Titre de l’invention : Système de transfert direct d’énergie entre plusieurs ports par l’intermédiaire d’un coupleur

Domaine technique

[0001] La présente invention concerne le domaine de l’électronique de puissance et de la conversion d’énergie, en particulier le transfert d’énergie entre un en semble de ports aptes à remplir différentes fonctions, en tant que sources ou charges. Dans le contexte de la présente invention, l’énergie lors du transfert peut avoir différentes formes, par exemple électrique, électromagnétique ou mécanique, ou sous forme de rayonnement.

Etat de la technique

[0002] De nos jours, la conversion d’énergie (ou de puissance) devient de plus en plus déterminante dans le domaine électrique et électronique. Par exemple, dans un système ferroviaire, l’énergie doit être transférée et convertie entre la caténaire et les moteurs, mais aussi vers la ventilation, la restauration, l’éclairage, la cli matisation, l’air comprimé et la charge des batteries. Pour permettre un transfert d’énergie entre ces différents éléments, il est nécessaire d’utiliser une pluralité de convertisseurs, plus particulièrement un convertisseur traction et des con vertisseurs auxiliaires (comme des chargeurs et des onduleurs).

[0003] Des contraintes similaires de transfert d’énergie existent aussi dans d’autres domaines, par exemple la distribution d’énergie, la domotique, etc. Ainsi, dans un véhicule électrique, la circulation d’énergie se fait entre au moins trois points, à savoir un générateur, une batterie et un moteur. Dans cet exemple, il est né cessaire de faire circuler l’énergie du générateur vers le moteur (traction), de la batterie vers le moteur (traction), du générateur vers la batterie (charge) et du moteur vers la batterie (frein). Certains de ces modes peuvent devoir être acti vés en même temps. De plus, les caractéristiques de l’énergie doivent être con verties, par exemple une conversion DC/AC (vers le moteur) ou AC/DC (vers la batterie).

[0004] Dans une maison, la circulation d’énergie se fait en au moins quatre points, à savoir le réseau de distribution, l’habitation proprement dite, les panneaux so laires et la batterie (voire, éventuellement, la batterie du véhicule électrique). Dans ce cas, l’énergie doit pouvoir circuler du réseau vers l’habitation, des pan neaux solaires vers l’habitation, des panneaux solaires vers la batterie, du ré seau vers la batterie, de la batterie vers l’habitation, ou encore de la batterie vers le réseau. L’énergie doit pouvoir également être transférée directement des panneaux photovoltaïques vers le réseau de distribution d’électricité (pour revendre l’électricité produite). A nouveau, certains de ces modes peuvent de voir être activés simultanément.

[0005] Dans ces différentes situations, il importe de permettre un transfert d’énergie d’au moins un port vers au moins un autre port, voire simultanément depuis ou vers plusieurs ports, avec un rendement satisfaisant.

[0006] Différentes techniques sont déjà connues pour réaliser un transfert d’énergie entre une pluralité de ports, mais toutes présentent des inconvénients.

[0007] Une première configuration connue consiste à adjoindre un convertisseur à chaque port et à disposer les convertisseurs en série. Une source d’énergie alimente les ports en transférant l’énergie vers le premier convertisseur, de sorte que l’énergie traverse un à un les convertisseurs, jusqu’à celui dont l’in terrupteur est actionné. Ce type de configuration est utilisé couramment dans le domaine ferroviaire.

[0008] Comme cela est décrit dans la demande internationale n° WO 2012/134748 A2, il peut être prévu de connecter en série et de synchroniser des convertisseurs. La connexion entre deux convertisseurs adjacents peut se faire par fibres op tiques. Un convertisseur « maître » peut ainsi commander des convertisseurs « esclaves ».

[0009] Toutefois, dans cette configuration, pour alimenter un convertisseur donné, il est nécessaire que les signaux traversent successivement tous les convertis seurs. Cela engendre nécessairement une perte de rendement. Ainsi, dans le domaine ferroviaire, les infrastructures sont généralement unilatérales et figées, sans aucune interconnexion entre les ports. Les ports étant connectés en série, les convertisseurs étant disposés successivement, le rendement d’un transfert d’énergie entre les ports peut être faible. De plus, en raison des nombreux con vertisseurs utilisés, le système peut être coûteux et volumineux. [0010] Une deuxième configuration connue consiste à connecter les ports à un bus commun intermédiaire, afin de les relier indirectement les uns aux autres. Le bus fait alors office de nœud électrique intermédiaire.

[0011] Le bus intermédiaire permet de profiter de l’utilisation d’une source présente dans le système, tout en générant peu de pertes et en utilisant peu de matériel, ce qui permet une réalisation simple avec peu de pièces. Toutefois, le bus in termédiaire présente l’inconvénient d’être limité en tension.

[0012] Une troisième configuration connue consiste à stocker de l’énergie dans un élé ment intermédiaire, avant de la diriger vers l’un des ports. Une telle configura tion est décrite dans la demande internationale n° WO 2008/008143 A2. Cette demande propose un convertisseur de puissance universel dit « Buck-Boost », comportant une réactance de transfert d'énergie des ports comprenant une en trée et une sortie, et des dispositifs de commutation bidirectionnels. Un premier dispositif de commutation est agencé pour connecter au moins une borne de la réactance à une entrée, avec une polarité de connexion réversible. Un deu xième dispositif de commutation est agencé pour connecter au moins une borne de la réactance à une sortie, là encore avec une polarité de connexion réver sible. La réactance permet de stocker l’énergie grâce à une inductance et un condensateur. Le premier dispositif de commutation pilote la réactance avec une forme d'onde de tension non sinusoïdale. Lorsque le premier dispositif de commutation est fermé et que le deuxième est ouvert, l’énergie stockée aug mente dans la réactance. Par la suite, lorsque le premier dispositif de commu tation est ouvert et le deuxième est fermé, l’énergie stockée dans l’inductance peut être transférée vers la charge.

[0013] Si une telle solution permet de transférer de l’énergie entre plusieurs ports, elle nécessite toutefois une inductance et un condensateur, ce qui rend le système à la fois lent et volumineux, mais aussi limité en quantité d’énergie.

[0014] Il existe donc un besoin pour un système de transfert d’énergie qui permette de réaliser un transfert direct et simultané d’énergie entre une multitude de ports, en entrée et en sortie, acceptant différentes formes de courant et de tension, sans être limité en niveau de courant ou de tension, tout en étant léger et peu encombrant.

[0015] Il existe également un besoin pour une alternative aux systèmes de transfert d’énergie connus, c’est-à-dire un système qui ne nécessiterait pas une succes sion de convertisseurs, un bus intermédiaire ou un élément de stockage inter médiaire tel qu’un convertisseur « Buck-Boost ».

[0016] Il existe encore un besoin pour un système de transfert d’énergie qui permette un dosage de l’énergie distribuée vers différents éléments avec une possibilité de bidirectionnalité, et qui permette une conversion des différentes formes d’énergie, et ce d’autant plus que les réalisations actuelles diversifient de plus en plus les formes de d’énergie. Un tel dosage (ou contrôle) de l’énergie permet de limiter les risques de surcharge ou de court-circuit.

