INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Méthode de contrôle non destructif d’un ensemble de structures sensiblement identiques L’invention concerne le domaine du contrôle non destructif de structures mécaniques ou contrôle de santé intégré et plus précisément les méthodes ayant pour objectif de détecter la présence de défauts sur ces structures et de les imager.
Plus précisément, l’invention concerne les méthodes basées sur des ondes élastiques ultrasonores guidées et le contrôle non destructif appliqué à des ensembles de structures sensiblement identiques, par exemple un ensemble de pales d’un réacteur d’avion ou un ensemble de pales d’une éolienne ou encore un ensemble de sections d’un même tuyau. Plus généralement, l’invention s’applique également aux ondes ultrasonores, telles que les ondes de volume.
En particulier, l’invention s’applique avantageusement aux structures qui sont géométriquement complexes et/ou dont les matériaux sont anisotropes.
Les méthodes de contrôle non destructif de structures, en particulier les méthodes utilisant des ondes guidées, sont généralement basées sur une comparaison entre une mesure initiale, réalisée lorsque la structure est considérée saine, et une mesure ultérieure réalisée à un instant où la structure est potentiellement endommagée.
Un problème se pose lorsque les conditions environnementales ou opérationnelles du contrôle varient par rapport à celles de l’état de référence. Les conditions environnementales concernent par exemple la température ou le taux d’humidité. Les conditions opérationnelles concernent des changements mécaniques impactant la structure lors de son fonctionnement opérationnel. De tels changements mécaniques peuvent influer sur la propagation des ondes. Par exemple, dans le cas de pales d’un moteur en rotation, la force centrifuge affecte la propagation des ondes de façon non uniforme, mais de manière sensiblement identique sur toutes les pales.
Ce problème se pose particulièrement pour les applications de contrôle de santé intégré de structures pour lesquelles on utilise des capteurs intégrés dans une structure à contrôler. Un avantage de cette technologie est de pouvoir réaliser le contrôle de la structure fréquemment et sans nécessité d’arrêter l’exploitation de la structure.
Dans un tel cas de figure, la comparaison entre la mesure initiale et la mesure ultérieure est faussée car il n’est pas possible de différencier la contribution, dans la mesure, d’un défaut, de celle d’une variation des conditions environnementales.
Ce phénomène est illustré à la qui représente une structure ST à contrôler au moyen d’un couple de capteurs à ultrasons E,R.
Pour contrôler l’état de la structure entre les capteurs E et R, une onde ulltrasonore UL est émise par le capteur E et se propage dans la structure ST jusqu’à être mesurée par le capteur R.
A l’instant de référence (a), la structure ST est soumise à des conditions de température T ° 0 .
A un instant ultérieur (b), un défaut apparait entre le capteur E et le capteur R. Les conditions de température sont identiques à celles de l’état de référence.
Les signaux mesurés par le capteur R à l’instant de référence (a) et à l’instant (b) sont représentés superposés sur le diagramme 101. Le diagramme 102 représente le résultat de la soustraction des deux signaux du diagramme 101 qui laisse apparaitre la signature d’un défaut puisque les autres variations du signal liées aux conditions environnementales sont identiques pour les deux mesures.
A l’inverse, lorsque les conditions de température évoluent vers une valeur T ° 1 à un instant c), les variations du signal liées aux conditions environnementales ne sont plus identiques entre l’état de référence et la mesure à l’instant c). Le diagramme 103 représente la superposition des signaux aux instants a) et c). Le diagramme 104 représente la différence entre les deux signaux. On remarque sur le diagramme 104 que la signature du défaut ne peut plus être différenciée par rapport aux différences de variations du signal liées à l’évolution de la température.
Aussi une solution selon la présente divulgation est de se passer d’intégrateur analogique en utilisant, après numérisation des signaux, un procédé de calcul comportant les opérations suivantes et en l’intégrant dans un composant numérique 20 adapté à réaliser du traitement de signal: - Le signal IBF est converti par un convertisseur analogique/numérique 12 puis filtré par une fonction de filtre passe bas numérique 7 à la fréquence de coupure fc ce qui donne : Ibf (4), - Le signal IHF est converti par un convertisseur analogique/numérique 13 puis amplifié par un une fonction d’amplification 5 de gain G et filtré par une fonction de filtre passe bas numérique 6 à la fréquence de coupure fc ce qui donne un courant Ihf additionné à un offset multiplié par le gain G : Ihf + G·offset (5), - Les 2 résultats précédents sont additionnés dans une fonction somme 10 ce qui donne : Ibf + Ihf + G·offset (6), - Ce résultat est filtré par une fonction de filtre passe bas numérique 9 à la fréquence de coupure fc ce qui donne : Ibf + G·offset (7), - En multipliant Ibf par deux par une opération de multiplication 8 on obtient 2·(4) qui est ajouté à (5) – (7) et on a : 2·Ibf + (Ihf + G·offset) – (Ibf + G·offset) = Ibf + Ihf (8) dans l’opération de sommation/soustraction 11.
