WO2013190248A2 - Method for controlling a reversible dc-dc voltage converter - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the control of a voltage converter
- the invention applies in particular, but not exclusively, to a DC / DC voltage converter forming part of an electrical circuit on a vehicle.
- the transfer of energy from the low voltage source, which is, for example, the battery supplying the vehicle's on-board network to the high voltage source, which is for example the battery supplying the vehicle's electric motor enables to the latter to start, even in case of failure of the battery or even in very cold conditions in which this battery can be frozen.
- the invention aims to meet this need and it achieves this, according to one of its aspects, using a method of controlling a reversible DC / DC voltage converter, operating cyclically to transfer power.
- the electrical energy from a low voltage source to a high voltage source comprising:
- a high voltage circuit comprising in addition to the high voltage source:
- each arm comprising two controllable bidirectional switches separated by a mid-point, each bidirectional controllable switch being connected in parallel with a capacitor, and a primary transformer winding traversed by a first current, connected by a end at the midpoint of the first arm and at the other end at the midpoint of the second arm,
- a low voltage circuit comprising in addition to the low voltage source:
- an arm comprising two controllable bidirectional switches
- a secondary transformer winding connected in parallel with said arm and traversed by a second current, a first inductance mounted between one end of the secondary transformer winding and the positive terminal of the low voltage source and a second inductance mounted between the other end of the secondary transformer winding and the positive terminal of the low voltage source; the maximum absolute value taken by the current passing through the first inductance over the entire operating cycle being in particular equal to the maximum absolute value taken by the current flowing through the second inductance over the entire operating cycle,
- the operating cycle comprising at least one succession of the following two steps: a first step in which the first current flows in a bidirectional switch controllable from the first arm, the high voltage source and a bidirectional switch controllable from the second arm,
- another aspect of the invention is a method for controlling a reversible DC / DC voltage converter operating cyclically to transfer electrical energy from a low voltage source. at a high voltage source, the converter comprising:
- a high voltage circuit comprising in addition to the high voltage source:
- each arm comprising two controllable bidirectional switches separated by a mid-point, each bidirectional controllable switch being connected in parallel with a capacitor, and a primary transformer winding traversed by a first current, connected by a end at the midpoint of the first arm and at the other end at the midpoint of the second arm, a low voltage circuit, comprising in addition to the low voltage source:
- an arm comprising two controllable bidirectional switches
- the operating cycle comprising at least one succession of the following two steps:
- one of the bidirectional controllable switches of the low voltage circuit arm can remain controlled in the on state while the other bidirectional controllable switch of said arm is no longer controlled in the on state. but there is still a current.
- the choice of the first duration avoids, unlike what would happen in the case where at least one bidirectional switch controllable low voltage circuit would no longer be traversed by current at the end of the second step, that a Sudden variation of current does not occur in the secondary transformer winding, this sudden variation being associated with a large overvoltage appearing across the bidirectional switch controllable low voltage circuit when no longer flows through current. This overvoltage can degrade or even destroy controllable bidirectional switches of the low voltage circuit.
- the method can overcome the incompatibility that exists when two current sources having different initial current values are put in series.
- the first duration may correspond to the total duration on the first and the second step during which the controllable bidirectional switch of the first arm which is traversed by the first current during the first step is controlled in the on state.
- said controllable bidirectional switch may not be controlled in the on state during the first step but only in the second step.
- said bidirectional controllable switch can already be controlled in the on state for a certain fractional duration of the first step, or even during the entire first step, and then during the first fractional duration of the second step.
- a switching inductance (1 R ) can be connected in series with the primary transformer winding and the first duration (Î 0 N) can verify the relation ''ON> ml- where Is is the average value of the current flowing through the source low voltage, m is the ratio of the transformer and E is the average value of voltage that one seeks to obtain at the terminals of the high voltage source during its charging by the low voltage source.
- the second current will be greater in absolute value than the maximum absolute value over the entire operating cycle of the current flowing through one of the inductances connected to the positive terminal of the low voltage source and,
- each bidirectional switch controllable from the arm of the low-voltage circuit is still carrying current, even when one of these switches is no longer controlled in the on state.
- Each cycle of operation of the converter for charging the high voltage source by the low voltage source may include: (i) the first step in which the first current flows in the bidirectional switch controllable at the top of the first arm, the high voltage source and the bidirectional switch controllable at the bottom of the second arm, and the second step during which the first current becomes negative and controllable bidirectional switch at the top of the first arm is controlled passing during the first duration, and
- the first and second steps according to (i) can respectively correspond to:
- the first and second steps according to (ii) can respectively correspond to:
- the low voltage circuit can include:
- the maximum absolute value taken by the current passing through the first inductance over the entire operating cycle may or may not be equal to the maximum absolute value taken by the current flowing through the second inductance over the entire cycle of operation.
- No bidirectional switch controllable high voltage circuit is for example controlled during the first step. Circulation of the electric current through the bidirectional controllable switches of the high voltage circuit to ensure the transfer of energy from the low voltage source to the high voltage source can be via diodes, parasites or not, these bidirectional switches controllable during the first step, whether it is the first step according to (i) or according to (ii).
- the second step can be constituted by the following successive phases:
- this phase corresponding to the on-state control during the first duration of the controllable bidirectional switch of the first arm traversed by the first current during the first immediately preceding step
- controllable bidirectional switch of the second arm traversed by the first current during the immediately preceding first step can be controlled in the on state.
- One of the bidirectional controllable switches of the low voltage circuit arm may not be current flowed in the first step.
- the secondary winding of the transformer is not short-circuited in the first step, so that a transfer of energy from the low voltage source to the high voltage source is possible.
- Each operating cycle may comprise, immediately after each second step:
- a fourth step in which the first current varies suddenly maintaining the same direction of variation as in the third step and without changing the sign, the current in the bidirectional switch controllable low voltage circuit traversed by current during the first step and then no longer controlled in the state passing decreasing in absolute value and canceling at the end of this fourth step.
- the third and fourth steps may correspond to a resonant transition to the next energy transfer between the low voltage source and the high voltage source.
- a complete cycle of operation of the method according to the invention may comprise:
- bidirectional commandable at the top of the low voltage circuit is traversed by current, - the second step in which the first current becomes positive and the bidirectional switch controllable at the bottom of the first arm of the high voltage circuit is controlled during the first duration,
- the fourth step in which the first current decreases abruptly while remaining positive, the current in the bidirectional switch controllable at the top of the low voltage circuit decreasing in absolute value and canceling at the end of this fourth step.
- the attenuated variation of the first current may correspond to the passage of current in the capacitor in parallel with each controllable bidirectional switch of the same arm of the high voltage circuit. This produces a soft switching or ZVS.
- the controllable bidirectional switch of the first arm traversed by the first current during a first step is controlled in the on state when of the second consecutive step during a first fraction of the duration of said second stage and sufficient period that, at the end of this first duration, the second current is greater in absolute value than the maximum absolute value, over all the two successions of the four steps above, the current flowing through one or the other of the inductances connected to the positive terminal of the low voltage source.
- the invention further relates, in another of its aspects, to a voltage conversion assembly, comprising:
- a reversible DC / DC voltage converter between a high voltage source and a low voltage source comprising:
- a high voltage circuit comprising in addition to the high voltage source, a first and a second arm, each arm comprising two controllable bidirectional switches separated by a midpoint, each bidirectional controllable switch being connected in parallel with a capacitor, and a primary winding of transformer traversed by a first current, connected at one end to the midpoint of the first arm and at its other end to the midpoint of the second arm,
- a low voltage circuit comprising, in addition to the low voltage source, an arm comprising two controllable bidirectional switches and a transformer secondary winding connected in parallel with said arm and traversed by a second current,
- a device for controlling the electronic switches of the voltage converter said device being configured to implement the method as defined above.
- the low voltage source has for example a nominal voltage of between 12 and 16 V.
- the high voltage source has for example a nominal voltage of between 220 V and 450 V.
- the voltage converter can be part of an electrical circuit embedded on a vehicle, for example a hybrid or electric propulsion vehicle.
- the bidirectional controllable switches may comprise a transistor.
- a diode can be mounted in antiparallel of the transistor to ensure the reversibility of the switch.
- the reversibility can be ensured by the parasitic diode intrinsic to this transistor.
- a capacitor may be connected in parallel with the high voltage source and an auxiliary power source may be provided for charging the capacitor prior to implementing the method for charging the high voltage source from the low voltage source using of the converter. All bidirectional controllable switches of the high voltage circuit may be identical.
- All bidirectional controllable switches of the low voltage circuit can be identical.
- no capacitor is connected in parallel with each controllable bidirectional switch of the low voltage circuit.
- FIG. 1 schematically represents an example of a DC / DC voltage converter according to the invention
- FIGS. 2 and 3 show a similar model to the converter of FIG. 1 and FIG. 4 represents various curves associated with the model of FIGS. 2 and 3,
- FIG. 5 schematically represents an example of a control device of the bidirectional controllable switches of the converter. of Figure 1, Figure 6 shows the state of the controls applied to the switches
- FIGS. 7 to 13 represent several successive states of the converter of FIG. 1 during an operating cycle for transferring electrical energy from the low voltage source to the high voltage source
- FIG. 14 represents the evolution of electrical quantities of the converter during the operating cycle described with reference to FIGS. 7 to 13, and
- FIG. 15 shows the evolution of the current in the two switches
- FIG. 1 shows a reversible DC / DC converter 1.
- the converter 1 is for example part of an electrical circuit embedded on a vehicle with hybrid or electric propulsion.
- This voltage converter 1 allows either to transfer electrical energy from a high voltage source 100 to a low voltage source 101 or vice versa.
- a method of controlling this converter 1 in order to transfer electrical energy from the low voltage source 101 to the high voltage source 100 The source high voltage 100 is in the example described the source of electrical energy supplying the electric motor of the vehicle and the low voltage source 101 is in the example described the source of electrical energy supplying the on-board network of the vehicle.
- the voltage converter 1 comprises a high voltage circuit 2 and a low voltage circuit 3.
- the high voltage source 100 is here represented by a capacitor with its load resistor in parallel.
- the high voltage circuit 2 comprises, in addition to the high voltage source 100, a first arm 5 and a second arm 6. Each arm comprises two bidirectional switches
- Each controllable bidirectional switch 10 or 11 comprises in this example in parallel transistor 14, a diode 15 in antiparallel.
- a capacitor 16 is connected in parallel with each transistor 14.
- the diode 15 is a component as such or the parasitic diode intrinsic to the transistor.
- the bidirectional controllable switch 10 is connected to the positive terminal of the high voltage source 100 and will be called hereinafter "bidirectional switch controllable at the top" for the high voltage circuit while the bidirectional controllable switch 11 is connected to the negative terminal of the high voltage source 100 and will be called thereafter "bidirectional switch controllable at the bottom" for the high voltage circuit.
- the transistors 14 of the high voltage circuit 2 are numbered K1 to K4, as can be seen in FIG.
- Kl denotes the transistor 14 of the cell 10 at the top of the first arm 5
- K2 denotes the transistor 14 of the cell 11 at the bottom of the first arm 5
- K3 denotes the transistor 14 of the cell 10 at the top of the second arm 6,
- K4 denotes the transistor 14 of the cell 11 at the bottom of the second arm 6.
- the high voltage circuit 2 further comprises a primary winding of transformer 18 traversed by a first current 11, connected at one end to the midpoint 12 of the first arm 5 via a switching inductance 19 of value 1 R and at its other end to the midpoint. 12 of the second arm 6.
- the low voltage circuit 3 comprises, in the example under consideration, in addition to the low voltage source 101: an arm 20 comprising two controllable bidirectional switches 21 and 22 between which is disposed a midpoint 23, each switch 21 or 22 comprising a transistor 24 in antiparallel of which is mounted a diode 25, parasite or not, and
- a secondary transformer winding 27 connected in parallel with said arm 20 and traversed by a second current i2.
- the controllable bidirectional switch 21 is connected indirectly to the positive terminal of the low voltage source 101 and directly to the negative terminal of the low voltage source 101 and will be called thereafter "bidirectional switch controllable at the top For the low voltage circuit while the controllable bidirectional switch 22 will be called “bidirectional switch controllable bottom” for the low voltage circuit.
- the low voltage circuit 3 further comprises two inductors 30 and 31, of common value L.
- the first inductor 30 is connected on the one hand to the positive terminal of the low voltage source 101 and on the other hand to one end the bidirectional controllable switch 21 opposite the midpoint 23 and at one end of the secondary transformer winding 27.
- the second inductor 31 is connected on the one hand to the positive terminal of the low voltage source 101 and secondly at one end of the controllable bidirectional switch 22 opposite the midpoint 23 and at the other end of the transformer secondary winding 27.
- the negative terminal of the low voltage source 101 is connected to the midpoint 23 of the arm 20.
- the transistors 24 of the low voltage circuit 3 are numbered K5 and K6, as shown in FIG. 1, K5 being the transistor of the cell 21 while K6 is the transistor of the cell 22.
- all the transistors K1 to K6 are field effect transistors, so that the diodes shown in the figures are parasitic diodes intrinsic to these transistors.
- the transistors 14 and 24, the diodes 15 and 25, the transformer formed by the windings 18 and 27, the inductors 30 and 31 and the capacitors 16 are ideal.
- Figures 2 and 3 show a similar circuit to the converter 1 of Figure 1 and brought back to the secondary of the transformer.
- the inductance L f corresponds to the equivalent series inductance of the transformer
- the switch K represents one of the transistor K5 and the transistor K6 of the low voltage circuit 3
- the inductance L represents one of the inductor 30 and inductance 31.
- the switch K is on and the high-voltage circuit and the low-voltage circuit operate in freewheel mode.