Objet de l’invention

[0017] L’objet de l’invention est donc de fournir un système de transfert d’énergie qui permette un transfert direct d’énergie entre différents points d’un réseau (ou ports), depuis tout type d’entrée (courant ou tension, continu ou alternatif), vers tout type de sortie (courant ou tension, continu ou alternatif), alors même que des sources et des charges multiples opèrent simultanément.

[0018] A cette fin, la présente invention a pour objet un système de transfert d’énergie comprenant un ensemble de ports et un ensemble de convertisseurs, au moins l’un des ports étant agencé pour transmettre de l’énergie et au moins un autre des ports étant agencé pour recevoir de l’énergie, chaque convertisseur étant relié à l’un des ports et étant agencé pour que l’énergie transmise par un port soit reçue par un autre port par l’intermédiaire d’au moins certains des conver tisseurs. Le système comprend également un coupleur relié à chacun des con vertisseurs de manière que l’énergie transmise par un port circule à l’intérieur du coupleur entre au moins certains des convertisseurs avant d’être reçue par un autre port, ainsi qu’une commande reliée à chacun des convertisseurs de manière à aiguiller l’énergie d’au moins un port vers au moins un autre port.

[0019] Grâce à cette structure particulière, le système de transfert d’énergie selon l’in vention permet un transfert direct d’énergie entre les ports.

[0020] En effet, lors de son transfert d’un port vers un autre par l’intermédiaire du cou pleur, l’énergie n’est donc convertie qu’une seule fois, au niveau du convertis seur du port d’entrée et de celui du port de sortie. Le chemin vu par l’énergie s’apparente donc à la traversée d’un seul convertisseur avec isolation galva nique. Le rendement du système est donc meilleur que celui d’une chaîne de convertisseurs. Le système selon l’invention peut donc être plus léger et moins encombrant (à puissance identique) ou bien plus puissant (à caractéristiques physiques identiques) que les systèmes déjà connus de l’art antérieur.

[0021] De plus, contrairement aux solutions déjà connues, dans le système selon l’in vention, l’énergie se contente de circuler dans l’élément intermédiaire, sans y être stockée. En conséquence, le système selon l’invention n’est pas limité en niveau de tension ou de courant et peut donc recevoir tout niveau de tension ou de courant, sans être limité par l’impédance d’un élément intermédiaire de stockage. Le système selon l’invention peut donc recevoir et transférer des ten sions plus élevées. De façon similaire, l’invention permet de s’affranchir d’un bus intermédiaire.

[0022] De plus, en faisant circuler directement l’énergie dans un coupleur commun, l’invention permet potentiellement de transférer de l’énergie simultanément vers plusieurs ports, ce qui constitue une amélioration significative. A cet égard, la commande du système permet à la fois de synchroniser les convertisseurs, d’aiguiller l’énergie vers les ports (via les convertisseurs) et de contrôler la quan tité d’énergie transférée, ce qui assure une gestion améliorée de l’énergie qui circule.

[0023] Grâce à ses avantages, tout en préservant une structure simple, l’invention con vient pour de nombreuses applications nécessitant un transfert direct d’énergie, particulièrement dans le domaine ferroviaire, où elle offre une meilleure dispo nibilité du matériel roulant et des infrastructures, mais également dans tout autre secteur utilisant des réseaux (« grids » en anglais, tels que l’énergie, la domotique, etc.) ou des véhicules électriques.

[0024] De préférence, le coupleur est un noyau ferromagnétique. En outre, chaque convertisseur comprend au moins un solénoïde. Le choix d’un noyau ferroma gnétique permet de réaliser un système selon l’invention de manière simple, peu encombrante et peu coûteuse, en tirant profit de la capacité de l’élément ferromagnétique à faire circuler l’énergie sous forme de flux magnétique.

[0025] De préférence, chaque convertisseur comprend un module de commutation ac- tionnable par la commande pour aiguiller l’énergie d’un port vers un autre. Grâce à ces modules de commutation actionnés par la commande, des ports sont activés (en fermant les modules de commutation des convertisseurs lié à ces ports) pour que de l’énergie soit injectée dans le coupleur par certains de ces ports et pour que cette énergie soit ensuite reçue par certains autres de ces ports. Les autres ports, qui ne participent pas à ce transfert d’énergie à cet ins tant, sont désactivés (en ouvrant les modules de commutation des convertis seurs liés à ces ports).

[0026] De préférence également, le coupleur comprend une pluralité de modules de couplage dont au moins certains sont reliés à l’un des convertisseurs, chacun des convertisseurs étant relié à l’un des modules de couplage. Ainsi, si une partie du coupleur est défectueuse, cela n’affecte tout au plus que l’un des mo dules et il suffit de remplacer ce module pour corriger le problème. Le reste du coupleur, en parfait état, peut donc être préservé. La maintenance et la répara tion d’un tel coupleur peut donc être réalisé de façon plus simple et moins coû teuse.

[0027] Dans un mode de réalisation avantageux, au moins l’un des convertisseurs est agencé pour recevoir et/ou pour délivrer une variété de formes de tension et de courant. Un tel convertisseur peut être qualifié d’universel. Il pourrait en aller de même pour l’ensemble de convertisseurs. Il convient pour la présente invention en cas d’entrée ou de sortie variable, et/ou en cas de modification du système de transfert d’énergie (par exemple par l’ajout et/ou retrait d’un convertisseur, source et/ou charge, et/ou par le changement d’une source en charge ou inver sement). Le convertisseur peut ainsi recevoir et/ou délivrer un courant continu ou alternatif, monophasé ou triphasé, à une ou plusieurs fréquences. Lorsqu’un convertisseur est apte à recevoir et à délivrer de tension et de courant, il est qualifié de « bidirectionnel ». Il est envisagé qu’un convertisseur bidirectionnel reçoive une forme de tension et de courant, et en délivre la même ou bien une autre. Il peut aussi recevoir et/ou délivrer une tension pouvant aller par exemple jusqu’à 10 kV et une puissance pouvant aller par exemple jusqu’au 10 MW. La présence d’un ou plusieurs convertisseur(s) universel(s) permet d’orienter la circulation d’énergie dans les différents ports dans n’importe quelle direction, et d’effectuer n’importe quel dosage d’énergie à n’importe quel moment, et rend le système compatible avec beaucoup de technologies de puissance.

[0028] De préférence encore, au moins l’un des convertisseurs est bidirectionnel. Il peut donc être une entrée, une sortie, ou les deux alternativement. Un tel con vertisseur peut être connecté soit à une alimentation, soit à une charge, et ce même de manière alternante. Dans le cadre de l’invention, où l’énergie peut circuler par l’intermédiaire du coupleur entre différents ports, autant en alimen tation qu’en charge, cela rend le convertisseur en cause plus versatile.

[0029] De préférence encore, la commande comprend une commande générale reliée à des sous-commandes dont chacune est reliée à l’un des convertisseurs. Dans cette configuration, les convertisseurs peuvent être synchronisés.

