L ' invention a pour domaine technique la commande des redresseurs de courant et plus précisément la commande des redresseurs de courant de systèmes sans isolation galvanique.

L 'utilisation d'un chargeur non iso lé triphasé dans un véhicule électrique engendre, lors du raccordement sur le réseau de distribution, l ' apparition d'un courant de fuite à la terre qui peut provoquer des perturbations sur le réseau.

L ' absence d' isolation galvanique du chargeur, entre le secteur et les modules de conversion de puissance, provoque un retour des courants de fuite du véhicule vers la terre. Chaque élément, de par sa structure, présente une capacité de mode commun par rapport au châssis. Un courant de fuite apparaît lorsqu'une tension alternative est appliquée à l ' ensemble des capacités de mode commun.

Ce phénomène est amplifié par le découpage appliqué à l ' alimentation triphasée alternative afin d' obtenir des grandeurs continues . En effet, des variations importantes de haute tension négative apparaissent lors de la commutation des interrupteurs du redresseur. Ces variations augmentent le courant de fuite de par la dépendance à la variation temporelle de la tension appliquée aux bornes des capacités de mode commun. Comme ces capacités se matérialisent entre la masse et les éléments, elles sont soumises directement et intégralement aux variations de la haute tension négative.

La solution de l ' état de la technique à ce problème consiste à disposer des filtres entre le réseau d' alimentation et le redresseur, et à les dimensionner de façon adéquate.

Cependant, une telle so lution présente l' inconvénient d' être coûteuse.

Un but de l' invention est de limiter les courants de fuite de façon plus abordable que celle proposée dans l ' état de la technique.

Un autre but de l 'invention est de limiter la composante à haute fréquence des courants de fuite. Selon un aspect de l 'invention, on propose un procédé de commande des interrupteurs d 'un redresseur de courant équipant un véhicule automobile muni d 'un chargeur embarqué apte à être relié à un réseau triphasé de distribution électrique. Le procédé comprend les étapes au cours desquelles :

-on détermine une intensité d' un courant de point neutre requis en sortie du redresseur,

-on détermine les coordonnées du vecteur de courant permettant l'obtention dudit courant de point neutre dans l ' espace de Fresnel comprenant six secteurs délimités par six vecteurs remarquables,

-on détermine un demi-secteur comprenant le vecteur de courant parmi douze demi-secteurs formant l ' espace de Fresnel,

-on détermine une combinaison vectorielle pondérée des deux vecteurs remarquables délimitant le secteur de Fresnel permettant d' obtenir le vecteur de courant,

-on détermine une séquence d' ouvertures et de fermetures des interrupteurs du redresseur de courant en fonction des coefficients de pondération de la combinaison vectorielle pondérée des vecteurs remarquables, et

-on détermine une séquence d' ouvertures et de fermetures des interrupteurs du redresseur de courant permettant d' obtenir un vecteur de roue libre pour la durée restante de la période de découpage minimisant les écarts de tension entre la masse et le redresseur de tension lors du passage d'une séquence d' ouvertures et de fermetures des interrupteurs du redresseur de courant à une autre.

Par découpage classique de l ' espace de Fresnel, on entend un découpage en six secteurs de même surface, d'un espace bidimensionnel orthonormé représentant l ' ensemble des courants ou tensions complexes. Dans un tel espace, la norme d'un vecteur correspond à l' intensité du courant ou de la tension, tandis que sa direction indique sa phase.

Un tel procédé présente l ' avantage de limiter les écarts de tension entre la sortie du redresseur et la masse, ce qui permet de limiter les courants de fuite au travers des capacités de mode commun des différents éléments du circuit électrique du véhicule. La limitation des écarts de tension passe par un choix approprié d'un vecteur de roue libre en fonction des vecteurs remarquables définissant le vecteur de courant. Le vecteur de roue libre peut dépendre du demi-secteur dans lequel le vecteur de courant se situe .

On peut déterminer, pour chaque séquence d' ouvertures et de fermetures des interrupteurs du redresseur de courant permettant d' obtenir un vecteur de courant, une séquence d' ouvertures et de fermetures des interrupteurs du redresseur de courant permettant d' obtenir un vecteur de roue libre qui présente un écart minimal de tension entre la masse et le redresseur de tension lors du passage de la séquence d' ouvertures et de fermetures des interrupteurs du redresseur de courant permettant d' obtenir le vecteur de courant à celle permettant d' obtenir le vecteur de roue libre.