Grâce à ce procédé de calcul, le temps de stabilisation n’est plus lié à un intégrateur à grande constante de temps mais uniquement à la constante de temps du filtre passe-bas de fréquence fc ce qui permet des calculs beaucoup plus rapides. L’implémentation numérique de ce dispositif permet d’assurer le maximum de précision pour les calculs de gain ainsi que pour les filtres passe-bas qui peuvent être dupliqués sans aucune erreur, ce qui n’est pas le cas si cela devait être réalisé de manière analogique sachant qu’il est difficile de disposer exactement des mêmes composants entre les différentes fonctions.
De plus, il est possible de chaîner plusieurs dispositifs de ce type comme représenté en soit en chainant des processeurs numériques de signaux 20a, 20b, 20c, ..., 20n dont le premier reçoit un signal basse fréquence IBF et un premier signal haute fréquence IHF1 et comporte une fréquence de coupure fc1 et un gain G1, le deuxième reçoit la sortie ibf+ihf du premier et un signal IHF2 et comporte toujours une fréquence de coupure fc1 et un gain égal ou différent du gain G1, ce ainsi de suite pour les signaux IHF3, ..., IHFn suivants. soit en les regroupant dans un unique processeur de signal numérique muni d’un nombre d’entrées avec convertisseurs analogique/numérique suffisant afin d’étendre la bande passante du courant mesuré.
Le dispositif de la présente divulgation permet par exemple de combiner les signaux issus d’une sonde de courant basse fréquence, par exemple une sonde de courant à effet Néel et les signaux issus d’une sonde de courant haute fréquence comme une sonde de courant de type Rogowski.
Il est possible de réaliser un tel dispositif de mesure numérique avec un microcontrôleur pourvu de moyen de calcul réalisant les calculs correspondant aux filtres numériques, multiplications et additions ou soustractions ou bien sous forme de fonctions numériques intégrées dans un composant FPGA (Field Programmable Gate Array ou réseau de circuits logiques programmables en français) ou dans un composant de type DSP (Digital Signal Processor, processeur de signaux numériques).
Les données numérisées de courants peuvent être traitées dans un calculateur 30, qui peut être un calculateur de surveillance de réseau électrique relié à un dispositif de surveillance pouvant comporter des moyens d’affichage pour afficher les données de tension/courant réseau et/ou des moyens de communication pour communiquer les données à un système de surveillance. La présente divulgation s’applique notamment à la protection de réseaux courant continu générés à partir de courants alternatifs de génératrices avion de fréquence 400 Hz - 800 Hz redressés, notamment de réseaux de traction forte tension fort courant avec protection sur pics HF. La présente divulgation concerne en outre un aéronef pourvu d’un dispositif de mesure tel que défini ci avant.
Dispositif et procédé de surveillance d’un convertisseur d’énergie électrique, système de conversion d’énergie électrique associé La présente invention concerne un dispositif de surveillance d’un convertisseur d’énergie électrique.
Le convertisseur d’énergie électrique est apte à convertir une tension d’entrée en une tension de sortie et comprend une première et une deuxième bornes d’entrée aptes à recevoir la tension d’entrée, au moins deux bornes de sortie aptes à délivrer la tension de sortie, une première branche de filtrage connectée entre les bornes d’entrée, une deuxième branche de filtrage connectée en parallèle de la première branche de filtrage, au moins deux branches de commutation connectées en parallèle de la deuxième branche de filtrage, chaque branche de filtrage comportant un condensateur, chaque branche de commutation comportant deux interrupteurs reliés en un point milieu, le point milieu de chaque branche de commutation formant alors une borne de sortie respective.
L’invention concerne également un système de conversion d’énergie électrique, comprenant un tel convertisseur d’énergie électrique et un tel dispositif de surveillance du convertisseur d’énergie électrique.
L’invention concerne aussi un procédé de surveillance d’un tel convertisseur d’énergie électrique.
L’invention concerne le domaine des systèmes électroniques de conversion d’énergie électrique, notamment des systèmes de conversion en une énergie électrique alternative, notamment les systèmes de conversion continu-alternatif, également appelés onduleurs ou encore systèmes de conversion DC-AC (de l’anglais Direct Current - Alternating Current ). De tels systèmes de conversion sont notamment utilisés pour l’alimentation de moteurs électriques.
