INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
On décrit ci-dessous un exemple d’utilisation du mode de réalisation de la . On suppose que l’équipement consommateur EQC n’a pas d’installation de chauffage individuelle mais est équipé d’une borne de recharge de véhicule électrique de 7,4 kVA de puissance Pn modulable. Le dispositif 102 mesure chez cet équipement consommateur EQC une chute de la fréquence f du réseau à 48,5 Hz, alors que le consommateur est en train de recharger son véhicule électrique à 7,4 kVA, pour fn=50 Hz, f1=49 Hz et f2=48 Hz. La fonction P(f) donnée à titre d’exemple en impose qu’à cette fréquence f=48,5 Hz, 50% de la puissance interruptible PI de l’équipement consommateur EQC doit être interrompue. Le boîtier sur l’équipement consommateur EQC envoie donc une consigne à la borne de recharge afin que la puissance de recharge soit réduite à 3,7 kVA.
On décrit ci-dessous un exemple d’utilisation du mode de réalisation de la On suppose que l’équipement consommateur EQC n’a pas d’installation de chauffage individuelle mais est équipé d’une borne de recharge de véhicule électrique de puissance Pn modulable. Le dispositif 102 mesure chez cet équipement consommateur EQC une chute de la fréquence du réseau à la fréquence f’ (à mi-chemin entre f1 et f2), alors que le consommateur est en train de recharger son véhicule électrique à la puissance Pn. La fonction P(f) donnée à titre d’exemple à la impose qu’à cette fréquence f’, 50% de la puissance disponible PD de l’équipement consommateur EQC doit être interrompue. Le boîtier sur l’équipement consommateur EQC envoie donc une consigne à la borne de recharge afin que la puissance de recharge soit réduite à 0,5 x Pn.
L’invention concerne également un procédé de pilotage de la consommation électrique de l’équipement consommateur (EQC) à l’aide du dispositif 100 de pilotage décrit ci-dessus. Le procédé comporte les étapes suivantes, décrites en référence à la .
une « chaîne alkylène » représente un chaîne divalente hydrocarbonée acyclique en C 1 -C 20 ; particulièrement en C 1 -C 6 , plus particulièrement en C 1 -C 2 lorsque la chaîne est linéaire ; éventuellement substituée par un ou plusieurs groupements, identiques ou différents, choisis parmi i) hydroxy, ii) (C 1 -C 2 )alkoxy, iii) (poly)hydroxy(C 2 -C 4 )alcoxy(di)(C 1 -C 2 )(alkyl)amino, iv) R a -Z a -C(Z b )-Z c –, et v) R a -Z a -S(O) t --Z c – avec Z a , Z b , identiques ou différents, représentant un atome d’oxygène, de soufre, ou un groupe NR a ’, Z c , représentant une liaison, un atome d’oxygène, de soufre, ou un groupe NR a ; R a , représentant un métal alcalin, un atome d’hydrogène, un groupement alkyle ou alors est absent si une autre partie de la molécule cationique et R a ’ représentant un atome d’hydrogène ou un groupement alkyle ; plus particulièrement les groupement iv) sont choisis parmi carboxylate –C(O)O - ou –C(O)OMetal (Metal = métal alcalin), carboxyle –C(O)-OH, guanidino H 2 H-C(NH 2 )-NH-, amidino H 2 H-C(NH 2 )-, (thio)uréo H 2 N-C(O)-NH– et H 2 N-C(S)-NH–, aminocarbonyle –C(O)-NRa’ 2 ou aminothiocarbonyle –C(S)-NRa’ 2 ; carbamoyle Ra’–C(O)-NRa’– ou thiocarbamoyle Ra’–C(S)-NRa’– avec Ra’, identiques ou différents, représentant un atome hydrogène ou un groupe (C 1 -C 4 )alkyle ; les radicaux « aryle » ou « hétéroaryle » ou la partie aryle ou hétéroaryle d’un radical peuvent être substitués par au moins un substituant porté par un atome de carbone, choisi parmi : un radical alkyle en C 1 -C 16 , de préférence en C 1 -C 8 , éventuellement substitué par un ou plusieurs radicaux choisis parmi les radicaux hydroxyle, alkoxy en C 1 -C 2 , (poly)-hydroxyalkoxy en C 2 -C 4 , acylamino, amino substitué par deux radicaux alkyle, identiques ou différents, en C 1 -C 4 , éventuellement porteurs d’au moins un groupement hydroxyle ou, les deux radicaux pouvant former avec l’atome d’azote auquel ils sont rattachés, un hétérocycle comprenant de 5 à 7 chaînons, de préférence de 5 