FR2968482A1 - Conversion system for converting direct electric current into another direct electric current in power supply network, has inverters connected between input terminals, where laws of switching of inverters are out of phase from each other - Google Patents
Conversion system for converting direct electric current into another direct electric current in power supply network, has inverters connected between input terminals, where laws of switching of inverters are out of phase from each other Download PDFInfo
- Publication number
- FR2968482A1 FR2968482A1 FR1060187A FR1060187A FR2968482A1 FR 2968482 A1 FR2968482 A1 FR 2968482A1 FR 1060187 A FR1060187 A FR 1060187A FR 1060187 A FR1060187 A FR 1060187A FR 2968482 A1 FR2968482 A1 FR 2968482A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- voltage
- output
- inverters
- inverter
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/285—Single converters with a plurality of output stages connected in parallel
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
- H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
- H02M3/1586—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel switched with a phase shift, i.e. interleaved
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
Convertisseur continu-continu comportant une pluralité d'onduleurs avec un déphasage entre les lois de commutation des onduleurs La présente invention concerne un système de conversion d'un courant électrique continu en un autre courant électrique continu, du type comprenant : - deux bornes d'entrée et deux bornes de sortie, - N onduleurs de tension connectés entre les deux bornes d'entrée, N étant supérieur ou égal à 2, chaque onduleur comportant deux bornes d'entrée, des interrupteurs électroniques commandables propres à convertir une tension continue d'entrée en une tension alternative de sortie, et une borne de sortie pour chaque phase de la tension alternative de sortie, - des moyens de commande des interrupteurs électroniques des onduleurs, chaque onduleur étant associé à une loi de commutation, et pour chaque onduleur, - un transformateur de tension connecté en sortie de l'onduleur correspondant, et - un redresseur de tension connecté en sortie du transformateur correspondant, les N redresseurs étant connectés entre les deux bornes de sortie. L'invention concerne également un réseau d'alimentation en courant électrique continu comprenant un générateur de tension continue et un tel système de conversion d'un courant électrique continu en un autre courant électrique continu, le système de conversion étant connecté en sortie du générateur. On connaît du document US 6,411,527 B1 un système de conversion du type précité comprenant n onduleurs de tension connectés en série entre les deux bornes d'entrée, et pour chaque onduleur un transformateur de tension connecté en sortie de l'onduleur correspondant et un redresseur de tension connecté en sortie du transformateur correspondant. Chaque redresseur de tension comporte un pont de diodes. Plusieurs paires de redresseurs de tension sont connectées en parallèle entre les deux bornes de sortie, chaque paire de redresseurs de tension comportant deux redresseurs connectés en série entre les deux bornes de sortie. Toutefois, la commutation des diodes des redresseurs entraîne la présence d'une pluralité d'harmoniques d'amplitude importante dans le spectre de la tension en sortie du système de conversion. Le but de l'invention est de proposer un système de conversion permettant de réduire les harmoniques de la tension de sortie et du courant de sortie délivrés. A cet effet, l'invention a pour objet un système de conversion du type précité, caractérisé en ce que les lois de commutation de chacun des onduleurs sont déphasées l'une de l'autre. The present invention relates to a system for converting a direct electric current into another continuous electric current, of the type comprising: two terminals of the invention; input and two output terminals, - N voltage inverters connected between the two input terminals, N being greater than or equal to 2, each inverter having two input terminals, controllable electronic switches suitable for converting a DC voltage of input to an output AC voltage, and an output terminal for each phase of the output AC voltage; means for controlling the electronic switches of the inverters, each inverter being associated with a switching law, and for each inverter; a voltage transformer connected at the output of the corresponding inverter, and - a voltage rectifier connected at the output of the transformer corresponding matrix, the N rectifiers being connected between the two output terminals. The invention also relates to a DC power supply network comprising a DC voltage generator and such a system for converting a DC electric current into another DC electric current, the conversion system being connected to the output of the generator. Document US 6,411,527 B1 discloses a conversion system of the aforementioned type comprising n voltage inverters connected in series between the two input terminals, and for each inverter a voltage transformer connected at the output of the corresponding inverter and a rectifier of voltage connected at the output of the corresponding transformer. Each voltage rectifier comprises a diode bridge. Several pairs of voltage rectifiers are connected in parallel between the two output terminals, each pair of voltage rectifiers having two rectifiers connected in series between the two output terminals. However, the switching of the diodes of the rectifiers results in the presence of a plurality of harmonics of large amplitude in the spectrum of the output voltage of the conversion system. The object of the invention is to propose a conversion system making it possible to reduce the harmonics of the output voltage and the output current delivered. For this purpose, the invention relates to a conversion system of the aforementioned type, characterized in that the switching laws of each of the inverters are out of phase with each other.