[0030] De préférence, plusieurs coupleurs sont reliés les uns aux autres et sont reliés aux convertisseurs de manière que l’énergie transmise par au moins un port circule à l’intérieur d’au moins certains des coupleurs et entre au moins certains des convertisseurs avant d’être reçue par au moins un autre port. Cela permet de réaliser plusieurs étages de coupleurs, ce qui rend le système plus robuste car confère de la redondance au sein du système de transfert d’énergie en cas de panne touchant l’un des coupleurs.

[0031] La présente invention concerne également un procédé de transfert d’énergie, dans le système de transfert d’énergie tel que décrit ci-dessus, comprenant une étape de commande des convertisseurs de manière à injecter une quantité d’énergie vers le coupleur depuis au moins l’un des ports, ainsi qu’une étape de commande des convertisseurs de manière à doser la quantité d’énergie sor tant du coupleur vers au moins l’un des ports.

[0032] De préférence, chaque convertisseur comprenant un module de commutation actionnable par la commande pour aiguiller l’énergie d’un port vers un autre, les étapes de commande des convertisseurs consistent à actionner au moins cer tains des modules de commutation pour faire entrer et sortir de l’énergie sous la forme idoine dans le coupleur.

[0033] La présente invention concerne aussi l’utilisation d’un système de transfert d’énergie tel que décrit ci-dessus pour l’alimentation d’un réseau ferroviaire et de son matériel roulant, ainsi que tout type de réseau électrique (intercon nexions de réseaux industriels ou domestiques) ou de véhicule électrique.

[0034] Plus largement, l’invention concerne également une infrastructure comprenant un ensemble d’alimentations et de charges, et un système de transfert d’énergie tel que décrit ci-dessus, agencé de manière que chaque port soit relié à au moins une alimentation ou à une charge et que de l’énergie soit transférée d’au moins une alimentation vers au moins une charge par l’intermédiaire des ports, des convertisseurs et du coupleur. [0035] Elle concerne aussi un réseau comprenant au moins deux systèmes de trans fert d’énergie, agencés de manière qu’un port d’un premier des deux systèmes de transfert d’énergie soit relié à un port d’un deuxième des deux systèmes de transfert d’énergie et de manière que de l’énergie soit transférable entre lesdits ports. Un tel réseau permet de relier une source à une charge par l’intermédiaire d’un ou plusieurs systèmes de transfert d’énergie. L’énergie de la source peut atteindre la charge en passant par le premier système de transfert d’énergie et par le deuxième système de transfert d’énergie en série, ou bien en passant par les deux en parallèle.

Liste des dessins

[0036] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention, don nés à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés.

[Fig. 1] est un schéma représentant de façon générale un système de transfert d’énergie selon la présente invention.

[Fig. 2] est un schéma électronique détaillé d’un système selon un exemple de mise en œuvre de l’invention.

[Fig. 3] est une vue en perspective d’un exemple de coupleur selon l’invention. [Fig. 4] et [Fig. 5] sont des schémas électroniques de deux exemples de con vertisseurs avec leurs sous-commandes respectives (à rattacher au coupleur avec une bobine selon la présente invention).

[Fig. 6] est un schéma illustrant le transfert d’énergie dans une locomotive fer roviaire électrique selon l’art antérieur.

[Fig. 7A] est un schéma illustrant le transfert d’énergie dans une locomotive ferroviaire électrique selon la présente invention.

[Fig. 7B], [Fig. 7C] et [Fig. 7D] sont des schémas illustrant la variabilité de di rection et/ou de débit du transfert d’énergie dans le temps pour un port donné, et d’un port à un autre à un instant donné.

[Fig. 8] est un schéma illustrant le transfert d’énergie dans un réseau électrique selon la présente invention.

[Fig. 9] est un schéma illustrant le réseautage de plusieurs systèmes de trans fert d’énergie selon l’invention.

Description détaillée de l’invention

[0037] Un système de transfert d’énergie 1 selon l’invention est représenté sur la figure 1. Ce système de transfert 1 est destiné à permettre le transfert d’énergie entre plusieurs ports 10, 20, 30, 40, etc. Dans cet exemple, quatre ports sont envisa gés, mais l’invention peut s’appliquer indifféremment à un nombre différent de ports - un objet de l’invention est précisément d’assurer un transfert d’énergie entre un nombre élevé de ports, qui peuvent être de différents types. Certains des ports peuvent être des alimentations, tandis que d’autres peuvent être des charges. Alternativement, ils peuvent être des alimentations puis des charges.

[0038] Pour opérer un transfert d’énergie conformément à la présente invention, le système 1 comprend un élément intermédiaire 2, une commande 3 et un en semble de convertisseurs 11, 21, 31, 41, etc.

[0039] Les ports peuvent être connectés à une alimentation ou à une charge, afin que l’énergie puisse être transférée d’une alimentation vers une charge, via l’élé ment intermédiaire 2. De façon classique, chaque port est connecté à un con vertisseur. Sur l’exemple de la figure 1, les ports 10, 20, 30 et 40 sont connectés respectivement aux convertisseurs 11, 21, 31 et 41. Les ports sont reliés à l’élé ment intermédiaire 2 via les convertisseurs, ce qui permet de convertir le type d’énergie de l’alimentation ou de la charge de chaque port vers le type d’énergie que l’élément intermédiaire 2 est apte à recevoir et à faire circuler. Les ports et les convertisseurs peuvent ainsi faire le lien entre l’alimentation ou la charge (connectée à un port) et l’élément intermédiaire 2 (connecté à un convertisseur).

[0040] Dans le cadre de l’invention, les convertisseurs ont vocation à être universels, avec la possibilité de recevoir une large gamme de tension, de courant, de fré quence et de puissance. Des versions plus spécialisées peuvent être réalisées pour effectuer des opérations spéciales (par exemple, la commande de moteurs et d’autres dispositifs) afin d’améliorer encore le coût et le rendement.

[0041 ] Les convertisseurs peuvent fonctionner avec différentes formes électriques, par exemple un courant continu ou alternatif, un courant monophasé ou polyphasé, une large gamme de fréquence (par exemple jusqu’à 10 kHz), de tension (par exemple jusqu’à 25 kV) ou de courant (par exemple jusqu’à 10000 A).

[0042] Les convertisseurs peuvent également avoir un caractère universel en ce qu’il peut être reliés soit à une source d’alimentation, soit à une charge, soit aux deux alternativement. Un convertisseur peut ainsi être connecté à un élément/port variable.

[0043] Chaque convertisseur possède un régulateur interne de premier niveau, apte à gérer le transfert d’énergie et la sécurité au niveau du convertisseur. Chaque convertisseur dispose également d’une interface de communication, qui permet des échanges avec d’autres systèmes et en particulier la commande 3.

[0044] Le coupleur 2 est connecté à chacun des convertisseurs 11, 21, 31 et 41 de manière que l’énergie transmise par un port (par exemple le port d’alimentation 10) circule à l’intérieur du coupleur 2 entre deux convertisseurs (par exemple le 11 et le 21) avant d’être reçue par un autre port (par exemple le porte de charge 20). Ainsi, l’énergie injectée dans le coupleur peut circuler dans celui-ci et at teindre n’importe quel convertisseur.

