FR3096849A1 - Convertisseur de tension DC/DC comprenant un transformateur - Google Patents

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Pierre-Baptiste STECKLER
Piotr Dworakowski
Jean-Yves GAUTHIER
Xuefang LIN-SHI
François WALLART
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Centrale de Lyon
Institut National des Sciences Appliquees de Lyon
SuperGrid Institute SAS
Universite Claude Bernard Lyon 1
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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Institut National des Sciences Appliquees de Lyon
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Universite Claude Bernard Lyon 1
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Abstract

Convertisseur de tension DC/DC comprenant un transformateur Convertisseur de tension comprenant un bras (20) et un second bras (30) comportant chacun une pluralité de chaines (21,22,23,31,32,33) de sous-modules connectées en série dans le bras, chacune desdites chaines de sous-modules présentant un point supérieur (21a,22a,23a) et un point inférieur (21b,22b,23b) entre laquelle elle s’étend et comprenant une pluralité de sous-modules commandables individuellement par un organe de commande et au moins un dispositif de stockage d’énergie connectable, et un transformateur comportant une pluralité d’enroulements primaires et secondaires, chacune des chaines de sous-modules étant connectée en parallèle avec au moins un condensateur (34,36,38,44,46,48) et un des enroulements du transformateur, au moins un des condensateurs étant connecté électriquement à un des points supérieurs ou inférieurs d’une des chaines de sous-modules par une connexion électrique passive. Figure pour l’abrégé : Fig. 1.

Description

Convertisseur de tension DC/DC comprenant un transformateur
La présente invention concerne le domaine technique des convertisseurs de tension permettant de convertir une première tension continue en une seconde tension continue. Ces convertisseurs sont également appelés convertisseurs de tension DC/DC. Ce type de convertisseurs est particulièrement adapté pour être implanté dans des installations d’alimentation électrique en courant continu haute tension (HVCD pour « High Voltage Direct Current » en langue anglaise).
Les convertisseurs de tension DC/DC permettent la connexion d’un premier réseau d’alimentation électrique continu et d’un second réseau d’alimentation électrique continu.
Les convertisseurs de tension les plus couramment utilisés dans les installations d’alimentation électrique HVDC sont les convertisseurs modulaires multi-niveaux (MMC pour « Modular Multilevel Converter » en langue anglaise). Ces convertisseurs MMC offrent un excellent rendement, sont facilement commandables et leurs propriétés ne se dégradent pas lorsqu’ils sont soumis à de très hautes tensions. Un inconvénient de ces convertisseurs est qu’ils comprennent de très nombreux composants.
On connait des convertisseurs type AC/DC de tension ayant un nombre de composants réduit, tels que le convertisseur décrit dans EP 3 352 354. Ce convertisseur comprend un bras s’étendant entre des premier et second terminaux continus dans lequel sont connectées en série une pluralité de chaines de sous-modules verticaux, chacune des chaines de sous-modules verticaux s’étendant entre un point supérieur et un point inférieur. Ce convertisseur comprend en outre un transformateur comportant une pluralité d’enroulements secondaires, chacune des chaines de sous-modules verticaux étant connectée en parallèle avec un des enroulements secondaires du transformateur et avec une pluralité de sous-modules horizontaux. Lesdits sous-modules horizontaux et ledit enroulement secondaire sont connectés en série les uns par rapports aux autres dans une branche.
Chacune des branches de ce convertisseur comprend plusieurs dizaines de sous-modules horizontaux. Or, chaque sous-module horizontal comprend une pluralité d’éléments de commande connectés en parallèle avec un dispositif de stockage d’énergie. Les éléments de commande comprennent chacun un transistor de type IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor en langue anglaise) connecté en parallèle avec une diode antiparallèle.
Ce convertisseur est toutefois d’un autre type que le convertisseur selon la présente invention et est par conséquent très éloigné de la présente invention. En particulier, ce convertisseur selon la technique antérieur ne permet pas de connecter entre eux deux réseaux d’alimentation électrique continus.
Par ailleurs, un inconvénient de ce convertisseur est que le nombre de composants reste très important. Aussi, ce convertisseur est très lourd, volumineux et encombrant. En outre, sa fabrication est particulièrement difficile et couteuse.
De plus, d’importantes ressources doivent être utilisées afin de contrôler l’ensemble des éléments de commande de ce convertisseur. Le contrôle du convertisseur est donc particulièrement coûteux et complexe.
Un but de la présente invention est de proposer un convertisseur de tension remédiant aux problèmes précités.
Pour ce faire, l’invention porte sur un convertisseur de tension permettant de convertir une première tension continue en une seconde tension continue, le convertisseur comprenant :
- des premier et second terminaux continus configurés pour être reliés électriquement à un premier réseau d’alimentation électrique continu ;
- des troisième et quatrième terminaux continus configurés pour être reliés électriquement à un second réseau d’alimentation électrique continu ;
- un premier bras s’étendant entre les premier et second terminaux continus ;
- un second bras s’étendant entre les troisième et quatrième terminaux continus,
les premier et second bras comportant chacun une pluralité de chaines de sous-modules connectées en série respectivement dans le premier bras et dans le second bras, chacune desdites chaines de sous-modules présentant un point supérieur et un point inférieur entre laquelle elle s’étend, chacune des chaines de sous-modules comprenant une pluralité de sous-modules commandables individuellement par un organe de commande propre à chaque sous-module et chaque sous-module comprenant au moins un dispositif de stockage d’énergie connectable en série respectivement dans le premier bras et dans le second bras lorsque l’organe de commande du sous-module est dans un état commandé,
le convertisseur de tension comprenant en outre un transformateur comportant une pluralité d’enroulements primaires et une pluralité d’enroulements secondaires, chacune des chaines de sous-modules étant connectée en parallèle avec au moins un condensateur et un des enroulements primaires ou secondaires du transformateur, ledit condensateur et ledit enroulement primaire ou secondaire étant connectés en série l’un par rapport à l’autre, au moins un des condensateurs étant connecté électriquement à un des points supérieurs ou inférieurs d’une des chaines de sous-modules par une connexion électrique passive.
Le convertisseur de tension selon l’invention peut être aisément connecté dans une installation électrique HVDC, entre un premier réseau d’alimentation électrique continu et un second réseau d’alimentation électrique continu. Le convertisseur selon l’invention forme un convertisseur haute tension DC/DC. Le convertisseur DC/DC selon l’invention est en outre réversible. Par haute tension, on entend une tension supérieure à 1000 volts. Le convertisseur comprend avantageusement au moins deux chaines de sous-modules par bras.
Les chaines de sous-modules du premier bras sont avantageusement connectées en parallèles des enroulements secondaires du transformateur. Les chaines de sous-modules du second bras sont avantageusement connectées en parallèles des enroulements primaires du transformateur.