Suivant d'autres modes de réalisation, le système de conversion comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - les N onduleurs sont connectés en parallèle entre les deux bornes d'entrée, - les N redresseurs sont connectés en série entre les deux bornes de sortie, - les lois de commutation de chacun des onduleurs sont de même fréquence, - le déphasage entre les lois de commutation de deux onduleurs successifs est égal à 180 °/N, - la loi de commutation comporte, pour chaque phase de sortie de l'onduleur, une première demi-période au cours de laquelle la borne de sortie de la phase correspondante est connectée à une borne d'entrée et une deuxième demi-période au cours de laquelle la borne de sortie de la phase correspondante est connectée à l'autre borne d'entrée, la période formée de la première demi-période et de la deuxième demi- période étant égale à l'inverse de la fréquence de la tension alternative en sortie de l'onduleur correspondant, - le redresseur de tension est propre à permettre la circulation du courant de manière unidirectionnelle depuis le transformateur vers les bornes de sortie du système, - le système comprend en outre un filtre passif connecté entre les redresseurs de tension et les deux bornes de sortie, le filtre passif comportant une bobine électromagnétique et un condensateur, - l'onduleur comporte deux modules de commutation formant un pont en H. L'invention a également pour objet un réseau d'alimentation en courant électrique continu comprenant un générateur de tension continue et un système de conversion d'un courant électrique continu en un autre courant électrique continu, le système de conversion étant connecté en sortie du générateur, caractérisé en ce que le système de conversion est tel que défini ci-dessus. Ces caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un réseau d'alimentation selon l'invention comprenant un générateur de tension continue et un système de conversion d'un courant continu en un autre courant continu, le système de conversion étant connecté en sortie du générateur et comportant quatre onduleurs de tension connectés en parallèle, - la figure 2 est un ensemble de courbes représentant le déphasage des lois de commutation des quatre onduleurs de tension de la figure 1, - la figure 3 est une courbe représentant la tension en sortie du système de conversion de la figure 1, - la figure 4 est une représentation schématique du spectre de la tension en sortie d'un système de conversion de l'état de la technique, et - la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4 pour le système de conversion selon l'invention. L'invention s'applique en particulier à un réseau électrique éolien, ou hydrolien, disposé notamment en mer, ou encore à un réseau électrique sous-marin. Sur la figure 1, un réseau d'alimentation en courant électrique continu 10 comprend un générateur de tension continue 12, un système 14 de conversion d'un courant électrique continu en un autre courant électrique continu et une liaison 15 de transmission du courant continu à des équipements électriques, non représentés, connectés sur le réseau, la liaison de transmission 15 étant connectée en sortie du système de conversion 14. Le générateur 12 est propre à délivrer un courant continu présentant, par exemple, une tension sensiblement égale à 1 kV et une intensité sensiblement égale 8000 A. Le générateur 12 comporte, par exemple, la génératrice d'une éolienne. En variante, le générateur 12 comporte la génératrice d'une centrale hydraulique de production d'électricité. Le système de conversion 14 comprend deux bornes d'entrée 16, deux bornes de sortie 18, N onduleurs de tension 20 connectés entre les deux bornes d'entrée, N étant supérieur ou égal à 2, et des moyens 21 de commande des onduleurs. Le système de conversion 14 comprend, pour chaque onduleur 20, un transformateur de tension 22 connecté en sortie de l'onduleur correspondant et un redresseur de tension 24 connecté en sortie du transformateur correspondant. Autrement dit, le système de conversion 14 comprend N onduleurs de tension 20, N transformateurs 22 et N redresseurs 24. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, N est égal à 4, et les quatre onduleurs de tension 20 sont connectés en parallèle entre les deux bornes d'entrée 16. Les quatre redresseurs de tension 24 sont connectés en série entre les deux bornes de sortie 18. En complément, le système de conversion 14 comprend un filtre passif 26 connecté entre les redresseurs de tension 24 et les deux bornes de sortie 18. La tension du courant continu délivré sur la liaison de transmission 15 connectée aux bornes de sorties 18 est, par exemple, une haute tension, c'est-à-dire une tension présentant une valeur supérieure à 1,5 kV, de préférence supérieure à 10 kV. La liaison de transmission 15 est particulièrement adaptée au transport d'énergie à longue distance, la liaison de transmission 15 étant, par exemple, agencée de manière souterraine ou sous-marine. Chaque onduleur de tension 20 comporte deux bornes d'entrée 28, des interrupteurs électroniques commandables 30 propres à convertir une tension continue d'entrée en une tension alternative de sortie, et une borne de sortie 32 pour chaque phase de la tension alternative de sortie. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, chaque onduleur de tension 20 est un onduleur monophasé et comporte deux modules de commutation 34 formant un pont en H. Chaque module 34 est connecté entre les bornes d'entrée 28 de l'onduleur et comporte deux interrupteurs 30 connectés en série. Chaque borne de sortie 32 de l'onduleur correspond au point milieu entre les interrupteurs de chaque branche de commutation 34. Dans le cas d'un onduleur monophasé, une borne de sortie 32 correspond à la phase, et l'autre borne de sortie 32 correspond au neutre. According to other embodiments, the conversion system comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically possible combination: the N inverters are connected in parallel between the two input terminals, the N rectifiers are connected in series between the two output terminals, - the switching laws of each of the inverters are of the same frequency, - the phase shift between the switching laws of two successive inverters is equal to 180 ° / N, - the commutation law comprises, for each output phase of the inverter, a first half-period during which the output terminal of the corresponding phase is connected to an input terminal and a second half-period in which the terminal of output of the corresponding phase is connected to the other input terminal, the period formed of the first half-period and the second half-period being equal to the inverse the frequency of the AC voltage at the output of the corresponding inverter, - the voltage rectifier is adapted to allow unidirectional current flow from the transformer to the output terminals of the system, - the system further comprises a filter passive signal connected between the voltage rectifiers and the two output terminals, the passive filter comprising an electromagnetic coil and a capacitor, the inverter comprises two switching modules forming an H-bridge. The subject of the invention is also a network of direct current supply comprising a DC voltage generator and a system for converting a DC electric current into another DC electric current, the conversion system being connected to the output of the generator, characterized in that the conversion system is as defined above. These features and advantages of the invention will appear on reading the description which follows, given solely by way of example, and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a schematic representation of a network; supply system according to the invention comprising a DC voltage generator and a system for converting a direct current into another DC current, the conversion system being connected to the output of the generator and comprising four voltage inverters connected in parallel, FIG. 2 is a set of curves representing the phase shift of the switching laws of the four voltage inverters of FIG. 1; FIG. 3 is a curve representing the output voltage of the conversion system of FIG. 1; FIG. is a schematic representation of the spectrum of the output voltage of a conversion system of the state of the art, and - Figure 5 is a view similar to that of Figure 4 for the conversion system according to the invention. The invention applies in particular to a wind power network, or tidal, disposed in particular at sea, or to an undersea electrical network. In FIG. 1, a DC power supply network 10 comprises a DC voltage generator 12, a system 14 for converting a continuous electric current into another DC electric current and a direct current transmission link 15 for electrical equipment, not shown, connected to the network, the transmission link 15 being connected to the output of the conversion system 14. The generator 12 is capable of delivering a direct current having, for example, a voltage substantially equal to 1 kV and an intensity substantially equal to 8000 A. The generator 12 includes, for example, the generator of a wind turbine. In a variant, the generator 12 comprises the generator of a hydraulic power plant for producing electricity. The conversion system 14 comprises two input terminals 16, two output terminals 18, N voltage inverters 20 connected between the two input terminals, N being greater than or equal to 2, and means 21 for controlling the inverters. The conversion system 14 comprises, for each inverter 20, a voltage transformer 22 connected at the output of the corresponding inverter and a voltage rectifier 24 connected at the output of the corresponding transformer. In other words, the conversion system 14 comprises N voltage inverters 20, N transformers 22 and N rectifiers 24. In the embodiment of FIG. 1, N is equal to 4, and the four voltage inverters 20 are connected to each other. parallel between the two input terminals 16. The four voltage rectifiers 24 are connected in series between the two output terminals 18. In addition, the conversion system 14 comprises a passive filter 26 connected between the voltage rectifiers 24 and the two output terminals 18. The voltage of the direct current delivered on the transmission link 15 connected to the output terminals 18 is, for example, a high voltage, that is to say a voltage having a value greater than 1.5 kV, preferably greater than 10 kV. The transmission link 15 is particularly suitable for long-distance energy transport, the transmission link 15 being, for example, arranged underground or underwater. Each voltage inverter 20 has two input terminals 28, controllable electronic switches 30 adapted to convert an input DC voltage to an output AC voltage, and an output terminal 32 for each phase of the output AC voltage. In the embodiment of FIG. 1, each voltage inverter 20 is a single-phase inverter and comprises two switching modules 34 forming an H-bridge. Each module 34 is connected between the input terminals 28 of the inverter and comprises two switches 30 connected in series. Each output terminal 32 of the inverter corresponds to the midpoint between the switches of each switching branch 34. In the case of a single-phase inverter, an output terminal 32 corresponds to the phase, and the other output terminal 32 corresponds to the neutral.
