WO2025242594A1 - Système d'alimentation électrique - Google Patents

Système d'alimentation électrique

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WO2025242594A1
WO2025242594A1 PCT/EP2025/063667 EP2025063667W WO2025242594A1 WO 2025242594 A1 WO2025242594 A1 WO 2025242594A1 EP 2025063667 W EP2025063667 W EP 2025063667W WO 2025242594 A1 WO2025242594 A1 WO 2025242594A1
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rank
arm
capacitance
power supply
supply system
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Application number
PCT/EP2025/063667
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English (en)
Inventor
Thierry Meynard
Didier FLUMIAN
Henri Schneider
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Universite De Toulouse Ut
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National Polytechnique de Toulouse INPT
Original Assignee
Universite De Toulouse Ut
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National Polytechnique de Toulouse INPT
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Application filed by Universite De Toulouse Ut, Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Institut National Polytechnique de Toulouse INPT filed Critical Universite De Toulouse Ut
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    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/0077—Plural converter units whose outputs are connected in series
    • H—ELECTRICITY
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    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a power supply system and a power supply method using the power supply system according to the invention.
  • the invention is in the field of power electronics, especially that of partial power converters.
  • a step-up voltage converter which increases the voltage supplied by the voltage source to a voltage suitable for the electrical load.
  • the step-up voltage converter makes it possible to compensate for voltage fluctuations related to the variability of the energy sources. For example, the voltage supplied by a photovoltaic panel depends on the amount of sunlight.
  • US patent application publication US2011/0188276 A1 describes a power supply system in which a plurality of DC voltage sources use different switches of the same boost converter to supply power to the electrical load.
  • This power supply system configuration allows the voltages delivered across the switches to be lower than those of the switches in a configuration where a single voltage source, equivalent to the plurality of equivalent voltages, is used.
  • This power supply system allows the switches to be operated at half the voltages, thereby reducing losses in the boost converter.
  • the switch arm corresponding to the capacitance of rank i and the switch arm corresponding to the capacitance of rank i+3 are configured to be out of phase with respect to each other.
  • the phase shift(s) are 180°.
  • the switch arms corresponding to the capacities of rank i are configured to be in phase, and the switch arms corresponding to the capacities of rank i+3 are configured to be in phase.
  • the first inductances have the same value L
  • the second inductances have the same value between L/2 and 2L.
  • each second inductance comprises two inductances in series, each having the same value between L/4 and L.
  • each second voltage source comprises two voltage sources in series, each configured to deliver a voltage equal to that of the first voltage sources.
  • the first voltage sources are each a cell of the same voltage source, the second voltage source(s) being formed by two cells in series.
  • the first and second voltage sources are cells of the same photovoltaic panel or of the same fuel cell or of the same electrolyzer or of the same battery.
  • the switch arms are configured to be controlled in a complementary manner, two successive switch arms being configured to be controlled with opposite complementarities.
  • the switch arms corresponding to the second capacities are configured to be controlled in a complementary manner, the switch arm corresponding to the second capacity of rank i being configured to be controlled with a complementarity opposite to that of the switch arm corresponding to the second capacity of rank i+3.
  • the invention further relates to a method of supplying an electrical installation from voltage sources configured to deliver a voltage V each, said method comprising the use of an electrical supply system according to the invention, the voltage sources belonging to the first and second arms of the converter, the electrical installation being connected between the first and second ends of the capacitance arm.
  • Figure 1 represents a first example of an electrical power supply system according to the invention
  • Figure 2 represents a variant of the first example of an electrical power supply system
  • Figure 3 represents an electrical power supply system not forming part of the invention
  • Figure 4 represents a duty cycle, voltages and currents acquired during operation of the electrical power supply system of the figure
  • Figure 5 represents a duty cycle, voltages and currents acquired during operation of the electrical power supply system of the figure
  • Figure 6 represents a second example of an electrical power supply system according to the invention
  • Figure 7 represents a third example of an electrical power supply system according to the invention.
  • the power supply system 100 comprises a capacitor arm 110.
  • an “arm” of electronic components means a series of electronic components of the same type, connected one after the other, without excluding the possibility that some or all of them may also be connected to other components outside the arm.
  • an end of the arm means an extreme electrical terminal of the arm.
  • the power supply system 100 is configured to deliver a DC voltage Vbus between a first end 110a and a second end 110b of the capacitor arm 110.
  • the capacitance arm 110 comprises 4+2n capacities, n being a natural number.
  • n can take one of the integer values 0, 1, 2, 3....
  • the capacitance arm 110 therefore comprises 4 capacities C1, C2, C3, C4.
  • a switch arm T1, T2, T3, T4, respectively, is connected to the terminals of each capacitor C1-C4.
  • each switch arm T1-T4 comprises two switches.
  • the switches are, for example, transistors, such as field-effect transistors, in particular those comprising an intrinsic parallel diode.
  • each switch arm T1-T4 is connected to an electrical branch.
  • the connections of the midpoints of the switch arms T1-T4 will be described, considering the capacitances Ci from the first end 110a of the arm with capacitances 110 to the second end 110b of the arm with capacitances 110, i being a natural number between 1 and 4+2n, that is, for the first example 100, between 1 and 4.
  • Each switch arm, T2, T3, is connected to a first branch, B2, B3.
  • the first branch, B2, corresponding to the first second-order capacitor, C2 is connected to the first end, 110a, of the capacitor arm, 110.
  • the first branch, B3, corresponding to the third capacitor, C3, is connected to the second end, 110b, of the capacitor arm, 110.
  • each first branch, B2, B3, has one end connected to the midpoint of its corresponding switch arm and its other end connected to either the first end, 110a, or the second end, 110b, of the capacitor arm, 110. Furthermore, each first branch, B2, B3, includes a first DC voltage source, PV2, PV3, configured to deliver a voltage of value V, and a first inductor, L2, L3. In each first branch, B2, B3, the first voltage source, PV2, PV3, is in series with the first inductor, L2, L3.
  • a respective second branch B14 connects the midpoint of the switch arm T1 corresponding to the capacitance of rank i with the midpoint of the switch arm T4 corresponding to the capacitance of rank i+3.
  • only one second branch B14 connects the midpoint of the switch arm T1 corresponding to the capacitance of rank i with the midpoint of the switch arm T4 corresponding to the capacitance of rank i+3.
  • the second branch B14 includes a second DC voltage source PV14 configured to deliver a voltage of value 2 x V and a second inductor L14.
  • the second voltage source PV14 is in series with the second inductor L14.
  • the size of the second inductor L14 can be reduced at the expense of ripple reduction, thereby reducing the overall size of the power supply system 100.
  • the first inductors L2 and L3 have the same value L; and the second inductor L14 has a value between L/2 and 2L.
  • the second inductor L14 reduces current ripple, particularly by a factor of 4; and with a value of L/2, the second inductor does not allow not to reduce current ripple but it has a reduced size, which improves the efficiency of the power supply system 100.
  • the intermediate values between L/2 and 2L allow for adjusting a compromise between ripple reduction and the size of the second inductor L14.
  • the second inductance L14 can be a single inductance.
  • the second inductance L14 can be formed by two inductances L1, L4 in series, each having a value between L/4 and L.
  • the arrangement of the switches, the capacitors C1-C4 and the inductors L2, L3, L14 makes it possible to convert a voltage delivered by the first voltage sources PV2, PV3 and the second voltage source PV14 into a supply voltage for a load, for example a battery, connected between the first end 110a and the second end 110b of the capacitor arm 110.
  • this arrangement forms a power converter, in particular a voltage boost converter which makes it possible to deliver at the output a higher voltage than that of the first PV2, PV3 and second PV14 voltage sources.
  • the arrangement of the switches, capacitors C1-C4, and inductors L2, L3, L14 allows the voltages across the switches to be lower than those of the switches in a prior art circuit where a single voltage source, equivalent to the first voltage sources PV2, PV3, and the second voltage source PV14, is connected to a single switch arm.
  • the power supply system 100 allows the switches to be operated with voltages half as high, thereby reducing losses in the circuit.
  • the switch arms T1-T4 are controlled so that the capacitors C1-C4 have the same voltage Vc across their terminals.
  • the first example 100 of a power supply system then makes it possible to deliver a voltage Vbus equal to 4Vc.
  • the power supply system 100 makes it possible to deliver the same voltage Vc across each capacitor C1-C4, which can be half the voltage V delivered by each first voltage source PV2, PV3.
  • the voltage Vc across each capacitor C1-C4 takes a value between 1 and 0.5 times the voltage V delivered by each first voltage source PV2, PV3.
  • the voltage between The voltage across the ends of each switch arm T1-T4 is between 1 and 0.5 times the voltage V.
  • the voltages across the switches are lower than those of switches in a prior art circuit where a single voltage source, equivalent to the first voltage sources PV2, PV3, and the second voltage source PV14, is connected to a single switch arm.
  • the 100 power supply system allows the switches to be operated with voltages that can be half as high, thus reducing losses in the circuit.
  • the first voltage sources PV2, PV3 and the second voltage source PV14 are each an individual voltage source.
  • they can be photovoltaic panels, fuel cells, electrolyzers, or batteries, including rechargeable ones.
  • the first voltage sources PV2, PV3 are each a cell of the same voltage source, and the second voltage source PV14 is formed by two cells PV1, PV4 in series of this voltage source.
  • the power supply system 100 uses a single voltage source that comprises several cells.
  • the cells have identical voltages.
  • the cells may belong to the same photovoltaic panel, the same fuel cell, the same electrolyzer, or the same battery, including a rechargeable one.
  • the power supply system 100 has improved efficiency compared to the prior art.
  • Figure 2 illustrates, in a non-limiting manner, the second variant of the first example 100 of a power supply system.
  • a phase shift of 180° can be obtained by using two carriers having an angle of 180° between them to adapt the duty cycle D for the switch arm T1 corresponding to the capacitance C1 of rank 1 on the one hand, and for the switch arm T4 corresponding to the capacitance C4 of rank 4 on the other hand.
  • FIG. 3 shows the power supply system 150, which is not part of the invention.
  • One branch B1 comprises an inductor L1 and a cell PV1 of a series voltage source connected to the midpoint of the switch arm T1 corresponding to the rank 1 capacitance.