- the current ⁇ Lf in the inductance Lf takes a value I 0 imposed by the high voltage circuit and such that the current i K in the electronic switch K is positive.
- energy is accumulated in the inductance L across which the voltage Vs of the low voltage source is applied.
- the invention is based on the observation that, if between 0 and aT the current flowing through the inductance L f is large enough for the current i K to be negative, at the instant when the switch K is no longer conducting, the current i K can continue to flow through the diode anti-parallel of the switch K. The current i K can then decrease, passing through this diode, to cancel, allowing a smooth switching .
- the method according to the invention consists in controlling the transistors K1 to K6 of the different bidirectional controllable switches of the voltage converter 1 so as to ensure smooth switching in the bidirectional controllable switches of the low voltage circuit.
- FIG. 5 A functional example of a control circuit 40 making it possible to control the converter 1 to transfer electrical energy from the low voltage source 101 to the high voltage source 100 is shown schematically in FIG. 5 and the control applied to the transistors K1. to K6 of the converter 1 is shown in FIG. 6.
- the commands are shown schematically in the form of rectangles whose high (or non-zero) state corresponds to an on-state control of a transistor 14 and whose low (or zero) state corresponds to a blocked state control of this transistor 14.
- the control circuit 40 implements a comparator 41, a component 42 inducing a shift of one half control period, flip-flops 43 and 44 as well as pulse generators 45 and 46.
- the controls applied to the transistors K1 to K6 are represented in FIG. 5 by the name of the transistor in question disposed at the output of one of the components 41 to 46.
- the converter 1 transfers electrical energy from the low voltage source 101 to the high voltage source 100 in a cyclic manner and each operating cycle comprises in the example described four successive steps, designated respectively by 200, 201, 202 and 203 on Figure 14, followed by a repetition of four successive steps and similar to the previous four steps, as explained below.
- the converter 1 is as shown in FIG. 7.
- the flow of current through the controllable bidirectional switch 21 at the top of the arm 20 of the low voltage circuit 3 has just been interrupted.
- the transistor K6 of the controllable bidirectional switch 22 at the bottom of the arm 20 of the low voltage circuit 3 is controlled in the on state during this first step which is between the instants 0 and tl.
- a transfer of energy from the low voltage source 101 to the high voltage source 100 takes place during this first step in which the current i s in the low voltage source 101 is divided between a current flowing in the inductor 30 and a current circulating in the inductor 31.
- the bidirectional controllable switch 21 is not traversed by current, the current in the inductor 30 corresponds to the second current i2 in the secondary winding 27 of the transformer.
- the first current flowing in the transformer primary winding 18 is during this first positive step and it flows through the bidirectional switch.
- none of the transistors K1 to K4 of the high-voltage circuit is on and the transistor K5 of the low-voltage circuit 3 is also not on.
- the first current remains positive, although having decreased linearly and the voltage vl across the primary winding 18 of transformer is equal to the average value E of the voltage across the high voltage source.
- the second step will now be described with reference to FIGS. 8 to 11.
- This second step comprises several successive phases, as will be seen.
- the second step is initiated by the on-state control of the transistor K5 of the controllable bidirectional switch 21 at the top of the low-voltage circuit 3.
- the transistors K1 and K4 are controlled in the on state as soon as possible. the beginning of the second stage.
- the transistors K5 and K6 of the low-voltage circuit 3 are controlled bypassers, as can be seen in FIG. 6, so that the secondary transformer winding 27 is short-circuited during this second step.
- the path of the current in the high voltage circuit 2 is not modified, the latter always flowing in the bidirectional controllable switch 10 at the top of the first arm 5, in the high voltage source 100, and in the bidirectional controllable switch 11 at the bottom of the second arm 6.
- the current flowing through the inductor 30 is no longer equal to the second current i2 in the second transformer winding 27, since part of the current flowing in the inductor 30 loops back into the low voltage source 101 through the transistor K5 which is now in the on state.
- the first current decreases sharply during this phase and changes sign, becoming negative.
- the absolute value of the first current it is greater than mid Lmax , which is highlighted in Figure 14 using the hatched area.
- the value ⁇ Lmax corresponds to the maximum current value in the inductor 30 or in the inductor 31.
- the second current i2 in the transformer secondary winding 27 is greater in absolute value than the maximum current value in either of these inductors 30 or 31.
- the first duration ÎON corresponds exactly to the duration during which the transistor K1 is controlled in the on state over the whole of the first and second stages.
- the transistor K1 can be controlled in the on state while the first step is still in progress and the first duration t 0 N then corresponds to the duration during which the second step occurs and during which the transistor Kl is controlled in the on state.
- the converter 1 At the expiration of the duration ÎON, that is to say in the example described at time t2, the converter 1 is in the configuration shown in Figure 9. In this new phase, which extends between at times t2 and t3, the transformer secondary winding 27 is always short-circuited by the bidirectional switches
- controllable 21 and 22 of the low voltage circuit 3 in which current flows. Still during this phase, the two bidirectional controllable switches 10 and 11 of the first arm are traversed by current via the capacitor 16.
- the capacitor 16 in parallel with the bidirectional controllable switch 10 at the top of the first arm 5 carries a current flowing thereafter. in the high voltage source 100 before looping back into the primary transformer winding 18 through the transistor K4.
- the capacitor 16 in parallel with the controllable bidirectional switch 11 at the bottom of the first arm 5 conveys a looping current in the primary transformer winding 18 through the transistor K4.
- the high voltage circuit 2 operates freewheeling, that is to say that no transfer of electrical energy takes place to the high voltage source 100.
- the bidirectional switch 10 controllable the top of the first arm 5 is not traversed by current, as the bidirectional switch controllable 10 at the top of the second arm 6.
- the first current flows in the diode 15 and in the case of the bidirectional controllable switch 11 at the bottom of the second arm 6, the first current flows in the transistor K4 which is controlled in the on state.
- the first current remains constant and is minimal.
- the voltage across the high voltage source 100 is zero.
- the second step ends at the instant t4 at which the transistor K6 is no longer controlled in the on state. At the end of this second step, the transistor K4 is no longer controlled in the on state.
- the third step which extends between the instants t4 and t5, will now be described with reference to FIG. 11.
- the transistor K6 of the controllable bidirectional switch 22 of the low voltage circuit 3 is more controlled in the on state but current still flows through the controllable bidirectional switch 22 through the diode 25 of this switch 22.
- This flow of current in the switch 22 while the transistor K6 is no longer controlled at the passing state is due to the value taken by the first current it at the end of the first duration, that is to say at t2.
- the controllable bidirectional switch 11 at the bottom of the first arm 5 is traversed by current in this first arm 5.
- each bidirectional controllable switch 10 or 11 carries current only through the intermediate capacitor 16 in parallel with the latter.
- the high voltage source is traversed by current.
- the fourth step which extends between the instants t5 and T / 2, will now be described with reference to FIG. 12.
- the configuration of the low voltage circuit 3 is the same as that described with reference to FIG. Figure 11.
- the configuration is inverted with respect to that described with reference to FIG. 7, that is to say that the first current 11, which is negative, flows from the primary transformer winding 18 to the high-voltage source 100 through the diode 15 of the controllable bidirectional switch 10 at the top of the second arm 6 and loops back to the primary transformer winding 18 via the diode 15 of the controllable bidirectional switch 11 at the bottom of the first arm 5.
- the first current increases while remaining negative and the voltage across the high voltage source 100 is equal to -E.
- the current flowing through the controllable bidirectional switch 22 through the diode 25 decreases in absolute value until it cancels out.
- the bidirectional controllable switch 22 can thus switch smoothly, without an overvoltage is generated at its terminals, contrary to what has been described with reference to Figures 2 to 4. This soft switching is allowed by the value taken by the first current II at time t2, ie at the end of the phase described with reference to FIG. 8.
- the fourth step ends at the instant T / 2 at which the current has been canceled in the bidirectional controllable switch 22 of the low voltage circuit 3, as can be seen in Figure 15.
- the first step between the instants T / 2 and tl + T / 2, will be described with reference to FIG. 13.
- the transistor K5 of the controllable bidirectional switch 21 upper arm of the low voltage circuit 3 is controlled in the on state.
- an electric power transfer from the low voltage source 101 to the high voltage source 100 takes place.
- the current i s in the low voltage source is divided between a current flowing in the inductor 30 and a current circulating in the inductor 31.
- the controllable bidirectional switch 22 is not traversed by current, the current in the inductor 31 corresponds to the second current i2 in the secondary winding 27 of the transformer.
- the first current flowing in the transformer primary winding 18 is during this first negative step and it flows through the bidirectional switch.
- controllable 11 at the bottom of the first arm 5 through the diode 15 to charge the high voltage source 100 before looping back to the primary winding 18 via the diode 15 of
- controllable bidirectional switch 10 at the top of the second arm 6.
- the first current remains negative, even though it has grown linearly and the voltage v1 at the terminals of the Transformer primary winding 18 is equal to the voltage -E across the high voltage source 100.
- a voltage V ref of 0.695 V a triangular voltage V tr i varying between 0 and 1 V at a frequency of 100 kHz, with a voltage of a low voltage source of 14 V, with a load resistance of 35 ⁇ for the high voltage source 100, it is possible to reach 332.5 V as the average voltage value E at the terminals of the high voltage source 100 when the first duration ÎON is for value 0.6 ⁇ $. It is thus possible to transfer to the high voltage source 100 a power of the order of 3 160 W thanks to the voltage converter 1 controlled as explained above.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
The invention relates to a method for controlling a reversible DC-DC voltage converter (1) operating in a cyclically in order to transfer power from a low-voltage source (101) to a high-voltage source (100), the converter including a high-voltage circuit, including in addition to the high-voltage source: a first and second arm, each arm including two controllable two-way switches separated by a midpoint, each controllable two-way switch being connected in parallel to a capacitor; and a primary transformer winding having a first current passing therethrough, connected by one end to the midpoint of the first arm and by the other end to the midpoint of the second arm; and a low-voltage circuit, including in addition to the low-voltage source (Vs): an arm including two controllable two-way switches; and a secondary transformer winding connected in parallel to said arm and having a second current passing therethrough.
Description
Procédé de commande d'un convertisseur de tension continu/continu réversible Method of controlling a reversible DC / DC converter
La présente invention concerne la commande d'un convertisseur de tension The present invention relates to the control of a voltage converter
continu/continu réversible pour transférer à l'aide du convertisseur de l'énergie électrique d'une source basse tension à une source haute tension. reversible DC / DC for transferring electrical energy from a low voltage source to a high voltage source using the converter.
L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, à un convertisseur de tension continu/continu faisant partie d'un circuit électrique embarqué sur un véhicule. Dans un tel cas, le transfert d'énergie de la source basse tension, qui est par exemple la batterie alimentant le réseau de bord du véhicule, vers la source haute tension, qui est par exemple la batterie alimentant le moteur électrique du véhicule, permet à ce dernier de démarrer, même en cas de défaillance de la batterie ou même dans des conditions de grand froid dans lesquelles cette batterie peut être gelée. The invention applies in particular, but not exclusively, to a DC / DC voltage converter forming part of an electrical circuit on a vehicle. In such a case, the transfer of energy from the low voltage source, which is, for example, the battery supplying the vehicle's on-board network to the high voltage source, which is for example the battery supplying the vehicle's electric motor, enables to the latter to start, even in case of failure of the battery or even in very cold conditions in which this battery can be frozen.
Il existe un besoin pour pouvoir utiliser un convertisseur de tension continu/continu, conçu initialement pour transférer de l'énergie électrique de la source haute tension vers la source basse tension, dans le cas où l'on souhaite transférer de l'énergie électrique de la source basse tension vers la source haute tension, sans modifier la structure du convertisseur et en obtenant des performances satisfaisantes. There is a need to be able to use a DC / DC voltage converter, initially designed to transfer electrical energy from the high voltage source to the low voltage source, in the case where it is desired to transfer electrical energy from the low voltage source to the high voltage source, without modifying the structure of the converter and obtaining satisfactory performance.