ou 6 chaînons, saturé ou insaturé éventuellement substitué comprenant éventuellement un autre hétéroatome identique ou différent de l’azote ; un atome d’halogène; un groupement hydroxyle ; un radical alkoxy en C 1 -C 2 ; un radical (poly)-hydroxyalkoxy en C 2 -C 4 ; un radical amino ; un radical héterocycloalkyle à 5 ou 6 chaînons ; un radical hétéroaryle à 5 ou 6 chaînons éventuellement cationique, préférentiellement imidazolium, et éventuellement substitué par un radical (C 1 -C 4 ) alkyle, préférentiellement méthyle ; un radical amino substitué par un ou deux radicaux alkyle, identiques ou différents, en C 1 -C 6 éventuellement porteurs d’au moins :
un groupement hydroxyle, un groupement amino éventuellement substitué par un ou deux radicaux alkyle en C 1 -C 3 éventuellement substitués, lesdits radicaux alkyle pouvant former avec l’atome d’azote auquel ils sont rattachés, un hétérocycle comprenant de 5 à 7 chaînons, saturé ou insaturé éventuellement substitué comprenant éventuellement au moins un autre hétéroatome différent ou non de l’azote, un groupement ammonium quaternaire -N + R’R’’R’’’, M - pour lequel R’, R’’, R’’’, identiques ou différents représentent un atome d’hydrogène, ou un groupement alkyle en C 1 -C 4 ; et M - représente le contre-ion de l’acide organique, minéral ou de l’halogénure correspondant, ou un radical hétéroaryle à 5 ou 6 chaînons éventuellement cationique, préférentiellement imidazolium, et éventuellement substitué par un radical (C 1 -C 4 ) alkyle, préférentiellement méthyle ; un radical acylamino (-NR-C(O)-R’) dans lequel le radical R est un atome d’hydrogène, un radical alkyle en C 1 -C 4 éventuellement porteur d’au moins un groupement hydroxyle et le radical R’ est un radical alkyle en C 1 -C 2 ; un radical carbamoyle ((R) 2 N-C(O)-) dans lequel les radicaux R, identiques ou non, représentent un atome d’hydrogène, un radical alkyle en C 1 -C 4 éventuellement porteur d’au moins un groupement hydroxyle ; un radical alkylsulfonylamino (R’-S(O) 2 -N(R)-) dans lequel le radical R représente un atome d’hydrogène, un radical alkyle en C 1 -C 4 éventuellement porteur d’au moins un groupement hydroxyle et le radical R’ représente un radical alkyle en C 1 -C 4 , un radical phényle ; un radical aminosulfonyle ((R) 2 N-S(O) 2 -) dans lequel les radicaux R, identiques ou non, représentent un atome d’hydrogène, un radical alkyle en C 1 -C 4 éventuellement porteur d’au moins un groupement hydroxyle, un radical carboxylique sous forme acide ou salifiée (de préférence avec un métal alcalin ou un ammonium, substitué ou non) ; un groupement cyano ; un groupement nitro ou nitroso ; un groupement polyhalogénoalkyle, préférentiellement le trifluorométhyle ;
la partie cyclique, cycloalkyle ou hétérocyclique d’un radical non aromatique peut être substituée par au moins un substituant choisi parmi les groupements :
lorsque la charge cationique est endocyclique, elle est prise dans la délocalisation électronique par effet mésomère, par exemple il s’agit de groupement pyridinium, imidazolium ou indolinium :
avec R et R’ étant un substituant d’hétérorayle tel que défini précédemment et particulièrement un groupement (hydroxy)(C 1 -C 8 )alkyle tel que méthyle ;
lorsque la charge est exocyclique, par exemple il s’agit de substituant R + ammonium, phosphonium tel que triméthylammonium, se trouvant à l’extérieur de l’hétéroaryle tel que pyridinyle, indolyle, imidazolyle, ou naphtalimidyle en question :
avec R un substituant d’hétéroaryle tel que défini précédemment et R + un groupement ammonium R a R b R c N + -, phosphonium R a R b R c P + - ou ammonium R a R b R c N + -(C 1 -C 6 )alkylamino avec R a , R b et R c identiques ou différents représentent un atome d’hydrogène ou un groupement (C 1 -C 8 )alkyle tel que méthyle ;
Selon une configuration avantageuse, le réseau DC absorbe au moins une partie de la puissance du réseau AC en cas de défaillance de celui-ci, par exemple en cas de perte d’une ligne.