En variante, chaque onduleur de tension 20 est un onduleur polyphasé. Les moyens de commande 21 sont propres à commander les interrupteurs électroniques 30 des onduleurs, chaque onduleur 20 étant associé à une loi de commutation 35A, 35B, 35C, 35D respective, visible sur la figure 2. Les moyens de commande 21 comportent des moyens, non représentés, de génération des signaux de commande des interrupteurs électroniques 30. Les lois de commutation 35A, 35B, 35C, 35D de chacun des onduleurs 20 sont déphasées l'une de l'autre, comme représenté sur la figure 2. Le déphasage entre les lois de commutation de deux onduleurs 20 successifs est, par exemple, égal à 180°/ N, où N représente le nombre d'onduleurs 20. Alternatively, each voltage inverter 20 is a polyphase inverter. The control means 21 are able to control the electronic switches 30 of the inverters, each inverter 20 being associated with a respective switching law 35A, 35B, 35C, 35D, visible in FIG. 2. The control means 21 comprise means, not shown, for generating the control signals of the electronic switches 30. The switching laws 35A, 35B, 35C, 35D of each of the inverters 20 are out of phase with each other, as shown in FIG. 2. The phase difference between the switching laws of two successive inverters is, for example, equal to 180 ° / N, where N represents the number of inverters 20.
Dans l'exemple de réalisation des figures 1 et 2, le déphasage entre les lois de commutation de deux onduleurs 20 successifs est égal à 45°. En d'autres termes, le déphasage entre la loi de commutation 35A d'un premier onduleur et la loi de commutation 35B d'un deuxième onduleur est égal à 45°, le déphasage entre la loi de commutation 35B du deuxième onduleur et la loi de commutation 35C d'un troisième onduleur est égal à 45°, et le déphasage entre la loi de commutation 35C du troisième onduleur et la loi de commutation 35D d'un quatrième onduleur est égal à 45°. Le déphasage entre la loi de commutation 35A du premier onduleur et la loi de commutation 35C du troisième onduleur est égal à 90°, et le déphasage entre la loi de commutation 35A du premier onduleur et la loi de commutation 35D du quatrième onduleur est égal à 135°. In the embodiment of FIGS. 1 and 2, the phase difference between the switching laws of two successive inverters is equal to 45 °. In other words, the phase shift between the switching law 35A of a first inverter and the switching law 35B of a second inverter is equal to 45 °, the phase difference between the switching law 35B of the second inverter and the law switching 35C of a third inverter is equal to 45 °, and the phase shift between the switching law 35C of the third inverter and the switching law 35D of a fourth inverter is equal to 45 °. The phase shift between the switching law 35A of the first inverter and the switching law 35C of the third inverter is equal to 90 °, and the phase difference between the switching law 35A of the first inverter and the switching law 35D of the fourth inverter is equal to 135 °.
L'homme du métier comprendra que les déphasages, exprimés ci-dessus en degrés, peuvent également être exprimés en radians, 2 x n radians étant égal à 360°. L'homme du métier comprendra également que les déphasages entre les lois de commutation exprimés ci-dessus de manière angulaire peuvent être exprimés de manière temporelle en divisant lesdits déphasages exprimés en radians par une pulsation w, la pulsation w étant égale à 2 n x F rad / secondes, où F représente la fréquence de la loi de commutation. Les lois de commutation 35A, 35B, 35C, 35D de chacun des onduleurs 20 sont, par exemple, de même fréquence. Those skilled in the art will understand that the phase shifts, expressed above in degrees, can also be expressed in radians, 2 x n radians being equal to 360 °. Those skilled in the art will also understand that the phase shifts between the switching laws expressed above in an angular manner can be expressed temporally by dividing said phase shifts expressed in radians by a pulse w, the pulse w being equal to 2 n × F rad / seconds, where F represents the frequency of the switching law. The switching laws 35A, 35B, 35C, 35D of each of the inverters 20 are, for example, of the same frequency.