De préférence, chacun des enroulements primaires et secondaires du transformateur présente une première borne connectée à un condensateur et une seconde borne connectée à un point inférieur d’une des chaines de sous-modules. Sans sortir du cadre de l’invention, le transformateur peut être formé d’un unique transformateur ayant plusieurs phases ou d’une pluralité de transformateurs monophasés ayant chacun un enroulement primaire et un enroulement secondaire.
Les sous-modules des chaines de sous-modules sont connectés en série les uns par rapport aux autres.
Selon une variante non limitative, le convertisseur de tension peut comprendre deux chaines de sous-modules par bras et le transformateur peut comporter deux enroulements primaires et deux enroulements secondaires. Dans cette variante, le transformateur peut être formé de deux transformateurs monophasés.
De manière non limitative, les organes de commandes des sous-modules peuvent comprendre des éléments de commutation commandables de type interrupteur IGBT et une diode antiparallèle. De manière non limitative, les organes de commandes peuvent être placés dans l’état commandé en réponse à un ordre de commande, provenant par exemple d’un module de commande, ou encore en fonction du signe du courant circulant dans le bras correspondant et traversant la chaine de sous-modules. Le dispositif de stockage d’énergie des sous-modules peut comprendre un condensateur.
Les sous-modules peuvent être commandés selon une séquence choisie pour faire varier progressivement le nombre d’éléments de stockage d’énergie qui sont connectés en série dans le premier bras et dans le second bras du convertisseur de tension, de façon à fournir plusieurs niveaux de tension dans lesdits bras.
Par connexion électrique passive on entend une connexion sans composants actifs (diode, transistor, circuit intégré, interrupteur). Cela signifie notamment qu’elle n’est pas commandable, par exemple pour passer d’un état conducteur à un état non-conducteur (ce qui est le cas quand un interrupteur est placé dans une connexion électrique, qui est alors active). Le condensateur est donc connecté électriquement au point supérieur ou inférieur de la chaine de sous-modules associée de manière permanente. Aucun moyen de commande ne permet d’interrompre la connexion électrique entre le condensateur et ledit point supérieur ou inférieur de la chaine de sous-modules.
Par exemple, la connexion électrique passive peut consister en des connecteurs électriques et un câble ou un fil électrique, une barre conductrice, une piste métallique imprimée sur un support, une traversée.
De préférence, le courant traversant le condensateur est sensiblement identique au courant au niveau du point supérieur, respectivement du point inférieur, de la chaine de sous-modules.
Aussi, la branche dans laquelle le condensateur est connecté électriquement, de manière passive, ne comporte pas de sous-module commandable.
Le condensateur peut être connecté par une connexion électrique passive au point supérieur ou au point inférieur de la chaine de sous-modules associée. De manière non limitative, un autre condensateur peut être connecté dans la branche, de sorte qu’un premier condensateur est connecté par une connexion électrique passive au point supérieur de la chaine de sous-modules associée tandis qu’un second condensateur est connecté par une connexion électrique passive au point inférieur de ladite chaine de sous-modules.
Chacune des chaines de sous-modules permet de générer une tension contrôlable insérée dans le bras entre ses points supérieur et inférieur. Ladite tension insérée présente une composante continue et une composante alternative. La composante continue de la tension insérée permet de contrôler un courant continu circulant dans le bras correspondant. La composante alternative de la tension insérée, générée par une chaine de sous-modules, permet de contrôler un courant alternatif traversant le condensateur et l’enroulement primaire ou secondaire du transformateur, connectés en parallèle de ladite chaine de sous-modules. Ces courants alternatifs étant contrôlables en phase et en amplitude, la puissance active et la puissance réactive du convertisseur peuvent également être contrôlées.
Par ailleurs, la somme des composantes alternatives des tensions insérées dans le premier bras, respectivement dans le second bras, générées par les chaines de sous-module, est nulle, de sorte que la circulation d’un courant alternatif dans le premier bras, respectivement dans le second bras, est empêchée.
Les inventeurs ont constaté qu’il est possible de s’affranchir de l’utilisation de sous-modules horizontaux connectés en parallèles des chaines de sous-modules, tels que décrits dans EP 3 352 354.
L’utilisation, selon l’invention, d’un condensateur connecté électriquement et de manière passive au point supérieur ou inférieur d’une chaine de sous-modules permet de bloquer la circulation d’un courant continu dans l’enroulement correspondant du transformateur tout en autorisant la circulation d’un courant alternatif. Ce courant alternatif est contrôlable grâce aux chaines de sous-modules. Ceci rend possible les échanges de puissance entre les premier et second bras et notamment entre les chaines de sous-modules du premier bras et les chaines de sous-modules du second bras.
En particulier, les échanges de puissance entre les premier et second bras sont contrôlés en commandant les chaines de sous-modules afin d’ajuster le déphasage des composantes alternatives des tensions insérées par les chaines de sous-modules entre le premier bras et le second bras. De plus la fréquence desdites tensions alternatives peut être contrôlée, ce qui permet de réduire la taille et le poids des composants passifs, tels que les condensateurs.
Le convertisseur de tension selon l’invention offre donc les degrés de contrôle nécessaires pour compenser une différence de potentiel entre les premier et troisième terminaux continus et donc entre les points de connexion du convertisseur aux premier et second réseaux d’alimentation électrique continus. Le convertisseur de tension selon l’invention permet donc de connecter entre eux deux réseaux d’alimentation électrique continus ayant des tensions nominales différentes. En particulier, l’adaptation de tension entre le premier bras et le second bras est facilitée par le transformateur et n’est pas compromise par l’utilisation d’un condensateur connecté au point supérieur ou inférieur d’une chaine de sous-modules par une connexion électrique passive.
Un intérêt de l’invention, par rapport aux convertisseurs de l’art antérieur, est donc de réduire le poids et l’encombrement du convertisseur en se dispensant d’un nombre important de sous-modules et donc d’éléments de commutation et d’éléments de stockage en parallèles des chaines de sous-modules. L’isolation et le refroidissement du convertisseur de tension sont améliorés. En outre, la fabrication du convertisseur est facilitée et les coûts de fabrication sont réduits.
De plus, le convertisseur de tension selon l’invention permet de connecter entre eux deux réseaux d’alimentation électrique continus ayant des topologies différentes. De préférence, le convertisseur de tension est réversible de sorte qu’il permet les échanges de puissance du premier bras vers le second bras et inversement.
Par ailleurs, le nombre d’éléments commandables du convertisseur selon l’invention étant limité, le contrôle du convertisseur est également facilité.
De préférence, tous les condensateurs sont reliés électriquement aux points supérieurs ou inférieurs des chaines de sous-modules par des connexions électriques passives.