L'invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l'un de ses aspects, à l'aide d'un procédé de commande d'un convertisseur de tension continu/continu réversible, fonctionnant de façon cyclique pour transférer de l'énergie électrique d'une source basse tension à une source haute tension, le convertisseur comprenant : The invention aims to meet this need and it achieves this, according to one of its aspects, using a method of controlling a reversible DC / DC voltage converter, operating cyclically to transfer power. the electrical energy from a low voltage source to a high voltage source, the converter comprising:
un circuit haute tension, comprenant outre la source haute tension : a high voltage circuit, comprising in addition to the high voltage source:
- un premier et un deuxième bras, chaque bras comprenant deux interrupteurs bidirectionnels commandables séparés par un point milieu, chaque interrupteur bidirectionnel commandable étant monté en parallèle d'un condensateur, et - un enroulement primaire de transformateur parcouru par un premier courant, relié par une extrémité au point milieu du premier bras et par son autre extrémité au point milieu du deuxième bras, a first and a second arm, each arm comprising two controllable bidirectional switches separated by a mid-point, each bidirectional controllable switch being connected in parallel with a capacitor, and a primary transformer winding traversed by a first current, connected by a end at the midpoint of the first arm and at the other end at the midpoint of the second arm,
un circuit basse tension, comprenant outre la source basse tension: a low voltage circuit, comprising in addition to the low voltage source:
- un bras comprenant deux interrupteurs bidirectionnels commandables, et an arm comprising two controllable bidirectional switches, and
- un enroulement secondaire de transformateur monté en parallèle dudit bras et parcouru par un deuxième courant,
- une première inductance montée entre une extrémité de l'enroulement secondaire de transformateur et la borne positive de la source basse tension et une deuxième inductance montée entre l'autre extrémité de l'enroulement secondaire de transformateur et la borne positive de la source basse tension, la valeur absolue maximale prise par le courant traversant la première inductance sur l'ensemble du cycle de fonctionnement étant notamment égale à la valeur absolue maximale prise par le courant traversant la deuxième inductance sur l'ensemble du cycle de fonctionnement, a secondary transformer winding connected in parallel with said arm and traversed by a second current, a first inductance mounted between one end of the secondary transformer winding and the positive terminal of the low voltage source and a second inductance mounted between the other end of the secondary transformer winding and the positive terminal of the low voltage source; the maximum absolute value taken by the current passing through the first inductance over the entire operating cycle being in particular equal to the maximum absolute value taken by the current flowing through the second inductance over the entire operating cycle,
le cycle de fonctionnement comportant au moins une succession des deux étapes suivantes: - une première étape lors de laquelle le premier courant circule dans un interrupteur bidirectionnel commandable du premier bras, la source haute tension et un interrupteur bidirectionnel commandable du deuxième bras, the operating cycle comprising at least one succession of the following two steps: a first step in which the first current flows in a bidirectional switch controllable from the first arm, the high voltage source and a bidirectional switch controllable from the second arm,
- une deuxième étape pendant laquelle les interrupteurs bidirectionnels commandables du bras du circuit basse tension sont tous deux commandés à l'état passant pour court-circuiter l'enroulement secondaire de transformateur, a second step during which the bidirectional controllable switches of the low voltage circuit arm are both in the on state to short-circuit the transformer secondary winding,
le premier courant changeant de signe lors de la deuxième étape et P interrupteur électronique bidirectionnel commandable du premier bras parcouru par le premier courant lors de la première étape étant commandé à l'état passant lors de la deuxième étape pendant une première durée fraction de la durée de la deuxième étape et suffisante pour qu'à l'issue de cette première durée, le deuxième courant soit supérieur en valeur absolue à la valeur absolue maximale du courant parcourant la première ou la deuxième inductance. the first sign-changing current in the second step and the controllable bidirectional electronic switch of the first arm traversed by the first current during the first step being controlled in the on state during the second step for a first duration fraction of the duration of the second step and sufficient so that after this first duration, the second current is greater in absolute value than the maximum absolute value of the current flowing through the first or the second inductance.
En variante, l'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de commande d'un convertisseur de tension continu/continu réversible, fonctionnant de façon cyclique pour transférer de l'énergie électrique d'une source basse tension à une source haute tension, le convertisseur comprenant : In a variant, another aspect of the invention is a method for controlling a reversible DC / DC voltage converter operating cyclically to transfer electrical energy from a low voltage source. at a high voltage source, the converter comprising:
un circuit haute tension, comprenant outre la source haute tension: a high voltage circuit, comprising in addition to the high voltage source:
- un premier et un deuxième bras, chaque bras comprenant deux interrupteurs bidirectionnels commandables séparés par un point milieu, chaque interrupteur bidirectionnel commandable étant monté en parallèle d'un condensateur, et - un enroulement primaire de transformateur parcouru par un premier courant, relié par une extrémité au point milieu du premier bras et par son autre extrémité au point milieu du deuxième bras,
un circuit basse tension, comprenant outre la source basse tension: a first and a second arm, each arm comprising two controllable bidirectional switches separated by a mid-point, each bidirectional controllable switch being connected in parallel with a capacitor, and a primary transformer winding traversed by a first current, connected by a end at the midpoint of the first arm and at the other end at the midpoint of the second arm, a low voltage circuit, comprising in addition to the low voltage source:
- un bras comprenant deux interrupteurs bidirectionnels commandables, et an arm comprising two controllable bidirectional switches, and
- un enroulement secondaire de transformateur monté en parallèle dudit bras et parcouru par un deuxième courant, a secondary transformer winding connected in parallel with said arm and traversed by a second current,
le cycle de fonctionnement comportant au moins une succession des deux étapes suivantes:the operating cycle comprising at least one succession of the following two steps:
- une première étape lors de laquelle le premier courant circule dans un interrupteur bidirectionnel commandable du premier bras, la source haute tension et un interrupteur bidirectionnel commandable du deuxième bras, a first step in which the first current flows in a controllable bidirectional switch of the first arm, the high voltage source and a controllable bidirectional switch of the second arm;
- une deuxième étape pendant laquelle les interrupteurs bidirectionnels commandables du bras du circuit basse tension sont tous deux commandés à l'état passant pour court-circuiter l'enroulement secondaire de transformateur, a second step during which the bidirectional controllable switches of the low voltage circuit arm are both in the on state to short-circuit the transformer secondary winding,
le premier courant changeant de signe lors de la deuxième étape et l'interrupteur the first current changing sign in the second stage and the switch
bidirectionnel commandable du premier bras parcouru par le premier courant lors de la première étape étant commandé à l'état passant lors de la deuxième étape pendant une première durée fraction de la durée de la deuxième étape, le premier courant ayant à P issue de cette première durée une valeur absolue permettant qu'à l'issue de la deuxième étape, l'interrupteur bidirectionnel commandable du bras du circuit basse tension qui n'est alors plus commandé à l'état passant reste parcouru par du courant. bidirectional control of the first arm traversed by the first current during the first step being controlled in the on state during the second step for a first fractional duration of the duration of the second step, the first current having at the end of this first step; duration an absolute value allowing that at the end of the second step, the bidirectional switch controllable arm of the low voltage circuit which is then no longer controlled in the on state remains traversed by current.
A l'issue de la deuxième étape, l'un des interrupteurs bidirectionnels commandables du bras du circuit basse tension peut rester commandé à l'état passant tandis que l'autre interrupteur bidirectionnel commandable dudit bras n'est plus commandé à l'état passant mais reste parcouru par du courant. At the end of the second step, one of the bidirectional controllable switches of the low voltage circuit arm can remain controlled in the on state while the other bidirectional controllable switch of said arm is no longer controlled in the on state. but there is still a current.
Le choix de la première durée permet d'éviter, contrairement à ce qui se produirait dans le cas où au moins un interrupteur bidirectionnel commandable du circuit basse tension ne serait plus parcouru par du courant à l'issue de la deuxième étape, qu'une variation brutale de courant ne se produise dans l'enroulement secondaire de transformateur, cette variation brutale étant associée à une surtension importante apparaissant aux bornes de l'interrupteur bidirectionnel commandable du circuit basse tension lorsqu'il n'est plus parcouru par du courant. Cette surtension peut dégrader, voire détruire des interrupteurs bidirectionnels commandables du circuit basse tension. The choice of the first duration avoids, unlike what would happen in the case where at least one bidirectional switch controllable low voltage circuit would no longer be traversed by current at the end of the second step, that a Sudden variation of current does not occur in the secondary transformer winding, this sudden variation being associated with a large overvoltage appearing across the bidirectional switch controllable low voltage circuit when no longer flows through current. This overvoltage can degrade or even destroy controllable bidirectional switches of the low voltage circuit.
Grâce au procédé ci-dessus, le courant continue de circuler dans un interrupteur bidirectionnel commandable du circuit basse tension à l'issue de la deuxième étape, même
lorsqu'il n'est plus commandé à l'état passant. On peut ainsi faire commuter cet interrupteur bidirectionnel commandable à zéro Volt, selon une commutation douce (encore appelé « Zéro Voltage Switching » ou « ZVS» en anglais). With the above method, the current continues to flow in a bidirectional switch controllable low voltage circuit at the end of the second step, even when no longer controlled in the on state. It is thus possible to switch this bidirectional switch controllable zero Volt, according to a soft switch (also called "Zero Voltage Switching" or "ZVS" in English).
Le procédé peut permettre de remédier à l'incompatibilité qui existe lorsque l'on met en série deux sources de courant ayant des valeurs initiales de courant différentes. The method can overcome the incompatibility that exists when two current sources having different initial current values are put in series.
La première durée peut correspondre à la durée totale sur la première et la deuxième étape pendant laquelle l'interrupteur bidirectionnel commandable du premier bras qui est parcouru par le premier courant lors de la première étape est commandé à l'état passant. Autrement dit, ledit interrupteur bidirectionnel commandable peut ne pas être commandé à l'état passant lors de la première étape mais uniquement lors de la deuxième étape. The first duration may correspond to the total duration on the first and the second step during which the controllable bidirectional switch of the first arm which is traversed by the first current during the first step is controlled in the on state. In other words, said controllable bidirectional switch may not be controlled in the on state during the first step but only in the second step.
En variante, ledit interrupteur bidirectionnel commandable peut déjà être commandé à l'état passant pendant une certaine durée fraction de la première étape, voire pendant toute la première étape, puis pendant la première durée fraction de la deuxième étape. As a variant, said bidirectional controllable switch can already be controlled in the on state for a certain fractional duration of the first step, or even during the entire first step, and then during the first fractional duration of the second step.
Une inductance de commutation (1R) peut être montée en série avec l'enroulement primaire de transformateur et la première durée (Î0N) peut vérifier la relation '' ON > mL— où Is est la valeur moyenne du courant parcourant la source basse tension, m est le rapport du transformateur et E est la valeur moyenne de tension que l'on cherche à obtenir aux bornes de la source haute tension lors de sa charge par la source basse tension. A switching inductance (1 R ) can be connected in series with the primary transformer winding and the first duration (Î 0 N) can verify the relation ''ON> ml- where Is is the average value of the current flowing through the source low voltage, m is the ratio of the transformer and E is the average value of voltage that one seeks to obtain at the terminals of the high voltage source during its charging by the low voltage source.
Lorsque la première durée est supérieure on s assure :When the first duration is higher one ensures:
qu'à l'issue de cette première durée, le deuxième courant sera supérieur en valeur absolue à la valeur absolue maximale sur l'ensemble du cycle de fonctionnement du courant parcourant l'une des inductances reliées à la borne positive de la source basse tension et, that after this first duration, the second current will be greater in absolute value than the maximum absolute value over the entire operating cycle of the current flowing through one of the inductances connected to the positive terminal of the low voltage source and,
qu'à l'issue de la deuxième étape, chaque interrupteur bidirectionnel commandable du bras du circuit basse tension reste parcouru par du courant, même lorsque l'un de ces interrupteurs n'est plus commandé à l'état passant. that at the end of the second step, each bidirectional switch controllable from the arm of the low-voltage circuit is still carrying current, even when one of these switches is no longer controlled in the on state.
On peut ainsi obtenir les avantages mentionnés ci-dessus. The advantages mentioned above can thus be obtained.
Chaque cycle de fonctionnement du convertisseur pour charger la source haute tension par la source basse tension peut comprendre:
- (i) la première étape lors de laquelle le premier courant circule dans P interrupteur bidirectionnel commandable en haut du premier bras, la source haute tension et l'interrupteur bidirectionnel commandable en bas du deuxième bras, et la deuxième étape pendant laquelle le premier courant devient négatif et P interrupteur bidirectionnel commandable en haut du premier bras est commandé passant pendant la première durée, et Each cycle of operation of the converter for charging the high voltage source by the low voltage source may include: (i) the first step in which the first current flows in the bidirectional switch controllable at the top of the first arm, the high voltage source and the bidirectional switch controllable at the bottom of the second arm, and the second step during which the first current becomes negative and controllable bidirectional switch at the top of the first arm is controlled passing during the first duration, and
- (ii) la première étape lors de laquelle le premier courant circule dans l'interrupteur bidirectionnel commandable en bas du premier bras, la source haute tension et l'interrupteur bidirectionnel commandable en haut du deuxième bras, et la deuxième étape pendant laquelle le premier courant devient positif et l'interrupteur bidirectionnel commandable en bas du premier bras est commandé passant pendant la première durée. (ii) the first step in which the first current flows in the bidirectional switch controllable at the bottom of the first arm, the high voltage source and the bidirectional switch controllable at the top of the second arm, and the second step during which the first current becomes positive and the bidirectional switch controllable at the bottom of the first arm is controlled passing during the first duration.
La première et la deuxième étape selon (i) peuvent respectivement correspondre à : The first and second steps according to (i) can respectively correspond to:
un transfert d'énergie électrique de la source basse tension à la source haute tension à travers le transformateur avec un premier courant positif, et a transfer of electrical energy from the low voltage source to the high voltage source through the transformer with a first positive current, and
une inversion du premier courant suivie d'un fonctionnement en roue libre à travers les interrupteurs bidirectionnels commandables du bas de chaque bras du circuit haute tension. reversing the first current followed by freewheeling operation through the controllable bidirectional switches at the bottom of each arm of the high voltage circuit.
La première et la deuxième étape selon (ii) peuvent respectivement correspondre à : The first and second steps according to (ii) can respectively correspond to:
- un transfert d'énergie électrique de la source basse tension à la source haute tension à travers le transformateur avec un premier courant négatif, et a transfer of electrical energy from the low voltage source to the high voltage source through the transformer with a first negative current, and
- à une inversion du premier courant suivie d'un fonctionnement en roue libre à travers les interrupteurs électroniques commandables du haut de chaque bras du circuit haute tension. - A reversal of the first current followed by freewheel operation through the controllable electronic switches from the top of each arm of the high voltage circuit.