[0045] Le coupleur selon l’invention peut prendre différentes formes, dès lors qu’il est apte à permettre la circulation d’un type d’énergie donné. A titre d’exemple, l’énergie peut être électromagnétique (guide d’onde), lumineuse, mécanique, piézoélectrique ou encore thermique. Lorsque l’énergie est magnétique, l’élé ment intermédiaire 2 peut être un noyau ferromagnétique. Dans ce cas, les ports peuvent recevoir ou transmettre de l’énergie électrique qui transite dans le coupleur sous forme de flux magnétique. Les convertisseurs comprennent alors des solénoïdes enroulés directement autour du noyau ferromagnétique.

[0046] Dans le cas où le coupleur est un noyau ferromagnétique, comme c’est le cas sur la figure 2, chaque convertisseur 11, 21, 31, 41 comprend un solénoïde tel que le solénoïde 12 (également nommé Maglnt, Maglntl, Maglnt2, Maglnt3) enroulé autour du noyau ferromagnétique, ainsi qu’au moins un module de com mutation 13. Le noyau 2 permet l’interaction multidirectionnelle entre les ports, par l’intermédiaire de son flux magnétique. Le noyau est conçu pour fonctionner jusqu’à des fréquences élevées. Il peut être réalisé par exemple en ferrites ou en tôles nanocristallines. Les dimensions, la forme (anneau, carré, etc.) et les spécificités du noyau peuvent être déterminées selon l’application. Il peut être ainsi dimensionné pour recevoir un nombre donné de convertisseurs.

[0047] Le coupleur 2 peut être divisé en une pluralité de modules de couplage, ainsi que cela est représenté sur la figure 3, avec par exemple un total de douze modules 2.1, 2.2, ...., 2.12. Toutefois, il est également envisagé de diviser le coupleur en moins de modules de couplage (p. ex. deux, trois, quatre, cinq, six, sept, huit, neuf, dix, ou onze modules de couplage), ou en plus de modules de couplage (treize, voir plus de modules de couplage). L’invention devient parti culièrement avantageuse lorsqu’au moins trois desdits modules de couplage sont chacun reliés à un convertisseur. Ces modules sont connectés en série et peuvent s’emboîter les uns dans les autres, pour former une boucle. Ils forment ainsi un ensemble remplissant la fonction de coupleur. Ainsi, si une partie du coupleur est défectueuse, il suffit de ne changer que l’un des modules pour réparer celui-ci. Sur la figure 3, on voit que certains modules (2.1, 2.2, 2.4, 2.5, 2.7 et 2.10) ne sont reliés à aucun convertisseur (ou solénoïde). Certains mo dules (2.3, 2.6, 2.8, 2.9 et 2.11) sont reliés à des convertisseurs (dont on voit les solénoïdes 12, 22, 32, 42, 52 et 62). Il en va de même pour réaliser des améliorations ou modifications d’un système de transfert d’énergie après sa mise en place initiale : il suffit de remplacer un/des élément(s) inactif(s) par des élément(s) actifs et/ou inversement pour faire adapter le système aux évolutions de besoin.

[0048] Les convertisseurs 11, 21, 31 et41 sont reliés respectivement aux ports 10, 20, 30 et 40, de façon électrique. Ils sont également reliés au coupleur 2, pour as surer la liaison entre le coupleur et les ports. Les convertisseurs sont réversibles, c’est-à-dire qu’ils permettent de faire circuler l’énergie dans un sens ou dans l’autre, à la fois dans le sens d’une alimentation vers le coupleur, et dans le sens du coupleur vers une charge. A cette fin, vis-à-vis des ports, les convertisseurs peuvent être une entrée, une sortie, ou les deux à la fois.

[0049] De plus, selon l’invention, les ports sont également synchrones, c’est-à-dire qu’ils peuvent être synchronisés par le biais de la commande 3. Les convertis seurs peuvent donc fonctionner de façon conjointe. Ils peuvent être ouverts ou fermés (via les modules de commutation 13, 23, 33 et 43 commandés de façon synchrone par la commande 3) pour faire circuler ou non l’énergie. Ces modules peuvent comprendre un ensemble de commutateurs. Pour assurer un transfert d’énergie dans les deux sens, les modules de commutation peuvent être bidi rectionnels selon leur propre commande.

[0050] Dans le mode de réalisation à noyau ferromagnétique, les convertisseurs et le coupleur forment des convertisseurs électromagnétiques réversibles. Pour chaque transfert d’énergie, l’entrée et la sortie sont galvaniquement isolées grâce au coupleur.

[0051] Par exemple, les convertisseurs peuvent être de type résonant, DAB (« Dual Active Bridge), ZVS (« Zéro Voltage Switching ») ou encore ZCS (« Zéro Cur- rent Switching »). Ils peuvent être simplifiés (par exemple, un simple enroule ment avec un transformateur) ou être plus complexes (par exemple, des struc tures de type ISO P, IPOS, FC ou MMC), selon les caractéristiques de tension et de courant souhaitées. De plus, ils possèdent un système de régulation indi viduel, qui peut utiliser une régulation par modulation de largeur d’impulsion (PWM) ou par déphasage. Toutefois, d’autres types de régulation sont égale ment envisagés, par exemple par variation de fréquence...

[0052] Chaque convertisseur peut être choisi individuellement selon les besoins. Le type, la forme et les dimensions peuvent donc varier d’un convertisseur à un autre, par exemple selon le niveau de puissance et selon la forme de tension ou de courant souhaité.

[0053] La commande 3 est l’élément qui assure la commande et la supervision du sys tème de transfert d’énergie. Elle communique aussi avec les éléments exté rieurs du système pour assurer un bon fonctionnement dans l’infrastructure. La commande 3 est connectée aux convertisseurs 11, 21, 31 et 41. Elle est agen cée de manière à synchroniser les convertisseurs et à actionner au moins cer tains d’entre eux dans le but d’aiguiller l’énergie vers au moins certains des ports correspondants, c’est-à-dire vers les ports par lesquels l’énergie doit pas ser (soit en alimentation, soit en charge).

[0054] Dans le système, la commande 3 permet de synchroniser les convertisseurs et de faire interagir les ports. Pour cela, comme on peut le voir sur la figure 2, la commande 3 comporte une commande générale 3.0 reliée à un bus de com munication 3A, par l’intermédiaire duquel des signaux de synchronisation peu vent être adressés aux commutateurs. Elle comporte également un script de commande 3B (même si la commande n’est pas nécessairement un pro gramme informatique), une sonde 3C et un générateur d’impulsions 3D. Le bus de communication 3A est relié aux modules de commutation de chaque conver tisseur. La commande générale 3.0 peut ainsi envoyer un signal de commande Cmd_1, Cmd_2, Cmd_3, Cmd_4 à chaque sous-commande associée à un mo dule de commutation. Les sous-commandes ne sont pas visibles sur la figure 2. Elles seront décrites en référence aux figures 4 et 5. Grâce à la commande générale et aux sous-commande, la commande 3 peut commander le système selon l’invention de façon synchrone.

[0055] La commande 3 permet aussi de faire interagir le système avec l’extérieur, par des canaux de communication (CA N, Ethernet, etc.) et/ou des signaux discrets.