On peut déterminer, pour chaque séquence d ' ouvertures et de fermetures des interrupteurs du redresseur de courant permettant d' obtenir un vecteur de courant, une séquence d' ouvertures et de fermetures des interrupteurs du redresseur de courant permettant d' obtenir un vecteur de roue libre qui présente un écart de tension entre la masse et le redresseur de tension lors du passage de la séquence d' ouvertures et de fermetures des interrupteurs du redresseur de courant permettant d' obtenir le vecteur de courant à celle permettant d'obtenir le vecteur de roue libre, ledit écart de tension étant au plus égal à l ' écart de tension entre deux phases .

On peut déterminer, pour chaque séquence d ' ouvertures et de fermetures des interrupteurs du redresseur de courant permettant d' obtenir un vecteur de courant, une séquence d' ouvertures et de fermetures des interrupteurs du redresseur de courant permettant d' obtenir un premier vecteur de roue libre si le demi-secteur comprenant le vecteur de courant est un demi-secteur parmi quatre demi-secteurs consécutifs, un deuxième vecteur de roue libre si le demi-secteur comprenant le vecteur de courant est un demi-secteur parmi quatre autres demi-secteurs consécutifs et un troisième vecteur de roue libre si le demi-secteur comprenant le vecteur de courant est un demi-secteur parmi les quatre demi-secteurs consécutifs restants .

On peut déterminer une même séquence d' ouvertures et de fermetures des interrupteurs du redresseur de courant permettant d' obtenir un vecteur de roue libre quelle que soit la séquence d' ouvertures et de fermetures des interrupteurs du redresseur de courant permettant d' obtenir un vecteur de courant.

D ' autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée uniquement en tant qu' exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :

-la figure 1 illustre les principaux éléments d'un véhicule électrique relié à un réseau triphasé,

-la figure 2 illustre un diagramme de Fresnel associé à un redresseur triphasé selon l' état de la technique, et

-la figure 3 illustre un diagramme de Fresnel associé à un redresseur triphasé selon l' invention.

La figure 1 illustre le réseau électrique 1 d'un véhicule électrique relié à un réseau triphasé 2 de distribution.

Le réseau électrique 1 comprend des éléments propres à la chaîne de traction et des éléments spécifiques du chargeur. Ainsi, bien que compris dans des entités matériellement distinctes, ces éléments sont connectés ensemble lors de la connexion du véhicule électrique au chargeur.

Le réseau électrique 1 comprend un redresseur 3 connecté au réseau triphasé 2 par trois connexions 4,5 ,6 portant chacune une phase de courant. Le réseau électrique 1 est défini par deux grandeurs électriques, le courant de point neutre et la haute tension négative, apparaissant tous les deux en sortie du redresseur. Le redresseur 3 comprend trois phases 3 a, 3b , 3 c connectées en sortie à une connexion 7 portant un courant continu et à une connexion 8 portant la haute tension négative. Plus particulièrement, chaque phase du réseau triphasé 2 de distribution est reliée à la phase correspondante du redresseur 3.

La figure 1 illustre également une vue détaillée de la structure du redresseur 3. On peut voir les trois phases 3 a, 3b, 3 c reliées d'une part à la connexion 7 portant le courant de point neutre et d ' autre part à la connexion 8 portant la haute tension négative.

Chaque phase 3 a, 3b , 3 c comprend une première diode 1 8 ,25 ,32 reliée par l ' anode à la connexion 8 et dont la cathode est reliée au co llecteur d'un premier transistor 20,27,34 par l'intermédiaire d'une connexion 19,26,33. L'émetteur du premier transistor 20,27,34 est relié au collecteur d'un deuxième transistor 22,29,36 par une connexion 21,28,35. L'émetteur du deuxième transistor 22,29,36 est connecté à l'anode d'une deuxième diode 24,31,38 par une connexion 23,30,37. La cathode de la deuxième diode 24,31,38 est reliée à la connexion 7.

Une diode de roue libre 39 est connectée par sa cathode aux cathodes des deuxièmes diodes 24,31,38, tandis que son anode est connectée aux anodes des premières diodes 18,25,32.