  • One branch B4 comprises an inductor L4 and a cell PV4 of a series voltage source connected to the midpoint of the switch arm T4 corresponding to the rank 4 capacitance.
  • View a) represents the duty cycles with which the switch arms T1-T4 are controlled. Starting from the bottom of the view, the curves respectively represent the duty cycle of switch arm T1 corresponding to capacitance of rank 1, the duty cycle of switch arm T2 corresponding to capacitance of rank 2, the duty cycle of switch arm T3 corresponding to capacitance of rank 3, the duty cycle of switch arm T4 corresponding to capacitance of rank 4.
  • View b) shows the voltage Vb1 measured across cell PV1 and the inductance L1 in series associated with the first-order capacitor, and the voltage Vb2 measured across cell PV4 and the inductance L4 in series associated with the fourth-order capacitor.
  • View b) further shows the voltages V1, V2, V3, V4 measured across cells PV1, PV2, PV3, PV4 of the voltage source. The unit of the voltages shown is the volt.
  • View c) represents the currents il 4, i2, i3 in Amperes flowing respectively through the second branch B14, the first branch B2 corresponding to the capacitance C2 of rank 2, and the first branch B3 corresponding to the capacitance C3 of rank 3.
  • View a) is similar to view a) of figure 4, but with different values.
  • View b) shows the voltage Va1 measured across cell PV1 and the inductance L1 in series associated with the first-order capacitor, and the voltage Va4 measured across cell PV4 and the inductance L4 in series associated with the fourth-order capacitor. View b) further shows the voltages V1, V2, V3, V4 measured across cells PV1, PV2, PV3, PV4 of the voltage source. The unit of the voltages shown is the volt.
  • View c) represents the same currents as view c) of figure 4, but with different values.
  • the switch arm T1 corresponding to the first-order capacitor and the switch arm T4 corresponding to the fourth-order capacitor are phase-controlled, as are the switch arm T2 corresponding to the second-order capacitor and the switch arm T3 corresponding to the third-order capacitor.
  • the voltages Va1, Va4 across the PV1, PV4 cells are equal and vary between 100 and 200 V.
  • the voltages V1, V2, V3, V4 measured across the PV1, PV2, PV3, PV4 cells of the voltage source are equal, and in particular have a value of 127.5 V.
  • the currents il1, i2, i3, i4 flowing through the branches B1, B2, B3, B4 associated with the capacitances C1-C4 are equal, and vary periodically according to the duty cycle D.
  • the switch arm T1 corresponding to the first-order capacitor and the switch arm T4 corresponding to the fourth-order capacitor are controlled with a phase shift of 180°.
  • the voltages V1, V2, V3, V4 measured across the PV1, PV2, PV3, PV4 cells of the voltage source are equal, and in particular have a value of 127.5V.
  • the 180° phase shift allows the frequency of the voltage Vb1 measured across the PV1 cell and the inductance L1 in series associated with the first-order capacitor to be doubled; and the voltage Vb2 measured across the terminals of cell PV4 and the inductance L4 in series associated with the fourth-order capacitor.
  • This 180° phase shift also reduces the excursion of the voltages Vb1 and Vb2.
  • the voltages Vb1 and Vb2 vary between 100 and 150V.
  • the current il4 flowing in the second branch B14 connecting the midpoint of the arm corresponding to the first-order capacitor and the midpoint of the arm corresponding to the fourth-order capacitor varies periodically over a smaller current range than in the power supply system 150, which is not part of the invention.
  • the losses in the first example 100 of the power supply system are reduced.
  • branch B2 corresponding to the capacitance of rank 2 and branch B3 corresponding to the capacitance of rank 3 vary similarly to the currents obtained in the power supply system 150 not forming part of the invention.
  • branch B2 corresponding to the capacitance of rank 2 and branch B3 corresponding to rank 3 capacitance are notably controlled with a phase shift, in particular of 180°, to further reduce the ripples of the current delivered at the output of the power supply system 100.
  • the switch arm T2 corresponding to the first capacitance of rank 2 is in phase with the switch arm T1 corresponding to the second capacitance of rank 1; the switch arm T3 corresponding to the first capacitance of rank 3 is in phase with the switch arm T4 corresponding to the second capacitance of rank 4.
  • the switch arms T1-T4 are configured to be controlled in a complementary manner.
  • a first switch on one side of the midpoint is controlled with a duty cycle D and a second switch on the other side of the midpoint is controlled with a duty cycle 1-D.
  • two successive switch arms are configured to be controlled with opposite complementarities.
  • the bottom switch is controlled with a duty cycle D and the top switch is controlled with a duty cycle 1 - D.
  • the switches are controlled with a complementarity that is opposite to the complementarity of switch arm T1 corresponding to capacitance C1 of rank 1.
  • the bottom switch is controlled with a duty cycle 1 - D and the top switch is controlled with a duty cycle D.
  • the switch arms T2, T3 corresponding to the first capacitances C2, C3 are configured to be controlled in a complementary manner.
  • the switch arm T2 corresponding to the first capacitance C2 of rank 2 is configured to be controlled with a complementarity opposite to that of the switch arm T3 corresponding to the first capacitance C3 of rank 3.
  • the switch arms T1, T4 corresponding to the second capacitances C1, C4 are configured to be controlled in a complementary manner.
  • the switch arm T1 corresponding to the second capacitance C1 of rank 1 is configured to be controlled with a complementarity opposite to that of the switch arm T4 corresponding to the second capacitance C4 of rank 4.
  • the capacitor arm 110 comprises 4+2n capacitors, where n is a natural number.
  • n can take one of the integer values 0, 1, 2, 3...
  • n is equal to 1.
  • the second example 200 is illustrated in particular in Figure 6.
  • the capacitor arm 210 comprises 6 capacitors C1-C6, and corresponding switch arms and branches.
  • the second example 200 is otherwise identical to the first example 100.
  • the power supply system 200 is configured to deliver a DC voltage between the first end 210a and the second end 210b of the capacitance arm 210.
  • the capacitance arm 210 comprises 4+2n capacitances, n being a natural number.
  • n is equal to 1: the capacitance arm 110 therefore comprises 6 capacitances C1, C2, C3, C4, C5, C6.
  • a switch arm T1, T2, T3, T4, T5, T6 respectively is connected to the terminals of each capacitor C1-C6.
  • the midpoint of each switch arm T1-T6 is connected to an electrical branch.
  • the connections of the midpoints of the switch arms T1-T4 will be described, considering the capacitors Ci from the first end 210a of the capacitance arm 210 to the second end 210b of the capacitance arm 210, i being a natural number between 1 and 4+2n, that is, for the second example 200, between 1 and 6.
  • the midpoint of the switch arm T2, T5 is connected to a first branch B2, B5.
  • the first branch B2, corresponding to the first capacitance C2 of rank 2 is also connected to the first end 210a of the capacitance arm 210.
  • the first branch B5, corresponding to the fifth capacitance C5 is also connected to the second end 210b of the capacitance arm 210.
  • each The first branch B2, B5 has one end connected to the midpoint of the corresponding switch arm and its other end connected to either the first end 21 Oa or the second end 21 Ob of the capacitor arm 210. Furthermore, each first branch B2, B5 includes a first DC voltage source PV2, PV5 configured to deliver a voltage of value V and a first inductor L2, L5. In each first branch B2, B5, the first voltage source PV2, PV5 is in series with the first inductor L2, L5.
  • a respective second branch B14, B36 connects the midpoint of the switch arm T1, T3 corresponding to the capacitance of rank i with the midpoint of the switch arm T4, T6 corresponding to the capacitance of rank i+3.
  • only one second branch B14, B36 connects the midpoint of the switch arm T1, T3 corresponding to the capacitance of rank i with the midpoint of the switch arm T4, T6 corresponding to the capacitance of rank i+3.
  • the second branch B14 includes a second DC voltage source PV14 configured to deliver a voltage of 2 x V and a second inductor L14.
  • the second voltage source PV14 is in series with the second inductor L14.
  • the second branch B36 includes a second DC voltage source PV36 configured to deliver a voltage of 2 x V and a second inductor L36.
  • the second voltage source PV36 is in series with the second inductor L36.
  • the first inductances L2, L5 have the same value L; and the second inductances L14, L36 have the same value between L/2 and 2L.
  • Each second inductance L14, L36 can be a single inductance.
  • the second inductance L14 can be formed by two inductances L1, L4 in series, each having a value between L/4 and L;
  • the second inductance L36 can be formed by two inductances L3, L6 in series, each having a value between L/4 and L.
  • the second example 200 of a power supply system has the same advantages as the first example 100 of a power supply system. However, the second example 200 of a power supply system allows for the delivery of a higher voltage than the first power supply system 100.
  • the second example 200 of a power supply system has a first and a second variant, already described.
  • the second voltage source PV14 is formed by two cells PV1, PV4 in series with the voltage source; and the second voltage source PV36 is formed by two cells PV3, PV6 in series with this voltage source.
  • the switch arm corresponding to the capacitance of rank i and the switch arm corresponding to the capacitance of rank i+3 are configured to be out of phase with respect to each other, in particular with a phase shift of 180°, as already described in relation to the first example 100 of an electrical power supply system.
  • the switch arms corresponding to the i-th capacitances are configured to be in phase, and the switch arms corresponding to the i+3 capacitances are configured to be in phase.
  • the arm T1 corresponding to the second capacitance of rank 1 and the arm T3 corresponding to the second capacitance of rank 3 are in phase; and the arm T4 corresponding to the second capacitance of rank 4 and the arm T6 corresponding to the second capacitance of rank 6 are in phase.
  • the switch arms T1-T6 are controlled so that the capacitors C1-C6 have the same voltage Vc across their terminals.
  • the second example 200 of a power supply system then makes it possible to deliver a voltage Vbus which is equal to 6Vc.
  • the voltage Vc across each capacitor C1-C6 takes a value between 1 and 0.5 times the voltage V delivered by each first voltage source PV2, PV5.
  • the switch arms T1-T6 are configured to be controlled in a complementary manner.
  • each switch arm T1, T2, T3, T4, T5, T6 a first switch on one side of the midpoint is controlled with a duty cycle D and a second switch on the other side of the midpoint is controlled with a duty cycle 1-D.
  • two successive switch arms are configured to be controlled with opposite complementarities.
  • the bottom switch is controlled with a duty cycle D and the top switch is controlled with a duty cycle 1 - D.