[0056] La commande 3 permet de changer ou d’ajuster la loi de commande des ports, ce qui permet d’activer les ports durant des intervalles de temps précis et syn chrones. Les ports peuvent ainsi être activés durant un créneau de transfert précis. Plusieurs transferts peuvent donc être faits successivement.

[0057] La commande 3 permet ainsi de doser et d’aiguiller la quantité d’énergie à trans férer, de protéger les ports contre les surtensions, surchauffe, etc., ainsi que de synchroniser et de stabiliser leur fonctionnement.

[0058] De préférence, la commande 3 peut effectuer des opérations spécifiques telles que la commande vectorielle d’un moteur polyphasé (synchrone/asynchrone), le contrôle d’un moteur à courant continu, l’activation et le contrôle de différents dispositifs, etc. Elle peut également gérer la défaillance d’un port ou convertis seur et sélectionner une source alternative, changer la répartition de la puis sance, délester certaines charges ou aiguiller les ressources vers des chemins alternatifs. Elle peut aussi communiquer avec un système de niveau supérieur qui supervise plusieurs dispositifs selon l’invention. Les informations d’état et de fonctionnement peuvent aussi être envoyées.

[0059] En outre, la commande 3 peut fonctionner de façon autonome et/ou envoyer des informations de fonctionnement, et recevoir des consignes du niveau supé rieur.

[0060] Dans l’exemple de la figure 2, chaque convertisseur 11 , 21, 31, 41 comprend donc un solénoïde et un module de commutation. Chaque convertisseur cons titue ainsi l’entrée du port, qui est lui-même relié à une alimentation ou à une charge (représentée par « V ou R » sur la figure 2, V désignant une alimentation et R une charge). Chaque alimentation peut délivrer (ou chaque charge peut recevoir) un courant continu (« de » relié au convertisseur 11), un courant alter natif monophasé (« ac » et « ac1 » reliés aux convertisseurs 31 et 41) ou en core un courant alternatif triphasé (« 3ph » relié au convertisseur 21). Chaque convertisseur peut donc recevoir (d’une alimentation) ou délivrer (vers une charge) ces types de courant, à une ou plusieurs fréquences.

[0061] Pour transmettre ces courants entre l’alimentation ou la charge, d’un côté, et le solénoïde, de l’autre côté, le module de commutation comporte plusieurs en trées et sorties. Par exemple, le module 13 inclut deux entrées In1, In2 et deux sorties Out1, Out2. Comme on le verra plus en détails sur les figures 4 et 5, ces entrées et sorties sont reliées à des commutateurs commandés par les sous- commandes (qui reçoivent des signaux de commande de la commande géné rale). Ces entrées et sorties peuvent être réversibles, afin de s’adapter au type de port (alimentation ou charge).

[0062] Les figures 4 et 5 représentent des exemples de convertisseurs (qu’il faut en core relier à un solénoïde se rattachant au coupleur) avec leurs sous-com- mandes intégrées 21 et 31. Sur la figure 4, le convertisseur 21 étant prévu pour recevoir ou délivrer du courant triphasé, le module de commutation 23 est un bloc comprenant trois entrées (ou sorties) In1, In2 et In3 vers un port triphasé et deux sorties (ou entrées) Out1 et Out2 vers le coupleur. Six commutateurs S5, S6, S7, S8, S9 et S10 sont prévus pour permettre le passage du courant de chaque entrée vers chaque sortie. Sur la figure 5, le convertisseur 31 étant prévu pour recevoir ou délivrer du courant monophasé alternatif, le convertis seur 31 est un bloc comprenant cette fois deux entrées (ou sorties) vers le port et deux sorties (en entrées) vers le coupleur. Quatre interrupteurs sont prévus.

[0063] La figure 4 représente une sous-commande 3.1 connectée au module 23. Six commutateurs étant prévus, le bus de communication 3Ade la sous-commande 3.1 est connecté aux six commutateurs du module 23. La figure 5 représente une sous-commande 3.2 connectée au module 33. Quatre commutateurs étant prévus, le bus de communication 3A de cette sous-commande est relié aux quatre commutateurs du module 33. Pour chacun de ces éléments, la sous- commande permet de commander de façon synchronisée les commutateurs du bloc convertisseur correspondant. Dans les deux cas, les sous-commandes 3.1 et 3.2 comprennent également un script de sous-commande 3B, une sonde 3C, un générateur d’impulsions 3D, ainsi qu’une entrée 3E destinée à recevoir le signal de commande Cmd_3 émis par la commande générale 3.0. Tous les mo dules sont ainsi commandés de façon synchronisée.

[0064] Le système de transfert d’énergie selon l’invention présente de nombreux avan tages par rapport à l’art antérieur. En premier lieu, il permet de faire un transfert direct d’énergie entre les différents ports du système. Il suffit pour cela d’action ner les commutateurs reliant un port à un autre, via le coupleur. Cet avantage particulier est lié à la configuration de l’élément intermédiaire en coupleur, qui permet une circulation de l’énergie sans plusieurs conversions successives, et donc sans de multiples pertes de rendement. Par exemple, lorsque de l’énergie provenant du port 20 doit atteindre le port 40, l’énergie est convertie seulement au niveau du convertisseur de départ 21 (pour entrer dans le coupleur 2), puis au niveau du convertisseur de destination 41 (pour sortir du coupleur 2). Dans ce cas, l’énergie n’est pas convertie au niveau des convertisseurs 11 et 31. Le rendement global du système est donc amélioré et le système de transfert d’énergie peut être plus simple (à puissance identique) ou plus puissant (à con figuration physiques identiques).

[0065] En deuxième lieu, le coupleur 2 fait circuler l’énergie sans la stocker. Il s’ensuit que le niveau de tension ou de courant n’est pas limité et le système peut rece voir tout niveau de tension ou de courant.

[0066] En troisième lieu, le coupleur 2 combiné avec la configuration particulière du système 1 permet de transférer l’énergie simultanément vers plusieurs ports. Puisque la commande 3 synchronise et commande les différents commutateurs, elle aiguille l’énergie vers les ports de façon précise. Le transfert d’énergie peut donc être dosé.

[0067] La présente invention peut être utilisée pour le transfert d’énergie dans une plu ralité d’applications, en particulier dans une infrastructure ferroviaire (au niveau des réseaux ferroviaires, dans les sous-stations) ou locomotive. A cet égard, la figure 6 illustre une architecture électrique ferroviaire embarquée 100 selon l’art antérieur, tandis que la figure 7 A illustre une architecture électrique ferroviaire embarquée 200 selon l’invention.