Dans l'exemple de réalisation des figures 1 et 2, les lois de commutation de chacun des onduleurs 20 sont des lois de commutation en pleine onde. Autrement dit, chaque loi de commutation 35A, 35B, 35C, 35D comporte, pour chaque phase de sortie de l'onduleur 20, une première demi-période 36A au cours de laquelle la borne de sortie 32 de la phase correspondante est connectée à une borne d'entrée 28 et une deuxième demi-période 36B au cours de laquelle la borne de sortie 32 de la phase correspondante est connectée à l'autre borne d'entrée 28, la période T formée de la première demi-période 36A et de la deuxième demi-période 36B étant égale à l'inverse de la fréquence de la tension alternative en sortie de l'onduleur. La tension représentée en ordonnée pour les lois de commutation de la figure 2 est exprimée en unité de tension ou pu (de l'anglais per unit), l'unité de tension étant, par exemple, égale à 1 kV. Chaque transformateur de tension 22 comporte un enroulement primaire 37 et un enroulement secondaire 38, l'enroulement primaire 37 étant connecté aux bornes de sortie 32 de l'onduleur correspondant, et l'enroulement secondaire 38 étant connecté à l'entrée du redresseur 24 correspondant. Chaque transformateur de tension 22 présente une inductance de fuite 39. Chaque transformateur 22 est connecté directement en sortie de l'onduleur 20 correspondant. Chaque redresseur de tension 24 est propre à permettre la circulation du courant de manière unidirectionnelle depuis le transformateur 22 vers les bornes de sortie 18 du système. Chaque redresseur 24 comporte, par exemple, un pont de diodes 40. Le filtre passif 26 comporte une bobine électromagnétique 44 connectée entre les redresseurs de tension 24 en série et une borne de sortie 18, et deux condensateurs 46 connectés en série entre les deux bornes de sortie 18. Les deux condensateurs 46 sont reliés entre eux par un point milieu 48. Le point milieu 48 est, par exemple, connecté à une masse électrique 50. In the exemplary embodiment of FIGS. 1 and 2, the switching laws of each of the inverters 20 are full-wave switching laws. In other words, each switching law 35A, 35B, 35C, 35D comprises, for each output phase of the inverter 20, a first half-period 36A during which the output terminal 32 of the corresponding phase is connected to a input terminal 28 and a second half-period 36B during which the output terminal 32 of the corresponding phase is connected to the other input terminal 28, the period T formed of the first half-period 36A and the second half-period 36B being equal to the inverse of the frequency of the AC voltage at the output of the inverter. The voltage represented in the ordinate for the switching laws of FIG. 2 is expressed in voltage unit or pu (of the English per unit), the voltage unit being, for example, equal to 1 kV. Each voltage transformer 22 comprises a primary winding 37 and a secondary winding 38, the primary winding 37 being connected to the output terminals 32 of the corresponding inverter, and the secondary winding 38 being connected to the input of the corresponding rectifier 24 . Each voltage transformer 22 has a leakage inductance 39. Each transformer 22 is connected directly to the output of the corresponding inverter 20. Each voltage rectifier 24 is able to allow current flow unidirectionally from the transformer 22 to the output terminals 18 of the system. Each rectifier 24 comprises, for example, a diode bridge 40. The passive filter 26 comprises an electromagnetic coil 44 connected between the voltage rectifiers 24 in series and an output terminal 18, and two capacitors 46 connected in series between the two terminals. The two capacitors 46 are interconnected by a midpoint 48. The midpoint 48 is, for example, connected to an electrical ground 50.
Le système de conversion de l'état de la technique générant une pluralité d'harmoniques d'amplitude importante dans le spectre de la tension en sortie, un filtre passif est généralement prévu en sortie du système de conversion de l'état de la technique. Le filtre passif de l'état de la technique comporte une bobine électromagnétique présentant, par exemple, une inductance de l'ordre de 15 mH et deux condensateurs présentant une capacité de l'ordre de 100 µF. Le système de conversion selon l'invention permettant de réduire les harmoniques du courant de sortie et de la tension de sortie délivrés, comme cela sera explicité par la suite, l'inductance de la bobine 44 est inférieure à 2,5 mH, par exemple égale à 1,5 mH, et la capacité des condensateurs 46 est inférieure à 50 µF, par exemple égale à 25 µF, le courant en sortie du système de conversion 14 présentant une tension sensiblement égale à 10 kV et une intensité sensiblement égale à 800 A. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, la valeur de l'inductance de la bobine 44 est ainsi réduite d'un facteur 10, et celle de la capacité des condensateurs 46 est réduite d'un facteur 4, par rapport aux valeurs du filtre passif de l'état de la technique, les conditions de fonctionnement en tension et en intensité étant par ailleurs identiques entre l'état de la technique et l'invention. Le déphasage entre les lois de commutation 35A, 35B, 35C, 35D selon l'invention permet d'obtenir en sortie du système de conversion 14 une tension représentée par la courbe 60 sur la figure 3, qui ne chute pas à OV. La tension représentée en ordonnée pour la courbe 60 de la figure 3 est exprimée en unité de tension ou pu (de l'anglais per unit), l'unité de tension étant, par exemple, égale à 10 kV. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, la tension oscille sensiblement entre 0,87 pu et 1,07 pu, et l'homme du métier comprendra que la valeur de la tension en sortie du système est variable d'une application à l'autre, et peut par exemple être inférieure à 1 pu. Le système de conversion selon l'invention est particulièrement adapté pour générer une tension continue de sortie entre les bornes 18 de valeur élevée, la valeur de la tension de sortie étant généralement nettement supérieure à celle de la tension d'entrée délivrée par le générateur 12. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, le ratio entre la valeur de la tension de sortie et celui de la tension d'entrée est égal à 10. Sur la figure 4, la représentation spectrale de la tension délivrée par un système de conversion de l'état de la technique comporte un fondamental 70 et une pluralité d'harmoniques 71 à 82 correspondant à des multiples de fréquences de commutation. La présence de ces harmoniques à basse fréquence, notamment le premier harmonique 71 et le deuxième harmonique 72 entraînent d'importantes oscillations de la tension en sortie du système de conversion de l'état de la technique. Sur la figure 5, la représentation spectrale de la tension délivrée par le système de conversion 14 selon l'invention présente toujours un fondamental 100 d'amplitude sensiblement égale à 1pu, et des harmoniques 101, 102, 103. Le premier harmonique 101 pour la tension en sortie du système de conversion 14 selon l'invention correspond au quatrième harmonique 74 de la tension en sortie d'un système de conversion de l'état de la technique. Le système de conversion selon l'invention est adapté pour toute valeur de la fréquence fondamentale. Dans l'exemple de réalisation de la figure 5, la fréquence fondamentale de commutation est égale à 500Hz. Le système de conversion 14 selon l'invention permet de réduire fortement, voire de supprimer, les harmoniques qui ne sont pas un multiple de 2 x N fois la fréquence fondamentale de commutation. Autrement dit, les harmoniques résiduelles sont les harmoniques correspondant à un multiple de 2 x N fois la fréquence fondamentale de commutation, N étant le nombre d'onduleurs 20 et le facteur 2 correspondant au nombre de commutations par période. Dans l'exemple de réalisation de la figure 5, les harmoniques résiduelles sont ainsi les harmoniques multiples de 4 kHz, N étant égal à 4 et la fréquence fondamentale de commutation étant égale à 500Hz. Since the conversion system of the state of the art generates a plurality of harmonics of large amplitude in the spectrum of the output voltage, a passive filter is generally provided at the output of the conversion system of the state of the art. The passive filter of the state of the art comprises an electromagnetic coil having, for example, an inductance of the order of 15 mH and two capacitors having a capacity of the order of 100 μF. The conversion system according to the invention for reducing the harmonics of the output current and the output voltage delivered, as will be explained later, the inductance of the coil 44 is less than 2.5 mH, for example equal to 1.5 mH, and the capacity of the capacitors 46 is less than 50 μF, for example equal to 25 μF, the output current of the conversion system 14 having a voltage substantially equal to 10 kV and an intensity substantially equal to 800 A. In the embodiment of FIG. 1, the value of the inductance of the coil 44 is thus reduced by a factor of 10, and that of the capacitance of the capacitors 46 is reduced by a factor of 4, relative to to the values of the passive filter of the state of the art, the operating conditions in voltage and intensity being otherwise identical between the state of the art and the invention. The phase shift between the switching laws 35A, 35B, 35C, 35D according to the invention makes it possible to obtain at the output of the conversion system 14 a voltage represented by the curve 60 in FIG. 3, which does not fall at OV. The voltage shown in ordinate for the curve 60 of FIG. 3 is expressed in unit of voltage or pu (of the English per unit), the unit of tension being, for example, equal to 10 kV. In the embodiment of FIG. 3, the voltage oscillates substantially between 0.87 pu and 1.07 pu, and the person skilled in the art will understand that the value of the output voltage of the system is variable from one application to the other, and may for example be less than 1 pu. The conversion system according to the invention is particularly suitable for generating a DC output voltage between high value terminals 18, the value of the output voltage being generally much greater than that of the input voltage delivered by the generator 12 In the embodiment of FIG. 1, the ratio between the value of the output voltage and that of the input voltage is equal to 10. In FIG. 4, the spectral representation of the voltage delivered by a system The state of the art conversion circuit includes a fundamental 70 and a plurality of harmonics 71 to 82 corresponding to switching frequency multiples. The presence of these low frequency harmonics, in particular the first harmonic 71 and the second harmonic 72, cause significant oscillations in the output voltage of the prior art conversion system. In FIG. 5, the spectral representation of the voltage delivered by the conversion system 14 according to the invention always has a fundamental 100 of amplitude substantially equal to 1pu, and harmonics 101, 102, 103. The first harmonic 101 for the output voltage of the conversion system 14 according to the invention corresponds to the fourth harmonic 74 of the output voltage of a conversion system of the state of the art. The conversion system according to the invention is suitable for any value of the fundamental frequency. In the embodiment of FIG. 5, the fundamental commutation frequency is equal to 500 Hz. The conversion system 14 according to the invention makes it possible to greatly reduce or even eliminate harmonics which are not a multiple of 2 × N times the fundamental commutation frequency. In other words, the residual harmonics are the harmonics corresponding to a multiple of 2 x N times the fundamental commutation frequency, N being the number of inverters 20 and the factor 2 corresponding to the number of switches per period. In the embodiment of FIG. 5, the residual harmonics are thus the multiple harmonics of 4 kHz, N being equal to 4 and the fundamental commutation frequency being equal to 500 Hz.