Des composants de puissance de nouvelle génération, basés sur des matériaux semi-conducteur à large bande, également dit « grand gap » sont de plus en plus utilisés. Ces matériaux à large bande sont des matériaux dont la largeur de la bande interdite, entre la bande de valence et la bande de conduction, est plus importante que celle du silicium dont on atteint les limites physiques.
Parmi ces matériaux à large bande, le carbure de silicium, également noté SiC, puis le nitrure de gallium, également noté GaN, sont actuellement les plus utilisés pour réaliser ces composants de puissance de nouvelle génération, tels que des interrupteurs commandables, en particulier des transistors. Les hautes performances de ces nouveaux composants, à savoir faible résistance à l’état passant, grande vitesse de commutation et forte tenue en température, permettent alors d’améliorer considérablement les performances des convertisseurs, en termes de rendement, d’encombrement et de coût.
Ces composants avec matériaux à large bande nécessitent toutefois une intégration optimisée au sein du système de conversion d’énergie, et une surveillance particulière du fait de leurs caractéristiques spécifiques, ceci pour la sécurité des utilisateurs et la protection des composants électroniques du système de conversion.
Pour la surveillance des convertisseurs d’énergie électrique, on connait alors une détection par mesure de courant, consistant à mesurer le courant dans la branche de commutation à l’aide d’un capteur de courant de type shunt ou Rogowski.
Toutefois, une telle mesure de courant est invasive pour le shunt, et limitée en vitesse de réaction pour les capteurs de courant type Rogowski, et n’est alors pas adapté pour une telle surveillance, notamment lorsque le convertisseur comporte des composants avec matériau à large bande, en particulier pour des composants en nitrure de gallium.
Le circuit électronique 19 de chacun des commutateurs 9, 10, 11, 12 comporte donc une mémoire 26 distribuée selon les flux de données (ici des premiers flux de données et des deuxièmes flux de données) transitant dans le réseau de communication 4.
En référence à la , lorsqu’une trame de données est reçue sur un des ports d’entrée 15, 16 des commutateurs 9, 10, 11, 12, la validité de ladite trame de données est tout d’abord vérifiée (étape E1). Si la trame de données n’est pas valide, elle est rejetée (étape E6). Par la suite, un profil de diffusion de la trame de données est déterminé, c’est-à-dire le ou les ports de sortie (parmi les ports de sorties 17, 18) depuis lesquels ladite trame de données doit être transmise (étape E2). L’étape E2 est réalisée par le bloc de correspondance 20 des commutateurs 9, 10, 11, 12 qui comporte la table statique 20a. Un flux de données auquel la trame de données appartient est ensuite déterminé (il est ainsi déterminé la priorité de ladite trame de données) (étape E3). L’étape E3 est également réalisée dans le bloc de correspondance 20 des commutateurs 9, 10, 11, 12. Une fois le flux de données déterminé, une vérification de la taille de la trame de données est réalisée (étape E4 pour les trames de données des premiers flux de données et étape E4’ pour les trames de données des deuxièmes flux de données). Si la trame de données est valide, ladite trame de données est stockée dans la mémoire 26 et plus précisément dans la ou les listes d’attente FIFO adéquate(s) en fonction de son profil de diffusion (étape E5 pour les trames de données des premiers flux de données et étape E5’ pour les trames de données des deuxièmes flux de données).
Il est donc prévu que le circuit électronique 19 de chacun des commutateurs 9, 10, 11, 12 du réseau de communication 4 puisse mettre en œuvre les étapes décrites ci-dessus.
Le circuit électronique 19 de chacun des commutateurs 9, 10, 11, 12 du réseau de communication 4 est agencé pour que le temps de transit unitaire des trames de données des premiers flux de données soit sensiblement fixe. Le temps de transit unitaire des trames de données est ainsi prédéfini par port de sortie pour chacun des commutateurs 9, 10, 11, 12 du réseau de communication 4. Les trames de données des premiers flux de données présentent donc une gigue (en anglais jitter ) sensiblement égale à 0ns. Par exemple, le temps de transit unitaire des trames de données des premiers flux de données est égal à 10ns ou encore à 100ns.
Le circuit électronique 19 de chacun des commutateurs 9, 10, 11, 12 du réseau de communication 4 est agencé pour que le temps de transit unitaire des deuxièmes trames de données des deuxièmes flux de données présente une variation inférieure à un seuil de variation prédéfinie. Les trames de données des deuxièmes flux de données présente donc une gigue non nulle mais qui est ici bornée.