  • the switches are controlled with a complementarity that is opposite to the complementarity of switch arm T1 corresponding to capacitance C1 of rank 1.
  • the bottom switch is controlled with a duty cycle 1 - D and the top switch is controlled with a duty cycle D.
  • the switch arms T2, T5 corresponding to the first capacities C2, C5 are configured to be controlled in a complementary manner.
  • the switch arm T2 corresponding to the first capacity C2 of rank 2 is configured to be controlled with complementarity opposite to that of the T5 switch arm corresponding to the first C5 capacitance of rank 5.
  • the switch arms T1, T4, T3, T6 corresponding to the second capacities C1, C4, C3, C6 are configured to be controlled in a complementary manner.
  • the switch arm T1 corresponding to the second capacity C1 of rank 1 is configured to be controlled with a complementarity opposite to that of the switch arm T4 corresponding to the second capacity C4 of rank 4;
  • the switch arm T3 corresponding to the second capacity C3 of rank 3 is configured to be controlled with a complementarity opposite to that of the switch arm T6 corresponding to the second capacity C6 of rank 6.
  • the capacitor arm comprises 4+2n capacitors, n being a natural number.
  • n can take one of the integer values 0, 1, 2, 3....
  • n is equal to 2.
  • the third example 300 is illustrated in particular in Figure 7.
  • the capacitor arm 310 comprises 8 capacitors C1-C8, and switch arms and corresponding branches.
  • the third example 300 is otherwise identical to the second example 200.
  • the first inductances L2, L7 have the same value L; and the second inductances L14, L36, L58 have the same value between L/2 and 2L.
  • Each second inductance L14, L36, L58 can be a single inductance.
  • the second inductance L14 can be formed by two inductances L1, L4 in series, each having a value between L/4 and L; the second inductance L36 can be formed by two inductances L3, L6 in series, each having a value between L/4 and L; and the second inductance L58 can be formed by two inductances L5, L8 in series, each having a value between L/4 and L.
  • the power supply system 300 is configured to deliver a DC voltage between the first end 310a and the second end 310b of the capacitance arm 310.
  • the third example 300 of a power supply system has the same advantages as the first example 100 and the second example 200 of a power supply system.
  • the third example 300 of a system However, the power supply allows for a higher voltage to be delivered than in the second power supply system 200.
  • the third power supply system 300 has a first and a second variant, already described.
  • the second voltage source PV14 is formed by two cells PV1, PV4 in series with the voltage source;
  • the second voltage source PV36 is formed by two cells PV3, PV6 in series with this voltage source;
  • the second voltage source PV58 is formed by two cells PV5, PV8 in series with this voltage source.
  • the switch arm corresponding to the capacitance of rank i and the switch arm corresponding to the capacitance of rank i+3 are configured to be out of phase with respect to each other, in particular with a phase shift of 180°, as already described.
  • the switch arms corresponding to the i-th capacitances are configured to be in phase, and the switch arms corresponding to the i+3 capacitances are configured to be in phase.
  • the arm T1 corresponding to the second capacitance of rank 1, the arm T3 corresponding to the second capacitance of rank 3, and the arm T5 corresponding to the second capacitance of rank 5 are in phase; and the arm T4 corresponding to the second capacitance of rank 4, the arm T6 corresponding to the second capacitance of rank 6, and the arm T8 corresponding to the second capacitance of rank 8 are in phase.
  • the switch arms T1-T8 are controlled so that the capacitors C1-C8 have the same voltage Vc across their terminals.
  • the third example 300 of a power supply system then makes it possible to deliver a voltage Vbus which is equal to 8Vc.
  • the voltage Vc across each capacitor C1-C8 takes a value between 1 and 0.5 times the voltage V delivered by each first voltage source.
  • the switch arms T1-T8 are configured to be controlled in a complementary manner.
  • a first switch on one side of the midpoint is controlled with a duty cycle D and a second switch on the other side of the midpoint is controlled with a duty cycle 1-D.
  • two successive switch arms are configured to be controlled with opposite complementarities.
  • the bottom switch is controlled with a duty cycle D and the top switch is controlled with a duty cycle 1 - D.
  • the switches are controlled with a complementarity that is opposite to the complementarity of switch arm T1 corresponding to capacitance C1 of rank 1.
  • the bottom switch is controlled with a duty cycle 1 - D and the top switch is controlled with a duty cycle D.
  • the switch arms T2, T7 corresponding to the first capacitances C2, C7 are configured to be controlled in a complementary manner.
  • the switch arm T2 corresponding to the first capacitance C2 of rank 2 is configured to be controlled with a complementarity opposite to that of the switch arm T7 corresponding to the first capacitance C7 of rank 7.
  • the switch arms T1, T4, T3, T6, T5, T8 corresponding to the second capacities C1, C4, C3, C6, C5, C8 are configured to be controlled in a complementary manner.
  • the switch arm T1 corresponding to the second capacitance C1 of rank 1 is configured to be controlled with a complementarity opposite to that of the switch arm T4 corresponding to the second capacitance C4 of rank 4;
  • the switch arm T3 corresponding to the second capacitance C3 of rank 3 is configured to be controlled with a complementarity opposite to that of the switch arm T6 corresponding to the second capacitance C6 of rank 6;
  • the switch arm T5 corresponding to the second capacitance C5 of rank 5 is configured to be controlled with a complementarity opposite to that of the switch arm T8 corresponding to the second capacitance C8 of rank 8.
  • each corresponding switch arm is connected to only one other switch arm via a branch.
  • n that is to say the number n of capacitances, is in particular a function of the power of the first and second voltage sources and of the desired output voltage of the power supply system 100, 200, 300.
  • the switches of the power supply system 100, 200, 300 can be bidirectional, so that the system circuit is reversible.
  • the voltage sources are rechargeable battery cells, they can be charged from a voltage delivered between the first end 110a, 210a, 310a and the second end 110b, 210b, 310b of the capacitance arm 110, 210, 310.
  • the power supply system according to the invention can be used in various applications where the voltage delivered by a plurality of voltage sources, particularly by cells from the same source, must be increased to reach a voltage range sufficient to power a load.
  • the power supply system can be used in an electrolyzer for the electrical generation of hydrogen, particularly in a high-power context, such as 1 MW or 10 to 100 MW.
  • the power supply system can be used for generating electrical power from a fuel cell, photovoltaic panels, or other renewable energy sources.
  • the power supply system can be used For charging batteries, for example, a few watts in portable electronics, or around 1 kW for electric bicycles, or even 10 to 100 kW for electric vehicles.
  • the power supply system can also be used in LED lighting installations, preferably high-power lighting for monuments, shows, stadiums, or other venues.

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Abstract

L'invention concerne un système d'alimentation électrique configuré pour délivrer une tension continue depuis une première extrémité et une deuxième extrémité d'un bras de capacités. Ledit bras de capacités comporte 4+2n capacités, n étant un entier naturel, chaque capacité étant connectée aux extrémités d'un bras d'interrupteurs respectif. Ledit système d'alimentation est tel que, depuis la première extrémité du bras de capacités vers la deuxième extrémité du bras de capacités, i étant un entier naturel compris entre 1 et 4+2n : pour de premières capacités ayant pour rang i=2, respectivement i=4+2n-1, le point milieu du bras d'interrupteurs correspondant est connecté à une première branche comportant une première source de tension continue configurée pour délivrer une tension ayant une première valeur V et une première inductance en série, la première branche étant d'autre part connectée à la première extrémité du bras de capacités, respectivement à la deuxième extrémité, du bras de capacités; pour de deuxièmes capacités ayant un rang i impair différent de 4+2n-1, le point milieu du bras d'interrupteurs correspondant à la capacité de rang i et le point milieu du bras d'interrupteurs correspondant à la capacité de rang i+3 sont reliés par une deuxième branche comportant une deuxième source de tension continue configurée pour délivrer une tension ayant une valeur 2 x V et une deuxième inductance en série.

Description

Description
Titre de l'invention : Système d’alimentation électrique
Domaine technique et arrière-plan technologique
[0001] La présente invention concerne un système d’alimentation électrique et un procédé d’alimentation utilisant le système d’alimentation selon l’invention. En particulier, l’invention est dans le domaine de l’électronique de puissance, notamment celui des convertisseurs à puissance partielle.
[0002] Il est connu d’alimenter un consommateur électrique depuis une source de tension ayant une tension inférieure à la tension du consommateur électrique. A cet effet, on utilise un convertisseur de tension élévateur, qui élève la tension délivrée par la source de tension vers une tension adaptée au consommateur électrique. En particulier, pour les sources d’énergies renouvelables, le convertisseur de tension élévateur permet de compenser des fluctuations de tension liées à la variabilité des sources d’énergie. Par exemple, la tension délivrée par un panneau photovoltaïque est dépendante de l’ensoleillement.
[0003] La publication de demande de brevet US2011 /0188276 A1 décrit un système d’alimentation électrique, dans lequel une pluralité de sources de tension continue utilisent des interrupteurs différents d’un même convertisseur de tension élévateur pour alimenter le consommateur électrique. Cette configuration de système d’alimentation électrique permet de délivrer des tensions aux bornes des interrupteurs qui sont inférieures à celles des interrupteurs dans une configuration où une seule source de tension, équivalente à la pluralité de tension équivalente est utilisée. Ce système d’alimentation électrique permet d’opérer les interrupteurs avec des tensions deux fois moindres, ce qui permet de réduire les pertes dans le convertisseur de tension.
[0004] Cependant, avec le développement de l’électrification, il est primordial d’améliorer l’efficacité des systèmes d’alimentation électriques.
[0005] Il est donc recherché un système d’alimentation électrique permettant de diminuer encore les pertes dans un système d’alimentation électrique.