Le circuit basse tension peut comprendre : The low voltage circuit can include:
- une première inductance reliée d'une part à la borne positive de la source basse tension et d'autre part à une extrémité de l'enroulement secondaire de transformateur, et a first inductor connected on the one hand to the positive terminal of the low voltage source and on the other hand to one end of the secondary transformer winding, and
- une deuxième inductance reliée d'une part à ladite borne positive de la source basse tension et d'autre part à l'autre extrémité de l'enroulement secondaire de transformateur. La valeur absolue maximale prise par le courant traversant la première inductance sur l'ensemble du cycle de fonctionnement peut être égale ou non à la valeur absolue maximale prise par le courant traversant la deuxième inductance sur l'ensemble du cycle de a second inductor connected on the one hand to said positive terminal of the low-voltage source and on the other hand to the other end of the secondary transformer winding. The maximum absolute value taken by the current passing through the first inductance over the entire operating cycle may or may not be equal to the maximum absolute value taken by the current flowing through the second inductance over the entire cycle of operation.
fonctionnement et la première durée peut être telle qu'à l'issue de cette première durée, le deuxième courant soit supérieur en valeur absolue à plus grande desdites valeurs absolues maximales.
Aucun interrupteur bidirectionnel commandable du circuit haute tension n'est par exemple commandé passant pendant la première étape. La circulation du courant électrique à travers les interrupteurs bidirectionnels commandables du circuit haute tension pour assurer le transfert d'énergie de la source basse tension à la source haute tension peut se faire via des diodes, parasites ou non, de ces interrupteurs bidirectionnels commandables lors de la première étape, qu'il s'agisse de la première étape selon (i) ou selon (ii). operation and the first duration may be such that at the end of this first duration, the second current is greater in absolute value than greater of said maximum absolute values. No bidirectional switch controllable high voltage circuit is for example controlled during the first step. Circulation of the electric current through the bidirectional controllable switches of the high voltage circuit to ensure the transfer of energy from the low voltage source to the high voltage source can be via diodes, parasites or not, these bidirectional switches controllable during the first step, whether it is the first step according to (i) or according to (ii).
La deuxième étape peut être constituée par les phases successives suivantes : The second step can be constituted by the following successive phases:
- une phase pendant laquelle le premier courant varie brutalement, cette phase correspondant à la commande à l'état passant pendant la première durée de Γ interrupteur bidirectionnel commandable du premier bras parcouru par le premier courant lors de la première étape immédiatement précédente, a phase during which the first current varies abruptly, this phase corresponding to the on-state control during the first duration of the controllable bidirectional switch of the first arm traversed by the first current during the first immediately preceding step,
- une phase pendant laquelle le premier courant varie de façon atténuée et selon le même sens de variation que lors de la phase immédiatement précédente, et a phase during which the first current varies attenuated and in the same direction of variation as in the immediately preceding phase, and
- une phase pendant laquelle le premier courant est sensiblement constant. a phase during which the first current is substantially constant.
Ces phases correspondent respectivement à l'inversion du premier courant dans le circuit haute tension, à une transition par résonance vers le fonctionnement en roue libre et au fonctionnement en roue libre proprement dit. These phases respectively correspond to the inversion of the first current in the high voltage circuit, to a resonance transition to coasting operation and freewheeling proper.
Lors de la deuxième étape, l'interrupteur bidirectionnel commandable du deuxième bras parcouru par le premier courant lors de la première étape immédiatement précédente peut être commandé à l'état passant. In the second step, the controllable bidirectional switch of the second arm traversed by the first current during the immediately preceding first step can be controlled in the on state.
Un des interrupteurs bidirectionnels commandables du bras du circuit basse tension peut ne pas être parcouru par du courant lors de la première étape. Ainsi, l'enroulement secondaire du transformateur n'est pas court-circuité lors de la première étape, de sorte qu'un transfert d'énergie de la source basse tension vers la source haute tension est possible. One of the bidirectional controllable switches of the low voltage circuit arm may not be current flowed in the first step. Thus, the secondary winding of the transformer is not short-circuited in the first step, so that a transfer of energy from the low voltage source to the high voltage source is possible.
Chaque cycle de fonctionnement peut comprendre, immédiatement après chaque deuxième étape : Each operating cycle may comprise, immediately after each second step:
- une troisième étape lors de laquelle le premier courant varie de façon atténuée avec un sens de variation opposé à celui qu'il a lors de la deuxième étape, et a third step in which the first current varies attenuated with a direction of variation opposite to that which it has during the second step, and
- une quatrième étape lors de laquelle le premier courant varie brutalement en conservant le même sens de variation que lors de la troisième étape et sans changer de signe, le courant dans l'interrupteur bidirectionnel commandable du circuit basse tension parcouru par du courant lors de la première étape et n'étant alors plus commandé à l'état passant diminuant en valeur absolue et s'annulant à la fin de cette quatrième étape.
La troisième et la quatrième étape peuvent correspondre à une transition résonante vers le transfert d'énergie suivant entre la source basse tension et la source haute tension. a fourth step in which the first current varies suddenly maintaining the same direction of variation as in the third step and without changing the sign, the current in the bidirectional switch controllable low voltage circuit traversed by current during the first step and then no longer controlled in the state passing decreasing in absolute value and canceling at the end of this fourth step. The third and fourth steps may correspond to a resonant transition to the next energy transfer between the low voltage source and the high voltage source.
Un cycle complet de fonctionnement du procédé selon l'invention peut comprendre : A complete cycle of operation of the method according to the invention may comprise:
- la première étape lors de laquelle le premier courant circule dans l'interrupteur bidirectionnel commandable en haut du premier bras, la source haute tension et l'interrupteur bidirectionnel commandable en bas du deuxième bras tandis que P interrupteur bidirectionnel commandable en bas du circuit basse tension est parcouru par du courant, the first step in which the first current flows in the bidirectional switch controllable at the top of the first arm, the high voltage source and the bidirectional switch controllable at the bottom of the second arm while the controllable bidirectional switch at the bottom of the low voltage circuit; is traversed by current,
- la deuxième étape lors de laquelle le premier courant devient négatif et l'interrupteur bidirectionnel commandable en haut du premier bras du circuit haute tension est commandé passant pendant la première durée, the second step in which the first current becomes negative and the bidirectional switch controllable at the top of the first arm of the high voltage circuit is controlled during the first duration,
- la troisième étape lors de laquelle le premier courant augmente de façon atténuée en restant négatif, the third step in which the first current increases attenuated while remaining negative,
- la quatrième étape lors de laquelle le premier courant augmente brutalement en restant négatif, le courant dans l'interrupteur bidirectionnel commandable en bas du circuit basse tension diminuant en valeur absolue et s 'annulant à la fin de cette quatrième étape, the fourth step in which the first current increases abruptly while remaining negative, the current in the bidirectional switch controllable at the bottom of the low voltage circuit decreasing in absolute value and canceling at the end of this fourth step,
- la première étape lors de laquelle le premier courant circule dans l'interrupteur bidirectionnel commandable en bas du premier bras, la source haute tension et l'interrupteur bidirectionnel commandable en haut du deuxième bras tandis que l'interrupteur the first step in which the first current flows in the bidirectional switch controllable at the bottom of the first arm, the high voltage source and the bidirectional switch controllable at the top of the second arm while the switch
bidirectionnel commandable en haut du circuit basse tension est parcouru par du courant, - la deuxième étape lors de laquelle le premier courant devient positif et l'interrupteur bidirectionnel commandable en bas du premier bras du circuit haute tension est commandé passant pendant la première durée, bidirectional commandable at the top of the low voltage circuit is traversed by current, - the second step in which the first current becomes positive and the bidirectional switch controllable at the bottom of the first arm of the high voltage circuit is controlled during the first duration,
- la troisième étape lors de laquelle le premier courant diminue de façon atténuée en restant positif, et the third step in which the first current decreases attenuated while remaining positive, and
- la quatrième étape lors de laquelle le premier courant diminue brutalement en restant positif, le courant dans l'interrupteur bidirectionnel commandable en haut du circuit basse tension diminuant en valeur absolue et s 'annulant à la fin de cette quatrième étape. the fourth step in which the first current decreases abruptly while remaining positive, the current in the bidirectional switch controllable at the top of the low voltage circuit decreasing in absolute value and canceling at the end of this fourth step.
Dans tout ce qui précède, la variation de façon atténuée du premier courant peut correspondre au passage de courant dans le condensateur en parallèle de chaque interrupteur bidirectionnel commandable d'un même bras du circuit haute tension. On réalise ainsi une commutation douce ou ZVS. In all the foregoing, the attenuated variation of the first current may correspond to the passage of current in the capacitor in parallel with each controllable bidirectional switch of the same arm of the high voltage circuit. This produces a soft switching or ZVS.
Selon le procédé ci-dessus, P interrupteur bidirectionnel commandable du premier bras parcouru par le premier courant lors d'une première étape est commandé à l'état passant lors
de la deuxième étape consécutive pendant une première durée fraction de la durée de ladite deuxième étape et suffisante pour qu'à l'issue de cette première durée, le deuxième courant soit supérieur en valeur absolue à la valeur absolue maximale, sur l'ensemble des deux successions des quatre étapes ci-dessus, du courant parcourant l'une ou l'autre des inductances reliées à la borne positive de la source basse tension. According to the above method, the controllable bidirectional switch of the first arm traversed by the first current during a first step is controlled in the on state when of the second consecutive step during a first fraction of the duration of said second stage and sufficient period that, at the end of this first duration, the second current is greater in absolute value than the maximum absolute value, over all the two successions of the four steps above, the current flowing through one or the other of the inductances connected to the positive terminal of the low voltage source.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un ensemble de conversion de tension, comprenant : The invention further relates, in another of its aspects, to a voltage conversion assembly, comprising:
- un convertisseur de tension continu/continu réversible entre une source haute tension et une source basse tension, le convertisseur comprenant : a reversible DC / DC voltage converter between a high voltage source and a low voltage source, the converter comprising:
- un circuit haute tension, comprenant outre la source haute tension, un premier et un deuxième bras, chaque bras comprenant deux interrupteurs bidirectionnels commandables séparés par un point milieu, chaque interrupteur bidirectionnel commandable étant monté en parallèle d'un condensateur, etun enroulement primaire de transformateur parcouru par un premier courant, relié par une extrémité au point milieu du premier bras et par son autre extrémité au point milieu du deuxième bras, a high voltage circuit, comprising in addition to the high voltage source, a first and a second arm, each arm comprising two controllable bidirectional switches separated by a midpoint, each bidirectional controllable switch being connected in parallel with a capacitor, and a primary winding of transformer traversed by a first current, connected at one end to the midpoint of the first arm and at its other end to the midpoint of the second arm,
- un circuit basse tension, comprenant outre la source basse tension un bras comprenant deux interrupteurs bidirectionnels commandables et un enroulement secondaire de transformateur monté en parallèle dudit bras et parcouru par un deuxième courant, a low voltage circuit comprising, in addition to the low voltage source, an arm comprising two controllable bidirectional switches and a transformer secondary winding connected in parallel with said arm and traversed by a second current,
- un dispositif de commande des interrupteurs électroniques du convertisseur de tension, ledit dispositif étant configuré pour mettre en œuvre le procédé tel que défini ci-dessus. a device for controlling the electronic switches of the voltage converter, said device being configured to implement the method as defined above.
La source basse tension a par exemple une tension nominale comprise entre 12 et 16 V. La source haute tension a par exemple une tension nominale comprise entre 220 V et 450 V.. The low voltage source has for example a nominal voltage of between 12 and 16 V. The high voltage source has for example a nominal voltage of between 220 V and 450 V.
Le convertisseur de tension peut faire partie d'un circuit électrique embarqué sur un véhicule, par exemple un véhicule à propulsion hybride ou à propulsion électrique. The voltage converter can be part of an electrical circuit embedded on a vehicle, for example a hybrid or electric propulsion vehicle.
Dans tout ce qui précède, les interrupteurs bidirectionnels commandables peuvent comprendre un transistor. Lorsqu'il s'agit d'un transistor bipolaire ou de type IGBT, une diode peut ête montée en anti-parallèle du transistor pour assurer la réversibilité de l'interrupteur. Lorsqu'il s'agit d'un transistor à effet de champ, la réversibilité peut être assurée par la diode parasite intrinsèque à ce transistor. In all of the above, the bidirectional controllable switches may comprise a transistor. When it is a bipolar transistor or IGBT type, a diode can be mounted in antiparallel of the transistor to ensure the reversibility of the switch. When it comes to a field effect transistor, the reversibility can be ensured by the parasitic diode intrinsic to this transistor.
Un condensateur peut être monté en parallèle de la source haute tension et une source d'énergie électrique auxiliaire peut être prévue pour charger ce condensateur préalablement à la mise en œuvre du procédé pour charger la source haute tension depuis la source basse tension à l'aide du convertisseur.
Tous les interrupteurs bidirectionnels commandables du circuit haute tension peuvent être identiques. A capacitor may be connected in parallel with the high voltage source and an auxiliary power source may be provided for charging the capacitor prior to implementing the method for charging the high voltage source from the low voltage source using of the converter. All bidirectional controllable switches of the high voltage circuit may be identical.
Tous les interrupteurs bidirectionnels commandables du circuit basse tension peuvent être identiques. All bidirectional controllable switches of the low voltage circuit can be identical.
De préférence, aucun condensateur n'est monté en parallèle de chaque interrupteur bidirectionnel commandable du circuit basse tension. Preferably, no capacitor is connected in parallel with each controllable bidirectional switch of the low voltage circuit.