De préférence, ledit au moins un des condensateurs est connecté directement audit point supérieur ou inférieur. Aussi, une ligne électrique dépourvue de composant ou de nœud électrique connecte une électrode du condensateur et le point supérieur ou inférieur de la chaine de sous-modules. A titre indicatif, cela implique qu’il n’y a pas de nœud électrique entre le condensateur et le point supérieur ou inférieur de la chaine de sous-modules, et que le courant qui circule dans la connexion électrique passive n’est pas divisé entre deux branches entre le condensateur et le point supérieur ou inférieur. Le potentiel du point supérieur ou inférieur est donc sensiblement égal au potentiel de ladite électrode du condensateur. Un intérêt est là encore de réduire le nombre de composants et donc le poids et l’encombrement du convertisseur de tension.
De manière non limitative, ledit condensateur peut former l’unique composant connecté entre ledit enroulement secondaire et le point supérieur ou inférieur de la chaine de sous-modules.
Avantageusement, le premier bras et le second bras comprennent chacun trois chaines de sous-modules et le transformateur comprend trois enroulements primaires et trois enroulements secondaires, chacune des trois chaines de sous-modules du premier bras étant connectée en parallèle avec un des trois enroulements secondaires du transformateur, chacune des trois chaines de sous-modules du second bras étant connectée en parallèle avec un des trois enroulements primaires du transformateur.
De préférence le transformateur est triphasé. En variante, et sans sortir du cadre de l’invention, le transformateur triphasé peut être formé de trois transformateurs monophasés ayant chacun un enroulement primaire et un enroulement secondaire.
Préférentiellement, les sous-modules des chaines de sous-modules des premier et second bras présentent une topologie demi-pont ou une topologie pont complet. Sans sortir du cadre de l’invention, d’autres topologies de sous-modules peuvent être envisagées.
L’organe de commande d’un sous-module en demi-pont (« Half Bridge » en langue anglaise) comporte un premier élément de commutation électronique connecté en série avec le dispositif de stockage d’énergie et un deuxième élément de commutation électronique couplé entre les bornes d’entrée et de sortie du sous-module.
L’organe de commande d’un sous-module pont-complet (« Full Bridge » en langue anglaise) comporte quatre éléments de commutation.
Dans ces deux topologies, l’organe de commande comprend avantageusement une diode antiparallèle connectée en parallèle de chacun des éléments de commutation.
De manière avantageuse, les sous-modules des chaines de sous-modules du premier bras présentent une topologie en demi-pont et les sous-modules des chaines de sous-modules du second bras présentent une topologie en pont complet.
Un intérêt est de permettre de connecter entre eux deux réseaux d’alimentation électrique continus hétérogènes. En particulier, un réseau d’alimentation électrique continu comprenant un convertisseur de tension de type convertisseur source de tension (VSC pour « Voltage Source Converter » en langue anglaise) peut être connecté aux premier et second terminaux continu et un réseau d’alimentation électrique continu comprenant un convertisseur de tension de type convertisseur commuté par ligne (LCC pour « Line Commutated Converter » en langue anglaise) peut être connecté aux troisième et quatrième terminaux continus.
Sans sortir du cadre de l’invention, chacun des bras peut comprend une combinaison de sous-modules en pont complet et de sous-modules en demi-pont.
Selon un aspect particulièrement avantageux de l’invention, le convertisseur de tension comprend au moins un module de filtrage connecté en série avec le premier bras ou le second bras et configuré pour empêcher la circulation d’un courant alternatif dans ledit bras. Un module de filtrage est donc connecté en série avec le premier bras et/ou avec le second bras et est configuré pour empêcher la circulation d’un courant alternatif dans ledit bras. Un module de filtrage peut donc être connecté dans le premier bras, dans le second bras ou dans les deux bras.
Les chaines de sous-modules des premier et second bras du convertisseur de tension s’opposent efficacement à la circulation d’un courant alternatif dans lesdits bras. Cependant, en cas de perturbation ou de déséquilibre sur un des réseaux d’alimentation électrique continus connectés au convertisseur selon l‘invention, il arrive que la tension résultant de la somme des tensions insérées dans l’un des bras, générées par les chaines de sous-modules dudit bras, présente une composante alternative résiduelle de sorte qu’un courant alternatif subsiste dans le bras correspondant.
Un intérêt du module de filtrage est de filtrer et donc de supprimer cette composante alternative de la tension totale dans le bras correspondant, de manière à garantir la circulation dans ce bras d’un unique courant continu.
Le module de filtrage est avantageusement connecté en série avec les chaines de sous-modules du bras correspondant, entre les premier et second terminaux continus ou entre les troisième et quatrième terminaux continus du convertisseur.
De préférence, le module de filtrage comprend au moins un composant passif et/ou un composant actif.
On entend par composant passif un composant ne produisant pas d’énergie, de tension ou de courant. Un tel composant passif permet de stocker ou conserver une énergie. De manière non limitative, il peut s’agir d’une résistance ou d’un condensateur.
Le module de filtrage peut ne comprendre que des composants passifs de sorte qu’il forme un module de filtrage passif. Les composants passifs sont alors avantageusement dimensionnés de sorte que le module de filtrage présente une grande impédance à sa fréquence de résonance, afin de filtrer efficacement la composante alternative du courant dans le bras dans lequel il est connecté.
On entend par composant actif un composant commandable apte à générer une tension ou un courant contrôlé. De manière non limitative, il peut s’agir d’un interrupteur, d’un semi-conducteur, tel un transistor ou encore d’un sous-module comprenant au moins un semi-conducteur.
Le module de filtrage peut comprendre au moins un composant actif, de sorte qu’il forme un module de filtrage actif.
De préférence, le module de filtrage comprend une inductance et une capacité connectées en parallèle l’une de l’autre. Encore de préférence, le module de filtrage consiste en une inductance et une capacité connectées en parallèle l’une de l’autre, en série du bras correspondant.
Le module de filtrage forme alors un filtre empêchant la circulation du courant alternatif dans ledit bras.
Préférentiellement, le module de filtrage comprend une chaine de sous-modules supplémentaire comprenant une pluralité de sous-modules commandables individuellement par un organe de commande propre à chaque sous-module et chaque sous-module de ladite chaine de sous-modules supplémentaire comprenant au moins un dispositif de stockage d’énergie connectable en série avec le premier bras et/ou le second bras lorsque l’organe de commande du sous-module est dans un état commandé.
La chaîne de sous-modules supplémentaire permet de générer une tension alternative à ses bornes ayant une amplitude égale à celle de la composante alternative de la tension totale aux bornes de l’ensemble des chaines de sous-modules du bras dans lequel le module de filtrage est connecté, et ayant une phase opposée.
De manière avantageuse, chacune des chaines de sous-modules du premier bras et du second bras est en outre connectée en parallèle avec une inductance, ladite inductance étant connectée en série avec ledit condensateur et ledit enroulement primaire ou secondaire du transformateur.