Résumé de l’invention
[0006] A cet effet, l’invention propose un système d’alimentation électrique configuré pour délivrer une tension continue depuis une première extrémité et une deuxième extrémité d’un bras de capacités : ledit bras de capacités comportant 4+2n capacités, n étant un entier naturel, chaque capacité étant connectée aux extrémités d’un bras d’interrupteurs respectif, ledit système d’alimentation étant tel que, depuis la première extrémité du bras de capacités vers la deuxième extrémité du bras de capacités, i étant un entier naturel compris entre 1 et 4+2n : pour de premières capacités ayant pour rang i=2, respectivement i=4+2n- 1 , le point milieu du bras d’interrupteurs correspondant est connecté à une première branche comportant une première source de tension continue configurée pour délivrer une tension ayant une première valeur V et une première inductance en série, la première branche étant d’autre part connectée à la première extrémité du bras de capacités, respectivement à la deuxième extrémité, du bras de capacités ; pour de deuxièmes capacités ayant un rang i impair différent de 4+2n-1 , le point milieu du bras d’interrupteurs correspondant à la capacité de rang i et le point milieu du bras d’interrupteurs correspondant à la capacité de rang i+3 sont reliés par une deuxième branche comportant une deuxième source de tension continue configurée pour délivrer une tension ayant une valeur 2 x V et une deuxième inductance en série.
[0007] En connectant la deuxième branche entre le point milieu du bras d’interrupteurs correspondant à la capacité de rang i et le point milieu du bras correspondant à la capacité de rang i+3 et grâce aux premières branches, il devient possible d’améliorer l’efficacité du système d’alimentation électrique par rapport à l’art antérieur et notamment d’obtenir des ondulations du courant en sortie du système d’alimentation électrique réduites par rapport à l’art antérieur et/ou de réduire la taille du système d’alimentation électrique par rapport à l’art antérieur.
[0008] Selon un mode de réalisation, pour chaque couple de deuxièmes capacités de rang i et de rang i+3, le bras d’interrupteurs correspondant à la capacité de rang i et le bras d’interrupteurs correspondant à la capacité de rang i+3 sont configurés pour être déphasés l’un par rapport à l’autre.
[0009] Selon une variante, le bras d’interrupteurs correspondant à la première capacité de rang i=2 et le bras d’interrupteurs correspondant à la première capacité de rang i=4+2n-1 sont configurés pour être déphasés l’un par rapport à l’autre.
[00010] Selon une variante, le ou les déphasages sont de 180°.
[00011] Selon un mode de réalisation, pour l’ensemble des deuxièmes capacités, les bras d’interrupteurs correspondant aux capacités de rang i sont configurés pour être en phase, et les bras d’interrupteurs correspondant aux capacités de rang i+3 sont configurés pour être en phase.
[00012] Selon une variante : pour la première capacité de rang i=2, le bras d’interrupteurs correspondant est en phase avec les bras d’interrupteurs correspondant aux deuxièmes capacités de rang i, et pour la première capacité de rang i=4+2n- 1 , le bras d’interrupteur correspondant est en phase avec les bras d’interrupteurs correspondant aux deuxièmes capacités de rang i+3.
[00013] Selon un mode de réalisation, les premières inductances ont une même valeur L, et les deuxièmes inductances ont une même valeur comprise entre L/2 et 2L.
[00014] Selon une variante, chaque deuxième inductance comprend deux inductances en série, chacune ayant une même valeur comprise entre L/4 et L.
[00015] Selon un mode de réalisation, chaque deuxième source de tension comprend deux sources de tension en série, chacune étant configurée pour délivrer une tension égale à celle des premières sources de tensions.
[00016] Selon un mode de réalisation, les premières sources de tension sont chacune une cellule d’une même source de tension, la ou les deuxièmes sources de tension étant formées par deux cellules en série.
[00017] Selon une variante, les premières et deuxièmes sources de tension sont des cellules d’un même panneau photo voltaïque ou d’une même pile à combustible ou d’un même électrolyseur ou d’une même batterie.
[00018] Selon un mode de réalisation, les bras d’interrupteurs sont configurés pour être commandés de manière complémentaire, deux bras d’interrupteurs successifs étant configurés pour être commandés avec des complémentarités opposées.
[00019] Selon un mode de réalisation, les bras d’interrupteurs correspondant aux premières capacités sont configurés pour être commandés de manière complémentaire, le bras d’interrupteurs correspondant à la première capacité de rang i=2 étant configuré pour être commandé avec une complémentarité opposée à celle du bras d’interrupteurs correspondant à la première capacité de rang i=4+2n-1 .
[00020] Selon un mode de réalisation, les bras d’interrupteurs correspondant aux deuxièmes capacités sont configurés pour être commandés de manière complémentaire, le bras d’interrupteurs correspondant à la deuxième capacité de rang i étant configuré pour être commandé avec une complémentarité opposée à celle du bras d’interrupteurs correspondant à la deuxième capacité de rang i+3.
[00021] L’invention concerne en outre un procédé d’alimentation d’une installation électrique à partir de sources de tension configurées pour délivrer chacune une tension V, ledit procédé comprenant l’utilisation d’un système d’alimentation électrique selon l’invention, les sources de tension appartenant aux premiers bras et aux deuxièmes bras du convertisseur, l’installation électrique étant connectée entre la première extrémité et la deuxième extrémité du bras de capacités.
Brève description des figures
[00022] La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée. Sur les figures annexées :
[00023] la figure 1 représente un premier exemple d’un système d’alimentation électrique selon l’invention ;
[00024] la figure 2 représente une variante du premier exemple de système d’alimentation électrique ;
[00025] la figure 3 représente un système d’alimentation électrique ne faisant pas partie de l’invention ;
[00026] la figure 4 représente un rapport cyclique, des tensions et des courants acquis lors d’un fonctionnement du système d’alimentation électrique de la figure
2 ;
[00027] la figure 5 représente un rapport cyclique, des tensions et des courants acquis lors d’un fonctionnement du système d’alimentation électrique de la figure [00028] la figure 6 représente un deuxième exemple d’un système d’alimentation électrique selon l’invention ;
[00029] la figure 7 représente un troisième exemple d’un système d’alimentation électrique selon l’invention.
Description détaillée
[00030] Un premier exemple 100 de système d’alimentation électrique selon l’invention va être décrit en faisant référence à la figure 1 .
[00031] Le système d’alimentation électrique 100 comprend un bras de capacités 110. En particulier, dans le contexte de la présente demande, un « bras » de composants électroniques désigne une succession de composants électroniques du même type, connectés l’un à la suite de l’autre, sans qu’il soit exclu que certains d’entre eux, ou la totalité, soient par ailleurs connectés à d’autres composants extérieurs au bras. Notamment, une extrémité du bras désigne une borne électrique extrémale du bras. Le système d’alimentation 100 est configuré pour délivrer une tension continue Vbus entre une première extrémité 110a et une deuxième extrémité 110b du bras de capacités 110.
[00032] Selon l’invention, le bras de capacités 110 comporte 4+2n capacités, n étant un entier naturel. Autrement dit, n peut prendre l’une des valeurs entières 0, 1 , 2, 3.... Dans l’exemple 100 illustré en figure 1 , n est égal à 0 : le bras de capacités 110 comprend donc 4 capacités C1 , C2, C3, C4.
[00033] Un bras d’interrupteurs T1 , T2, T3, T4 respectif est connecté aux bornes de chaque capacité C1 -C4. Notamment, chaque bras d’interrupteurs T1 -T4 comprend deux interrupteurs. Les interrupteurs sont par exemple des transistors, tels que des transistors à effet de champ, notamment comprenant une diode intrinsèque parallèle.
[00034] Le point milieu de chaque bras d’interrupteurs T1 -T4 est connecté à une branche électrique. Les connexions des points milieux des bras d’interrupteurs T1 -T4 vont être décrites, en considérant les capacités Ci depuis la première extrémité 110a du bras de capacités 110 vers la deuxième extrémité 110b du bras de capacités 110, i étant un entier naturel compris entre 1 et 4+2n, c’est-à- dire, pour le premier exemple 100, entre 1 et 4.
[00035] Pour des premières capacités C2, C3 ayant pour rang i=2 et i= 4+2n-1 , c’est-à-dire pour le premier exemple 100, i=2 et i=3, le point milieu du bras d’interrupteurs T2, T3 est connecté à une première branche B2, B3. La première branche B2 correspondant à la première capacité C2 de rang 2 est d’autre part connectée à la première extrémité 110a du bras de capacités 110. La première branche B3 correspondant à la troisième capacité C3 est d’autre part connectée à la deuxième extrémité 110b du bras de capacités 110. Autrement dit, chaque première branche B2, B3 a une extrémité connectée au point milieu du bras d’interrupteurs correspondant et son autre extrémité connectée à la première extrémité 110a ou à la deuxième extrémité 110b du bras de capacités 110. En outre, chaque première branche B2, B3 comprend une première source de tension continue PV2, PV3 configurée pour délivrer une tension de valeur V et une première inductance L2, L3. Dans chaque première branche B2, B3, la première source de tension PV2, PV3 est en série avec la première inductance L2, L3.
[00036] Pour des deuxièmes capacités ayant un rang i impair, différent de 4+2n-1 , une deuxième branche B14 respective relie le point milieu du bras d’interrupteurs T1 correspondant à la capacité de rang i avec le point milieu du bras d’interrupteurs T4 correspondant à la capacité de rang i+3. En particulier, une seule deuxième branche B14 relie le point milieu du bras d’interrupteur T1 correspondant à la capacité de rang i avec le point milieu du bras d’interrupteurs T4 correspondant à la capacité de rang i+3. Autrement dit, dans le premier exemple 100, une deuxième capacité C1 a un rang i=1 impair, une deuxième branche B14 relie le point milieu du bras d’interrupteurs T1 correspondant à la capacité C1 de rang i=1 avec le point milieu du bras d’interrupteurs T4 correspondant à la capacité de rang i+3=4. La deuxième branche B14 comporte une deuxième source de tension continue PV14 configurée pour délivrer une tension de valeur 2 x V et une deuxième inductance L14. La deuxième source de tension PV14 est en série avec la deuxième inductance L14.
[00037] On peut choisir de réduire la taille de la deuxième inductance L14 au détriment de la réduction des ondulations et ainsi réduire l’encombrement du système d’alimentation électrique 100. En particulier, les premières inductances L2, L3 ont une même valeur L ; et la deuxième inductance L14 a une valeur comprise entre L/2 et 2L. Notamment, avec une valeur de 2L, la deuxième inductance L14 permet de réduire les ondulations de courant, en particulier dans un rapport de 4 ; et avec une valeur de L/2, la deuxième inductance ne permet pas de réduire les ondulations de courant mais elle présente une taille réduite, ce qui améliore l’efficacité du système d’alimentation électrique 100. Les valeurs intermédiaires entre L/2 et 2L permettent d’ajuster un compromis entre la réduction des ondulations et la taille de la deuxième inductance L14.