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple non limitatif de mise en œuvre de celle-ci et à l'examen du dessin annexé sur lequel : The invention will be better understood on reading the following description of a nonlimiting example of implementation thereof and on examining the appended drawing in which:
- la figure 1 représente de façon schématique un exemple de convertisseur de tension continu/continu selon l'invention, FIG. 1 schematically represents an example of a DC / DC voltage converter according to the invention,
les figures 2 et 3 représentent un modèle similaire au convertisseur de la figure 1 et la figure 4 représente différentes courbes associées au modèle des figures 2 et 3, la figure 5 représente de façon schématique un exemple de dispositif de commande des interrupteurs bidirectionnels commandables du convertisseur de la figure 1, la figure 6 représente l'état des commandes appliquées aux interrupteurs FIGS. 2 and 3 show a similar model to the converter of FIG. 1 and FIG. 4 represents various curves associated with the model of FIGS. 2 and 3, FIG. 5 schematically represents an example of a control device of the bidirectional controllable switches of the converter. of Figure 1, Figure 6 shows the state of the controls applied to the switches
bidirectionnels commandables du convertisseur, two-way controllable converter,
les figures 7 à 13 représentent plusieurs états successifs du convertisseur de la figure 1 au cours d'un cycle de fonctionnement pour transférer de l'énergie électrique de la source basse tension à la source haute tension, FIGS. 7 to 13 represent several successive states of the converter of FIG. 1 during an operating cycle for transferring electrical energy from the low voltage source to the high voltage source,
la figure 14 représente l'évolution de grandeurs électriques du convertisseur lors du cycle de fonctionnement décrit en référence aux figures 7 à 13, et FIG. 14 represents the evolution of electrical quantities of the converter during the operating cycle described with reference to FIGS. 7 to 13, and
la figure 15 représente l'évolution du courant dans les deux interrupteurs FIG. 15 shows the evolution of the current in the two switches
bidirectionnels du circuit basse tension lors du cycle de fonctionnement décrit en référence aux figures 7 à 13. bidirectional low voltage circuit during the operating cycle described with reference to Figures 7 to 13.
On a représenté à la figure 1 un convertisseur de tension continu/continu 1 réversible. Le convertisseur 1 fait par exemple partie d'un circuit électrique embarqué sur un véhicule à propulsion hybride ou électrique. FIG. 1 shows a reversible DC / DC converter 1. The converter 1 is for example part of an electrical circuit embedded on a vehicle with hybrid or electric propulsion.
Ce convertisseur de tension 1 permet soit de transférer de l'énergie électrique d'une source haute tension 100 vers une source basse tension 101 ou réciproquement. Dans ce qui suit, on va décrire un procédé de commande de ce convertisseur 1 afin de transférer de l'énergie électrique de la source basse tension 101 vers la source haute tension 100. La source
haute tension 100 est dans l'exemple décrit la source d'énergie électrique alimentant le moteur électrique du véhicule et la source basse tension 101 est dans l'exemple décrit la source d'énergie électrique alimentant le réseau de bord du véhicule. This voltage converter 1 allows either to transfer electrical energy from a high voltage source 100 to a low voltage source 101 or vice versa. In what follows, we will describe a method of controlling this converter 1 in order to transfer electrical energy from the low voltage source 101 to the high voltage source 100. The source high voltage 100 is in the example described the source of electrical energy supplying the electric motor of the vehicle and the low voltage source 101 is in the example described the source of electrical energy supplying the on-board network of the vehicle.
Comme représenté sur la figure 1, le convertisseur de tension 1 comprend un circuit haute tension 2 et un circuit basse tension 3. As shown in FIG. 1, the voltage converter 1 comprises a high voltage circuit 2 and a low voltage circuit 3.
La source haute tension 100 est ici représentée par un condensateur avec sa résistance de charge en parallèle. The high voltage source 100 is here represented by a capacitor with its load resistor in parallel.
Le circuit haute tension 2 comprend, outre la source haute tension 100, un premier bras 5 et un deuxième bras 6. Chaque bras comprend deux interrupteurs bidirectionnels The high voltage circuit 2 comprises, in addition to the high voltage source 100, a first arm 5 and a second arm 6. Each arm comprises two bidirectional switches
commandables 10 et 11 séparés par un point milieu 12. Chaque interrupteur bidirectionnel commandable 10 ou 11 comprend dans cet exemple en parallèle transistor 14, une diode 15 en anti-parallèle. Un condensateur 16 est monté en parallèle de chaque transistor 14. Selon la nature du transistor 14, la diode 15 est un composant en tant que tel ou la diode parasite intrinsèque au transistor. L'interrupteur bidirectionnel commandable 10 est relié à la borne positive de la source haute tension 100 et sera appelé par la suite « interrupteur bidirectionnel commandable en haut » pour le circuit haute tension tandis que l'interrupteur bidirectionnel commandable 11 est relié à la borne négative de la source haute tension 100 et sera appelé par la suite « interrupteur bidirectionnel commandable en bas » pour le circuit haute tension. Les transistors 14 du circuit haute tension 2 sont numérotés Kl à K4, comme on peut le voir sur la figure 1. controllable 10 and 11 separated by a midpoint 12. Each controllable bidirectional switch 10 or 11 comprises in this example in parallel transistor 14, a diode 15 in antiparallel. A capacitor 16 is connected in parallel with each transistor 14. Depending on the nature of the transistor 14, the diode 15 is a component as such or the parasitic diode intrinsic to the transistor. The bidirectional controllable switch 10 is connected to the positive terminal of the high voltage source 100 and will be called hereinafter "bidirectional switch controllable at the top" for the high voltage circuit while the bidirectional controllable switch 11 is connected to the negative terminal of the high voltage source 100 and will be called thereafter "bidirectional switch controllable at the bottom" for the high voltage circuit. The transistors 14 of the high voltage circuit 2 are numbered K1 to K4, as can be seen in FIG.
Selon cette numérotation : According to this numbering:
Kl désigne le transistor 14 de la cellule 10 en haut du premier bras 5, Kl denotes the transistor 14 of the cell 10 at the top of the first arm 5,
K2 désigne le transistor 14 de la cellule 11 en bas du premier bras 5, K2 denotes the transistor 14 of the cell 11 at the bottom of the first arm 5,
K3 désigne le transistor 14 de la cellule 10 en haut du deuxième bras 6, K3 denotes the transistor 14 of the cell 10 at the top of the second arm 6,
- K4 désigne le transistor 14 de la cellule 11 en bas du deuxième bras 6. K4 denotes the transistor 14 of the cell 11 at the bottom of the second arm 6.
Le circuit haute tension 2 comprend encore un enroulement primaire de transformateur 18 parcouru par un premier courant il , relié par une extrémité au point milieu 12 du premier bras 5 via une inductance de commutation 19 de valeur 1R et par son autre extrémité au point milieu 12 du deuxième bras 6. The high voltage circuit 2 further comprises a primary winding of transformer 18 traversed by a first current 11, connected at one end to the midpoint 12 of the first arm 5 via a switching inductance 19 of value 1 R and at its other end to the midpoint. 12 of the second arm 6.
Le circuit basse tension 3, comprend dans l'exemple considéré, outre la source basse tension 101 :
un bras 20 comprenant deux interrupteurs bidirectionnels commandables 21 et 22 entre lesquels est disposé un point milieu 23, chaque interrupteur 21 ou 22 comprenant un transistor 24 en anti-parallèle duquel est montée une diode 25, parasite ou non, et The low voltage circuit 3 comprises, in the example under consideration, in addition to the low voltage source 101: an arm 20 comprising two controllable bidirectional switches 21 and 22 between which is disposed a midpoint 23, each switch 21 or 22 comprising a transistor 24 in antiparallel of which is mounted a diode 25, parasite or not, and
- un enroulement secondaire de transformateur 27 monté en parallèle dudit bras 20 et parcouru par un deuxième courant i2. a secondary transformer winding 27 connected in parallel with said arm 20 and traversed by a second current i2.
Dans l'exemple considéré, l'interrupteur bidirectionnel commandable 21 est relié indirectement à la borne positive de la source basse tension 101 et directement à la borne négative de la source basse tension 101 et il sera appelé par la suite « interrupteur bidirectionnel commandable en haut » pour le circuit basse tension tandis que l'interrupteur bidirectionnel commandable 22 sera appelé « interrupteur bidirectionnel commandable en bas » pour le circuit basse tension. Dans cet exemple, le circuit basse tension 3 comprend encore deux inductances 30 et 31, de valeur commune L. La première inductance 30 est reliée d'une part à la borne positive de la source basse tension 101 et d'autre part à une extrémité de l'interrupteur bidirectionnel commandable 21 opposée au point milieu 23 et à une extrémité de l'enroulement secondaire de transformateur 27. La deuxième inductance 31 est reliée d'une part à la borne positive de la source basse tension 101 et d'autre part à une extrémité de l'interrupteur bidirectionnel commandable 22 opposée au point milieu 23 et à l'autre extrémité de l'enroulement secondaire de transformateur 27. In the example considered, the controllable bidirectional switch 21 is connected indirectly to the positive terminal of the low voltage source 101 and directly to the negative terminal of the low voltage source 101 and will be called thereafter "bidirectional switch controllable at the top For the low voltage circuit while the controllable bidirectional switch 22 will be called "bidirectional switch controllable bottom" for the low voltage circuit. In this example, the low voltage circuit 3 further comprises two inductors 30 and 31, of common value L. The first inductor 30 is connected on the one hand to the positive terminal of the low voltage source 101 and on the other hand to one end the bidirectional controllable switch 21 opposite the midpoint 23 and at one end of the secondary transformer winding 27. The second inductor 31 is connected on the one hand to the positive terminal of the low voltage source 101 and secondly at one end of the controllable bidirectional switch 22 opposite the midpoint 23 and at the other end of the transformer secondary winding 27.
Toujours dans l'exemple décrit, la borne négative de la source basse tension 101 est reliée au point milieu 23 du bras 20. Still in the example described, the negative terminal of the low voltage source 101 is connected to the midpoint 23 of the arm 20.
Les transistors 24 du circuit basse tension 3 sont numérotés K5 et K6, comme représenté sur la figure 1, K5 étant le transistor de la cellule 21 tandis que K6 est le transistor de la cellule 22. The transistors 24 of the low voltage circuit 3 are numbered K5 and K6, as shown in FIG. 1, K5 being the transistor of the cell 21 while K6 is the transistor of the cell 22.
Dans l'exemple décrit, tous les transistors Kl à K6 sont des transistors à effet de champ, de sorte que les diodes représentées sur les figures sont les diodes parasites intrinsèques à ces transistors. In the example described, all the transistors K1 to K6 are field effect transistors, so that the diodes shown in the figures are parasitic diodes intrinsic to these transistors.
Dans tout ce qui suit, on considérera que les transistors 14 et 24, les diodes 15 et 25, le transformateur formé par les enroulements 18 et 27, les inductances 30 et 31 et les condensateurs 16 sont idéaux. In what follows, it will be considered that the transistors 14 and 24, the diodes 15 and 25, the transformer formed by the windings 18 and 27, the inductors 30 and 31 and the capacitors 16 are ideal.
On va décrire en référence aux figures 2 à 4 un problème que l'invention cherche à résoudre. Les figures 2 et 3 représentent un circuit similaire au convertisseur 1 de la figure 1
et ramené au secondaire du transformateur. L'inductance Lf correspond à l'inductance série équivalente du transformateur, l'interrupteur K représente l'un du transistor K5 et du transistor K6 du circuit basse tension 3 et l'inductance L représente l'une de l'inductance 30 et de l'inductance 31. A problem which the invention seeks to solve will be described with reference to FIGS. 2 to 4. Figures 2 and 3 show a similar circuit to the converter 1 of Figure 1 and brought back to the secondary of the transformer. The inductance L f corresponds to the equivalent series inductance of the transformer, the switch K represents one of the transistor K5 and the transistor K6 of the low voltage circuit 3 and the inductance L represents one of the inductor 30 and inductance 31.
Pendant un intervalle de temps compris entre 0 et aT, l'interrupteur K est passant et le circuit haute tension ainsi que le circuit basse tension fonctionnent en roue libre. Le courant ÏLf dans l'inductance Lf prend une valeur I0 imposée par le circuit haute tension et telle que le courant iK dans l'interrupteur électronique K est positif. Pendant cet intervalle de temps, de l'énergie est accumulée dans l'inductance L aux bornes de laquelle la tension Vs de la source basse tension est appliquée. During a time interval between 0 and aT, the switch K is on and the high-voltage circuit and the low-voltage circuit operate in freewheel mode. The current λ Lf in the inductance Lf takes a value I 0 imposed by the high voltage circuit and such that the current i K in the electronic switch K is positive. During this time interval, energy is accumulated in the inductance L across which the voltage Vs of the low voltage source is applied.
A l'instant aT, l'interrupteur K n'est plus passant et une tension mE est imposée par le circuit haute tension. Le courant iK dans l'interrupteur électronique K va alors s'annuler, de sorte que le courant iLf augmente brutalement pour passer de I0 à sa valeur maximale ILmax comme représenté sur la figure 4. Une surtension importante apparaît alors aux bornes de l'interrupteur K, comme on peut également le voir sur la figure 4. At the instant aT, the switch K is no longer on and a voltage mE is imposed by the high voltage circuit. The current i K in the electronic switch K will then cancel, so that the current i Lf increases abruptly from I 0 to its maximum value I Lm ax as shown in FIG. 4. A significant surge then appears terminals of the switch K, as can also be seen in Figure 4.
L'invention repose sur le constat selon lequel, si entre 0 et aT le courant parcourant l'inductance Lf est suffisamment important pour que le courant iK soit négatif, à l'instant où l'interrupteur K n'est plus passant, le courant iK pourra continuer à circuler à travers la diode en anti-parallèle de l'interrupteur K. Le courant iK pourra alors décroître, en passant à travers cette diode, jusqu'à s'annuler, permettant de réaliser une commutation douce. Le procédé selon l'invention consiste à commander les transistors Kl à K6 des différents interrupteurs bidirectionnels commandables du convertisseur de tension 1 de manière à assurer une commutation douce dans les interrupteurs bidirectionnels commandables du circuit basse tension. The invention is based on the observation that, if between 0 and aT the current flowing through the inductance L f is large enough for the current i K to be negative, at the instant when the switch K is no longer conducting, the current i K can continue to flow through the diode anti-parallel of the switch K. The current i K can then decrease, passing through this diode, to cancel, allowing a smooth switching . The method according to the invention consists in controlling the transistors K1 to K6 of the different bidirectional controllable switches of the voltage converter 1 so as to ensure smooth switching in the bidirectional controllable switches of the low voltage circuit.