Contrairement à une centrale PV selon l’état de l’art qui est localisée en un point précis du réseau électrique et donc en capacité d’injecter seulement en ce point, l’architecture selon l’invention avec une installation PV linéaire répartie sur une grande étendue géographique permet une interconnexion en plusieurs points distants du réseau électrique.
L’architecture selon l’invention permet de conserver et augmenter la fiabilité et une résilience élevées du réseau électrique existant tout en élargissant sa capacité à intégrer de grandes quantités d'énergie renouvelable (EnR) à l’avenir par le biais des installations linéaires PV.
Au final, une architecture selon l’invention présente de nombreux avantages parmi lesquels on peut citer :
du fait du choix des installations linéaires,
une réduction considérable de l’occupation du sol ainsi qu’une réduction de construction de lignes HVAC ;
une augmentation de la capacité de pénétration des systèmes PV au réseau électrique AC existant ;
une réduction de la variation de production PV à cause d’intermittence grâce à l’agrégation des installations linéaire sur une grande distance ;
l’amélioration de la flexibilité du réseau, par la possibilité d’échanger de l’énergie dans les deux sens entre un réseau DC et un réseau AC ; une grande fiabilité et résilience ; une amélioration de la stabilité du réseau AC ; la possibilité de maintien de continuité de service en cas de défaut ou de séparation du réseau AC ; une simplification de la gestion énergétique ; une facilité à connecter des systèmes DC comme les stockages ou/et des stations de recharge rapide à grande puissance pour les véhicules électriques ou/et des électrolyseurs et des piles à combustible au réseau DC des installations linéaires ; la possibilité de couplage avec des fermes éoliennes offshore ou on-shore… la possibilité d’une protection efficace enter un réseau AC et un réseau DC ; la diminution de pertes totales du réseau AC par la répartition optimale de puissance.
la illustre schématiquement une architecture électrique selon l’invention telle qu’elle pourrait être implantée dans la région sud-Est de la France.
la est une vue synoptique de l’architecture électrique selon l’invention.
la est une vue schématique du réseau test « New-England IEEE 39 nœuds » sur lequel les tests d’injection de puissance du réseau DC selon l’architecture électrique de l’invention ont été réalisés.
, les et 4B illustrent les répartitions de puissance sur des lignes du réseau New-england et deux convertisseurs VSC d’un réseau DC avec six installations linéaires PV connecté au réseau New-england, suite à un test de perte de ligne.
, , les figures 5, 6, 7 illustrent respectivement la variation de puissance de l’angle rotorique et de vitesse des générateurs (machines synchrones) du réseau New-england sans l’architecture selon l’invention, suite à un test de court-circuit.