[0068] Sur la figure 6, l’architecture 100 comprend deux sources d’énergie 101 et 113 sous la forme de caténaires de 25 kV et de 1500 V. L’énergie des caténaires peut être transférée aux différents éléments via les pantographes 102 et 114 et plusieurs convertisseurs (désignés par la référence C sur la figure 6). Les élé ments incluent par exemple les moteurs 103 de l’élément roulant (traction), la ventilation 104, la restauration 105, l’éclairage 106 et la climatisation 107 (auxi liaires de confort), le moto ventilateur 108, l’air comprimé 109, et la charge de batteries 110 (auxiliaires de traction). De nombreux convertisseurs sont néces saires pour convertir l’énergie des caténaires vers ces différents éléments. Par exemple, pour que l’énergie du caténaire 101 atteigne les moteurs 103, il faut un convertisseur traction C, en plus du premier convertisseur à l’embranche ment. Pour que l’énergie puisse atteindre les éléments auxiliaires, elle doit tra verser une multitude de convertisseurs après le convertisseur à l’embranche ment (au moins un convertisseur par élément, au moins deux dans le cas d’une batterie, ils ne sont pas tous représentés sur la figure 6), pour atteindre l’élé ment pertinent. De plus, au niveau de la batterie 110, il est nécessaire d’ajouter un chargeur 111 (pour recevoir le courant de charge) et un onduleur 112 (pour renvoyer le courant). De plus, le système comportant deux pantographes, il est nécessaire d’utiliser deux chaînes de conversion. Du fait de ces nombreux con vertisseurs, l’architecture s’avère volumineuse et présente un faible rendement.

[0069] Sur la figure 7A, selon la présente invention, l’architecture 200 comprend deux sources d’énergie 201 et 209 sous la forme de caténaires 25 kV et 1500 V. L’énergie des caténaires peut être transférée aux éléments via les panto graphes 202 et 210. Les éléments sont regroupés par blocs, selon le type de courant qu’ils peuvent recevoir. Ainsi, l’architecture 200 comprend un bloc 203 des auxiliaires de confort, un bloc 204 d’air comprimé, un bloc 205 de moto ventilateur, un bloc 206 de charge de batteries et un bloc moteur 207. Selon l’invention, un noyau ferromagnétique 208 fait office de coupleur. Ce noyau est agencé de manière à être connecté au caténaire 201 et aux éléments 203 à 207. Des commutateurs, des convertisseurs et une commande (non visibles sur le schéma de la figure 6) complètent l’infrastructure. Les éléments 201, 203, 204, 205, 206 et 207 sont des ports selon l’invention. L’énergie des caténaires 201 et 209 peut être injecté dans le noyau 208 afin d’y circuler. Puis l’énergie est aiguillée vers l’un des éléments 203 à 207 en actionnant les commutateurs de façon appropriée (par l’intermédiaire de la commande). L’énergie est donc effectivement transférée durant le bref laps de temps de fermeture du commu tateur. Pendant cette phase de transfert, l’énergie n’est convertie que par le convertisseur du caténaire et par le convertisseur de l’élément (ou du bloc d’élé ments) pertinent.

[0070] L’invention permet donc de remplacer tous les convertisseurs, les onduleurs, les chargeurs et les systèmes de commande des moteurs par un système com pact unique. Il permet également de commander directement les moteurs de traction et de récupérer l’énergie lors du freinage. De plus, lorsque deux panto graphes sont utilisés dans le système, un seul coupleur suffit toujours.

[0071] Dans le cas d’une utilisation ferroviaire, le noyau 208 peut alimenter tous les éléments électriques, par exemple la traction, les batteries, les auxiliaires de confort (éclairage, climatisation, ventilation), les auxiliaires techniques (com presseurs), et ce à partir d’une ou plusieurs sources d’alimentation.

[0072] De préférence, le noyau ferromagnétique 208 peut avoir plusieurs entrées ca ténaires pour s’adapter aux différentes tensions des réseaux (par exemple 1500 Vdc et 25000 Vac) sans avoir besoin d’éléments supplémentaires. Il peut éga lement être relié à d’autres sources d’énergie dans l’infrastructure, par exemple la génératrice thermique (type diesel), les batteries, la pile à hydrogène, des supercondensateurs (« supercapacitors » en anglais), etc.

[0073] L’invention peut être utilisée dans d’autres domaines, en particulier dans le sec teur industriel, la distribution d’énergie, la domotique et les véhicules électriques.

[0074] Dans chaque cas, le système de transfert d’énergie selon l’invention peut ali menter plusieurs dispositifs (moteurs, fours, batterie, etc.) en fournissant à cha cun la forme d’énergie nécessaire. Il peut aussi assurer le transfert d’énergie entre ces différents éléments et assurer l’optimisation de la gestion d’énergie.

[0075] L’application ferroviaire illustrée en figure 7 A démontre une fonctionnalité de tout mode de réalisation de l’invention (c’est-à-dire même en dehors de l’appli cation ferroviaire), car la direction et/ou le débit du transfert d’énergie par rap port à un port donné peut varier dans le temps, et la direction et/ou le débit du transfert d’énergie peut varier d’un port à un autre à un instant donné.

[0076] Cette fonctionnalité est illustrée plus clairement dans la figure 7B, la figure 7C et la figure 7D. Le coupleur est représenté par un anneau, et des ports sont représentés par des boites chevauchant l’anneau.

[0077] En figure 7B, on voit un système de transfert d’énergie à un premier instant. En figure 7C on voit le système de transfert d’énergie de la figure 7B à un deuxième instant, ultérieur au premier instant. En figure 7D, on voit le système de transfert d’énergie de la figure 7C à un troisième instant, ultérieur au deuxième instant. Une flèche orientée vers le système de transfert d’énergie signifie l’alimentation du système de transfert d’énergie. Une flèche s’étendant depuis le système de transfert d’énergie signifie la livraison d’énergie par le système de transfert d’énergie. Un port sans flèche signifie qu’il soit apte à transférer de l’énergie vers ou depuis le système de transfert d’énergie, mais actuellement non-sollicité pour le transfert d’énergie.

[0078] En figure 7B, on voit que le système de transfert d’énergie peut être alimenté par plusieurs sources à la fois : à l’instant illustré, le port 1 est relié à un premier objet, qui sert de source, et le port 2 est relié à un deuxième objet, qui sert de source. Par ailleurs, on voit que le débit de transfert d’énergie depuis les sources vers le système de transfert d’énergie peut varier d’un port à un autre : à l’instant illustré, le système de transfert d’énergie reçoit plus de puissance via le port 1 que via le port 2 (toutefois, l’inverse - ou bien une réparation égale - sont également envisagés).

[0079] Indépendamment du nombre de sources alimentant le système de transfert d’énergie à la fois, ou de l’éventuelle répartition de l’alimentation entre elles, on voit également que le système de transfert d’énergie peut alimenter plusieurs charges à la fois : le port 3 est relié à un troisième objet, qui sert de charge à l’instant, le port 4 est relié à un quatrième objet, qui sert de charge à l’instant, et le port 5 est relié à un cinquième objet, qui sert de charge à l’instant. Par ailleurs, on voit que le débit de transfert d’énergie depuis le système de transfert d’énergie vers les charges peut varier d’un port à un autre : à l’instant illustré, le système de transfert d’énergie livre plus de puissance via le port 3 que via le port 4 et que via le port 5 (toutefois, toute répartition est envisagée).

[0080] En Figure 7B, le port 6 est éventuellement relié à un sixième objet qui ne sert ni de source ni de charge à l’instant, Cela signifie la possibilité pour un port donné de ne transférer aucune énergie à un instant donné à l’objet auquel il peut être relié. Par exemple, le port 6 ni ne livre ni ne reçoit d’énergie, parce que la somme des débits reçus par le système de transfert d’énergie via le port 1 et le port 2 est égale à la somme des débits livrés par le système de transfert d’énergie via le port 3, le port 4 et le port 5. Toutefois, cette possibilité ne né cessite pas plusieurs sources et plusieurs charges.