L’inductance est de préférence disposée entre ledit enroulement primaire ou secondaire et ledit condensateur.
Avantageusement, le convertisseur de tension comprend un module de démarrage configuré pour charger les dispositifs de stockage d’énergie des sous-modules d’au moins un des bras du convertisseur lorsqu’il est placé dans un premier état. Lors de la charge des dispositifs de stockage d’énergie, la tension aux bornes des chaines de sous-modules augmente progressivement jusqu’à atteindre une valeur nominale.
Le module de démarrage est avantageusement connecté en série avec un des bras du convertisseur.
Le module de démarrage est de préférence connecté entre un des terminaux continus du convertisseur de tension et un point inférieur d’une des chaines de sous-modules.
De préférence, le module de démarrage comprend au moins un premier interrupteur connecté à un des terminaux continus du convertisseur et une résistance de limitation connectée en parallèle dudit interrupteur, ledit interrupteur étant ouvert lorsque le module de démarrage est placé dans le premier état.
Dans le premier état, un courant non-contrôlé apparait dans le bras en série duquel est connecté le module de démarrage. Ce courant non-contrôlé est limité par la résistance de limitation et charge progressivement les organes de stockage des sous-modules dudit bras, jusqu’à une valeur de pré-charge prédéfinie.
Cette valeur de pré-charge prédéfinie est notamment choisie de manière à permettre l’alimentation d’un module de contrôle.
De préférence, le module de démarrage peut être placé dans un second état, dans lequel ledit au moins un interrupteur est fermé, de manière à court-circuiter ladite résistance de limitation.
Le module de limitation est d’abord maintenu dans le premier état jusqu’à ce que les organes de stockage des sous-modules atteignent la valeur de pré-charge prédéfinie. Les chaines de sous-modules sont alors commandables et peuvent être commandées pour augmenter progressivement l’énergie stockée dans leurs organes de stockage. Lorsque la tension aux bornes de chaque chaine de sous-modules atteint une valeur finale sensiblement égale à la tension du réseau d’alimentation électrique continu associé, le module de démarrage est placé dans le second état.
L’ensemble des organes de stockage d’énergie des sous-modules du bras en série duquel est connecté le module de démarrage sont chargés à une valeur de charge finale. Le contrôle du courant continu circulant dans ledit bras et des courants alternatifs circulant dans les branches du convertisseur est alors rétabli et le convertisseur de tension fonctionne alors normalement.
De manière non limitative, le convertisseur peut comprendre un premier module de démarrage et un second module de démarrage connectés respectivement en série avec le premier bras et avec le second bras.
Préférentiellement, le convertisseur de tension comprend un module de contrôle configuré pour commander les organes de commande des sous-modules des chaines de sous-modules du premier bras et du second bras, de manière à réguler les tensions aux bornes desdites chaines de sous-modules.
Le module de contrôle est configuré pour réguler l’énergie stockée dans les condensateurs des sous-modules des chaines de sous-modules du premier bras et du second bras et, de préférence, de la chaine de sous-modules supplémentaire, en commandant les organes de commande des sous-modules.
Le module de contrôle permet notamment de réguler les composantes continues et alternatives des tensions insérées dans les premier et second bras, générées par les chaines de sous-modules.
En conséquence, le module de contrôle permet de réguler le courant continu circulant dans les premier et second bras et donc le courant alternatif circulant dans les condensateurs et les enroulements primaires et secondaires connectés en parallèles des chaines de sous-modules.
L’invention porte également sur une installation de transport de courant continu haute tension comprenant un premier réseau d’alimentation électrique continu, un second réseau d’alimentation électrique continu et un convertisseur de tension tel que décrit précédemment, ledit convertisseur de tension étant configuré pour connecter électriquement lesdits réseaux d’alimentation électrique continus entre eux.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
La figure 1 illustre une installation HVDC comprenant un premier mode de réalisation d’un convertisseur de tension selon l’invention ;
La figure 2 illustre un sous-module en demi-pont du convertisseur de tension de la figure 1;
La figure 3 illustre un sous-module en pont complet du convertisseur de tension de la figure 1 ;
La figure 4 illustre une installation HVDC comprenant un second mode de réalisation d’un convertisseur de tension selon l’invention ;
La figure 5 illustre une installation HVDC comprenant un troisième mode de réalisation d’un convertisseur de tension selon l’invention ;
La figure 6 illustre une première variante d’un module de filtrage du convertisseur de tension de la figure 4 ;
La figure 7 illustre une seconde variante d’un module de filtrage du convertisseur de tension de la figure 4 ; et
La figure 8 illustre une installation HVDC comprenant un quatrième mode de réalisation d’un convertisseur de tension selon l’invention.
L’invention porte sur un convertisseur de tension permettant de convertir une première tension continue en une seconde tension continue.
La figure1illustre une installation HVDC8comprenant un premier mode de réalisation d’un convertisseur de tension10selon l’invention, connectant entre eux un premier réseau d’alimentation électrique continu12et un second réseau d’alimentation électrique continu14 de l’installation. Le convertisseur de tension10selon l’invention forme donc un convertisseur DC/DC.
Comme on le constate sur la figure1, le convertisseur de tension10comprend un premier terminal continu16et un deuxième terminal continu18configurés pour être reliés électriquement au premier réseau d’alimentation électrique continu12. La tensionV DC 1 du premier réseau d’alimentation électrique continu12est illustrée entre le premier terminal continu16et le deuxième terminal continu18.
Le convertisseur de tension comprend un premier bras20s’étendant entre le premier terminal continu16et le deuxième terminal continu18. Le premier bras20comprend des première21, deuxième22et troisième23chaines de sous-modulesSM. Les première, deuxième et troisième chaines21,22,23de sous-modules sont connectées en série dans le premier bras20.
La première chaine21de sous-modules s’étend entre un premier point supérieur21aet un premier point inférieur21b. La deuxième chaine22de sous-modules s’étend entre un deuxième point supérieur22aet un deuxième point inférieur22b. La troisième chaine23de sous-modules s’étend entre un troisième point supérieur23aet un troisième point inférieur23b.
Par ailleurs, le convertisseur de tension10comprend un troisième terminal continu24et un quatrième terminal continu26configurés pour être reliés électriquement au second réseau d’alimentation électrique continu14. La tensionV DC 2 du second réseau d’alimentation électrique continu14est illustrée entre le troisième terminal continu24et le quatrième terminal continu26.
Le convertisseur de tension comprend un second bras30s’étendant entre le premier terminal continu24et le deuxième terminal continu26. Le second bras3 0comprend des quatrième3 1, cinquième3 2et sixième33chaines de sous-modulesSM. Les quatrième, cinquième et sixième chaines3 1,3 2,3 3de sous-modules sont connectées en série dans le second bras30.