Un exemple fonctionnel de circuit de commande 40 permettant d'effectuer une commande du convertisseur 1 pour transférer de l'énergie électrique de la source basse tension 101 vers la source haute tension 100 est représenté schématiquement sur la figure 5 et la commande appliquée aux transistors Kl à K6 du convertisseur 1 est représentée sur la figure 6. Classiquement, les commandes sont schématisées sous la forme de rectangles dont l'état haut (ou non nul) correspond à une commande à l'état passant d'un transistor 14 et dont l'état bas (ou nul) correspond à une commande à l'état bloqué de ce transistor 14.
Le circuit de commande 40 met en œuvre un comparateur 41, un composant 42 induisant un décalage d'une demi-période de commande, des bascules 43 et 44 ainsi que des générateurs d'impulsions 45 et 46. Les commandes appliquées aux transistors Kl à K6 sont représentées sur la figure 5 par le nom du transistor en question disposé en sortie d'un des composants 41 à 46. A functional example of a control circuit 40 making it possible to control the converter 1 to transfer electrical energy from the low voltage source 101 to the high voltage source 100 is shown schematically in FIG. 5 and the control applied to the transistors K1. to K6 of the converter 1 is shown in FIG. 6. Conventionally, the commands are shown schematically in the form of rectangles whose high (or non-zero) state corresponds to an on-state control of a transistor 14 and whose low (or zero) state corresponds to a blocked state control of this transistor 14. The control circuit 40 implements a comparator 41, a component 42 inducing a shift of one half control period, flip-flops 43 and 44 as well as pulse generators 45 and 46. The controls applied to the transistors K1 to K6 are represented in FIG. 5 by the name of the transistor in question disposed at the output of one of the components 41 to 46.
On va décrire en référence aux figures 6 à 14 un exemple de procédé de commande des transistors Kl à K6 du convertisseur de tension 1 de la figure 1 pour éviter le problème décrit en référence aux figures 2 à 4. An example of a method of controlling transistors K1 to K6 of voltage converter 1 of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 6 to 14 to avoid the problem described with reference to FIGS. 2 to 4.
Le convertisseur 1 transfère de l'énergie électrique de la source basse tension 101 à la source haute tension 100 de façon cyclique et chaque cycle de fonctionnement comprend dans l'exemple décrit quatre étapes successives, respectivement désignées par 200, 201, 202 et 203 sur la figure 14, et suivies d'une répétition de quatre étapes successives et similaires aux quatre étapes précédentes, comme expliqué ci-après. The converter 1 transfers electrical energy from the low voltage source 101 to the high voltage source 100 in a cyclic manner and each operating cycle comprises in the example described four successive steps, designated respectively by 200, 201, 202 and 203 on Figure 14, followed by a repetition of four successive steps and similar to the previous four steps, as explained below.
A l'instant t=0, le convertisseur 1 est tel que représenté sur la figure 7. La circulation de courant à travers l'interrupteur bidirectionnel commandable 21 en haut du bras 20 du circuit basse tension 3 vient d'être interrompue. At time t = 0, the converter 1 is as shown in FIG. 7. The flow of current through the controllable bidirectional switch 21 at the top of the arm 20 of the low voltage circuit 3 has just been interrupted.
Sur l'ensemble du convertisseur de tension 1, seul le transistor K6 de l'interrupteur bidirectionnel commandable 22 en bas du bras 20 du circuit basse tension 3 est commandé à l'état passant lors de cette première étape qui est comprise entre les instants 0 et tl. Un transfert d'énergie de la source basse tension 101 vers la source haute tension 100 a lieu pendant cette première étape lors de laquelle le courant is dans la source basse tension 101 se partage entre un courant circulant dans l'inductance 30 et un courant circulant dans l'inductance 31. L'interrupteur bidirectionnel commandable 21 n'étant pas parcouru par du courant, le courant dans l'inductance 30 correspond au deuxième courant i2 dans l'enroulement secondaire 27 de transformateur. On the whole of the voltage converter 1, only the transistor K6 of the controllable bidirectional switch 22 at the bottom of the arm 20 of the low voltage circuit 3 is controlled in the on state during this first step which is between the instants 0 and tl. A transfer of energy from the low voltage source 101 to the high voltage source 100 takes place during this first step in which the current i s in the low voltage source 101 is divided between a current flowing in the inductor 30 and a current circulating in the inductor 31. The bidirectional controllable switch 21 is not traversed by current, the current in the inductor 30 corresponds to the second current i2 in the secondary winding 27 of the transformer.
Le premier courant il circulant dans l'enroulement primaire 18 de transformateur est lors de cette première étape positif et il circule à travers l'interrupteur bidirectionnel The first current flowing in the transformer primary winding 18 is during this first positive step and it flows through the bidirectional switch.
commandable 10 en haut du premier bras 5 à travers la diode 15 pour charger la source haute tension 100 avant de reboucler vers l'enroulement primaire de transformateur 18 via la diode 15 de l'interrupteur bidirectionnel commandable 11 en bas du deuxième bras 6.
Comme mentionné ci-dessus, lors de cette première étape, aucun des transistors Kl à K4 du circuit haute tension n'est passant et le transistor K5 du circuit basse tension 3 n'est pas non plus passant. controllable 10 at the top of the first arm 5 through the diode 15 to charge the high voltage source 100 before looping back to the primary transformer winding 18 via the diode 15 of the controllable bidirectional switch 11 at the bottom of the second arm 6. As mentioned above, during this first step, none of the transistors K1 to K4 of the high-voltage circuit is on and the transistor K5 of the low-voltage circuit 3 is also not on.
A l'issue de cette première étape, c'est-à-dire à l'instant tl, le premier courant il reste positif, bien qu'ayant décru de façon linéaire et la tension vl aux bornes de l'enroulement primaire 18 de transformateur est égale à la valeur moyenne E de la tension aux bornes de la source haute tension. At the end of this first step, that is to say at time tl, the first current remains positive, although having decreased linearly and the voltage vl across the primary winding 18 of transformer is equal to the average value E of the voltage across the high voltage source.
La deuxième étape va maintenant être décrite en référence aux figures 8 à 11. Cette deuxième étape comprend plusieurs phases successives, comme on va le voir. La deuxième étape est initiée par la commande à l'état passant du transistor K5 de l'interrupteur bidirectionnel commandable 21 en haut du circuit basse tension 3. Dans l'exemple considéré, les transistors Kl et K4 sont commandés à l'état passant dès le début de la deuxième étape. The second step will now be described with reference to FIGS. 8 to 11. This second step comprises several successive phases, as will be seen. The second step is initiated by the on-state control of the transistor K5 of the controllable bidirectional switch 21 at the top of the low-voltage circuit 3. In the example considered, the transistors K1 and K4 are controlled in the on state as soon as possible. the beginning of the second stage.
Pendant toute la durée de la deuxième étape, les transistors K5 et K6 du circuit basse tension 3 sont commandés passants, comme on peut le voir sur la figure 6, de sorte que l'enroulement secondaire 27 de transformateur est court-circuité pendant cette deuxième étape. During the entire duration of the second step, the transistors K5 and K6 of the low-voltage circuit 3 are controlled bypassers, as can be seen in FIG. 6, so that the secondary transformer winding 27 is short-circuited during this second step.
Lors d'une première phase représentée sur la figure 8 et comprise entre les instants tl et t2, le trajet du courant dans le circuit haute tension 2 n'est pas modifié, ce dernier circulant toujours dans l'interrupteur bidirectionnel commandable 10 en haut du premier bras 5, dans la source haute tension 100, et dans l'interrupteur bidirectionnel commandable 11 en bas du deuxième bras 6.Dans le circuit basse tension 3, le courant parcourant l'inductance 30 n'est plus égal au deuxième courant i2 dans le deuxième enroulement de transformateur 27, étant donné qu'une partie du courant circulant dans l'inductance 30 reboucle dans la source basse tension 101 à travers le transistor K5 qui est maintenant à l'état passant. During a first phase shown in FIG. 8 and between times t1 and t2, the path of the current in the high voltage circuit 2 is not modified, the latter always flowing in the bidirectional controllable switch 10 at the top of the first arm 5, in the high voltage source 100, and in the bidirectional controllable switch 11 at the bottom of the second arm 6.In the low voltage circuit 3, the current flowing through the inductor 30 is no longer equal to the second current i2 in the second transformer winding 27, since part of the current flowing in the inductor 30 loops back into the low voltage source 101 through the transistor K5 which is now in the on state.
Comme on peut le voir sur la figure 14, le premier courant il diminue brutalement lors de cette phase et change de signe, devenant négatif. A l'issue de cette phase, qui correspond à l'expiration de la durée ION, calculée à partir de tl et appelée ensuite « première durée », pendant laquelle le transistor Kl est maintenu à l'état passant, la valeur absolue du premier courant il est supérieure à miLmax, ce qui est mis en évidence sur la figure 14 à l'aide de la zone hachurée. La valeur ÏLmax correspond à la valeur de courant maximale dans l'inductance 30 ou dans l'inductance 31. Autrement dit, à l'issue de la première durée t0N, le deuxième
courant i2 dans l'enroulement secondaire de transformateur 27 est supérieur en valeur absolue à la valeur de courant maximale dans l'une ou l'autre de ces inductances 30 ou 31. As can be seen in Figure 14, the first current decreases sharply during this phase and changes sign, becoming negative. At the end of this phase, which corresponds to the expiration of the duration ION, calculated from t1 and then called "first duration", during which the transistor K1 is maintained in the on state, the absolute value of the first current it is greater than mid Lmax , which is highlighted in Figure 14 using the hatched area. The value λLmax corresponds to the maximum current value in the inductor 30 or in the inductor 31. In other words, at the end of the first duration t 0 N, the second current i2 in the transformer secondary winding 27 is greater in absolute value than the maximum current value in either of these inductors 30 or 31.
Dans l'exemple considéré, la première durée ÎON correspond exactement à la durée pendant laquelle le transistor Kl est commandé à l'état passant sur l'ensemble de la première et de la deuxième étape. Dans une variante non représentée, le transistor Kl peut être commandé à l'état passant alors que la première étape est encore en cours et la première durée t0N correspond alors à la durée pendant laquelle la deuxième étape se produit et pendant laquelle le transistor Kl est commandé à l'état passant. In the example considered, the first duration ÎON corresponds exactly to the duration during which the transistor K1 is controlled in the on state over the whole of the first and second stages. In a variant not shown, the transistor K1 can be controlled in the on state while the first step is still in progress and the first duration t 0 N then corresponds to the duration during which the second step occurs and during which the transistor Kl is controlled in the on state.
A l'expiration de la durée ÎON, c'est-à-dire dans l'exemple décrit au temps t2, le convertisseur 1 se trouve dans la configuration représentée à la figure 9. Lors de cette nouvelle phase, qui s'étend entre les instants t2 et t3, l'enroulement secondaire de transformateur 27 est toujours court-circuité par les interrupteurs bidirectionnels At the expiration of the duration ÎON, that is to say in the example described at time t2, the converter 1 is in the configuration shown in Figure 9. In this new phase, which extends between at times t2 and t3, the transformer secondary winding 27 is always short-circuited by the bidirectional switches
commandables 21 et 22 du circuit basse tension 3 dans lesquels circule du courant. Toujours lors de cette phase, les deux interrupteurs bidirectionnels commandables 10 et 11 du premier bras sont parcourus par du courant via le condensateur 16. Le condensateur 16 en parallèle de l'interrupteur bidirectionnel commandable 10 en haut du premier bras 5 véhicule un courant circulant ensuite dans la source haute tension 100 avant de reboucler dans l'enroulement primaire de transformateur 18 à travers le transistor K4. Le condensateur 16 en parallèle de l'interrupteur bidirectionnel commandable 11 en bas du premier bras 5 véhicule un courant rebouclant dans l'enroulement primaire de transformateur 18 à travers le transistor K4. controllable 21 and 22 of the low voltage circuit 3 in which current flows. Still during this phase, the two bidirectional controllable switches 10 and 11 of the first arm are traversed by current via the capacitor 16. The capacitor 16 in parallel with the bidirectional controllable switch 10 at the top of the first arm 5 carries a current flowing thereafter. in the high voltage source 100 before looping back into the primary transformer winding 18 through the transistor K4. The capacitor 16 in parallel with the controllable bidirectional switch 11 at the bottom of the first arm 5 conveys a looping current in the primary transformer winding 18 through the transistor K4.
Comme on peut le constater sur la figure 14, lors de cette phase, le premier courant il décroît encore mais de façon nettement plus atténuée que lors de la phase précédente. Cette phase correspond à une transition résonante vers le fonctionnement en roue libre se produisant lors de la phase suivante et qui sera décrit en référence à la figure 10. As can be seen in Figure 14, during this phase, the first current it decreases again but significantly less than in the previous phase. This phase corresponds to a resonant transition to coasting operation occurring during the next phase and which will be described with reference to FIG.
A l'issue de la phase décrite en référence à la figure 9, une commutation à zéro Volt de l'interrupteur bidirectionnel commandable 10 en haut du premier bras 5 est effectuée. At the end of the phase described with reference to FIG. 9, a zero-volt switching of the controllable bidirectional switch 10 at the top of the first arm 5 is performed.