La connexion 7 est reliée aux enroulements 9,10,11 de la machine électrique de traction. Chaque enroulement 9,10,11 est également relié à une connexion 12,13,14 menant à une des phases d'un onduleur 15. Chaque phase de l'onduleur 15 est connectée à la connexion 8 portant la haute tension négative, ainsi qu'à l'anode d'une batterie 16. L'autre extrémité de chaque phase de l'onduleur 15 est connectée à la cathode de la batterie 16.

La connexion 8 portant la haute tension négative est par ailleurs connectée à la masse 17, également connectée au réseau triphasé 2 de distribution.

Le réseau triphasé 2 de distribution délivre une tension Vphl et une intensité Iphl sur sa première phase, une tension Vph2 et une intensité Iph2 sur sa deuxième phase et une tension Vph3 et une intensité Iph3 sur sa troisième phase.

Chaque phase du redresseur permet de générer une composante d'un courant continu de point neutre Idc émis par la connexion 7. La valeur du courant Idc dépend de la commande des transistors du redresseur 3, qui en retour détermine les courants reçus des phases du réseau triphasé 2. Le courant continu de point neutre Idc est alors utilisé afin de générer un champ magnétique au niveau des enroulements 9,10,11 de la machine électrique de traction.

La sortie du redresseur 3 donne également lieu à l'établissement d'une tension Vd entre la connexion 7 et la connexion 8. La connexion 8 est alors portée à une haute tension négative HV-. Par ailleurs, les phases de l'onduleur 15 permettent de générer les tensions d' alimentation des enroulements 9, 10, 1 1 de la machine électrique de traction.

Le rechargement de la batterie s ' effectue véhicule arrêté. Le contrôle des courants et tensions appliqués aux enroulements 9, 10, 1 1 est alors tel qu' aucun couple moteur n' est généré. Toutefois, comme exp liqué plus haut, tous ces éléments rentrent dans la structure du circuit réalisé lorsque le chargeur est branché au véhicule. A ce titre, ces différents éléments apportent une contribution au rechargement de la batterie.

Le procédé de commande des interrupteurs du redresseur a pour but de déterminer les instants d' ouverture et de fermeture des interrupteurs afin d' obtenir le courant triphasé (Iph l , Iph2, Iph3) et le courant de point neutre souhaités. Le procédé de commande suivant est basé sur l ' hypothèse que la somme des courants sur chaque phase est nulle (Iph l +Iph2+Iph3=0), et que les courants de chaque phase sont déphasés de 2π/3.

Chaque combinaison de positions de chacun des six interrupteurs 20,27,34,22,29,36 du redresseur permet d'obtenir un courant de point neutre connu ainsi qu'un vecteur de courant remarquable (V I , V2, V3 , V4, V5 , V6) dans l ' espace de Fresnel. Les combinaisons d'interrupteurs, les vecteurs remarquables associés et les courants sur chaque phase sont illustrées par le Tableau 1 et leur correspondance dans l ' espace de Fresnel par la figure 2. En combinant plusieurs vecteurs de courant remarquables (V I , V2 , V3 , V4, V5 , V6), il est possible d' obtenir tous les vecteurs de courant de l ' espace de Fresnel. En effet, on obtient un vecteur de courant en réalisant la somme vectorielle pondérée des deux vecteurs de courant encadrant le secteur dans lequel se trouve le vecteur de courant à réaliser. Les coefficients de pondération sont alors transposés en durées pendant lesquelles chacun des vecteurs est appliqué. La moyenne des durées pondérées par l' intensité correspondant au vecteur permet d' obtenir le courant de point neutre délivré en sortie du redresseur. Toutefois, l' application des vecteurs de courant ne représente qu'une partie de la durée d' application d'un vecteur de courant de point neutre, autrement appelée période de découpage. On précise que le vecteur de courant de point neutre est le vecteur résultant de la somme vectorielle des vecteurs de courant appliqués. La durée restante est complétée par l'application d'un vecteur de roue libre, générant un courant de point neutre nul. Le tableau 1 comprend les trois combinaisons d'interrupteurs menant à un vecteur de roue libre (V01, V02, V03). L'interrupteur 1H correspond au transistor 22, l'interrupteur 2H correspond au transistor 29, l'interrupteur 3H correspond au transistor 36, l'interrupteur IL correspond au transistor 20, l'interrupteur 2L correspond au transistor 27 et l'interrupteur 3L correspond au transistor 34.