La quatrième chaine3 1de sous-modules s’étend entre un quatrième point supérieur3 1aet un quatrième point inférieur3 1b. La cinquième chaine3 2de sous-modules s’étend entre un cinquième point supérieur3 2aet un cinquième point inférieur3 2b. La sixième chaine3 3de sous-modules s’étend entre un sixième point supérieur3 3aet un sixième point inférieur3 3b.
Chacune des chaines de sous-modules des premier et second bras20,30comprend une pluralité de sous-modulesSMqui peuvent être commandés suivant une séquence souhaitée. Chaque chaine de sous-modules peut comprendre de deux à plusieurs dizaines de sous-modulesSM.
Comme illustré en figure2et3, chaque sous-moduleSMcomporte un dispositif de stockage d’énergie comprenant dans cet exemple un condensateurC SM , et un organe de commande pour connecter sélectivement ce condensateur en série entre les bornes du sous-moduleSMou pour le contourner.
La figure2illustre un sous-module ayant une topologie en demi-pont (« Half-bridge » en langue anglaise). Dans ce sous-module en demi-pont, l’organe de commande comporte un premier élément de commutation électroniqueT1tel qu’un transistor bipolaire à grille isolée (« IGBT : Insulated Gate Bipolar Transistor » en langue anglaise) connecté en série avec le condensateurC SM . Ce premier élément de commutationT1et ce condensateurC SM sont montés en parallèle d’un deuxième élément de commutation électroniqueT2, également un transistor bipolaire à grille isolée (IGBT). Ce deuxième élément de commutation électroniqueT2est couplé entre les bornes d’entrée et de sortie du sous-moduleSM. Les premier et deuxième éléments de commutationT1etT2sont tous deux associés à une diode antiparallèleDreprésentée sur la figure2.
En fonctionnement, le sous-module peut être placé dans deux états distincts.
Dans un premier état dit état « on » ou commandé, le premier élément de commutationT1et le deuxième élément de commutationT2sont configurés de manière à connecter le condensateurC SM en série avec les autres sous-modules de la chaine de sous-modules. Dans un deuxième état dit état « off » ou non-commandé, le premier élément de commutationT1et le deuxième élément de commutationT2sont configurés de sorte à contourner le condensateurC SM .
Les sous-modules sont commandés selon une séquence choisie pour faire varier progressivement le nombre d’éléments de stockage d’énergie, et donc le nombre de condensateurs, qui sont connectés en série dans la chaine de sous-modules correspondante et donc dans le premier bras20et dans le second bras30du convertisseur de tension10, de façon à fournir plusieurs niveaux de tension dans ces bras.
La figure3illustre une variante du sous-module de la figure2, dans laquelle le sous-module présente une topologie en pont complet (« Full-bridge » en langue anglaise). Dans cette topologie, le sous-module comprend quatre éléments de commutationT ’1,T ’2,T ’3,T ’4, chacun étant associé en parallèle avec une diode antiparallèleD.
De manière non limitative, les sous-modules des chaines de sous-modules du premier bras peuvent présenter une topologie en demi-pont et les sous-modules des chaines de sous-modules du second bras peuvent présenter une topologie en pont complet. Ceci permet connecter entre eux deux réseaux d’alimentation électrique continus hétérogènes. En particulier, le premier réseau d’alimentation électrique continu12peut comprendre un convertisseur de tension de type convertisseur source de tension (VSC pour « Voltage Source Converter » en langue anglaise). Le second réseau d’alimentation électrique continu14peut comprendre un convertisseur de tension de type convertisseur commuté par ligne (LCC pour « Line Commutated Converter » en langue anglaise).
Dans cet exemple non limitatif, le convertisseur de tension10comprend en outre un transformateur4 0comprenant des premier4 1a, deuxième4 2aet troisième4 3aenroulements primaires associés respectivement à des premier4 1b, deuxième4 2bet troisième4 3benroulements secondaires.
Le convertisseur de tension10comprend de plus un premier condensateur34, un deuxième condensateur36, un troisième condensateur38, un quatrième condensateur44,un cinquième condensateur46et un sixième condensateur48.
Le premier condensateur34et le premier enroulement secondaire4 1 bsont connectés en série l’un par rapport à l’autre dans une première branche60s’étendant entre le premier point supérieur21 aet le premier point inférieur21 b de la première chaine de sous-modules21. Le premier condensateur34et le premier enroulement secondaire4 1bsont donc connectés en parallèle de la première chaine21de sous-modules.
Selon l’invention, le premier condensateur34est relié électriquement au premier point supérieur21ade la première chaine21de sous-modules par une première liaison électrique35formant une connexion électrique passive, dépourvue de moyens commandables et de composants actifs.
Un intérêt est de s’affranchir de l’utilisation de sous-modules dans ladite première branche6 0, afin de réduire le nombre de composants du convertisseur de tension10et ainsi réduire son poids, son encombrement et son coût de fabrication.
Le premier condensateur34est en outre relié directement au premier point supérieur, de sorte qu’aucun composant ni aucun nœud n’est disposé entre le premier condensateur34et le premier point supérieur21a.
Le deuxième condensateur36et le deuxième enroulement secondaire4 2 bsont connectés en série l’un par rapport à l’autre dans une deuxième branche6 2s’étendant entre le deuxième point supérieur22 aet le deuxième point inférieur22 bde la deuxième chaine de sous-modules22. Le deuxième condensateur36et le deuxième enroulement secondaire4 2 bsont donc connectés en parallèle de la deuxième chaine de sous-modules22.
Selon l’invention, le deuxième condensateur36est relié électriquement au deuxième point supérieur22apar une deuxième liaison électrique37formant une connexion électrique passive, dépourvue de moyens commandables. Le deuxième condensateur36est relié directement au deuxième point supérieur22ade la deuxième chaine de sous-modules.
Le troisième condensateur38et le troisième enroulement secondaire4 3 bsont connectés en série l’un par rapport à l’autre dans une troisième branche6 4s’étendant entre le troisième point supérieur23 aet le troisième point inférieur23 b de la troisième chaine de sous-modules. Le troisième condensateur38et le troisième enroulement secondaire4 3 bsont donc connectés en parallèle de la troisième chaine de sous-modules23.
Selon l’invention, le troisième condensateur38est relié électriquement au troisième point supérieur23 apar une troisième liaison électrique39formant une connexion électrique passive, dépourvue de moyens commandables. Le troisième condensateur est relié directement au troisième point supérieur.
Le quatrième condensateur44et le premier enroulement primaire4 1asont connectés en série l’un par rapport à l’autre dans une quatrième branche66s’étendant entre le quatrième point supérieur31 aet le quatrième point inférieur31 bde la quatrième chaine de sous-modules31. Le quatrième condensateur44et le premier enroulement primaire41asont donc connectés en parallèle de la quatrième chaine de sous-modules31.