[00038] La deuxième inductance L14 peut être une seule inductance.
Alternativement, la deuxième inductance L14 peut être formée par deux inductances L1 , L4 en série, chacune ayant une valeur comprise entre L/4 et L.
[00039] L’agencement des interrupteurs, des capacités C1 -C4 et des inductances L2, L3, L14 permet de convertir une tension délivrée par les premières sources de tension PV2, PV3 et la deuxième source de tension PV14 en une tension d’alimentation d’une charge, par exemple une batterie, connectée entre la première extrémité 110a et la deuxième extrémité 110b du bras de capacités 110. En particulier, cet agencement forme un convertisseur de puissance, notamment un convertisseur élévateur de tension qui permet de délivrer en sortie une tension plus élevée que celle des premières PV2, PV3 et deuxième PV14 sources de tension.
[00040] L’agencement des interrupteurs, des capacités C1 -C4 et des inductances L2, L3, L14 permet de délivrer des tensions aux bornes des interrupteurs qui sont inférieures à celles des interrupteurs d’un circuit de l’art antérieur où une seule source de tension, équivalente aux premières sources de tension PV2, PV3 et à la deuxième source de tension PV14, est connectée à un seul bras d’interrupteurs. Le système d’alimentation électrique 100 permet d’opérer les interrupteurs avec des tensions deux fois moindres, ce qui permet de réduire les pertes dans le circuit.
[00041] En particulier, les bras d’interrupteurs T1 -T4 sont commandés de sorte que les capacités C1 -C4 présentent la même tension Vc à leurs bornes. Le premier exemple 100 de système d’alimentation électrique permet alors de délivrer une tension Vbus qui est égale à 4Vc. Notamment, le système d’alimentation 100 permet de délivrer une même tension Vc aux bornes de chaque capacité C1 -C4, qui peut être 2 fois inférieure à la tension délivrée V par chaque première source de tension PV2, PV3. En particulier, en fonction d’un rapport cyclique D commandant les bras d’interrupteurs T1 -T4, la tension Vc aux bornes de chaque capacité C1 -C4 prend une valeur comprise entre 1 et 0, 5 fois la tension V délivrée par chaque première source de tension PV2, PV3. Ainsi, la tension entre les extrémités de chaque bras d’interrupteurs T1 -T4 est comprise entre 1 et 0,5 fois la tension V. Les tensions aux bornes des interrupteurs sont donc inférieures à celles des interrupteurs d’un circuit de l’art antérieur où une seule source de tension, équivalente aux premières sources de tension PV2, PV3 et à la deuxième source de tension PV14, est connectée à un seul bras d’interrupteurs. Le système d’alimentation électrique 100 permet d’opérer les interrupteurs avec des tensions pouvant être deux fois moindres, ce qui permet de réduire les pertes dans le circuit.
[00042] En connectant la deuxième branche B14 entre le point milieu du bras d’interrupteurs T1 correspondant à la capacité de rang 1 et le point milieu du bras T4 correspondant à la capacité de rang 4, il est possible de contrôler indépendamment le potentiel aux bornes de la deuxième branche B14. Ainsi, en cours de fonctionnement, les bras d’interrupteurs T1 , T4 correspondant à la capacité C1 de rang 1 et à la capacité C4 de rang 4 peuvent être déphasés l’un par rapport à l’autre. Et, grâce en outre aux premières branches B2, B3, on peut obtenir des ondulations du courant en sortie du système d’alimentation électrique 100 réduites par rapport à l’art antérieur ou réduire la taille du système d’alimentation électrique par rapport à l’art antérieur.
[00043] Selon une première variante du premier exemple 100 de système d’alimentation électrique, les premières sources de tension PV2, PV3 et la deuxième source de tension PV14 sont chacune une source de tension individuelle. Par exemple, elles peuvent être des panneaux photovoltaïques, des piles à combustible, des électrolyseurs, ou des batteries, notamment rechargeables.
[00044] Selon une deuxième variante du premier exemple 100 de système d’alimentation électrique, les premières sources de tension PV2, PV3 sont chacune une cellule d’une même source de tension, et la deuxième source de tension PV14 est formée par deux cellules PV1 , PV4 en série de cette source de tension. Autrement dit, le système d’alimentation électrique 100 utilise une seule source de tension qui comprend plusieurs cellules. En particulier, les cellules présentent des tensions identiques. Les cellules peuvent appartenir à un même panneau photovoltaïque, une même pile à combustible, un même électrolyseur, ou une même batterie, notamment rechargeable. En prévoyant un bras d’interrupteurs par cellule de la source de tension, on peut réduire la tension vue par les interrupteurs par rapport à un art antérieur dans lequel toutes les cellules de la source de tension sont connectées à un même bras d’interrupteurs. En outre, en prévoyant deux cellules PV1 , PV4 en série dans la deuxième branche B14 connectée entre les points milieux du bras d’interrupteurs T1 correspondant à la capacité C1 de rang 1 et du bras d’interrupteurs T4 correspondant à la capacité C4 de rang 4, les ondulations de courant en sortie du système 100 peuvent être réduites par rapport à l’art antérieur, notamment à inductances constantes, en particulier en ajustant un déphasage entre les bras d’interrupteurs T1 , T4 correspondant à la capacité C1 de rang 1 et à la capacité C4 de rang 4. Ainsi, en agençant judicieusement les cellules de la source de tension, le système d’alimentation électrique 100 a une efficacité améliorée par rapport à l’art antérieur.
[00045] Notamment, un déphasage de 180°permet de réduire au mieux les ondulations du courant, notamment à inductances constantes. Ceci sera mieux compris en comparant le premier exemple 100 de système d’alimentation électrique avec un système d’alimentation électrique 150 ne faisant pas partie de l’invention (visible sur la figure 3).
[00046] La figure 2 illustre de manière non limitative la deuxième variante du premier exemple 100 de système d’alimentation électrique. Comme par exemple illustré en figure 2, un déphasage de 180° peut être obtenu en utilisant deux porteuses ayant un angle de 180° entre elles pour adapter le rapport cyclique D pour le bras d’interrupteurs T1 correspondant à la capacité C1 de rang 1 d’une part, et pour le bras d’interrupteurs T4 correspondant à la capacité C4 de rang 4 d’autre part.
[00047] La figure 3 représente le système d’alimentation électrique 150 ne faisant pas partie de l’invention. Le système d’alimentation électrique 150 est identique au premier exemple 100 si ce n’est que le point milieu du bras d’interrupteurs T 1 correspondant à la capacité C1 de rang i=1 et le point milieu du bras d’interrupteurs T4 correspondant à la capacité de rang i+3=4 sont reliés par deux branches B1 , B4. Une branche B1 comprend une inductance L1 et une cellule PV1 d’une source de tension en série connectées au point milieu du bras d’interrupteurs T1 correspondant à la capacité de rang 1 . Une branche B4 comprend une inductance L4 et une cellule PV4 d’une source de tension en série connectées au point milieu du bras d’interrupteurs T4 correspondant à la capacité de rang 4. Les deux branches B1 , B4 sont connectées au nœud auquel la capacité C2 de rang i=2 et la capacité C3 de rang i=3 sont par ailleurs connectées.
[00048] Les tensions et les courants mesurés pendant un fonctionnement du premier exemple de système d’alimentation 100 sont représentés en figure 4.
[00049] La vue a) représente les rapports cycliques avec lesquels les bras d’interrupteurs T1 -T4 sont commandés. En partant du bas de la vue, les courbes représentent respectivement le rapport cyclique du bras d’interrupteurs T1 correspondant à la capacité de rang 1 , le rapport cyclique du bras d’interrupteurs T2 correspondant à la capacité de rang 2, le rapport cyclique du bras d’interrupteurs T3 correspondant à la capacité de rang 3, le rapport cyclique du bras d’interrupteurs T4 correspondant à la capacité de rang 4.
[00050] La vue b) représente la tension Vb1 mesurée aux bornes de la cellule PV1 et l’inductance L1 en série associées à la capacité de rang 1 , et la tension Vb2 mesurée aux bornes de la cellule PV4 et l’inductance L4 en série associées à la capacité de rang 4. La vue b) représente en outre les tensions V1 , V2, V3, V4 mesurées aux bornes des cellules PV1 , PV2, PV3, PV4 de la source de tension. L’unité des tensions représentée est le volt.
[00051] La vue c) représente les courants il 4, i2, i3 en Ampère parcourant respectivement la deuxième branche B14, la première branche B2 correspondant à la capacité C2 de rang 2, et la première branche B3 correspondant à la capacité C3 de rang 3.
[00052] Les tensions et les courants mesurés pendant un fonctionnement du système d’alimentation électrique150 ne faisant pas partie de l’invention sont représentés en figure 5.
[00053] La vue a) est similaire à la vue a) de la figure 4, mais avec des valeurs différentes.
[00054] La vue b) représente la tension Va1 mesurée aux bornes de la cellule PV1 et l’inductance L1 en série associées à la capacité de rang 1 , et la tension Va4 mesurée aux bornes de la cellule PV4 et l’inductance L4 en série associées à la capacité de rang 4. La vue b) représente en outre les tensions V1 , V2, V3, V4 mesurées aux bornes des cellules PV1 , PV2, PV3, PV4 de la source de tension. L’unité des tensions représentée est le Volt.
[00055] La vue c) représente les mêmes courants que la vue c) de la figure 4, mais avec des valeurs différentes. [00056] Comme illustré dans la vue a) de la figure 5, le bras d’interrupteurs T1 correspondant à la capacité de rang 1 et le bras d’interrupteurs T4 correspondant à la capacité de rang 4 sont commandés en phase, de même que le bras d’interrupteurs T2 correspondant à la capacité de rang 2 et le bras d’interrupteurs T3 correspondant à la capacité de rang 3. En vue b), les tensions Va1 , Va4 aux bornes des cellules PV1 , PV4 sont égales et varient entre 100 et 200V. Les tensions V1 , V2, V3, V4 mesurées aux bornes des cellules PV1 , PV2, PV3, PV4 de la source de tension sont égales, et ont notamment une valeur de 127,5V. En vue c), les courants il , i2, i3, i4 parcourant les branches B1 , B2, B3, B4 associés aux capacités C1 -C4 sont égaux, et varient périodiquement en fonction du rapport cyclique D.