Tableau 1

L'application d'un vecteur de roue libre permet de compléter la durée d'application d'un vecteur ce qui permet d'obtenir des périodes de découpage toutes de même longueur quels que soient les temps d'application des vecteurs de courant remarquables. De plus, le courant de point neutre associé à ces vecteurs de roue libre étant nul, le résultat de l'application des vecteurs de courant remarquables n'est pas modifié du point de vue du courant de point neutre.

Toujours du point de vue du courant de point neutre, il importe peu que l'un ou l'autre des vecteurs de roue libre soit appliqué, de même que l'ordre d'application des différents vecteurs pendant la période de découpage n'importe pas. Seules les durées d' application et les coordonnées des vecteurs de courant dans l ' espace de Fresnel comptent.

Toutefois, du point de vue de la haute tension négative, l ' application de l 'un ou l' autre des vecteurs de roue libre donne lieu à l ' application d'un potentiel différent sur le conducteur 8 , et donc une variation de la haute tension négative. Ces variations sont importantes tant en amplitude qu ' en fréquence. En effet, la valeur de la haute tension négative est déterminée en fonction de quel interrupteur parmi les interrupteurs 20, 27, et 34 est actionné. Si l' interrupteur 20 est actionné, le potentiel Vph l est appliqué. S i l' interrupteur 27 est actionné, le potentiel Vph2 est appliqué. S i l' interrupteur 34 est actionné, le potentiel Vph3 est appliqué. Les combinaisons d' interrupteurs permettant d'obtenir les différents vecteurs font ainsi intervenir les interrupteurs 20, 27, et 34.

Le tableau 2 illustre un procédé de commande d 'un redresseur selon l' état de la technique.

Tableau 2

On voit que le vecteur de roue libre change à chaque changement de secteur. En mettant en relation ces changements de vecteurs de roue libre, les écarts de potentiel explicités plus haut, ainsi que les potentiels de haute tension négative associés aux combinaisons menant aux vecteurs de courant remarquables, on comprend aisément que de vio lentes variations de la valeur de la haute tension négative puissent apparaître . Ces variations se traduisent alors par l ' apparition de forts courants de fuite. Au cours d'une période de découpage, chaque combinaison d'interrupteurs peut éventuellement mener à un potentiel de haute tension négative différent. Au cours d 'une période de découpage, on peut alors assister, dans le pire des cas, à l ' application d'un premier potentiel lors de l ' application d'un vecteur de courant remarquable, à l ' application d 'un deuxième potentiel lors de l ' app lication d'un autre vecteur de courant remarquable, puis à l ' application d'un troisième potentiel lors de l ' application d'un vecteur de roue libre.

Un écart de tension apparaît notamment si le vecteur de roue libre appliqué mène à une haute tension négative différente de celle issue de l' application précédente d'un vecteur de courant, remarquable ou de roue libre.

Afin de limiter ces variations, le procédé de commande selon l' invention réalise un contrôle du vecteur de roue libre appliqué en fonction des vecteurs de courant appliqués. Pour faciliter la minimisation des écarts de haute tension négative, les secteurs illustrés sur la figure 2 sont découpés en deux. On définit ainsi 12 secteurs notés de l a à 6b, illustrés sur la figure 3. Il existe plusieurs procédés de commande possibles illustrés par les tableaux 2 à 9.

Un premier procédé de commande choisit, pour chaque combinaison de deux vecteurs donnés, un vecteur de roue libre qui présente un écart minimal de haute tension négative par rapport à la haute tension négative générée par le vecteur de courant remarquable dont la contribution au courant de point neutre est la plus importante. Ce procédé de commande est illustré par le tableau 3.

Secteur Vecteurs courant Vecteur de roue libre la VI, V2 V02 lb VI, V2 V03

2a V4, V2 V03

2b V4, V2 V03

3a V3, V4 V03

3b V3, V4 V01

4a V5, V3 V01

4b V5, V3 V01

5a V5, V6 V01

5b V5, V6 V02

6a VI, V6 V02

6b VI, V6 V02

Tableau 3

Un deuxième procédé de commande choisit, un vecteur de roue libre qui varie au sein d'un même secteur, mais dont l'écart avec la haute tension négative générée par l'application des vecteurs de courant remarquable correspond au plus à l'écart de tension entre deux phases. Bien que moins efficace que le premier procédé de commande, le deuxième procédé de commande n'en présente pas moins un avantage par rapport au procédé de commande de l'état de l'art. Ce procédé de commande est illustré par le tableau 4.