Selon l’invention, le quatrième condensateur44est relié électriquement au quatrième point supérieur31 apar une quatrième liaison électrique45formant une connexion électrique passive, dépourvue de moyens commandables. Le quatrième condensateur est relié directement au quatrième point supérieur.
Le cinquième condensateur46et le deuxième enroulement primaire4 2asont connectés en série l’un par rapport à l’autre dans une cinquième branche68s’étendant entre le cinquième point supérieur32 aet le cinquième point inférieur32 bde la cinquième chaine de sous-modules32. Le cinquième condensateur46et le deuxième enroulement primaire42asont donc connectés en parallèle de la cinquième chaine de sous-modules32.
Selon l’invention, le cinquième condensateur46est relié électriquement au cinquième point supérieur32 apar une cinquième liaison électrique47formant une connexion électrique passive, dépourvue de moyens commandables. Le cinquième condensateur est relié directement au cinquième point supérieur.
Le sixième condensateur48et le troisième enroulement secondaire4 3 asont connectés en série l’un par rapport à l’autre dans une sixième branche70s’étendant entre le sixième point supérieur33aet le sixième point inférieur33 bde la sixième chaine de sous-modules. Le sixième condensateur48et le troisième enroulement primaire4 3 asont donc connectés en parallèle de la sixième chaine de sous-modules33.
Selon l’invention, le sixième condensateur48est relié électriquement au sixième point supérieur33 apar une sixième liaison électrique49formant une connexion électrique passive, dépourvue de moyens commandables. Le sixième condensateur est relié directement au sixième point supérieur.
En variante, et sans sortir du cadre de l’invention, lesdits condensateurs pourraient être reliés électriquement aux points inférieurs des chaines de sous-modules associées par des connexions électriques passives.
Selon une autre variante, de manière non limitative, chacune des branches pourrait comprendre deux condensateurs, à savoir un premier condensateur connecté au point supérieur de la chaine de sous-modules associée par une connexion électrique passive et un second condensateur connecté au point inférieur de la chaine de sous-modules associée par une connexion électrique passive.
De manière non limitative, chacun des enroulements primaires41a,42a,43aet secondaires41b,42b,43bprésente une borne supérieure reliée directement au condensateur correspondant et une borne inférieure reliée au point inférieur de la chaine de sous-modules associée en parallèle.
Le convertisseur comprend par ailleurs un module de contrôle72configuré pour commander les organes de commande des sous-modulesSMdes chaines de sous-modules21,22,23 ,31,32,33du premier bras et du second bras, de manière à réguler les tensions aux bornes desdites chaines de sous-modules.
Le fonctionnement du convertisseur de tension10de la figure1, selon l’invention va maintenant être détaillé.
Chacune des première, deuxième, troisième, quatrième, cinquième et sixième chaines21,22,23,31,32,33de sous-modulesSMse comporte comme une source de tension et permet de générer respectivement dans le premier bras20et dans le second bras30une tension insérée. Aussi, les première, deuxième et troisième chaines de sous-modules sont configurées pour générer respectivement une première tension inséréev m1 , une deuxième tension inséréev m2 et une troisième tension inséréev m3 dans le premier bras20, chacune dépendant du nombre de sous-modules commandés.
De même, les quatrième, cinquième et sixième chaines de sous-modules sont configurées pour générer respectivement une quatrième tension inséréev m4 , une cinquième tension inséréev m5 et une sixième tension inséréev m6 dans le second bras30, chacune dépendant du nombre de sous-modules commandés.
Lesdites tensionsv m1 ,v m2 ,v m3 , v m4 ,v m5 ,v m6 insérées respectivement dans le premier bras 20 et dans le second bras30sont contrôlables grâce au module de contrôle72qui permet de commander les sous-modules des chaines de sous-modules. Lesdites tensions insérées présentent une composante continue et une composante alternative contrôlables indépendamment l’une de l’autre.
Les composantes continues des première, deuxième et troisième tensions inséréesv m1 , v m2 , v m3 ont pour conséquence de générer un premier courant continui DC 1 circulant dans le premier bras20 et traversant les chaines de sous-modules de ce premier bras. Les composantes continues des quatrième, cinquième et sixième tensions inséréesv m4 ,v m5 ,v m6 ont pour conséquence de générer un second courant continui DC 2 circulant dans le second bras3 0et traversant les chaines de sous-modules de ce second bras.
La composante alternative de chacune des tensions insérées dans le premier bras et dans le second bras, générées par chacune des chaines de sous-modules, permet de générer un courant alternatif circulant dans la branche associée.
Aussi, un premier courant alternatifi AC 1 circule dans la première branche6 0et traverse le premier condensateur34et le premier enroulement secondaire41 b. De même, un deuxième courant alternatifi AC 2 circule dans la deuxième branche6 2et traverse le deuxième condensateur36et le deuxième enroulement secondaire4 2b. En outre, un troisième courant alternatifi AC 3 circule dans la troisième branche6 4et traverse le troisième condensateur38et le troisième enroulement secondaire4 3b.
Il en résulte un quatrième courant alternatifi AC 4 circulant dans la quatrième branche66et traversant le quatrième condensateur44et le premier enroulement primaire41a. Le quatrième courant alternatifi AC 4 est proportionnel au premier courant alternatifi AC 1 d’un facteur égal au rapport de transformation du transformateur entre les premiers enroulements primaires et secondaires. De plus, un cinquième courant alternatifi AC 5 circule dans la cinquième branche68et traverse le cinquième condensateur46et le deuxième enroulement primaire42a. Enfin, un sixième courant alternatifi AC 6 circule dans la sixième branche70et traverse le sixième condensateur48et le troisième enroulement primaire43a.
Le flux de puissance entre le premier et le deuxième bras est ajusté en contrôlant l’amplitude des tensions insérées. Le flux de puissance est plus particulièrement ajusté en contrôlant le déphasage respectivement entre les composantes alternatives des première et quatrième tensions insérées v m1 , v m4 , des deuxième et cinquième tensions inséréesv m2 , v m5 et des troisième et sixième tensions insérées v m3 , v m6 . Ceci permet en effet de contrôler les premier, deuxième troisième et courants alternatifsi AC1 ,i AC2 et i AC3 et par voie de conséquence les quatrième, cinquième et sixième courants alternatifsi AC 4 ,i AC 5 et i AC 6 .
Le premier condensateur34étant connecté directement et par une connexion passive au premier point supérieur21 a, le potentiel de l’électrode du condensateur connectée à la première liaison35est sensiblement égal au potentiel du premier point supérieur21a. Il en est de même pour les deuxième, troisième, quatrième, cinquième et sixième condensateurs36,38,44,46,48.