[00057] En revenant à la figure 4, vue a), dans le système d’alimentation électrique 100, le bras d’interrupteurs T1 correspondant à la capacité de rang 1 et le bras d’interrupteurs T4 correspondant à la capacité de rang 4 sont notamment commandés avec un déphasage de 180°. Comme par exemple illustré dans la vue b), les tensions V1 , V2, V3, V4 mesurées aux bornes des cellules PV1 , PV2, PV3, PV4 de la source de tension sont égales, et ont notamment une valeur de 127,5V. Le déphasage de 180° permet de doubler la fréquence de la tension Vb1 mesurée aux bornes de la cellule PV1 et l’inductance L1 en série associées à la capacité de rang 1 ; et la tension Vb2 mesurée aux bornes de la cellule PV4 et l’inductance L4 en série associées à la capacité de rang 4. Ce déphasage de 180° permet en outre de réduire l’excursion des tensions Vb1 , Vb2. Notamment, les tensions Vb1 , Vb2 varient entre 100 et 150V. Comme illustré dans la vue c), le courant il 4 circulant dans la deuxième branche B14 reliant le point milieu du bras correspondant à la capacité de rang i=1 et le point milieu du bras correspondant à la capacité de rang i=4 varie périodiquement sur un intervalle de courant plus faible que dans le système d’alimentation électrique 150 ne faisant pas partie de l’invention. Ainsi, les pertes dans le premier exemple 100 de système d’alimentation électrique sont réduites.
[00058] Les courants i2, i3 circulant respectivement dans la branche B2 correspondant à la capacité de rang 2 et la branche B3 correspondant à la capacité de rang 3 varient de manière similaire aux courants obtenus dans le système d’alimentation électrique 150 ne faisant pas partie de l’invention. Cependant, la branche B2 correspondant à la capacité de rang 2 et la branche B3 correspondant à la capacité de rang 3 sont notamment commandées avec un déphasage, en particulier de 180°, pour réduire encore les ondulations du courant délivré en sortie du système d’alimentation électrique 100.
[00059] En particulier, pour faciliter la commande du système d’alimentation électrique 100, le bras d’interrupteurs T2 correspondant à la première capacité de rang 2 est en phase avec le bras d’interrupteurs T1 correspondant à la deuxième capacité de rang 1 ; le bras d’interrupteurs T3 correspondant à la première capacité de rang 3 est en phase avec le bras d’interrupteurs T4 correspondant à la deuxième capacité de rang 4.
[00060] Les déphasages entre les bras T1 -T4 ont été expliqués en relation avec la deuxième variante, mais ils s’appliquent de manière similaire dans la première variante.
[00061] Notamment, les bras d’interrupteurs T1 -T4 sont configurés pour être commandés de manière complémentaire. Autrement dit, dans chaque bras d’interrupteurs T1 , T2, T3, T4, un premier interrupteur d’un côté du point milieu est commandé avec un rapport cyclique D et un deuxième interrupteur de l’autre côté du point milieu est commandé avec un rapport cyclique 1 -D.
[00062] En particulier, deux bras d’interrupteurs successifs sont configurés pour être commandés avec des complémentarités opposées. Ainsi, par exemple, dans le bras d’interrupteurs T1 correspondant à la capacité C1 de rang 1 , l’interrupteur du bas est commandé avec un rapport cyclique D et l’interrupteur du haut est commandé avec un rapport cyclique 1 -D. Dans le bras d’interrupteurs T2 correspondant à la capacité C2 de rang 2, les interrupteurs sont commandés avec une complémentarité qui est opposée à la complémentarité du bras d’interrupteurs T1 correspondant à la capacité C1 de rang 1 . Autrement dit, dans le bras d’interrupteurs T2 correspondant à la capacité C2 de rang 2, l’interrupteur du bas est commandé avec un rapport cyclique 1 -D et l’interrupteur du haut est commandé avec un rapport cyclique D.
[00063] Notamment, les bras d’interrupteurs T2, T3 correspondant aux premières capacités C2, C3 sont configurés pour être commandés de manière complémentaire. Le bras d’interrupteurs T2 correspondant à la première capacité C2 de rang 2 est configuré pour être commandé avec une complémentarité opposée à celle du bras d’interrupteurs T3 correspondant à la première capacité C3 de rang 3. [00064] Notamment, les bras d’interrupteurs T1 , T4 correspondant aux deuxièmes capacités C1 , C4 sont configurés pour être commandés de manière complémentaire. Le bras d’interrupteurs T1 correspondant à la deuxième capacité C1 de rang 1 est configuré pour être commandé avec une complémentarité opposée à celle du bras d’interrupteurs T4 correspondant à la deuxième capacité C4 de rang 4.
[00065] Selon l’invention, le bras de capacités 110 comporte 4+2n capacités, n étant un entier naturel. Autrement dit, n peut prendre l’une des valeurs entières 0, 1 , 2, 3...Dans un deuxième exemple 200 d’un système d’alimentation électrique selon l’invention, n est égal à 1 . Le deuxième exemple 200 est notamment illustré en figure 6. Le bras de capacités 210 comprend 6 capacités C1 -C6, et des bras d’interrupteurs et des branches correspondantes. Le deuxième exemple 200 est par ailleurs identique au premier exemple 100.
[00066] Le système d’alimentation 200 est configuré pour délivrer une tension continue entre la première extrémité 210a et la deuxième extrémité 210b du bras de capacités 210.
[00067] Selon l’invention, le bras de capacités 210 comporte 4+2n capacités, n étant un entier naturel. Dans l’exemple 200 de système d’alimentation électrique, n est égal à 1 : le bras de capacités 110 comprend donc 6 capacités C1 , C2, C3, C4, C5, C6.
[00068] Un bras d’interrupteurs T1 , T2, T3, T4, T5, T6 respectif est connecté aux bornes de chaque capacité C1 -C6. Le point milieu de chaque bras d’interrupteurs T1 -T6 est connecté à une branche électrique. Les connexions des points milieux des bras d’interrupteurs T1 -T4 vont être décrites, en considérant les capacités Ci depuis la première extrémité 210a du bras de capacités 210 vers la deuxième extrémité 210b du bras de capacités 210, i étant un entier naturel compris entre 1 et 4+2n, c’est-à-dire, pour le deuxième exemple 200, entre 1 et 6.
[00069] Pour des premières capacités C2, C5 ayant pour rang i=2 et i= 4+2n-1 , c’est-à-dire pour le deuxième exemple 200, i=2 et i=5, le point milieu du bras d’interrupteurs T2, T5 est connecté à une première branche B2, B5. La première branche B2 correspondant à la première capacité C2 de rang 2 est d’autre part connectée à la première extrémité 210a du bras de capacités 210. La première branche B5 correspondant à la cinquième capacité C5 est d’autre part connectée à la deuxième extrémité 210b du bras de capacités 210. Autrement dit, chaque première branche B2, B5 a une extrémité connectée au point milieu du bras d’interrupteurs correspondant et son autre extrémité connectée à la première extrémité 21 Oa ou à la deuxième extrémité 21 Ob du bras de capacités 210. En outre, chaque première branche B2, B5 comprend une première source de tension continue PV2, PV5 configurée pour délivrer une tension de valeur V et une première inductance L2, L5. Dans chaque première branche B2, B5, la première source de tension PV2, PV5 est en série avec la première inductance L2, L5.
[00070] Pour des deuxièmes capacités ayant un rang i impair, différent de 4+2n-1 , une deuxième branche B14, B36 respective relie le point milieu du bras d’interrupteurs T1 , T3 correspondant à la capacité de rang i avec le point milieu du bras d’interrupteurs T4, T6 correspondant à la capacité de rang i+3. En particulier, une seule deuxième branche B14, B36 relie le point milieu du bras d’interrupteurs T1 , T3 correspondant à la capacité de rang i avec le point milieu du bras d’interrupteurs T4, T6 correspondant à la capacité de rang i+3. Autrement dit, dans le deuxième exemple 200, une deuxième capacité C1 a un rang i=1 impair, une deuxième branche B14 relie le point milieu du bras d’interrupteurs T1 correspondant à la capacité C1 de rang i=1 avec le point milieu du bras d’interrupteurs T4 correspondant à la capacité de rang i+3=4. La deuxième branche B14 comporte une deuxième source de tension continue PV14 configurée pour délivrer une tension de valeur 2 x V et une deuxième inductance L14. La deuxième source de tension PV14 est en série avec la deuxième inductance L14. En outre, dans le deuxième exemple 200, une deuxième capacité C3 a un rang i=3 impair, une deuxième branche B36 relie le point milieu du bras d’interrupteurs T3 correspondant à la capacité C3 de rang i=3 avec le point milieu du bras d’interrupteurs T6 correspondant à la capacité de rang i+3=6. La deuxième branche B36 comporte une deuxième source de tension continue PV36 configurée pour délivrer une tension de valeur 2 x V et une deuxième inductance L36. La deuxième source de tension PV36 est en série avec la deuxième inductance L36.
[00071] En particulier, comme décrit précédemment en relation avec le premier exemple 100, les premières inductances L2, L5 ont une même valeur L ; et les deuxièmes inductance L14, L36 ont une même valeur comprise entre L/2 et 2L. Chaque deuxième inductance L14, L36 peut être une seule inductance. Alternativement, la deuxième inductance L14 peut être formée par deux inductances L1 , L4 en série, chacune ayant une valeur comprise entre L/4 et L ; la deuxième inductance L36 peut être formée par deux inductances L3, L6 en série, chacune ayant une valeur comprise L/4 entre et L.
[00072] Le deuxième exemple 200 de système d’alimentation électrique présente les mêmes avantages que le premier exemple 100 de système d’alimentation électrique. Le deuxième exemple 200 de système d’alimentation électrique permet toutefois de délivrer une tension plus élevée que dans le premier système d’alimentation électrique 100.
[00073] Comme le premier exemple 100 de système d’alimentation électrique, le deuxième exemple 200 de système d’alimentation électrique présente une première et une deuxième variante, déjà décrites. Notamment, dans la deuxième variante, la deuxième source de tension PV14 est formée par deux cellules PV1 , PV4 en série de la source de tension ; et la deuxième source de tension PV36 est formée par deux cellules PV3, PV6 en série de cette source de tension.