Secteur Vecteurs courant Vecteur de roue libre la VI, V2 V03 lb VI, V2 V02

2a V4, V2 V02

2b V4, V2 VOl

3a V3, V4 VOl

3b V3, V4 V03

4a V5, V3 V03

4b V5, V3 V02

5a V5, V6 V02

5b V5, V6 VOl

6a VI, V6 VOl

6b VI, V6 V03

Tableau 4

Un troisième procédé de commande applique un vecteur de roue libre sur quatre demi-secteurs consécutifs. Le premier vecteur de roue libre VOl est appliqué des secteurs 6b à 2a, le deuxième vecteur V02 est appliqué des secteurs 2b à 4a, le troisième vecteur V03 étant appliqué des secteurs 4b à 6a. Le troisième procédé de commande est illustré par le tableau 5.

Secteur Vecteurs courant Vecteur de roue libre la VI, V2 VOl lb VI, V2 VOl

2a V4, V2 VOl

2b V4, V2 V02

3a V3, V4 V02

3b V3, V4 V02

4a V5, V3 V02

4b V5, V3 V03

5a V5, V6 V03

5b V5, V6 V03

6a VI, V6 V03

6b VI, V6 VOl

Tableau 5

Un quatrième procédé de commande applique le premier vecteur de roue libre VOl à tous les demi-secteurs. Le cinquième et le sixième procédés de commande appliquent respectivement le deuxième vecteur de roue libre V02 et le troisième vecteur de roue libre V03 à tous les demi-secteurs. Les quatrième, cinquième et sixième procédés sont illustrés respectivement par les tableaux 6, 7 et 8.

Secteur Vecteurs courant Vecteur de roue libre la VI, V2 V01 lb VI, V2 V01

2a V4, V2 V01

2b V4, V2 V01

3a V3, V4 V01

3b V3, V4 V01

4a V5, V3 V01

4b V5, V3 V01

5a V5, V6 V01

5b V5, V6 V01

6a VI, V6 V01

6b VI, V6 V01

Tableau 6

Tableau 7 Secteur Vecteurs courant Vecteur de roue libre la VI, V2 V03 lb VI, V2 V03

2a V4, V2 V03

2b V4, V2 V03

3a V3, V4 V03

3b V3, V4 V03

4a V5, V3 V03

4b V5, V3 V03

5a V5, V6 V03

5b V5, V6 V03

6a VI, V6 V03

6b VI, V6 V03

Tableau 8

Un septième procédé de commande est une variante du premier procédé de commande. Il en diffère de par le décalage des vecteurs de roue libre appliqués sur chaque demi-secteur. Le vecteur appliqué dans le demi-secteur la selon le septième procédé de commande correspond au vecteur appliqué dans le demi-secteur 6b du premier procédé de commande. Les vecteurs de roue libre appliqués dans les autres demi-secteurs sont décalés de sorte que la succession de vecteurs appliqués par le premier procédé de commande soit conservée. Ce procédé de commande est illustré par le tableau 9.

Secteur Vecteurs courant Vecteur de roue libre la VI, V2 V02 lb VI, V2 V02

2a V4, V2 V03

2b V4, V2 V03

3a V3, V4 V03

3b V3, V4 V03

4a V5, V3 V01

4b V5, V3 V01

5a V5, V6 V01

5b V5, V6 V01

6a VI, V6 V02

6b VI, V6 V02

Tableau 9

Un huitième procédé de commande est une variante du premier procédé de commande. Il en diffère de par le décalage des vecteurs de roue libre appliqués sur chaque demi-secteur. Il en diffère de par le décalage des vecteurs de roue libre appliqués sur chaque demi-secteur. Le vecteur appliqué dans le demi-secteur la selon le septième procédé de commande correspond au vecteur appliqué dans le demi-secteur lb du premier procédé de commande. Les vecteurs de roue libre appliqués dans les autres demi-secteurs sont décalés de sorte que la succession de vecteurs appliqués par le premier procédé de commande soit conservée. Ce procédé de commande est illustré par le tableau 10. Secteur Vecteurs courant Vecteur de roue libre la VI, V2 V03 lb VI, V2 V03

2a V4, V2 V03

2b V4, V2 V03

3a V3, V4 V01

3b V3, V4 V01

4a V5, V3 V01

4b V5, V3 V01

5a V5, V6 V02

5b V5, V6 V02

6a VI, V6 V02

6b VI, V6 V02

Tableau 10