[0081] En Figure 7C, on voit que la répartition de puissance en alimentation du sys tème de transfert d’énergie est différente dans le deuxième instant que dans le premier instant. En l’occurrence, la répartition est inversée par rapport au pre mier instant. Toutefois, des changements de répartition tendant à réduire ou à exagérer des inégalités entre les puissances reçues depuis les sources sont également envisagés.

[0082] Indépendamment de l’éventuel changement intervenant au niveau de l’alimen tation du système de transfert d’énergie, on voit également que la répartition de puissance livrée par le système du transfert d’énergie est différente dans le deuxième instant que dans le premier instant. Là encore, tout changement en répartition est envisagé.

[0083] On voit aussi que le système de transfert d’énergie livre de la puissance au sixième objet via le port 6. Toutefois, il est également envisagé qu’un port qui ne sert, ni à livrer de puissance depuis le système de transfert d’énergie, ni à recevoir de puissance pour le système de transfert d’énergie, se mette ensuite directement à recevoir de puissance pour le système de transfert d’énergie. Par ailleurs, il est également envisagé qu’un port qui sert à recevoir de la puissance pour le système de transfert d’énergie, et/ou qui sert à en livrer depuis le sys tème de transfert d’énergie, se mette ensuite directement à ne recevoir ni ne livrer de puissance pour/depuis le système de transfert d’énergie.

[0084] La somme des puissances reçues par le système de transfert d’énergie (en l’occurrence, reçues par le port 1 et le port 2) est égale à la somme des puis sances livrées par le système de transfert d’énergie (en l’occurrence via le port 3, le port 4, le port 5, et le port 6).

[0085] En Figure 7D, on voit que le système de transfert d’énergie ne reçoit plus de puissance via le port 1. Cela signifie le fait que le système de transfert d’énergie peut arrêter de recevoir de la puissance via un port qui servait à en recevoir auparavant.

[0086] Par ailleurs, on voit que le port 6 sert maintenant à recevoir de la puissance pour alimenter le système de transfert d’énergie. Cela signifie que le système de transfert d’énergie peut éventuellement recevoir de la puissance via un port qui est également apte à en livrer depuis le système.

[0087] A grande échelle, le système selon l’invention peut interconnecter plusieurs ré seaux de distribution d’énergie entre eux. Ces réseaux peuvent comprendre des sources de tensions différentes (22 kVac ou 400Vac), qui proviennent par exemple de panneaux solaires (2000 Vdc), d’un parc éolien (400 Vac triphasé) ou bien d’une unité de production. Il peut également permettre de réaliser des transferts d’énergie entre des réseaux qui ne sont pas en phase (par exemple, en décalage de phase). Il peut encore transférer l’énergie entre le réseau d’énergie, des panneaux solaires, des habitations, des véhicules électriques, des systèmes de batteries, en optimisant les transferts entre ces éléments. Dans ce contexte, le système permet la recharge rapide des batteries des vé hicules électriques, ou encore la revente (vers le réseau de distribution) de l’énergie des panneaux photovoltaïques ou de l’énergie stockée dans les bat teries des véhicules électriques.

[0088] Dans l’exemple de la figure 8, l’architecture 300 d’un réseau électrique inclut différentes sources et charges, telles qu’un réseau domestique 302, un site in dustriel 303, une centrale nucléaire 304, une centrale thermique 305, une cen trale hydraulique 306, une centrale photovoltaïque 307, un centrale éolienne 308, une charge de véhicules électriques 309 et un réseau électrique urbain 310. Conformément à l’invention, tous ces éléments sont interconnectés par l’intermédiaire du coupleur 301 selon l’invention afin d’assurer un transfert d’énergie à haut rendement. L’énergie générée par l’un de ces éléments (par exemple, les panneaux solaires du réseau domestique) peut donc être aisé ment véhiculée, de façon dosée, vers au moins un autre de ces éléments. On peut prévoir plusieurs étages de coupleurs pour des infrastructures de grande ampleur.

[0089] Dans le contexte d’un véhicule électrique, le système selon l’invention - en par ticulier son coupleur et sa commande - permet de commander le moteur de traction et de récupérer l’énergie lors de freinage. Simultanément, il permet aussi de gérer une source thermique, une batterie, une pile à hydrogène et des super-capacités. Un des ports connectés au coupleur peut alimenter tous les équipements embarqués. La circulation de l’énergie entre ces éléments est con trôlée, pour un rendement amélioré.

[0090] En figure 9, on voit l’architecture 300’ d’un réseau électrique qui diffère de l’ar chitecture 300 visible en figure 8 en ce que l’architecture 300’ de la figure 9 comprend plusieurs systèmes de transfert d’énergie 1 A, 1B, 1 C, 1D, 1 E, 1F, 1G, 1H. Par souci de simplicité, chaque système de transfert d’énergie du réseau est représenté comme ayant un seul coupleur 301’, mais il est également envi sagé que l’un ou plusieurs des systèmes de transfert d’énergie du réseau com prennent plusieurs coupleurs 301’, et que le nombre de coupleurs 301’ puisse varier d’un système de transfert d’énergie à un autre au sein du même réseau. Chaque coupleur 301’ visible en figure 9 peut être identique au coupleur 301 visible en figure 8.

[0091] Les cercles symbolisent les coupleurs des systèmes de transfert d’énergie du réseau, et les traits droits s’étendant entre/vers/depuis les cercles symbolisent des liaisons des ports des systèmes de transfert d’énergie. Lorsque le trait porte une ou des pointes de flèche, celle(s)-ci désignent le(s) sens de(s) transfert(s) d’énergie depuis/vers/entre le(s) système(s) de transfert d’énergie.

[0092] Comme dans l’architecture 300 visible en figure 8, le réseau de l’architecture 300’ visible en figure 9 peut être raccordé à de nombreuses charges, sources, ou objets qui servent parfois de charge et parfois de source. Les numéros de référence communs aux figures 8 et 9 désignent les mêmes objets dans les deux figures. On voit également que le réseau de l’architecture 300’ visible en figure 9 peut être raccordé à un architecture ferroviaire (qu’il soit un architecture 100 selon la figure 6, ou un architecture 200 selon la figure 7A, ou autre archi tecture ferroviaire). Il en va de même, d’ailleurs, pour l’architecture 300 visible en figure 8.

[0093] L’architecture 300’ visible en figure 9, comme l’architecture 300 visible en figure 8, peut aussi assurer la liaison entre des différents réseaux de distribution 320A, 320E conventionnels. Toutefois, l’architecture 300’ visible en figure 9 assure une liaison plus élaborée, grâce à la présence de plusieurs systèmes de transfert d’énergie 1A, 1B, 1 C, 1D, 1 E, 1F, 1G, 1H, qui assurent à la fois plusieurs che mins de raccordement entre les réseaux de distribution 320A, 320E, et qui peu vent servir de « hubs », à la manière des télécommunications.