, les figures 8 et 9 illustrent respectivement la variation de tension à un nœud et de fréquence du réseau New-england sans l’architecture selon l’invention, suite au test de court-circuit.
la est une vue analogue à celle de la , avec un seul ensemble piézoélectrique connecté à un point milieu d’une première branche respective ;
la est une vue analogue à celle de la , avec quatre ensembles piézoélectriques, où le premier ensemble de commutation comporte une seule première branche avec deux premiers interrupteurs, et avec au primaire un ensemble piézoélectrique connecté alors au point milieu de la première branche, et l’autre ensemble piézoélectrique connecté à une borne respective d’application de la tension d’entrée ;
la est une vue analogue à celle de la , avec deux ensembles piézoélectriques, un ensemble piézoélectrique étant connecté au point milieu de la première branche, et l’autre ensemble piézoélectrique étant connecté à un point milieu d’une deuxième branche respective ;
la est une vue analogue à celle de la , avec un seul ensemble piézoélectrique, connecté au point milieu de la première branche ;
la est une vue analogue à celle de la , avec deux ensembles piézoélectriques, où le premier ensemble de commutation comporte une seule première branche avec deux premiers interrupteurs, et le deuxième ensemble de commutation comporte une seule deuxième branche avec deux deuxièmes interrupteurs ; un ensemble piézoélectrique étant connecté au point milieu de la première branche, et l’autre ensemble piézoélectrique étant connecté à une borne respective de fourniture de la tension de sortie ;
la est une vue analogue à celle de la , avec un ensemble piézoélectrique connecté au point milieu de la première branche, et l’autre ensemble piézoélectrique connecté au point milieu de la deuxième branche ;
la est une vue analogue à celle de la , avec un seul ensemble piézoélectrique, connecté à une borne respective d’application de la tension d’entrée, et où l’enroulement secondaire comporte, entre ses extrémités, un point intermédiaire connecté à une borne respective de fourniture de la tension de sortie ;
la est une vue analogue à celle de la , où E est égal à 1 et N est égal à 3 ; où l’enroulement secondaire comporte, entre ses extrémités, trois points intermédiaires connectés chacun à une borne respective de fourniture d’une tension de sortie respective ou à un deuxième ensemble de commutation respectif ;
la est une vue analogue à celle de la , où E est égal à 2 et N est égal à 1 ; avec deux ensembles piézoélectriques, un ensemble piézoélectrique étant connecté au point milieu d’une première branche respective associée à l’une des tensions d’entrée, et l’autre ensemble piézoélectrique étant connecté à un point milieu d’une deuxième branche respective ;
la est une vue analogue à celle de la , où E est égal à 1 et N est égal à 2 ; avec deux ensembles piézoélectriques, chacun étant connecté à un point milieu d’une deuxième branche respective ;
la est une vue analogue à celle de la , selon un aspect complémentaire où le convertisseur comprend en outre un circuit d’aide à la commutation connecté entre les points milieux des premières branches, i.e. entre les extrémités des deux ensembles piézoélectriques qui ne sont pas connectées à l’enroulement primaire ;
la est une représentation schématique de différents types de circuit d’aide à la commutation ; et
la est une vue analogue à celle de la , selon un aspect complémentaire où le convertisseur comporte en outre un interrupteur complémentaire connecté directement entre les points milieux des premières branches, i.e. entre les extrémités des deux ensembles piézoélectriques qui ne sont pas connectées à l’enroulement primaire.
Sur la , un système électronique de conversion d’énergie électrique 5 comprend un convertisseur d’énergie électrique 10 comportant au moins un ensemble piézoélectrique 12 d’au moins un élément piézoélectrique 15, plusieurs interrupteurs K 1 , K 2 , K 3 , K 4 , K 5 , K 6 , K 7 , K 8 aptes à être commandés pour alterner des phases à tension sensiblement constante aux bornes du ou des ensembles piézoélectriques 12 et des phases à charge sensiblement constante aux bornes du ou des ensembles piézoélectriques 12 ; et un dispositif électronique 20 de pilotage du convertisseur d’énergie électrique 10. Chaque ensemble piézoélectrique 12 comporte une première extrémité 16 et une deuxième extrémité 18.