On va maintenant décrire en référence à la figure 10 la dernière phase de la deuxième étape. Lors de cette dernière phase, qui s'étend entre les instants t3 et t4, l'enroulement secondaire de transformateur 27 est toujours court-circuité, étant donné que du courant parcourt chaque interrupteur bidirectionnel commandable 21 et 22 du circuit basse tension 3.
Le courant circule dans le circuit basse tension 3 de la même manière que ce qui a été décrit en référence à la figure 9. The last phase of the second step will now be described with reference to FIG. During this last phase, which extends between the instants t3 and t4, the secondary transformer winding 27 is always short-circuited, since current flows through each controllable bidirectional switch 21 and 22 of the low voltage circuit 3. The current flows in the low voltage circuit 3 in the same manner as described with reference to FIG. 9.
Le circuit haute tension 2 fonctionne en roue libre, c'est-à-dire qu'aucun transfert d'énergie électrique n'a lieu vers la source haute tension 100. Dans le circuit haute tension 2, l'interrupteur bidirectionnel commandable 10 en haut du premier bras 5 n'est pas parcouru par du courant, tout comme l'interrupteur bidirectionnel commandable 10 en haut du deuxième bras 6. Le premier courant il circule dans les interrupteurs bidirectionnels commandables 11 en bas de chaque bras 5 et 6. Dans le cas de l'interrupteur bidirectionnel commandable 11 en bas du premier bras 5, le premier courant il circule dans la diode 15 et dans le cas de l'interrupteur bidirectionnel commandable 11 en bas du deuxième bras 6, le premier courant il circule dans le transistor K4 qui est commandé à l'état passant. The high voltage circuit 2 operates freewheeling, that is to say that no transfer of electrical energy takes place to the high voltage source 100. In the high voltage circuit 2, the bidirectional switch 10 controllable the top of the first arm 5 is not traversed by current, as the bidirectional switch controllable 10 at the top of the second arm 6. The first current it flows in the bidirectional controllable switches 11 at the bottom of each arm 5 and 6. In the case of the controllable bidirectional switch 11 at the bottom of the first arm 5, the first current it flows in the diode 15 and in the case of the bidirectional controllable switch 11 at the bottom of the second arm 6, the first current flows in the transistor K4 which is controlled in the on state.
Comme représenté sur la figure 14, lors de cette dernière phase de la deuxième étape, le premier courant il reste constant et il est minimal. La tension aux bornes de la source haute tension 100 est nulle. As shown in FIG. 14, during this last phase of the second step, the first current remains constant and is minimal. The voltage across the high voltage source 100 is zero.
La deuxième étape se termine à l'instant t4 auquel le transistor K6 n'est plus commandé à l'état passant. A l'issue de cette deuxième étape, le transistor K4 n'est plus non plus commandé à l'état passant. The second step ends at the instant t4 at which the transistor K6 is no longer controlled in the on state. At the end of this second step, the transistor K4 is no longer controlled in the on state.
La troisième étape, qui s'étend entre les instants t4 et t5, va maintenant être décrite en référence à la figure 11. Lors de cette troisième étape, le transistor K6 de l'interrupteur bidirectionnel commandable 22 du circuit basse tension 3 n'est plus commandé à l'état passant mais du courant circule toujours à travers l'interrupteur bidirectionnel commandable 22 grâce à la diode 25 de cet interrupteur 22. Cette circulation de courant dans l'interrupteur 22 alors que le transistor K6 n'est plus commandé à l'état passant est due à la valeur prise par la premier courant il à l'issue de la première durée, c'est-à-dire à t2. Dans le circuit haute tension 2, seul l'interrupteur bidirectionnel commandable 11 en bas du premier bras 5 est parcouru par du courant dans ce premier bras 5. Dans le deuxième bras 6, chaque interrupteur bidirectionnel commandable 10 ou 11 véhicule du courant uniquement par l'intermédiaire du condensateur 16 en parallèle de ce dernier. Lors de cette troisième étape, la source haute tension est parcourue par du courant. The third step, which extends between the instants t4 and t5, will now be described with reference to FIG. 11. During this third step, the transistor K6 of the controllable bidirectional switch 22 of the low voltage circuit 3 is more controlled in the on state but current still flows through the controllable bidirectional switch 22 through the diode 25 of this switch 22. This flow of current in the switch 22 while the transistor K6 is no longer controlled at the passing state is due to the value taken by the first current it at the end of the first duration, that is to say at t2. In the high-voltage circuit 2, only the controllable bidirectional switch 11 at the bottom of the first arm 5 is traversed by current in this first arm 5. In the second arm 6, each bidirectional controllable switch 10 or 11 carries current only through the intermediate capacitor 16 in parallel with the latter. In this third step, the high voltage source is traversed by current.
Comme on peut le voir sur la figure 14, lors de cette troisième étape, le premier courant il croît de façon atténuée, selon une forme de courbe similaire à celle décrite en référence à
la figure 9, tout en restant négatif. Toujours lors de cette étape, la tension aux bornes de la source haute tension 100 décroît jusqu'à atteindre la valeur moyenne -E. As can be seen in FIG. 14, during this third step, the first current it increases attenuated, in a form of curve similar to that described with reference to FIG. Figure 9, while remaining negative. Also during this step, the voltage across the high voltage source 100 decreases until the average value -E.
La quatrième étape, qui s'étend entre les instants t5 et T/2, va maintenant être décrite en référence à la figure 12. Lors de cette quatrième étape, la configuration du circuit basse tension 3 est la même que celle décrite en référence à la figure 11. The fourth step, which extends between the instants t5 and T / 2, will now be described with reference to FIG. 12. In this fourth step, the configuration of the low voltage circuit 3 is the same as that described with reference to FIG. Figure 11.
Dans le circuit haute tension 2, la configuration est inversée par rapport à celle décrite en référence à la figure 7, c'est-à-dire que le premier courant il, qui est négatif, circule de l'enroulement primaire de transformateur 18 vers la source haute tension 100 à travers la diode 15 de P interrupteur bidirectionnel commandable 10 en haut du deuxième bras 6 et reboucle vers l'enroulement primaire de transformateur 18 via la diode 15 de l'interrupteur bidirectionnel commandable 11 en bas du premier bras 5. In the high-voltage circuit 2, the configuration is inverted with respect to that described with reference to FIG. 7, that is to say that the first current 11, which is negative, flows from the primary transformer winding 18 to the high-voltage source 100 through the diode 15 of the controllable bidirectional switch 10 at the top of the second arm 6 and loops back to the primary transformer winding 18 via the diode 15 of the controllable bidirectional switch 11 at the bottom of the first arm 5.
Comme on peut le voir sur la figure 14, lors de cette quatrième étape, le premier courant il augmente tout en restant négatif et la tension aux bornes de la source haute tension 100 est égale à -E. Toujours lors de cette quatrième étape, le courant parcourant l'interrupteur bidirectionnel commandable 22 à travers la diode 25 diminue en valeur absolue jusqu'à s'annuler. L'interrupteur bidirectionnel commandable 22 peut ainsi commuter de façon douce, sans qu'une surtension soit générée à ses bornes, contrairement à ce qui a été décrit en référence aux figures 2 à 4. Cette commutation douce est permise par la valeur prise par le premier courant il à l'instant t2, ie à l'issue de la phase décrite en référence à la figure 8. La quatrième étape se termine à l'instant T/2 auquel le courant s'est annulé dans l'interrupteur bidirectionnel commandable 22 du circuit basse tension 3, comme on peut le voir sur la figure 15. As can be seen in FIG. 14, during this fourth step, the first current increases while remaining negative and the voltage across the high voltage source 100 is equal to -E. Still during this fourth step, the current flowing through the controllable bidirectional switch 22 through the diode 25 decreases in absolute value until it cancels out. The bidirectional controllable switch 22 can thus switch smoothly, without an overvoltage is generated at its terminals, contrary to what has been described with reference to Figures 2 to 4. This soft switching is allowed by the value taken by the first current II at time t2, ie at the end of the phase described with reference to FIG. 8. The fourth step ends at the instant T / 2 at which the current has been canceled in the bidirectional controllable switch 22 of the low voltage circuit 3, as can be seen in Figure 15.
Lors de la suite du cycle de fonctionnement du convertisseur 1, une succession de première, deuxième, troisième et quatrième étapes similaires à celles qui viennent d'être décrites se produisent. During the next operating cycle of the converter 1, a succession of first, second, third and fourth steps similar to those just described occur.
La première étape, comprise entre les instants T/2 et tl+T/2, va être décrite en référence à la figure 13. A l'instant t=T/2, seul le transistor K5 de l'interrupteur bidirectionnel commandable 21 en haut du bras du circuit basse tension 3 est commandé à l'état passant. Lors de cette première étape, un transfert d'énergie électrique de la source basse tension 101 vers la source haute tension 100 a lieu. Lors de cette première étape, le courant is dans la source basse tension se partage entre un courant circulant dans l'inductance 30 et un courant
circulant dans l'inductance 31. L'interrupteur bidirectionnel commandable 22 n'étant pas parcouru par du courant, le courant dans l'inductance 31 correspond au deuxième courant i2 dans l'enroulement secondaire 27 de transformateur. The first step, between the instants T / 2 and tl + T / 2, will be described with reference to FIG. 13. At the instant t = T / 2, only the transistor K5 of the controllable bidirectional switch 21 upper arm of the low voltage circuit 3 is controlled in the on state. In this first step, an electric power transfer from the low voltage source 101 to the high voltage source 100 takes place. During this first step, the current i s in the low voltage source is divided between a current flowing in the inductor 30 and a current circulating in the inductor 31. The controllable bidirectional switch 22 is not traversed by current, the current in the inductor 31 corresponds to the second current i2 in the secondary winding 27 of the transformer.
Le premier courant il circulant dans l'enroulement primaire 18 de transformateur est lors de cette première étape négatif et il circule à travers l'interrupteur bidirectionnel The first current flowing in the transformer primary winding 18 is during this first negative step and it flows through the bidirectional switch.
commandable 11 en bas du premier bras 5 à travers la diode 15 pour charger la source haute tension 100 avant de reboucler vers l'enroulement primaire 18 via la diode 15 de controllable 11 at the bottom of the first arm 5 through the diode 15 to charge the high voltage source 100 before looping back to the primary winding 18 via the diode 15 of
l'interrupteur bidirectionnel commandable 10 en haut du deuxième bras 6. the controllable bidirectional switch 10 at the top of the second arm 6.
On constate que lors de cette première étape, aucun des transistors Kl à K4 du circuit haute tension n'est passant et que le transistor K6 du circuit basse tension 3 n'est pas non plus passant. It is noted that during this first step, none of the transistors K1 to K4 of the high voltage circuit is conducting and that the transistor K6 of the low voltage circuit 3 is not passing either.
A l'issue de cette première étape, c'est-à-dire à l'instant tl+T/2, le premier courant il reste négatif, bien qu'ayant crû de façon linéaire et la tension vl aux bornes de l'enroulement primaire 18 de transformateur est égale à la tension -E aux bornes de la source haute tension 100. At the end of this first step, that is to say at time tl + T / 2, the first current remains negative, even though it has grown linearly and the voltage v1 at the terminals of the Transformer primary winding 18 is equal to the voltage -E across the high voltage source 100.
Les deuxième, troisième et quatrième étapes succédant à cette première étape ne seront pas décrites car elles se déduisent aisément de la description faite en référence aux figures 8 à 14 des deuxième, troisième et quatrième étapes de la succession d'étapes précédente. On indiquera simplement que lors de cette troisième étape, le transistor K5 de l'interrupteur bidirectionnel commandable 21 du circuit basse tension 3 n'est plus commandé à l'état passant mais du courant circule toujours à travers l'interrupteur bidirectionnel commandable 21. Cette circulation de courant dans l'interrupteur 21 , alors que le transistor K5 n'est plus commandé à l'état passant, est due à la valeur prise par le premier courant il à l'issue de la première durée, c'est-à-dire à t2+T/2. The second, third and fourth steps succeeding this first step will not be described because they are easily deduced from the description made with reference to FIGS. 8 to 14 of the second, third and fourth steps of the preceding succession of steps. It will be simply indicated that during this third step, the transistor K5 of the controllable bidirectional switch 21 of the low voltage circuit 3 is no longer controlled in the on state but current is still flowing through the bidirectional controllable switch 21. current flow in the switch 21, while the transistor K5 is no longer controlled in the on state, is due to the value taken by the first current it at the end of the first duration, that is to say say at t2 + t / 2.
A titre d'exemple, avec comme paramètre du dispositif de commande 40 de la figure 6 une tension Vref de 0,695 V, une tension triangulaire Vtri variant entre 0 et 1 V à une fréquence de 100 kHz, avec une tension de la source basse tension de 14 V, avec une résistance de charge de 35 Ω pour la source haute tension 100, on peut atteindre 332, 5 V comme valeur moyenne E de tension aux bornes de la source haute tension 100 lorsque la première durée ÎON a pour valeur 0,6 μ$.
On peut ainsi transférer à la source haute tension 100 une puissance de l'ordre de 3 160 W grâce au convertisseur de tension 1 commandé comme exposé ci-dessus. By way of example, with as a parameter of the control device 40 of FIG. 6 a voltage V ref of 0.695 V, a triangular voltage V tr i varying between 0 and 1 V at a frequency of 100 kHz, with a voltage of a low voltage source of 14 V, with a load resistance of 35 Ω for the high voltage source 100, it is possible to reach 332.5 V as the average voltage value E at the terminals of the high voltage source 100 when the first duration ÎON is for value 0.6 μ $. It is thus possible to transfer to the high voltage source 100 a power of the order of 3 160 W thanks to the voltage converter 1 controlled as explained above.
L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. The invention is not limited to the examples which have just been described.
