant de renfort, réalisée avantageusement en matériau choisi parmi le nylon, le coton, le polyester, le polyamide ou tout autre textile de renfort.
De manière générale, le tapis de sol 2 peut être réalisé :
- mono-matériau, ou
- multi-matériaux, par exemple un premier matériau formant l’embase 25 et un second matériau formant les cloisons parallèles 26.
De manière générale, la face inférieure 2a du tapis de sol 2 comporte des portions saillantes 2a1 formant des piètements (ou plots), afin de permettre au liquide de s’écouler naturellement ; ces portions saillantes 2a1 permettent également de conserver un espace entre le sol et le tapis de sol 2, assurant un rôle d’isolation thermique ( ).
Ces portions saillantes 2a1 ont de préférence une hauteur maximale allant de 1 à 5 mm.
Encore de manière générale, tel que représenté schématiquement sur la , les bandes d’appui 2b1, séparant deux gorges rectilignes 21, comportent avantageusement des reliefs 2b2 en quinconce.
En d’autres termes, les reliefs 2b2 sont avantageusement répartis en quinconce sur les différentes bandes d’appui 2b1.
La borne de connexion 100 ; 200. 300 étant adaptée à recevoir l’âme dénudée de deux fils conducteurs 1 distincts. La portion mobile 126 ; 226 ; 326 de la lame ressort 120 ; 220 ; 320 est divisée en deux branches 123, 124 ; 223, 224 ; 323 ; 324 symétriques (figures 1, 4, 8, 11, 13, 15, 18 et 20), adaptées à être déformées ou déplacées indépendamment l’une de l’autre pour laisser passer un ou deux fils conducteurs 1. Les deux branches 123, 124 ; 223, 224, 323, 324 sont séparées par une fente longitudinale 122 ; 222 ; 322 qui s’étend à partir du bord d’extrémité transversal 126A ; 226A ; 326A de la portion mobile 126 ; 226 ; 326 de la lame ressort 120 ; 220 ; 320 jusqu’au milieu de la portion fixe 121 ; 221 ; 321 de la lame ressort 120 ; 220 ; 320.
Chacune de ces branches 123, 124 ; 223, 224 ; 323, 324 s’étend au droit de l’une des ouvertures 114 ; 214 ; 314 du pont 113 ; 213 ; 313 de la bande métallique 110 ; 210 ; 310 (figures 1, 8 et 15).
Plus précisément, chaque branche 123, 124 ; 223, 224 ; 323, 324 comprend une partie mobile reliée à une partie fixe par une zone autorisant la déformation sélective de la partie mobile de l’une des deux branches indépendamment de l’autre branche lorsqu’un seul fil conducteur est inséré dans les ouvertures 114 ; 214 ; 314 de la bande métallique (figures 4, 11 et 18).
En pratique, la partie mobile de chaque branche 123, 124 ; 223, 224 ; 323, 324 est reliée à la partie fixe de cette branche par la charnière élastique 127 ; 227 ; 327.
Chaque branche 123, 124 ; 223, 224 ; 323, 324 de la lame ressort 120 ; 220 ; 320 est ainsi adaptée à serrer uniquement l’un des deux fils conducteur 1 insérés dans la borne de connexion.