Par souci de simplification des dessins, le rectangle délimitant schématiquement le convertisseur d’énergie électrique 10 et le dispositif électronique de pilotage 20 sont représentés seulement sur la , et seul le contenu du convertisseur 10 est ensuite représenté sur les figures 2 à 13 et 15.
Notamment le premier démodulateur permet d’identifier deux positions angulaires possible du rotor et le deuxième démodulateur utilise des mesures des harmoniques pairs générés par la dissymétrie, dans le cycle B = f(H), par l’influence du magnétisme du rotor afin de déterminer pour distinguer un pôle Nord d’un pôle Sud du rotor, et ainsi distinguer la position angulaire possible du rotor parmi les deux positions du rotor déterminée.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le convertisseur intelligent selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : Selon un mode de réalisation, le signal de mesure a une deuxième amplitude d’au moins 5 fois inférieure à la première amplitude. Selon un mode de réalisation, chaque transistor du bloc onduleur redresseur est commandé par l’unité intelligente par modulation de largeur d'impulsion à haute fréquence et en ce que le bloc onduleur redresseur comprend en outre un filtre LC par ligne de phase. Cela permet d’alimenter le moteur en tension proche d’un signal sinusoïdal. Par modulation de largeur d’impulsion haute fréquence, on entend de quelques centaines de kHz à quelques MHz (soit entre 1 et 3MHZ). Ce domaine de fréquence est facilement filtrable par le filtre L, C (un condensateur et une inductance) pour créer des tensions pseudo-sinusoïdales. Cela permet de limiter des émissions radio fréquence par un câble triphasé transportant l’énergie électrique entre le convertisseur et le moteur électrique. Cela permet en outre de réduire des décharges partielles dans les enroulements du stator pouvant entraîner des courts-circuits dans le bobinage entre deux conducteurs ayant subi des dommages liés aux décharges partielles. En outre, cela permet de diminuer des courants hautes fréquences dans les roulements à billes du moteur, diminuant leur durée de vie. Selon un mode de réalisation, l’unité de commande comprend une mémoire comprenant des lois de pilotage liées aux caractéristiques intrinsèques du moteur synchrone. Selon un mode de réalisation, l’unité de commande intelligent comprend une mémoire comprenant quatre valeurs de positions angulaires par valeur d’un courant moyen RMS du signal de mesure démodulé et en ce que l’unité de commande identifie les deux valeurs de positions angulaires commune aux différentes valeurs d’un courant moyen RMS du signal de mesure démodulé à l’instant t. Selon un mode de réalisation, la première valeur de la première fréquence est égale à 0 Hertz et la deuxième valeur de la première fréquence est égale à 1000Hz. Selon un mode de réalisation, le premier et deuxième démodulateur sont des démodulateurs par modulateur synchrone et dans lequel le signal de mesure démodulé est représentatif des amplitudes des courants RMS de pulsation de courant haute fréquence.
Selon un mode de réalisation, le deuxième bloc démodulateur comprend un modulateur par capteur de courant permettant de vérifier le signe de l’harmonique de l’ordre 2 du signal de mesure correspondant.
Un autre aspect de l’invention concerne un système de démarrage comprenant : le convertisseur intelligent selon le premier aspect de l’invention avec ou sans les différentes caractéristiques décrites dans les paragraphes précédents, et un moteur synchrone comprenant un stator comprenant des sorties de phases reliées chacune à une ligne de phase correspondante du convertisseur intelligent.
Selon un mode de réalisation, le système comprend en outre une batterie comprenant deux bornes chacune reliée à une entrée correspondante du convertisseur intelligent.
Par batterie, on entend un ou plusieurs blocs de stockage d’énergie électrique, permettant ensemble de ressortir une tension continue entre ces deux bornes.