Par ailleurs, les premier, deuxième et troisième condensateurs34,36,38permettent de bloquer le passage d’un courant électrique continu respectivement dans les première, deuxième et troisième branches6 0,6 2,6 4. De même, les quatrième, cinquième et sixième condensateurs44,4 6,4 8permettent de bloquer le passage d’un courant électrique continu respectivement dans les quatrième, cinquième et sixième branches66,68,70. Aussi, lesdits condensateurs permettent de découpler la composante continue de la composante alternative des tensions insérées, générées par les chaines de sous-modules.
Le contrôle de l’amplitude et du déphasage entre les composantes alternatives des tensions insérées du premier bras et du second bras permet de contrôler les échanges de puissance entre les premier et second bras et notamment entre les chaines de sous-modules du premier bras et les chaines de sous-modules du second bras.
De plus, la fréquence des tensions alternatives circulant dans les branches peuvent être contrôlées, ce qui permet de réduire la taille et le poids des composants passifs, tels que les condensateurs des branches et les transformateurs.
En outre, le transformateur40facilite l’adaptation de tension entre le premier bras et le deuxième bras.
Le convertisseur de tension10permet donc de connecter entre eux deux réseaux d’alimentation électrique continus ayant des tensions nominales différentes. En particulier, l’utilisation de condensateurs connectés aux points supérieurs des chaines de sous-modules par des connexions électriques passives permet de réduire le poids et l’encombrement du convertisseur en se dispensant d’un nombre important de sous-modules. En outre, la fabrication du convertisseur est facilitée, le hardware de commande est simplifié et les coûts de fabrication sont réduits.
La figure4illustre une installation HVDC8comprenant un second mode de réalisation du convertisseur de tension10selon l’invention. Ce second mode de réalisation est une variante du convertisseur de tension10de la figure1.
Dans cette variante, le convertisseur de tension10est en outre muni d’un module de filtrage8 0connecté en série avec le premier bras20, entre les premier et deuxième terminaux continus16,18, et plus précisément entre le premier terminal continu16et le premier point supérieur21ade la première chaine21de sous-modules. Le module de filtrage8 0est configuré pour filtrer la composante alternative de la tension totale résultant de la somme des tensions inséréesv m1 , v m2 , v m3 dans le premier bras20, de manière à empêcher la circulation d’un courant alternatif dans le premier bras et à garantir la circulation dans le premier bras d’un unique courant continui DC 1 .
De manière non limitative, un second module de filtrage pourrait être connecté en série avec le second bras30.
Une première variante d’un module de filtrage est illustrée en figure6. Dans cet exemple, le module de filtrage8 0comprend une inductance8 2et une capacité8 4connectées en parallèle l’une de l’autre. Ces deux composants sont passifs de sorte que le module de filtrage8 0est également passif. Ladite inductance8 2et ladite capacité8 4forment un filtre.
La figure7illustre une seconde variante d’un module de filtrage8 0. Dans cet exemple, le module de filtrage8 0comprend une chaine de sous-modules supplémentaire8 6comprenant une pluralité de sous-modulesSMcommandables individuellement par un organe de commande propre à chaque sous-module et chaque sous-module de ladite chaine de sous-modules supplémentaire comprenant au moins un dispositif de stockage d’énergie connectable en série avec le premier bras ou dans le second bras lorsque l’organe de commande du sous-module est dans un état commandé. Ladite chaine de sous-modules est sensiblement identique aux première, deuxième et troisième chaines21,22,23de sous-modules. Sans sortir du cadre de l’invention, le module de filtrage pourrait comprendre des sous-modules de type Full Bridge tandis que les chaines de sous-modules du premier bras pourraient être de type Half-Bridge.
La chaîne de sous-module supplémentaire8 6permet de générer une tension alternativev m à ses bornes ayant une amplitude égale à celle de la composante alternative de la tension totale aux bornes de l’ensemble des chaines de sous-modules du bras dans laquelle le module de filtrage est connecté, et ayant une phase opposée
En se référant de nouveau à la figure4, on constate que le convertisseur de tension10comprend de plus, de manière non limitative, une première inductance74connectée en série avec le premier bras20et une seconde inductance76connectée en série avec le second bras30. La première inductance74est connectée entre le module de filtrage50et la première chaine de sous-module21.
Toujours sur la figure4, on remarque que le convertisseur de tension10comprend en outre un module de démarrage88. Dans cet exemple non limitatif, le module de démarrage comprend un interrupteur90connecté au deuxième terminal continu18du convertisseur de tension et une résistance de limitation92connectée en parallèle dudit interrupteur90. Le module de démarrage88est configuré pour charger les dispositifs de stockage d’énergieC SM des sous-modulesSMdes chaines de sous-modules afin de permettre le démarrage du convertisseur de tension10et le contrôle des courants continu et alternatifs circulant dans le convertisseur de tension.
Lorsque le module de démarrage est placé dans un premier état, ledit interrupteur90est ouvert de sorte qu’un courant non-contrôlé apparait et circule dans le premier bras20.
Les dispositifs de stockage d’énergie des sous-modules du bras se chargent et la tension aux bornes des chaines de sous-modules augmente progressivement. Les sous-modules sont ensuite commandés pour augmenter progressivement l’énergie stockée dans leurs organes de stockage. Lorsque la tension aux bornes de chaque chaine de sous-modules atteint une valeur finale sensiblement égale à la tension du réseau d’alimentation électrique continu associé, l’interrupteur90est alors fermé de manière à contourner ladite résistance de limitation92. Le module de démarrage est alors placé dans un second état.
Le contrôle du courant continu circulant dans les bras et des courants alternatifs circulant dans les branches du convertisseur est alors rétabli et le convertisseur de tension fonctionne alors normalement.
En variante, le module de démarrage88pourrait être connecté entre le premier terminal continu16et le premier point supérieur21a. Le module de démarrage88pourrait également être connecté entre le second réseau d’alimentation électrique continu14et le convertisseur, et plus précisément entre le quatrième terminal continu26et le sixième point inférieur33b ou entre le troisième terminal continu24et le quatrième point supérieur31a.
La figure5illustre une installation HVDC8comprenant un troisième mode de réalisation du convertisseur de tension10selon l’invention. Ce troisième mode de réalisation est une variante du convertisseur de tension10de la figure4.
Dans cette variante, les condensateurs sont connectés, via des connexions électriques passives, aux points inférieurs des chaines de sous-modules associées.
En variante, chacune des branches peut comprendre deux condensateurs, de sorte de sorte qu’un premier condensateur est connecté par une connexion électrique passive au point supérieur de la chaine de sous-modules associée tandis qu’un second condensateur est connecté par une connexion électrique passive au point inférieur de ladite chaine de sous-modules.