Le système selon l'invention permet alors de réduire les oscillations de la tension délivrée en sortie aux bornes 18, ainsi que les pertes dans la ligne de transmission 15 dans le cas d'une application en haute tension, c'est-à-dire pour une tension supérieure à 1,5 kV, de préférence supérieure à 10 kV. La tension représentée en ordonnée pour les représentations spectrales des figures 4 et 5 est exprimée en unité de tension ou pu (de l'anglais per unit), l'unité de tension étant égale à la valeur choisie pour la tension continue de sortie entre les bornes 18, par exemple 10 kV. La mise en série des redresseurs de tension 24 entre les deux bornes de sortie 18 permet en outre d'augmenter la valeur de la tension continue délivrée en sortie du système de conversion 14 selon l'invention. Le filtre passif 26 permet également de réduire les harmoniques de la tension de sortie et du courant de sortie délivrés par le système de conversion 14. Le déphasage entre les lois de commutation 35A, 35B, 35C, 35D de chacun des onduleurs 20 permet de choisir des valeurs de l'inductance de la bobine 44 et de la capacité des condensateurs 46 plus faibles qu'en l'absence de déphasage, et de réduire alors l'encombrement et le coût du filtre passif 26. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, la valeur de The system according to the invention then makes it possible to reduce the oscillations of the voltage delivered at the terminals 18, as well as the losses in the transmission line 15 in the case of an application at high voltage, that is to say for a voltage greater than 1.5 kV, preferably greater than 10 kV. The voltage shown in the ordinate for the spectral representations of FIGS. 4 and 5 is expressed in voltage unit or pu (of the English per unit), the voltage unit being equal to the value chosen for the DC output voltage between the units. terminals 18, for example 10 kV. The series connection of the voltage rectifiers 24 between the two output terminals 18 also makes it possible to increase the value of the DC voltage delivered at the output of the conversion system 14 according to the invention. The passive filter 26 also makes it possible to reduce the harmonics of the output voltage and the output current delivered by the conversion system 14. The phase shift between the switching laws 35A, 35B, 35C, 35D of each of the inverters 20 makes it possible to choose values of the inductance of the coil 44 and capacitance of the capacitors 46 lower than in the absence of phase shift, and then to reduce the size and the cost of the passive filter 26. In the exemplary embodiment of FIG. Figure 1, the value of
8 l'inductance de la bobine 44 est, comme indiqué précédemment, réduite d'un facteur dix, et celle de la capacité des condensateurs 46 est réduite d'un facteur quatre, par rapport aux valeurs du filtre passif en l'absence de déphasage entre les lois de commutation. Les transformateurs de tension 22 permettent d'augmenter la valeur de la tension délivrée en sortie du système de conversion par rapport à la tension fournie en entrée du système de conversion 14 par le générateur 12, tout en isolant la tension de sortie de la tension d'entrée. On conçoit ainsi que le système de conversion selon l'invention permet de réduire les harmoniques de la tension de sortie et du courant de sortie délivrés.10 8 the inductance of the coil 44 is, as previously indicated, reduced by a factor of ten, and that of the capacitance of the capacitors 46 is reduced by a factor of four, with respect to the values of the passive filter in the absence of phase shift between switching laws. The voltage transformers 22 make it possible to increase the value of the voltage delivered at the output of the conversion system with respect to the voltage supplied at the input of the conversion system 14 by the generator 12, while isolating the output voltage from the voltage of the 'Entrance. It is thus conceivable that the conversion system according to the invention makes it possible to reduce the harmonics of the output voltage and the output current delivered.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1060187A FR2968482B1 (en) | 2010-12-07 | 2010-12-07 | CONTINUOUS-CONTINUOUS CONVERTER COMPRISING A PLURALITY OF INVERTERS WITH A DEPHASING BETWEEN THE INVERTER SWITCHING LAWS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1060187A FR2968482B1 (en) | 2010-12-07 | 2010-12-07 | CONTINUOUS-CONTINUOUS CONVERTER COMPRISING A PLURALITY OF INVERTERS WITH A DEPHASING BETWEEN THE INVERTER SWITCHING LAWS |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2968482A1 true FR2968482A1 (en) | 2012-06-08 |
| FR2968482B1 FR2968482B1 (en) | 2015-01-09 |
Family