[00074] En particulier, pour chaque couple de deuxièmes capacités (C1 , C4), (C3, C6) de rang i et de rang i+3, le bras d’interrupteurs correspondant à la capacité de rang i et le bras d’interrupteurs correspondant à la capacité de rang i+3 sont configurés pour être déphasés l’un par rapport à l’autre, en particulier avec un déphasage de 180°, comme cela a déjà été décrit en relation avec le premier exemple 100 de système d’alimentation électrique.
[00075] En particulier, dans le deuxième exemple 200 de système d’alimentation électrique, pour l’ensemble des deuxièmes capacités (C1 , C4), (C3, C6) les bras d’interrupteurs correspondant aux capacités de rang i sont configurés pour être en phase, et les bras d’interrupteurs correspondant aux capacités de rang i+3 sont configurés pour être en phase. Autrement dit, le bras T1 correspondant à la deuxième capacité de rang 1 et le bras T3 correspondant à la deuxième capacité de rang 3 sont en phase ; et le bras T4 correspondant à la deuxième capacité de rang 4 et le bras T6 correspondant à la deuxième capacité de rang 6 sont en phase. Cela permet de faciliter la commande du système d’alimentation électrique 200.
[00076] Notamment, comme décrit précédemment en relation avec le premier exemple 100 de système d’alimentation électrique, dans le deuxième exemple 200 de système d’alimentation électrique, le bras d’interrupteurs T2 correspondant à la première capacité de rang i=2 et le bras d’interrupteurs T5 correspondant à la première capacité de rang i=4+2n-1 =5 sont configurés pour être déphasés l’un par rapport à l’autre, pour réduire encore les ondulations du courant délivré en sortie du système d’alimentation électrique 200.
[00077] En particulier, comme décrit précédemment en relation avec le premier exemple 100 de système d’alimentation électrique, les bras d’interrupteurs T1 -T6 sont commandés de sorte que les capacités C1 -C6 présentent la même tension Vc à leurs bornes. Le deuxième exemple 200 de système d’alimentation électrique permet alors de délivrer une tension Vbus qui est égale à 6Vc. En particulier, en fonction d’un rapport cyclique D commandant les bras d’interrupteurs T1 -T6, la tension Vc aux bornes de chaque capacité C1 -C6 prend une valeur comprise 1 et 0, 5 fois la tension V délivrée par chaque première source de tension PV2, PV5.
[00078] Notamment, les bras d’interrupteurs T1 -T6 sont configurés pour être commandés de manière complémentaire. Autrement dit, dans chaque bras d’interrupteurs T1 , T2, T3, T4, T5, T6 un premier interrupteur d’un côté du point milieu est commandé avec un rapport cyclique D et un deuxième interrupteur de l’autre côté du point milieu est commandé avec un rapport cyclique 1 -D.
[00079] En particulier, deux bras d’interrupteurs successifs sont configurés pour être commandés avec des complémentarités opposées. Ainsi, par exemple, dans le bras d’interrupteurs T1 correspondant à la capacité C1 de rang 1 , l’interrupteur du bas est commandé avec un rapport cyclique D et l’interrupteur du haut est commandé avec un rapport cyclique 1 -D. Dans le bras d’interrupteurs T2 correspondant à la capacité C2 de rang 2, les interrupteurs sont commandés avec une complémentarité qui est opposée à la complémentarité du bras d’interrupteurs T1 correspondant à la capacité C1 de rang 1 . Autrement dit, dans le bras d’interrupteurs T2 correspondant à la capacité C2 de rang 2, l’interrupteur du bas est commandé avec un rapport cyclique 1 -D et l’interrupteur du haut est commandé avec un rapport cyclique D.
[00080] Notamment, les bras d’interrupteurs T2, T5 correspondant aux premières capacités C2, C5 sont configurés pour être commandés de manière complémentaire. Le bras d’interrupteurs T2 correspondant à la première capacité C2 de rang 2 est configuré pour être commandé avec une complémentarité opposée à celle du bras d’interrupteurs T5 correspondant à la première capacité C5 de rang 5.
[00081] Notamment, les bras d’interrupteurs T1 , T4, T3, T6 correspondant aux deuxièmes capacités C1 , C4, C3, C6 sont configurés pour être commandés de manière complémentaire. Le bras d’interrupteurs T1 correspondant à la deuxième capacité C1 de rang 1 est configuré pour être commandé avec une complémentarité opposée à celle du bras d’interrupteurs T4 correspondant à la deuxième capacité C4 de rang 4 ; le bras d’interrupteurs T3 correspondant à la deuxième capacité C3 de rang 3 est configuré pour être commandé avec une complémentarité opposée à celle du bras d’interrupteurs T6 correspondant à la deuxième capacité C6 de rang 6.
[00082] Selon l’invention, le bras de capacités comporte 4+2n capacités, n étant un entier naturel. Autrement dit, n peut prendre l’une des valeurs entières 0, 1 , 2, 3....Dans un troisième exemple 300 d’un système d’alimentation électrique selon l’invention, n est égal à 2. Le troisième exemple 300 est notamment illustré en figure 7. Le bras de capacités 310 comprend 8 capacités C1 -C8, et des bras d’interrupteurs et des branches correspondantes.
[00083] Le troisième exemple 300 est par ailleurs identique au deuxième exemple 200. En particulier, comme décrit précédemment en relation avec le premier exemple 100, les premières inductances L2, L7 ont une même valeur L ; et les deuxièmes inductance L14, L36, L58 ont une même valeur comprise entre L/2 et 2L. Chaque deuxième inductance L14, L36, L58 peut être une seule inductance. Alternativement, la deuxième inductance L14 peut être formée par deux inductances L1 , L4 en série, chacune ayant une valeur comprise entre L/4 et L ; la deuxième inductance L36 peut être formée par deux inductances L3, L6 en série, chacune ayant une valeur comprise entre L/4 et L ; et la deuxième inductance L58 peut être formée par deux inductances L5, L8 en série, chacune ayant une valeur comprise entre L/4 et L.
[00084] Le système d’alimentation 300 est configuré pour délivrer une tension continue entre la première extrémité 310a et la deuxième extrémité 310b du bras de capacités 310.
[00085] Le troisième exemple 300 de système d’alimentation électrique présente les mêmes avantages que le premier exemple 100 et le deuxième exemple 200 de système d’alimentation électrique. Le troisième exemple 300 de système d’alimentation électrique permet toutefois de délivrer une tension plus élevée que dans le deuxième système d’alimentation électrique 200.
[00086] Comme le premier exemple 100 et le deuxième exemple 200, le troisième système d’alimentation électrique 300 présente une première et une deuxième variante, déjà décrites. Notamment, dans la deuxième variante, la deuxième source de tension PV14 est formée par deux cellules PV1 , PV4 en série de la source de tension ; la deuxième source de tension PV36 est formée par deux cellules PV3, PV6 en série de cette source de tension ; et la deuxième source de tension PV58 est formée par deux cellules PV5, PV8 en série de cette source de tension.
[00087] En particulier, pour chaque couple de deuxièmes capacités (C1 , C4), (C3, C6), (C5, C8) de rang i et de rang i+3, le bras d’interrupteurs correspondant à la capacité de rang i et le bras d’interrupteurs correspondant à la capacité de rang i+3 sont configurés pour être déphasés l’un par rapport à l’autre, en particulier avec un déphasage de 180°, comme cela a déjà été décrit.
[00088] En particulier, dans le troisième exemple 300 de système d’alimentation électrique, pour l’ensemble des deuxièmes capacités (C1 , C4), (C3, C6), (C5, C8) les bras d’interrupteurs correspondant aux capacités de rang i sont configurés pour être en phase, et les bras d’interrupteurs correspondant aux capacités de rang i+3 sont configurés pour être en phase. Autrement dit, le bras T1 correspondant à la deuxième capacité de rang 1 , le bras T3 correspondant à la deuxième capacité de rang 3, et le bras T5 correspondant à la deuxième capacité de rang 5 sont en phase ; et le bras T4 correspondant à la deuxième capacité de rang 4, le bras T6 correspondant à la deuxième capacité de rang 6, et le bras T8 correspondant à la deuxième capacité de rang 8 sont en phase.
[00089] Notamment, comme décrit précédemment en relation avec le premier exemple 100 et le deuxième exemple 200 de système d’alimentation électrique, dans le troisième exemple 300 de système d’alimentation électrique, le bras d’interrupteurs correspondant à la première capacité de rang i=2 et le bras d’interrupteurs correspondant à la première capacité de rang i=4+2n-1 =7 sont configurés pour être déphasés l’un par rapport à l’autre, pour réduire encore les ondulations du courant délivré en sortie du système d’alimentation électrique 300. [00090] En particulier, comme décrit précédemment en relation avec le premier exemple 100 de système d’alimentation électrique, les bras d’interrupteurs T1 -T8 sont commandés de sorte que les capacités C1 -C8 présentent la même tension Vc à leurs bornes. Le troisième exemple 300 de système d’alimentation électrique permet alors de délivrer une tension Vbus qui est égale à 8Vc. En particulier, en fonction d’un rapport cyclique D commandant les bras d’interrupteurs T1 -T8, la tension Vc aux bornes de chaque capacité C1 -C8 prend une valeur comprise entre 1 et 0, 5 fois la tension V délivrée par chaque première source de tension.
[00091] Notamment, les bras d’interrupteurs T1 -T8 sont configurés pour être commandés de manière complémentaire. Autrement dit, dans chaque bras d’interrupteurs T1 -T8 un premier interrupteur d’un côté du point milieu est commandé avec un rapport cyclique D et un deuxième interrupteur de l’autre côté du point milieu est commandé avec un rapport cyclique 1 -D.
[00092] En particulier, deux bras d’interrupteurs successifs sont configurés pour être commandés avec des complémentarités opposées. Ainsi, par exemple, dans le bras d’interrupteurs T1 correspondant à la capacité C1 de rang 1 , l’interrupteur du bas est commandé avec un rapport cyclique D et l’interrupteur du haut est commandé avec un rapport cyclique 1 -D. Dans le bras d’interrupteurs T2 correspondant à la capacité C2 de rang 2, les interrupteurs sont commandés avec une complémentarité qui est opposée à la complémentarité du bras d’interrupteurs T1 correspondant à la capacité C1 de rang 1 . Autrement dit, dans le bras d’interrupteurs T2 correspondant à la capacité C2 de rang 2, l’interrupteur du bas est commandé avec un rapport cyclique 1 -D et l’interrupteur du haut est commandé avec un rapport cyclique D.