Le circuit électronique 19 de chacun des commutateurs 9, 10, 11, 12 est donc agencé pour réaliser une fonction de priorisation de trames de données pour chacun des ports de sortie 17, 18. La fonction de priorisation est ici implémentée dans chacun des blocs de contrôle 22a, 22b dédiés respectivement aux ports de sortie 17, 18.
Par exemple, la fonction de priorisation du circuit électronique 19 est implémentée par un FPGA.
Les trames de données des premiers flux de données sont donc systématiquement mises en attente pendant une durée d’attente avant d’être transmises. Il est ainsi assuré que le temps de transit de chacune des trames de données des premiers flux de données est sensiblement fixe. En outre, la durée d’attente peut être variable en fonction du port de sortie via lequel la trame de données est transmise.
Lorsqu’un des ports de sortie 17, 18 des commutateurs 9, 10, 11, 12 doit à la fois émettre une trame de données d’un premier flux de données et une trame de données d’un deuxième flux de données, le circuit électronique 19 est agencé pour que le temps de transit unitaire de la trame de données du premier flux de données soit strictement respecté. La trames de données du deuxième flux de données est donc mise en attente jusqu’à la transmission de la trame de donnés du premier flux de données. Par contre, si les listes d’attente FIFO (pour un des ports de sortie 17, 18) de la mémoire 26 dédiées au stockage des trames de données des premiers flux de données sont vides alors la trame de données du deuxième flux de données est transmise.
En outre, si le temps de transit unitaire d’une trame de données d’un premier flux de données doit être supérieur à un temps nécessaire à la transmission d’une trame de données d’un deuxième flux de données alors ladite trames de données du deuxième flux de données est transmise avant ladite trame de données du premier flux de données. Cela permet une utilisation maximale des ports de sorties 17, 18 des commutateurs 9, 10, 11, 12.
Il est également possible d’affecter un niveau de priorité entre différents flux de données parmi les premiers flux de données. Lorsqu’un des ports de sortie 17, 18 des commutateurs 9, 10, 11, 12 doit transmettre des trames de données de premiers flux de données présentant des niveaux de priorité distincts, lesdites trames de données sont transmises suivant un ordre croissant du niveau de priorité.
Selon le deuxième mode de réalisation de l’invention, le temps de transit global des trames de données transitant dans le réseau de communication 4 est donc contraint.
Le réseau de communication 4 selon l’invention est particulièrement avantageux car chaque commutateur est agencé pour maitriser le temps de transit global d’une trame de données. La maitrise du temps de transit de la trame de données est soit réalisé via une mesure du temps de transit global (premier mode de réalisation) soit via une contrainte du temps de transit (deuxième mode de réalisation). La surveillance de la trame de données est ici réalisée de façon globale. Il est ainsi assuré qu’aucune trame de données obsolète n’est transmise aux unités électroniques de traitement. La surveillance globale des trames de données est de plus réalisée sans dépendance à un protocole particulier.
En outre, le réseau de communication selon l’invention assure le maintien de l’intégrité des données transmises par les unités électroniques de traitement.
En outre, le réseau de communication selon l’invention ne nécessite pas de transmettre (de façon décalée) une ou plusieurs trames de données additionnelles en plus de celle comportant les données utiles à transmettre.
Le réseau de communication selon l’invention fonctionne avec des unités électroniques de traitement qui sont asynchrones. Le réseau de communication selon l’invention ne nécessite donc pas de synchronisation ou de référence temporelle globale.
Selon une quatrième variante du premier mode de réalisation, le circuit électronique 19 de chacun des commutateurs 9, 10, 11, 12 est agencé pour introduire, dans la trame de données, une donnée d’intégrité relative à l’extension de donnée qui lui est associée. Plus précisément, la donnés d’intégrité est accolée en queue de chaque trame de données.
De préférence, la donnée d’intégrité est un code de détection d’erreur FCS (en anglais Frame Check Sequence ) calculé via un algorithme CRC (en anglais Cyclic Redundancy Check ).
En référence à la , il est représenté une trame de données 25 lors de son transit dans le réseau de communication 4. Ici, la trame de données 25 appartient, à titre d’exemple, à un flux de données transitant entre la première unité électronique de traitement 5 et la quatrième unité électronique de traitement 8 via le premier commutateur 9, le deuxième commutateur 10, le troisième commutateur 11 et le quatrième commutateur 12.
Lorsque le premier commutateur 9 (qui est le commutateur de tête) reçoit la trame de données 25, ladite trame de données 25 comporte :
un premier champ 25a comprenant un en-tête et des données à transmettre ; un deuxième champ 25b (par exemple de 32 bits) comprenant une première donnée d’intégrité calculé par l’unité électronique de traitement 5.