[0094] Il est envisagé, à titre facultatif, de raccorder un ou plusieurs dispositifs ou sys tèmes de stockage d’énergie 330C, 330E aux coupleurs 30T. Il en va de même pour le coupleur 301 visible en figure 8. Bien que le dispositif de stockage d’énergie 330C, 330E est représenté en figure 9 comme étant une pile ou autre dispositif de stockage d’énergie électrique, des dispositifs de stockage méca nique (p. ex. un volant d’inertie ou batterie d’inertie), hydraulique (p. ex. une centrale de pompage-turbinage), ou tout autre dispositif de stockage d’énergie.

[0095] Il est envisagé, à titre facultatif, de raccorder une pile à combustible 340, éven tuellement de type régénératif (c’est-à-dire, qu’il est possible de consommer le combustible pour générer de l’électricité, et d’alimenter la pile à combustible en électricité pour générer du combustible - on peut ainsi la qualifier de dispositif de stockage d’énergie de type chimique), à un ou plusieurs coupleurs 30T du réseau. Il en va de même pour le coupleur 301 visible en figure 8.

[0096] Il est envisagé, à titre facultatif, de raccorder une centrale de biomasse 350 (ou de toute autre type de centrale) à un ou plusieurs coupleurs 30T du réseau. Il en va de même pour le coupleur 301 visible en figure 8.

[0097] Bien que l’exemple illustré en figure 9 comprenne neuf systèmes de transfert d’énergie, un réseau au sens de la figure 9 existe dès qu’il y a un premier sys tème de transfert d’énergie 1 A et un deuxième système de transfert d’énergie 1 B qui sont agencés de manière à permettre un transfert d’énergie entre un premier port du premier système de transfert d’énergie 1 A et un premier port du deuxième système de transfert d’énergie 1B. Lesdits premiers ports peuvent être reliés l’un à l’autre, éventuellement directement.

[0098] Un deuxième port du premier système de transfert d’énergie 1A est relié à un objet qui peut au moins parfois servir de source, et un deuxième port du deu xième système de transfert d’énergie 1B est relié à un objet qui peut au moins parfois servir de charge, ou inversement. On entend par « objet qui peut au moins parfois servir de source » une source, un dispositif de stockage d’énergie, ou un autre système de transfert d’énergie qui peut au moins parfois livrer de puissance au premier système de transfert d’énergie 1A (ou système de trans fert d’énergie donné). On entend par « objet qui peut au moins parfois servir de charge » une charge, un dispositif de stockage d’énergie, ou un autre système de transfert d’énergie qui peut au moins parfois recevoir de puissance depuis le deuxième système de transfert d’énergie 1B (ou système de transfert d’éner gie donné).

[0099] Ainsi, le réseau peut livrer de l’énergie depuis le premier système de transfert d’énergie 1 A, qui a été reçue par le deuxième autre système de transfert d’éner gie 1B, et/ou éventuellement inversement. En fait, pour un tel fonctionnement, il suffit en principe pour le réseau d’avoir au moins deux systèmes de transfert d’énergie, mais la figure en montre neuf, à titre non-limitatif.

[0100] Les systèmes de transfert d’énergie du réseau 300’ peuvent être contrôlés indi viduellement, collectivement, ou bien partiellement collectivement et partielle ment individuellement (dans ce cas, un système de transfert d’énergie donné est soumis à une couche de contrôle individuelle - il s’agit d’une contrôle indi viduelle présente même pour le système de transfert d’énergie visible en figure 1 - pour gérer les flux d’énergie au sein de chaque système, et une couche de contrôle collective pour coordonner les systèmes de transfert d’énergie entre eux au sein du réseau). Ainsi, une continuité de service peut être assurée en cas de passage hors service d’une ou plusieurs liaisons et/ou système(s) de transfert d’énergie au sein du réseau 300’.

[0101 ] En cas de contrôle au moins partiellement collective, il est également envisagé de relier le réseau 300’ à un autre réseau comprenant un ou plusieurs systèmes de transfert d’énergie en dehors du réseau 300’. En figure 9, cette possibilité est représentée par des traits pointillés s’étendant non-raccordés en marge du réseau 300’. En cas de lien entre plusieurs réseaux, il est également envisagé que chaque réseau soit géré indépendamment l’un de l’autre, ou que les ré seaux soient gérés collectivement, ou partiellement indépendamment et partiel lement collectivement (dans ce cas, chaque système de transfert d’énergie est soumis à au moins une couche de contrôle collective au niveau du réseau, et/ou individuelle, comme décrite(s) plus haut, ainsi qu’une couche de contrôle pour coordonner les réseaux).

[0102] Bien que l’exemple en figure 9 montre un réseau comptant neuf systèmes de transfert d’énergie, il est également envisagé d’en compter davantage (dix ou plus) ou moins (huit, sept, six, cinq, ou moins).

[0103] Comme on le voit en figure 9, le réseau peut comprendre un troisième système de transfert d’énergie 1 C, qui est agencé de manière à permettre un transfert d’énergie depuis et/ou vers le premier système de transfert d’énergie 1A, et à permettre un transfert d’énergie depuis et/ou vers le deuxième système de transfert d’énergie 1 B. Il s’agit d’un premier port du troisième système de trans fert d’énergie 1 C, qui est relié au troisième port du premier système de transfert d’énergie, soit sans passer par un autre système de transfert d’énergie du ré seau, soit via le(s) port(s) d’un ou plusieurs autre(s) système(s) de transfert d’énergie du réseau.

[0104] Ainsi, en cas d’impossibilité (temporaire ou permanente) de transférer de l’éner gie entre le premier système de transfert d’énergie 1A et le deuxième système de transfert d’énergie 1B, sans passer par le troisième système de transfert d’énergie, il reste néanmoins possible de réaliser le transfert en passant par le troisième système de transfert d’énergie 1C.

[0105] En figure 9 cette fonctionnalité est illustré par le biais d’un quatrième système de transfert d’énergie 1D du réseau, qui est relié au premier système de trans fert d’énergie 1A du réseau via une liaison AD, et au deuxième système de transfert d’énergie 1B du réseau via une liaison BD, et au troisième système de transfert d’énergie 1C du réseau via une liaison CD. La liaison AD est représen tée comme un trait, sans pointe de flèche, pour indiquer qu’à l’instant illustré elle n’assure pas de transfert d’énergie. Elle est également accompagnée d’un symbole 490 signifiant qu’elle est hors service. Malgré tout, une transfert d’éner gie entre le premier système de transfert d’énergie 1A et le troisième système de transfert d’énergie 1C est assurée, entre autres, par la liaison AB et une liaison BC entre le deuxième système de transfert d’énergie 1 B et le troisième système de transfert d’énergie 1 D. [0106] C’est le même principe en cas de passage hors service d’un système de trans fert d’énergie entier (p. ex. le quatrième système de transfert d’énergie 1 D). Par ailleurs, le principe est applicable de manière générale lorsque le réseau compte au moins trois systèmes de transfert d’énergie.

[0107] De nombreuses autres applications peuvent être envisagées, tout en restant dans le champ de portée de l’invention.