HK1024991B - Method and device for inductive transmission of electric power to a plurality of mobile consumers - Google Patents

Claims (18)

1. Procédé destiné à la transmission inductive d'une puissance électrique depuis une source de courant à moyenne fréquence de fréquence (f_M) vers un ou plusieurs consommateurs mobiles par l'intermédiaire d'une ligne de transmission très longue et de capteurs inductifs (IA_x, IA_y) associés aux consommateurs mobiles avec des organes de réglage de convertisseur de courant montés en aval, et destiné aussi au réglage de la puissance (P_LX, P_LY) captée sur la ligne de transmission et acheminée vers des mémoires tampons auxquelles sont raccordés les consommateurs mobiles, la ligne de transmission étant alimentée par une source de courant avec un courant de moyenne fréquence (I_L) de valeur efficace constante pendant la transmission de puissance, caractérisé en ce que, au cours d'un temps de réglage maximal (T_S) qui ne dure que quelques demi-périodes de la fréquence moyenne (f_M), la tension de sortie (U_L) de la source de courant de moyenne fréquence se règle progressivement sur la valeur qui correspond à la puissance variable totale prélevée sur la ligne de transmission et en ce que l'organe de réglage de convertisseur de courant branché entre la mémoire tampon et le capteur inductif (IA) de chaque consommateur mobile règle progressivement et à vitesse de modification limitée la puissance de consommateur (P_L) moyenne prélevée sur la ligne de transmission et acheminée vers la mémoire tampon au cours d'un temps de réglage (T_A) qui est supérieur au temps de réglage maximal (T_S) de la source de courant à moyenne fréquence.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'information destinée au réglage progressif de la puissance (P_L) captée sur la ligne de transmission par le capteur inductif (IA) et acheminée vers la mémoire tampon ainsi que l'information relative à la vitesse de modification de cette puissance et donc également l'information concernant la réalisation du temps de réglage (T_A) de l'organe de réglage de convertisseur de courant sont incluses dans un signal (SB) commandant l'organe de réglage de convertisseur de courant.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tension de sortie (U_A) de la mémoire tampon acheminée vers les consommateurs mobiles est réglée sur une valeur théorique prédéterminée (U_ASOLL) et en ce que les informations relatives au réglage de la puissance (P_L) prélevée sur la ligne de transmission ainsi que de sa vitesse de modification incluses dans le signal de commande (SB) de l'organe de réglage de convertisseur de courant sont données par la puissance (P_V) absorbée par le consommateur et le dimensionnement de la fonction de transfert de cette régulation.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la valeur efficace du courant (IL) introduit dans la ligne de transmission par la source de courant à moyenne fréquence présente une valeur constante pendant la transmission de puissance sur les systèmes mobiles et, dans les laps de temps où il n'est transmis aucune puissance ou seulement une faible puissance comparée à la puissance maximale transmissible, elle peut être commandée de façon progressive avec une vitesse de modification qui est essentiellement inférieure à la vitesse de modification autorisée de la puissance pouvant être captée sur la ligne de transmission.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la valeur efficace du courant à moyenne fréquence (IL) introduit dans la ligne de transmission est réglée sur une valeur théorique prédéterminée (I_LSOLL).
6. Agencement destiné à la transmission inductive d'une puissance électrique depuis une source à moyenne fréquence de fréquence (f_M) vers un ou plusieurs consommateurs mobiles par l'intermédiaire d'une ligne de transmission très longue et de capteurs inductifs (IA_X, IA_Y) associés aux consommateurs mobiles avec des organes de réglage de convertisseur de courant branchés en aval et destiné aussi au réglage de la puissance (P_LX, P_LY) captée sur la ligne de transmission et acheminée vers des mémoires tampons auxquelles sont raccordés les consommateurs mobiles, la ligne de transmission étant alimentée par une source de courant avec un courant à moyenne fréquence (IL) de valeur efficace constante pendant la transmission de puissance, caractérisé en ce que l'agencement présente des dispositifs adéquats qui font que la tension de sortie (UL) de la source de courant à moyenne fréquence se règle progressivement au cours d'un temps de réglage maximal (Ts) qui ne dure que quelques demi-périodes de la fréquence moyenne (fM) sur la valeur qui correspond à la puissance variable totale prélevée sur la ligne de transmission et en ce que l'organe de réglage de convertisseur de courant branché entre la mémoire tampon et le capteur de puissance inductif (IA) de chaque consommateur mobile règle progressivement et avec une vitesse de modification limitée la puissance de consommateur (PL) moyenne prélevée sur la ligne de transmission et acheminée vers la mémoire tampon au cours d'un temps de réglage (TA) qui est supérieur au temps de réglage maximal (Ts) de la source de courant à moyenne fréquence.