La figure8illustre une installation8comprenant un quatrième mode de réalisation d’un convertisseur de tension10selon l’invention. Dans cet exemple non limitatif, chacun des bras du convertisseur de tension ne comprend que deux chaines de sous-modules. Aussi, le premier bras20 ’du convertisseur comprend une première et une deuxième chaines de sous-modules21’,22’connectées respectivement entre des premier points supérieur et inférieur21a’,21b’et entre des deuxième points supérieur et inférieur22a’,22b’. Le second bras 30 ’comprend une troisième et une quatrième chaines de sous-modules31’,32’connectées respectivement entre des troisième points supérieur et inférieur31a’,31b’et entre des quatrième points supérieur et inférieur32a’,32b’.
Par ailleurs, le transformateur40ne comprend qu’un premier et un deuxième enroulements primaires41a ’,42a ’et un premier et un deuxième enroulements secondaires41b ’,42b ’.
Chacun des condensateurs est connecté en série avec un enroulement correspondant du transformateur dans une branche60’,64’,66’,70’et relié au point supérieur correspondant via une connexion électrique passive35’,37’,45’,47’.
Chacune des première, deuxième, troisième et quatrième chaine de sous-modules permet de générer une tension inséréev m1 ,v m2 ,v m3 ,v m4 .

Claims (14)

  1. Convertisseur de tension (10) permettant de convertir une première tension continue en une seconde tension continue, le convertisseur comprenant :
    - des premier et second terminaux continus (16,18) configurés pour être reliés électriquement à un premier réseau d’alimentation électrique continu (12);
    - des troisième et quatrième terminaux continus (24,26) configurés pour être reliés électriquement à un second réseau d’alimentation électrique continu (14);
    - un premier bras (20) s’étendant entre les premier et second terminaux continus ;
    - un second bras (30) s’étendant entre les troisième et quatrième terminaux continus,
    les premier et second bras comportant chacun une pluralité de chaines (21,22,23,31,32,33) de sous-modules connectées en série respectivement dans le premier bras et dans le second bras, chacune desdites chaines de sous-modules présentant un point supérieur (21a,22a,23a,31a,32a,33a) et un point inférieur (21b,22b,23b,31b,32b,33b) entre laquelle elle s’étend, chacune des chaines de sous-modules comprenant une pluralité de sous-modules (SM) commandables individuellement par un organe de commande (T1,T2) propre à chaque sous-module et chaque sous-module comprenant au moins un dispositif de stockage d’énergie (CSM) connectable en série respectivement dans le premier bras et dans le second bras lorsque l’organe de commande du sous-module est dans un état commandé,
    le convertisseur de tension comprenant en outre un transformateur (40) comportant une pluralité d’enroulements primaires (41a,42a,43a) et une pluralité d’enroulements secondaires (41b,42b,43b), chacune des chaines de sous-modules étant connectée en parallèle avec au moins un condensateur (34,36,38,44,46,48) et un des enroulements primaires ou secondaires du transformateur, ledit condensateur et ledit enroulement primaire ou secondaire étant connectés en série l’un par rapport à l’autre, au moins un des condensateurs étant connecté électriquement à un des points supérieurs ou inférieurs d’une des chaines de sous-modules par une connexion électrique passive (35,37,39,45,47,49).
  2. Convertisseur de tension selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un des condensateurs (34,36,38,44,46,48) est connecté directement audit point supérieur (21a,22a,23a,31a,32a,33a) ou inférieur.
  3. Convertisseur de tension selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier bras (20) et le second bras (30) comprennent chacun trois chaines (21,22,23,31,32,33) de sous-modules et dans lequel le transformateur (40) comprend trois enroulements primaires (41a,42a,43a) et trois enroulements secondaires (41b,42b,43b), chacune des trois chaines de sous-modules du premier bras étant connectée en parallèle avec un des trois enroulements secondaires du transformateur, chacune des trois chaines de sous-modules du second bras étant connectée en parallèle avec un des trois enroulements primaires du transformateur.
  4. Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les sous-modules des chaines (21,22,23,31,32,33) de sous-modules des premier et second bras (20,30) présentent une topologie demi-pont ou une topologie pont complet.
  5. Convertisseur de tension selon la revendication 4, dans lequel les sous-modules des chaines de sous-modules (21,22,23) du premier bras (20) présentent une topologie en demi-pont et dans lequel les sous-modules des chaines de sous-modules (31,32,33) du second bras (30) présentent une topologie en pont complet.
  6. Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant au moins un module de filtrage (80) connecté en série avec le premier bras (20) ou le second bras (30) et configuré pour empêcher la circulation d’un courant alternatif dans ledit bras.
  7. Convertisseur de tension selon la revendication 6, dans lequel le module de filtrage (80) comprend au moins un composant passif et/ou un composant actif.
  8. Convertisseur de tension selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le module de filtrage (80) comprend une inductance (82) et une capacité (84) connectées en parallèle l’une de l’autre.
  9. Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel le module de filtrage (80) comprend une chaine de sous-modules supplémentaire (86) comprenant une pluralité de sous-modules (SM) commandables individuellement par un organe de commande propre à chaque sous-module et chaque sous-module de ladite chaine de sous-modules supplémentaire comprenant au moins un dispositif de stockage d’énergie connectable en série avec le premier bras (20) et/ou le second bras (30) lorsque l’organe de commande du sous-module est dans un état commandé.
  10. Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant un module de démarrage (88) configuré pour charger les dispositifs de stockage d’énergie (CSM) des sous-modules d’au moins un des bras du convertisseur lorsqu’il est placé dans un premier état.
  11. Convertisseur de tension selon la revendication 10, dans lequel le module de démarrage (88) comprend au moins un premier interrupteur (90) connecté à un des terminaux continus du convertisseur et une résistance de limitation (92) connectée en parallèle dudit interrupteur, ledit interrupteur étant ouvert lorsque le module de démarrage est placé dans le premier état.
  12. Convertisseur de tension selon la revendication 11, dans lequel le module de démarrage (88) peut être placé dans un second état, dans lequel ledit au moins un interrupteur (90) est fermé, de manière à court-circuiter ladite résistance de limitation (92).
  13. Convertisseur de tension selon l’une quelconque des revendication 1 à 12, comprenant en outre un module de contrôle (72) configuré pour commander les organes de commande des sous-modules des chaines (21,22,23,31,32,33) de sous-modules du premier bras (20) et du second bras (30), de manière à réguler les tensions aux bornes desdites chaines de sous-modules.
  14. Installation de transport de courant continu haute tension (8) comprenant un premier réseau d’alimentation électrique continu (12), un second réseau d’alimentation électrique continu (14) et un convertisseur de tension (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, ledit convertisseur de tension étant configuré pour connecter électriquement lesdits réseaux d’alimentation électrique continus entre eux.
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