Un autre aspect de l’invention concerne un procédé d’alimentation du système d’alimentation selon l’aspect de l’invention décrit précédemment, comprenant les étapes de : recevoir une consigne de vitesse, commander les transistors du bloc onduleur redresseur pour alimenter les phases du moteur synchrone, selon un signal alternatif de tension global tel qu’il comprend un signal alternatif de puissance de tension ayant une première valeur d’amplitude selon une première fréquence, en fonction de la consigne de vitesse, et en outre un signal de mesure superposé au signal de puissance, le signal de mesure ayant une deuxième amplitude inférieure à la première amplitude (par exemple d’au moins 10 fois) et une deuxième fréquence au moins 20 fois supérieure à la deuxième valeur, transmettre des signaux globaux de courant représentatifs des courants dans les lignes de phases mesuré par les capteurs de courant, démoduler chaque signal global de courant par le premier bloc démodulateur et par le deuxième démodulateur simultanément, estimer à différents instant t une valeur de position angulaire du rotor comprenant les sous étapes de à chaque instant t, mesurer une valeur pour chaque signal de mesure démodulé et identifier pour chaque signal de mesure démodulé des valeurs de position angulaire correspondantes à la valeur identifiée à l’instant t, identifier deux valeurs de positions angulaires possibles qui sont commune dans les différentes valeurs de position angulaire correspondant aux valeurs des signaux de mesure démodulés différent à chaque instant t, identifier le signe, de la valeur à chaque instant t, de chaque signal démodulé par le deuxième bloc et estimer la position angulaire du rotor par rapport au stator parmi les deux valeurs de positions angulaires possibles en fonction d’au moins un signe identifié.
Un autre aspect de l’invention concerne un procédé d’acquisition de lois de pilotage liées aux caractéristiques intrinsèques du moteur synchrone, pour un système d’alimentation selon l’aspect de l’invention décrit précédemment, dans lequel un moteur synchrone identique à celui du système d’alimentation est monté sur un banc avec un capteur de rotation, et en ce que le procédé d’acquisition de lois de pilotage comprend les étapes : alimenter les phases du moteur synchrone par le bloc onduleur redresseur selon le signal alternatif de tension global dans lequel le signal alternatif de puissance de tension a une première valeur d’amplitude prédéterminée selon une première fréquence prédéterminée, et mesurer à diffèrent instant t, une valeur de position angulaire et les signaux globaux de courant, démoduler pour chaque différent instants t mesuré, chaque signal global de courant en une valeur de chaque signal de mesure démodulé par le premier bloc démodulateur ainsi qu’identifier le signe de chaque signal global de courant démodulé par le deuxième bloc et mémoriser une correspondance entre ces valeurs de signal de mesure démodulé et la valeur de position angulaire ainsi que le signe de chaque signal démodulé par le deuxième bloc démodulateur.
représente un schéma de principe électrique d’un système d’alimentation comprenant un convertisseur intelligent selon un mode de réalisation de l’invention.
représente un schéma de principe de fonctionnement du convertisseur intelligent alimentant un moteur synchrone.
représente un diagramme représentatif des tensions alternatives alimentant le stator du moteur par rapport à un tour complet d’un rotor.
représente un diagramme représentatif des valeurs d’une image d’impédances des enroulements d’un stator en fonction de la position angulaire du rotor, pour un tour complet de ce même rotor.
représente un diagramme représentatif de la composante haute fréquence des courants de mesure démodulés par un bloc démodulateur du convertisseur intelligent, pour à un tour complet d’un rotor.
représente le diagramme de la avec deux valeurs de position angulaire possible identifiées du rotor sur un tour complet de ce même rotor.
Lorsque la bande passante exigée est tellement élevée que le bruit de mesure de la grandeur asservie n’est pas suffisamment filtré, la commande se voit entachée de ce bruit. Il est à noter qu’une commande satisfaisante est toujours un compromis entre bande passante et niveau de bruit acceptable. En outre, la commande en boucle fermée fait apparaitre des cycles limites en régime statique. Ces cycles limites sont inéluctables dès lors que la mesure et/ou la commande sont réalisées avec un certain niveau de résolution.
Dans le cas du pilotage d’un moteur électrique, le courant d’alimentation est mesuré avec une certaine résolution, alors que la résolution de la commande est celle du signal de commande en modulation de largeur d’impulsion PWM (acronyme anglophone pour « pulse width modulation »).