7. Agencement selon la revendication 6, caractérisé en ce que la ligne de transmission située entre la source de courant à moyenne fréquence et le consommateur est réalisée sous la forme d'un circuit oscillant en série pour cette moyenne fréquence.
8. Agencement selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'agencement comporte un convertisseur basse fréquence-moyenne fréquence (convertisseur BF/MF) avec une tension continue de circuit intermédiaire (U_G) tamponnée par un condensateur (C_G) et un onduleur (W) formé de semi-conducteurs de puissance réglables (T1, T2, T3, T4) et commandé par un générateur de fréquence avec la fréquence (f_M) de la source de courant à moyenne fréquence destiné à produire une tension alternative de sortie (u_W) sous forme d'impulsions ainsi qu'un réseau d'accouplement raccordé à la tension alternative de sortie (u_W) du convertisseur, lequel réseau d'accouplement présente un circuit oscillant en série formé par une inductance (L₁) et une capacité (C₁), dont la fréquence de résonance 1/(2πνL₁C₁) coïncide avec la fréquence (f_M) du convertisseur et dans lequel les bornes du condensateur (C₁) sont les sorties de la source de courant à moyenne fréquence.
9. Agencement selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'inductance (L₁) et la capacité (C₁) du réseau d'accouplement sont calculées selon la relation √(L₁/C₁) ≈ U_IN ²/ P_N afin d'atteindre une puissance nominale transmissible (P_N), U_IN étant la tension nominale efficace de l'oscillation fondamentale de la tension de sortie sous forme d'impulsions (u_W) d'un convertisseur BF/MF.
10. Agencement selon les revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'un transformateur (TR) branché entre le condensateur (C₁) du réseau d'accouplement et une ligne de transmission présente un rapport de transformation (W₁/W₂), lequel transforme la somme de résistances équivalentes (R_XN) alimentées par les capteurs inductifs (IA_x) lors de l'absorption de la puissance nominale dans la ligne de transmission en une valeur (ER_XN) agissant sur le condensateur (C₁), laquelle est égale à la résistance oscillatoire √(L₁/C₁) du réseau d'accouplement.
11. Agencement selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la connexion et la déconnexion d'un semi-conducteur de puissance réglable (T1, T2, T3, T4) d'un convertisseur BF/MF a lieu par le biais d'un étage de modulation d'impulsions en durée (PM1) de manière à créer une tension alternative de sortie (u_W) sous forme d'impulsions à durée d'impulsion variable (T_D) et en ce qu'un signal (SD) destiné à régler la durée d'impulsion (T_D) et ainsi la valeur effective (U₁) de l'oscillation fondamentale d'une tension alternative de sortie (u_W) est acheminé vers l'étage de modulation d'impulsions en durée.
12. Agencement selon la revendication 11, caractérisé par la présence d'un régulateur (KOR) auquel sont acheminées la valeur théorique (I_LSOLL) du courant à moyenne fréquence alimentant la ligne de transmission et la valeur de mesure (I_LM) du courant à moyenne fréquence (I_L) effectivement arrivé et en ce que le régulateur forme une composante (SDR) du signal d'entrée (SD) réglant la durée d'impulsion (T_D) d'un étage de modulation d'impulsions en durée (PM1).
13. Agencement selon l'une des revendications 6 à 12, caractérisé en ce qu'un condensateur (C_L) est branché en série vers la ligne de transmission et en ce que sa capacité est calculée de manière à compenser la chute de tension inductive (U_LL) se produisant au niveau de l'inductance (L_L) de la ligne de transmission.