L'expression « comprenant un » doit être comprise comme synonyme de l'expression « comprenant au moins un », sauf lorsque le contraire est spécifié.
The expression "comprising a" shall be understood as synonymous with the expression "including at least one" unless the contrary is specified.
Claims
1. Procédé de commande d'un convertisseur de tension continu/continu réversible (1), fonctionnant de façon cyclique pour transférer de l'énergie électrique d'une source basse tension (101) à une source haute tension (100), le convertisseur (1) comprenant : 1. Method for controlling a reversible DC/DC voltage converter (1), operating cyclically to transfer electrical energy from a low voltage source (101) to a high voltage source (100), the converter (1) including:
un circuit haute tension (2), comprenant outre la source haute tension (100) : a high voltage circuit (2), comprising in addition to the high voltage source (100):
- un premier (5) et un deuxième (6) bras, chaque bras (5, 6) comprenant deux interrupteurs bidirectionnels commandables (10, 11) séparés par un point milieu (12), chaque interrupteur bidirectionnel commandable (10, 11) étant monté en parallèle d'un condensateur (16), et - a first (5) and a second (6) arm, each arm (5, 6) comprising two controllable bidirectional switches (10, 11) separated by a midpoint (12), each controllable bidirectional switch (10, 11) being mounted in parallel with a capacitor (16), and
- un enroulement primaire de transformateur (18) parcouru par un premier courant (il), relié par une extrémité au point milieu (12) du premier bras (5) et par son autre extrémité au point milieu (12) du deuxième bras (6), - a primary transformer winding (18) carried by a first current (il), connected by one end to the midpoint (12) of the first arm (5) and by its other end to the midpoint (12) of the second arm (6 ),
un circuit basse tension (3), comprenant outre la source basse tension (101) : a low voltage circuit (3), comprising in addition to the low voltage source (101):
- un bras (20) comprenant deux interrupteurs bidirectionnels commandables (21, 22), et - an arm (20) comprising two controllable bidirectional switches (21, 22), and
- un enroulement secondaire de transformateur (27) monté en parallèle dudit bras (20) et parcouru par un deuxième courant (i2), - a secondary transformer winding (27) mounted in parallel with said arm (20) and carried by a second current (i2),
le cycle de fonctionnement comportant au moins une succession des deux étapes suivantes: - une première étape (200) lors de laquelle le premier courant (il) circule dans un interrupteur bidirectionnel commandable (10, 11) du premier bras (5), la source haute tension (100) et un interrupteur bidirectionnel commandable (10, 11) du deuxième bras (6), the operating cycle comprising at least a succession of the following two stages: - a first stage (200) during which the first current (it) circulates in a controllable bidirectional switch (10, 11) of the first arm (5), the source high voltage (100) and a controllable bidirectional switch (10, 11) of the second arm (6),
- une deuxième étape (201) pendant laquelle les interrupteurs bidirectionnels commandables (21, 22) du bras (20) du circuit basse tension (3) sont tous deux commandés à l'état passant pour court-circuiter l'enroulement secondaire de transformateur (27), - a second step (201) during which the controllable bidirectional switches (21, 22) of the arm (20) of the low voltage circuit (3) are both controlled in the on state to short-circuit the transformer secondary winding ( 27),
le premier courant (il) changeant de signe lors de la deuxième étape (201) et l'interrupteur bidirectionnel commandable (10, 11) du premier bras (5) parcouru par le premier courant lors de la première étape (200) étant commandé à l'état passant lors de la deuxième étape (201) pendant une première durée (Î0N) fraction de la durée de la deuxième étape (201), le premier courant (il) ayant à l'issue de cette première durée (ÎON) une valeur absolue permettant qu'à l'issue de la deuxième étape (201), l'un des interrupteurs bidirectionnels commandables (21,
22) du bras (20) du circuit basse tension (3), qui n'est alors plus commandé à l'état passant, reste parcouru par du courant. the first current (il) changing sign during the second step (201) and the controllable bidirectional switch (10, 11) of the first arm (5) traversed by the first current during the first step (200) being controlled to the on state during the second step (201) for a first duration (Î 0 N) fraction of the duration of the second step (201), the first current (il) having at the end of this first duration (ÎON ) an absolute value allowing that at the end of the second step (201), one of the controllable bidirectional switches (21, 22) of the arm (20) of the low voltage circuit (3), which is then no longer controlled in the on state, remains current flowing through it.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel une inductance de commutation (1R) est montée en série avec l'enroulement primaire de transformateur (18) et dans lequel la première durée (ION) vérifie la relation '' ON > mL— où Is est la valeur moyenne du courant aux bornes de la source basse tension (101), m est le rapport du transformateur formé par les enroulements primaire (18) et secondaire (27) et où E est la valeur moyenne de la tension que l'on cherche à obtenir aux bornes de la source haute tension (100). 2. Method according to claim 1, in which a switching inductance (1 R ) is connected in series with the primary transformer winding (18) and in which the first duration (ION) verifies the relation ''ON> mL— where I s is the average value of the current across the low voltage source (101), m is the ratio of the transformer formed by the primary (18) and secondary (27) windings and where E is the average value of the voltage that which we seek to obtain at the terminals of the high voltage source (100).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque cycle de fonctionnement du convertisseur (1) pour charger la source haute tension (100) par la source basse tension (101) comprend: 3. Method according to claim 1 or 2, in which each operating cycle of the converter (1) for charging the high voltage source (100) by the low voltage source (101) comprises:
- la première étape (200) lors de laquelle le premier courant (il) circule dans P interrupteur bidirectionnel commandable (10) en haut du premier bras (5), la source haute tension (100) et l'interrupteur bidirectionnel commandable (11) en bas du deuxième bras (6), et la deuxième étape (201) pendant laquelle le premier courant (il) devient négatif et l'interrupteur bidirectionnel commandable (10) en haut du premier bras (5) est commandé à l'état passant pendant la première durée (Î0N), et - the first step (200) during which the first current (it) flows in P controllable bidirectional switch (10) at the top of the first arm (5), the high voltage source (100) and the controllable bidirectional switch (11) at the bottom of the second arm (6), and the second stage (201) during which the first current (it) becomes negative and the controllable bidirectional switch (10) at the top of the first arm (5) is controlled in the on state during the first duration (Î 0 N), and
- la première étape lors de laquelle le premier courant (il) circule dans P interrupteur bidirectionnel commandable (11) en bas du premier bras (5), la source haute tension (100) et l'interrupteur bidirectionnel commandable (10) en haut du deuxième bras (6), et la deuxième étape pendant laquelle le premier courant (il) devient positif et l'interrupteur bidirectionnel commandable (11) en bas du premier bras (5) est commandé à l'état passant pendant la première durée (ION). - the first step during which the first current (it) flows in P controllable bidirectional switch (11) at the bottom of the first arm (5), the high voltage source (100) and the controllable bidirectional switch (10) at the top of the second arm (6), and the second stage during which the first current (it) becomes positive and the controllable bidirectional switch (11) at the bottom of the first arm (5) is controlled in the on state during the first duration (ION ).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le circuit basse tension (3) comprenant : 4. Method according to any one of the preceding claims, the low voltage circuit (3) comprising:
- une première inductance (30) reliée d'une part à la borne positive de la source basse tension (101) et d'autre part à une extrémité de l'enroulement secondaire de transformateur (27), et - a first inductor (30) connected on the one hand to the positive terminal of the low voltage source (101) and on the other hand to one end of the secondary transformer winding (27), and
- une deuxième inductance (31) reliée d'une part à ladite borne positive de la source basse tension (101) et d'autre part à l'autre extrémité de l'enroulement secondaire de - a second inductance (31) connected on the one hand to said positive terminal of the low voltage source (101) and on the other hand to the other end of the secondary winding of
transformateur (27).
transformer (27).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel aucun interrupteur bidirectionnel commandable (10, 11) du circuit haute tension (2) n'est commandé à l'état passant pendant la première étape (200). 5. Method according to any one of the preceding claims, wherein no controllable bidirectional switch (10, 11) of the high voltage circuit (2) is controlled in the on state during the first step (200).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième étape (201) comprend, notamment est constituée par, les phases successives suivantes : 6. Method according to any one of the preceding claims, in which the second step (201) comprises, in particular is constituted by, the following successive phases:
- une phase pendant laquelle le premier courant (il) varie brutalement, cette phase correspondant à la commande à l'état passant pendant la première durée (ÎON) de - a phase during which the first current (it) varies suddenly, this phase corresponding to the control in the on state during the first duration (ÎON) of
l'interrupteur bidirectionnel commandable (10) du premier bras (5) parcouru par le premier courant (il) lors de la première étape immédiatement précédente, the controllable bidirectional switch (10) of the first arm (5) carried by the first current (il) during the first immediately preceding step,
- une phase pendant laquelle le premier courant (il) varie de façon atténuée et selon le même sens de variation que lors de la phase immédiatement précédente, et - a phase during which the first current (it) varies in an attenuated manner and in the same direction of variation as during the immediately preceding phase, and
- une phase pendant laquelle le premier courant (il) est sensiblement constant. - a phase during which the first current (it) is substantially constant.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lors de la deuxième étape (201), l'interrupteur bidirectionnel commandable (10, 11) du deuxième bras (6) parcouru par le premier courant (il) lors de la première étape (200) immédiatement précédente est commandé à l'état passant. 7. Method according to any one of the preceding claims, in which during the second step (201), the controllable bidirectional switch (10, 11) of the second arm (6) carried by the first current (il) during the first step (200) immediately preceding is controlled in the on state.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un des interrupteurs électroniques commandables (21, 22) du bras (20) du circuit basse tension (3) n'est pas parcouru par du courant lors de la première étape (200) 8. Method according to any one of the preceding claims, in which one of the controllable electronic switches (21, 22) of the arm (20) of the low voltage circuit (3) does not carry current during the first step ( 200)
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel chaque cycle comprend immédiatement après chaque deuxième étape (201): 9. Method according to claim 8, in which each cycle comprises immediately after each second step (201):
- une troisième étape (202) lors de laquelle le premier courant (il) varie de façon atténuée avec un sens de variation opposé à celui qu'il a lors de la deuxième étape (201), et - a third step (202) during which the first current (it) varies in an attenuated manner with a direction of variation opposite to that which it has during the second step (201), and
- une quatrième étape (203) lors de laquelle le premier courant (il) varie brutalement en conservant le même sens de variation que lors de la troisième étape (202) et sans changer de signe, le courant dans l'interrupteur bidirectionnel commandable (21, 22) du circuit basse tension (3) parcouru par du courant lors de la première étape (200) et n'étant alors plus commandé à l'état passant diminuant en valeur absolue et s'annulant à la fin de cette quatrième étape (203). - a fourth step (203) during which the first current (it) varies suddenly while maintaining the same direction of variation as during the third step (202) and without changing sign, the current in the controllable bidirectional switch (21 , 22) of the low voltage circuit (3) carried by current during the first step (200) and then no longer being controlled in the on state decreasing in absolute value and canceling out at the end of this fourth step ( 203).
10. Procédé selon la revendication 6 ou 9, dans lequel la variation de façon atténuée du premier courant (il) correspond au passage de courant dans le condensateur (16) en parallèle de chaque interrupteur bidirectionnel commandable (10, 11) d'un même bras (5, 6) du circuit haute tension (2).
10. Method according to claim 6 or 9, in which the attenuated variation of the first current (it) corresponds to the passage of current in the capacitor (16) in parallel with each controllable bidirectional switch (10, 11) of the same arm (5, 6) of the high voltage circuit (2).
11. Ensemble de conversion de tension, comprenant : 11. Voltage conversion assembly, including:
- un convertisseur de tension continu/continu réversible (1) entre une source haute tension (100) et une source basse tension (101), le convertisseur (1) comprenant : - a reversible DC/DC voltage converter (1) between a high voltage source (100) and a low voltage source (101), the converter (1) comprising:
- un circuit haute tension (2), comprenant outre la source haute tension (100), un premier (5) et un deuxième (6) bras, chaque bras (5, 6) comprenant deux interrupteurs bidirectionnels commandables (10, 11) séparés par un point milieu (12), un - a high voltage circuit (2), comprising in addition to the high voltage source (100), a first (5) and a second (6) arm, each arm (5, 6) comprising two separate controllable bidirectional switches (10, 11) by a midpoint (12), a
condensateur (16) étant monté en parallèle de chaque interrupteur bidirectionnel commandable (10, 11), et un enroulement primaire de transformateur (18) parcouru par un premier courant (il), relié par une extrémité au point milieu (12) du premier bras (5) et par son autre extrémité au point milieu (12) du deuxième bras (6), capacitor (16) being connected in parallel to each controllable bidirectional switch (10, 11), and a primary transformer winding (18) carried by a first current (il), connected by one end to the midpoint (12) of the first arm (5) and by its other end at the midpoint (12) of the second arm (6),
- un circuit basse tension (3), comprenant outre la source basse tension (101) un bras (20) comprenant deux interrupteurs bidirectionnels commandables (21, 22), et un enroulement secondaire de transformateur (27) monté en parallèle dudit bras (20) et parcouru par un deuxième courant (i2), - a low voltage circuit (3), comprising in addition to the low voltage source (101) an arm (20) comprising two controllable bidirectional switches (21, 22), and a secondary transformer winding (27) mounted in parallel with said arm (20) ) and traversed by a second current (i2),
- un dispositif de commande (40) des interrupteurs bidirectionnels commandables (10, 11, 21, 22) du convertisseur de tension (1), ledit dispositif (40) étant configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
- a control device (40) of the controllable bidirectional switches (10, 11, 21, 22) of the voltage converter (1), said device (40) being configured to implement the method according to any one of the preceding claims .
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