[00093] Notamment, les bras d’interrupteurs T2, T7 correspondant aux premières capacités C2, C7 sont configurés pour être commandés de manière complémentaire. Le bras d’interrupteurs T2 correspondant à la première capacité C2 de rang 2 est configuré pour être commandé avec une complémentarité opposée à celle du bras d’interrupteurs T7 correspondant à la première capacité C7 de rang 7.
[00094] Notamment, les bras d’interrupteurs T1 , T4, T3, T6, T5, T8 correspondant aux deuxièmes capacités C1 , C4, C3, C6, C5, C8 sont configurés pour être commandés de manière complémentaire. Le bras d’interrupteurs T1 correspondant à la deuxième capacité C1 de rang 1 est configuré pour être commandé avec une complémentarité opposée à celle du bras d’interrupteurs T4 correspondant à la deuxième capacité C4 de rang 4 ; le bras d’interrupteurs T3 correspondant à la deuxième capacité C3 de rang 3 est configuré pour être commandé avec une complémentarité opposée à celle du bras d’interrupteurs T6 correspondant à la deuxième capacité C6 de rang 6 ; et le bras d’interrupteurs T5 correspondant à la deuxième capacité C5 de rang 5 est configuré pour être commandé avec une complémentarité opposée à celle du bras d’interrupteurs T8 correspondant à la deuxième capacité C8 de rang 8.
[00095] En particulier, dans les exemples 100, 200, 300 de système d’alimentation électrique selon l’invention, en considérant les deuxièmes capacités Ci depuis la première extrémité 110a, 210a, 310a du bras de capacités 110, 210, 310 vers la deuxième extrémité 110b, 210b, 310b du bras de capacités 110, 210, 310 chaque bras d’interrupteur correspondant est connecté à un seul autre bras d’interrupteurs via une branche.
[00096] La valeur de n, c’est-à-dire le nombre n de capacités, est notamment fonction de la puissance des première et deuxième sources de tension et de la tension souhaitée en sortie du système d’alimentation 100, 200, 300.
[00097] Les interrupteurs du système d’alimentation électrique 100, 200, 300 peuvent être bidirectionnels, de sorte que le circuit du système est réversible. Ainsi, lorsque les sources de tension sont des cellules de batteries rechargeables, elles peuvent être chargées à partir d’une tension délivrée entre la première extrémité 110a, 210a, 310a et la deuxième extrémité 110b, 210b, 310b du bras de capacités 110, 210, 310.
[00098] Le système d’alimentation électrique selon l’invention peut être utilisé dans différentes applications où la tension délivrée par une pluralité de sources de tension, notamment par les cellules d’une même source, doit être élevée pour atteindre une gamme de tension afin d’alimenter une charge. Par exemple, le système d’alimentation électrique peut être utilisé dans un électrolyseur pour une génération d’hydrogène par voie électrique, en particulier dans un contexte de forte puissance, telle que 1 MW ou 10 à 100MW. Le système d’alimentation électrique peut être utilisé pour la génération d’énergie électrique à partir d’une pile à combustible ou de panneaux photovoltaïques ou d’autres sources d’énergies renouvelables. Le système d’alimentation électrique peut être utilisé pour la charge de batteries, par exemple de quelques watts dans l’électronique portable, ou de 1 kW environ pour notamment des vélos électriques, voire de 10 à 100kW pour notamment des véhicules électriques. Le système d’alimentation électrique peut aussi être utilisé dans des installations de LED pour l’éclairage, de préférence un éclairage de forte puissance pour un monument, un spectacle, un stade, ou autre.

Claims

Revendications
[Revendication 1 ] Système d’alimentation électrique (100, 200, 300) configuré pour délivrer une tension continue (Vbus) depuis une première extrémité (1 10a, 210a, 31 Oa) et une deuxième extrémité (1 10b, 21 Ob, 31 Ob) d’un bras de capacités (1 10, 210, 310) : ledit bras de capacités (1 10, 210, 310) comportant 4+2n capacités, n étant un entier naturel, chaque capacité étant connectée aux extrémités d’un bras d’interrupteurs respectif, ledit système d’alimentation étant tel que, depuis la première extrémité (1 10a, 21 Oa, 31 Oa) du bras de capacités vers la deuxième extrémité (110b, 21 Ob, 31 Ob) du bras de capacités, i étant un entier naturel compris entre 1 et 4+2n : pour de premières capacités ayant pour rang i=2, respectivement i=4+2n- 1 , le point milieu du bras d’interrupteurs correspondant est connecté à une première branche comportant une première source de tension continue configurée pour délivrer une tension ayant une première valeur V et une première inductance en série, la première branche étant d’autre part connectée à la première extrémité (1 10a, 210a, 310a) du bras de capacités, respectivement à la deuxième extrémité (1 10b, 21 Ob, 310b), du bras de capacités ; pour de deuxièmes capacités ayant un rang i impair différent de 4+2n-1 , le point milieu du bras d’interrupteurs correspondant à la capacité de rang i et le point milieu du bras d’interrupteurs correspondant à la capacité de rang i+3 sont reliés par une deuxième branche comportant une deuxième source de tension continue (PV14, PV36, PV58) configurée pour délivrer une tension ayant une valeur 2 x V et une deuxième inductance (L14, L36, L58) en série.
[Revendication 2] Système d’alimentation électrique (100, 200, 300) selon la revendication 1 , dans lequel, pour chaque couple de deuxièmes capacités de rang i et de rang i+3, le bras d’interrupteurs correspondant à la capacité de rang i et le bras d’interrupteurs correspondant à la capacité de rang i+3 sont configurés pour être déphasés l’un par rapport à l’autre.
[Revendication 3] Système d’alimentation électrique (100, 200, 300) selon la revendication précédente, dans lequel le bras d’interrupteurs (T2) correspondant à la première capacité (C2) de rang i=2 et le bras d’interrupteurs correspondant à la première capacité de rang i=4+2n-1 sont configurés pour être déphasés l’un par rapport à l’autre.
[Revendication 4] Système d’alimentation électrique (100, 200, 300) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le ou les déphasages sont de 180°.
[Revendication 5] Système d’alimentation électrique (100, 200, 300) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, pour l’ensemble des deuxièmes capacités, les bras d’interrupteurs correspondant aux capacités de rang i sont configurés pour être en phase, et les bras d’interrupteurs correspondant aux capacités de rang i+3 sont configurés pour être en phase.
[Revendication 6] Système d’alimentation électrique (100, 200, 300) selon la revendication précédente, dans lequel :
- pour la première capacité (C2) de rang i=2, le bras d’interrupteurs (T2) correspondant est en phase avec les bras d’interrupteurs correspondant aux deuxièmes capacités de rang i, et
- pour la première capacité de rang i=4+2n- 1 , le bras d’interrupteur correspondant est en phase avec les bras d’interrupteurs correspondant aux deuxièmes capacités de rang i+3.
[Revendication 7] Système d’alimentation électrique (100, 200, 300) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les premières inductances ont une même valeur L, et les deuxièmes inductances (L14, L36, L58) ont une même valeur comprise entre L/2 et 2L.
[Revendication 8] Système d’alimentation électrique (100, 200, 300) selon la revendication précédente, dans lequel chaque deuxième inductance (L14, L36, L58) comprend deux inductances (L1 , L4, L3, L6, L5, L8) en série, chacune ayant une même valeur comprise entre L/4 et L.
[Revendication 9] Système d’alimentation électrique (100, 200, 300) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque deuxième source de tension (PV14, PV36, PV58) comprend deux sources de tension (PV1 , PV4, PV3, PV6, PV5, PV8) en série, chacune étant configurée pour délivrer une tension égale à celle des premières sources de tensions.
[Revendication 10] Système d’alimentation électrique (100, 200, 300) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les premières sources de tension sont chacune une cellule d’une même source de tension, la ou les deuxièmes sources de tension (PV14, PV36, PV58) étant formées par deux cellules (PV1 , PV4, PV3, PV6, PV5, PV8) en série.
[Revendication 11] Système d’alimentation électrique (100, 200, 300) selon la revendication précédente, dans lequel les premières et deuxièmes sources de tension sont des cellules d’un même panneau photovoltaïque ou d’une même pile à combustible ou d’un même électrolyseur ou d’une même batterie. [Revendication 12] Procédé d’alimentation d’une installation électrique à partir de sources de tension configurées pour délivrer chacune une tension V, ledit procédé comprenant l’utilisation d’un système d’alimentation électrique (100, 200, 300) selon l’une des revendications précédentes, les sources de tension appartenant aux premiers bras et aux deuxièmes bras du convertisseur, l’installation électrique étant connectée entre la première extrémité (110a, 210a, 310a) et la deuxième extrémité (110b, 210b, 310b) du bras de capacités.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100019754A1 (en) * 2008-07-26 2010-01-28 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Power Converter for Solar Electrical Current Installations and Method for Controlling it
US20110188276A1 (en) 2010-01-29 2011-08-04 Diehl Ako Stiftung & Co. Kg Circuit arrangement having a boost converter, and inverter circuit having such a circuit arrangement
US20180183241A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 Sunpower Corporation Filter component reduction
WO2024026590A1 (fr) * 2022-07-30 2024-02-08 华为数字能源技术有限公司 Dispositif de conversion de puissance, procédé de commande et système d'alimentation électrique

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100019754A1 (en) * 2008-07-26 2010-01-28 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Power Converter for Solar Electrical Current Installations and Method for Controlling it
US20110188276A1 (en) 2010-01-29 2011-08-04 Diehl Ako Stiftung & Co. Kg Circuit arrangement having a boost converter, and inverter circuit having such a circuit arrangement
US20180183241A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 Sunpower Corporation Filter component reduction
WO2024026590A1 (fr) * 2022-07-30 2024-02-08 华为数字能源技术有限公司 Dispositif de conversion de puissance, procédé de commande et système d'alimentation électrique

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