ID=44547742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1060187A Expired - Fee Related FR2968482B1 (en) | 2010-12-07 | 2010-12-07 | CONTINUOUS-CONTINUOUS CONVERTER COMPRISING A PLURALITY OF INVERTERS WITH A DEPHASING BETWEEN THE INVERTER SWITCHING LAWS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2968482B1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100142240A1 (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-10 | Industrial Technology Research Institute | N-phase full bridge power converter |
-
2010
- 2010-12-07 FR FR1060187A patent/FR2968482B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100142240A1 (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-10 | Industrial Technology Research Institute | N-phase full bridge power converter |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| CHANGRONG LIU ET AL: "A novel three-phase high-power soft switched DC/DC converter for low voltage fuel cell applications", 2004 IEEE APPLIED POWER ELECTRONICS CONFERENCE AND EXPOSITION, APEC 04, IEEE, ANAHEIM, CA, USA, vol. 3, 22 February 2004 (2004-02-22), pages 1365 - 1371, XP010703612, ISBN: 978-0-7803-8269-5, DOI: 10.1109/APEC.2004.1296041 * |
| PERREAULT D J ET AL: "DISTRIBUTED INTERLEAVING OF PARALLELED POWER CONVERTERS", IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS PART I: REGULAR PAPERS, IEEE SERVICE CENTER, NEW YORK, NY, US, vol. 44, no. 8, 1 August 1997 (1997-08-01), pages 728 - 734, XP000737485, ISSN: 1057-7122, DOI: 10.1109/81.611269 * |
| XIN KONG ET AL: "Analysis and Implementation of a High Efficiency, Interleaved Current-Fed Full Bridge Converter for Fuel Cell System", IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 22, no. 2, 1 March 2007 (2007-03-01), pages 543 - 550, XP011172369, ISSN: 0885-8993, DOI: 10.1109/TPEL.2006.889985 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2968482B1 (en) | 2015-01-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO1993002501A1 (en) | Electronic device for converting electrical energy | |
| FR2992490A1 (en) | METHOD FOR CONTROLLING A BATTERY CHARGER WITH REDUCTION OF LOSS BY SWITCHING. | |
| FR2999357A1 (en) | ELECTRIC DRIVE CHAIN OF A DEVICE, AND GAS COMPRESSION EQUIPMENT COMPRISING SUCH A CHAIN | |
| EP2727206B1 (en) | Power management system comprising a power source, a source of renewable energy, and a power converter | |
| WO2013135777A2 (en) | Renewable energy unit having a simplified connector technology | |
| EP3539204B1 (en) | Method for controlling a three-phase rectifier for a charging device on board an electric or hybrid vehicle | |
| EP3520210B1 (en) | Method for controlling a three-phase rectifier for a charging device on board an electrical or hybrid vehicle | |
| FR2921211A1 (en) | Polyphase alternating current active rectifier system for converting polyphase alternating current to direct current, has neutral direct current level between positive and negative levels that are on positive and negative lines | |
| FR3060906A1 (en) | CONTINUOUS-ALTERNATIVE CONVERTER | |
| FR2809548A1 (en) | MULTICELLULAR ENERGY CONVERSION DEVICE | |
| FR3026242A1 (en) | COMBINED DEVICE FOR CHARGING A BATTERY AND FOR POWERING AN ELECTRIC MACHINE | |
| FR2968482A1 (en) | Conversion system for converting direct electric current into another direct electric current in power supply network, has inverters connected between input terminals, where laws of switching of inverters are out of phase from each other | |
| US10381840B2 (en) | Photovoltaic power station | |
| US10686316B2 (en) | Controlled energy storage balance technology | |
| EP4320720A1 (en) | Device for creating a dc voltage bus for a polyphase electrical system, motor vehicle and renewable energy generator comprising such a device | |
| FR2866491A1 (en) | SIMULLY SWITCHING RESONANT INVERTER, VOLTAGE CONVERTER AND WELDING STATION USING THE SAME | |
| WO2012084389A2 (en) | Power converter equipped at the output with a filtering device | |
| FR2995474A1 (en) | Photovoltaic power station for e.g. producing high voltage electrical energy, has direct current-direct current converters for receiving input voltage, and direct current-alternating current converter receiving voltages from converters | |
| Shukla et al. | Topologies for stand-alone DFIG based wind energy conversion system | |
| FR2903248A1 (en) | ELECTRIC CONVERSION DEVICE, CONVERTER AND ELECTRICAL SUPPLY WITHOUT INTERRUPTION COMPRISING SUCH A DEVICE | |
| EP2582002A2 (en) | Method for controlling the voltage in a grid comprising decentralised sources | |
| EP3807984B1 (en) | Method for controlling a vienna rectifier | |
| EP2293422B1 (en) | Converter of one direct current to another direct current with control signal interleaving, and power supply system including such a converter | |
| EP1974451A2 (en) | Device for rectifying a three-phase alternating voltage | |
| WO2016151223A1 (en) | Inverter for dc power source |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 9 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20200910 |