14. Agencement selon l'une des revendications 6 à 13, caractérisé en ce qu'un second étage de modulation d'impulsions en durée (PM2) transforme un signal d'entrée (EM) présent à son niveau en un signal sous forme d'impulsions (SB) acheminé vers un second semi-conducteur de puissance réglable de telle façon que le rapport entre le temps de coupure (T_W) du second semi-conducteur de puissance réglable (TS) et le temps de cycle (T_Z) soit proportionnel à la valeur du signal d'entrée (EM) et que le temps de cycle (T_Z) soit de l'ordre de la durée d'une demi-période (T_M/2) de la fréquence moyenne (f_M).
15. Agencement selon la revendication 14, caractérisé par la présence d'un étage de régulation de tension (RU), lequel règle la tension de sortie (U_A) d'un condensateur tampon (C_P) à sa valeur théorique (U_ASOLL) et achemine une composante de signal (EMU) du signal d'entrée (EM) vers le second étage de modulation d'impulsions en durée (PM2) et en ce que la vitesse de modification des composantes de signal (EMU) est déterminée par la capacité du condensateur tampon (C_P) et la fonction de transmission (FU) de l'étage de régulation de tension (RU) de telle manière que la composante de signal (EMU), en cas de modification par à-coups du courant de sortie (I_A) du condensateur tampon, n'atteigne sa nouvelle valeur finale qu'après le temps de réglage (T_A) de l'organe de réglage de convertisseur, lequel est plus long que le temps de réglage maximal (T_S) de la source de courant à moyenne fréquence.
16. Agencement selon les revendications 14 ou 15, caractérisé en ce qu'un étage d'atténuation actif (AD) achemine une autre composante de signal (EMD) du signal d'entrée (EM) vers le second étage de modulation d'impulsions en durée (PM2) pour l'atténuation des oscillations propres du courant de circuit intermédiaire (I_Z) dans le montage partiel vibrant constitué par le circuit oscillant parallèle (L_H", C_K) du capteur inductif, un redresseur (G2) et une inductance de circuit intermédiaire (L_Z).
17. Agencement selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé par la présence d'un étage de reprise de courant (SA) avec un étage de temporisation (VI) qui achemine vers le second étage de modulation d'impulsions (PM2) une composante de signal (EMA) du signal d'entrée (EM), laquelle est proportionnelle au courant de consommateur (I_A) à l'état stationnaire, et qui est dimensionné de manière à régler par l'intermédiaire du second étage de modulation d'impulsions (PM2) un rapport entre le temps de coupure (T_W) du second semi-conducteur de puissance réglable et un temps de cycle (T_Z) avec lequel la puissance (P_L) captée sur la ligne de transmission coïncide presque avec la puissance de consommateur (P_V) et lequel étage de reprise de courant transmet les variations par à-coups du courant de consommateur (I_A) de manière temporisée à la composante de signal (EMA) de manière à maintenir le temps de réglage (T_A) de l'organe de réglage de convertisseur qui est plus long que le temps de réglage maximal (T_S) de la source de courant à moyenne fréquence.
18. Agencement selon l'une des revendications 14 à 17, caractérisé en ce qu'il est acheminé vers le second étage de modulation d'impulsions en durée (PM2) un signal de synchronisation (SY) qui génère un étage de synchronisation (SS) à partir d'un courant d'entrée à moyenne fréquence (I_E) ou d'une tension d'entrée (U_E) de l'organe de réglage de convertisseur, lequel signal de synchronisation influe sur la formation d'un signal de sortie (SB) d'un étage de modulation d'impulsions en durée de telle façon que le temps de cycle (T_Z) du signal (SB) coïncide parfaitement avec la durée d'une demi-période (T_M/2) de la moyenne fréquence (f_M) et que le temps de coupure (T_W) du second semi-conducteur de puissance réglable (TS) soit à chaque fois à peu près situé au milieu, avant et après la valeur de crête de la tension de sortie (UB) d'un redresseur (G2).