Lorsque le deuxième commutateur 10 reçoit la trame de données 25, ladite trame de données 25 comporte les champs 25a, 25b et :
un troisième champ 25c (par exemple de 32 bits) comprenant l’extension de données relative au premier commutateur 9 ; un quatrième champ 25d (par exemple de 32 bits) comprenant une deuxième donnée d’intégrité calculée par le premier commutateur 9 sur la trame de données 25 reçue par ledit premier commutateur 9. La deuxième donnée d’intégrité est calculée dans l’ordre sur les champs 25a, 25b, 25c, 25d inclus.
Lorsque le troisième commutateur 11 reçoit la trame de données 25, ladite trame de données 25 comporte les champs 25a, 25b, 25c, 25d et :
un cinquième champ 25e (par exemple de 32 bits) comprenant l’extension de données relative au deuxième commutateur 10 ; un sixième champ 25f (par exemple de 32 bits) comprenant une troisième donnée d’intégrité calculée par le deuxième commutateur 10 sur la trame de données 25 reçue par ledit deuxième commutateur 10. La troisième donnée d’intégrité est calculée dans l’ordre sur les champs 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f inclus.
Lorsque le quatrième commutateur 12 (qui est le commutateur de queue) reçoit la trame de données 25, ladite trame de données 25 comporte les champs 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f et :
un septième champ 25g (par exemple de 32 bits) comprenant l’extension de données relative au troisième commutateur 11 ; un huitième champ 25h (par exemple de 32 bits) comprenant une quatrième donnée d’intégrité calculée par le troisième commutateur 11 sur la trame de données 25 reçue par ledit troisième commutateur 11. La quatrième donnée d’intégrité est calculée dans l’ordre sur les champs 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g, 25h inclus.
En référence à la , une variante de la trame de données 25 lors de son transit dans le réseau de communication 4 est représentée.
le premier champ 25a comprenant un en-tête et des données à transmettre ; le deuxième champ 25b comprenant la première donnée d’intégrité calculé par l’unité électronique de traitement 5.
le troisième champ 25c comprenant l’extension de données relative au premier commutateur 9 ; le quatrième champ 25d comprenant une deuxième donnée d’intégrité calculée par le premier commutateur 9 sur la trame de données 25 reçue par ledit premier commutateur 9.
Le rotor 32 est disposé dans le carter 8 de sorte que l’huile 30 contenue dans la bâche 27 à huile est projetée dans le carter 8 par le rotor 32 en rotation.
La bâche à huile 27 est en outre dimensionnée de sorte que lorsque la pompe 9 refoule de l’huile 30, le niveau d’huile dans la bâche 27 est suffisant pour empêcher le désamorçage de la pompe 9 afin réduire la quantité d’huile dans la carter 8 (carter sec).
Le dimensionnement de la bâche 27 est réalisé par exemple à partir d’un modèle de simulation numérique de la bâche 27 ou à partir d’un prototype.
La bâche 27 comprend en outre un capteur de température 42 mesurant la température Th de l’huile 30 dans la bâche 27.
La illustre un exemple de réalisation de la bâche 27.
La illustre un exemple d’un procédé de refroidissement de la machine électrique 7.
On suppose que la bâche 27 est remplie d’huile 30.
Durant une étape 50, le rotor 32 est mis en rotation sous l’effet d’un champ magnétique généré par les bobines statoriques 31.
Le rotor 32 projette l’huile 30 dans le carter 8 par barbotage.
L’huile 30 est échauffée par le barbotage.
Durant une étape 51, lorsque la température Th de l’huile mesurée par le capteur 42 est supérieure ou égale à une température de commande Tcom, des moyens de contrôle (non représentés) actionnent la pompe 9.
L’échauffement de l’huile par le barbotage du rotor 32 permet d’enclencher la pompe 9 lorsque l’huile a atteint la température de commande, la température de commande étant égale à la borne inférieure de la plage de températures optimales de fonctionnement de la pompe afin de minimiser les frottements fluides de l’huile 30 dans la pompe 9 pour réduire la consommation énergétique de la pompe 9.
En variante, avant la mise en rotation du rotor 31 durant une étape de conditionnement, si l’huile 30 contenue dans la bâche 27 à huile recouvre au moins partiellement une partie des bobines statoriques 31, le procédé comprend antérieurement à la mise en rotation du rotor 31, l’alimentation des bobines statoriques 31 pour chauffer l’huile 30 contenue dans la bâche 27 d’huile de sorte que l’huile 30 atteigne plus rapidement la température de commande Tcom.