Brevet FR2237192A1 — publié le 19750207

L'invention se rapporte à un-dispositif de~réglage du couple ou de la -vitesse de rotation d'une première machine, dune deuxième ou des deux, sur un banc d'essai, par exemple un banc d'essai de convertisseur, dans lequel le signal de sortie d'un régulateur de vitesse de rotation fournit la--grandeur de commande pour l'organe de réglage de la machine. Pour le contrôle des commandes automatiques, dans l'industrie automobile, on utilise ce qu'on appelle des bancs d'essai de convertisseurs, au moyen-desquels toutes les contraintes qui se manifestent dans la pratique, peuvent~8tre simulées. le banc d'essai comporte normalement deux entrainements électriques accouplés par le convertisseur de couple, chaque entraînement pouvant autre conduit aussi bien sous une vitesse réglée que sous un couple reglé. L'un des entrainements figure alors le moteur à essence (première machine), le second entraSnement (deuxième machine) figure la- charge -de L'organe contrdlé (convertisseur) t les entrainements--peuvent alors être des machines à courant continu ou des machines asynchrones réglées. On peut aussi employer comme premières machins des moteurs è combustion par exemple ou autre entratnemeDt spécifique pour le convertisseur et comme deuxième machine des freins mécaniques hydrauliques ou d'autres freins électriques.Une disposition correspondante est également valable pour d'autres bancs d'essai, par exemple bancs d'essai de moteur, bancs d'essai. des transmissions des essieus-arrière, etc. l'objet de la présente invention est de réaliser le dispositif ci-dessus de façon que le réglage de la vitesse de rotation ou du couple puisse être effectué au choix, en utilisant le mEme dispositif. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que, la grandeur-pilote pour la-limitation réglable du régulateur de vitesse de rotation peut titre déterminée à partir du signal de sortie d'unrégu1ateur de couple. De ce fait, suivant le réglage des valeurs de consigne pour la vitessé de rotation et pour le couple,- on peut obtenir les courbes caractéristiques respectives désirées. Un autre obJet, dans le cadre de la présente invention est de réaliser le dispositif -précité de manière que, dans le mode de fonctionnement "réglage de la vitesse de rotation", on ne puisse pas descendre au-deseous d'une vitesse de rotation min male et que, dans le mode de fonctionnement : "réglage du couplez, on passe automatiquement du réglage de couple è un réglage de vitesse de rotation dans le cas où l'on descendrait au-dessous d'une vitesse de rotation minimale ou bien où on dépasserait une vitesse de rotation maximale.Cet autre objet est atteint suivant 11 invention, par le fait que lors du dépassement d'une vitesse de rotation maximale, le régulateur de vitesse de rotation prend en charge directement la conduite de l'organe de réglage et que lorsqu'on descend au-dessous d'une vitesse de rotation minimale, cette conduite est prise en charge par un régulateur de vitesse de rotation minimale intervenant par le réglage de limitation. Pour la limitation réglée du régulateur de vitesse de rotation, on peut alors disposer des amplificateurs dans son circuit de retour, dont les signaux de sortie respectifs du régulateur de couple et du régulateur de vitesse de rotation minimale sont introduits comme grandeurs-pilotes. Le sens d'intervention nécessaire de l'amplificateur, lors de la limitation, est fixé par des diodes. Btinvention sera mieux comprise è laide du dessin annexé, sur lequel La figure I montre le principe d'une limitation réglée d'un régulateur et, la figure 2 représente un banc d'essai de couple avec première machine réglée. La limitation réglée est opérée par un réseau nonlinéaire se trouvant dans le circuit de contre-réaction de 1' am- plificateur à limiter (régulateur). Ici, la tension de limitation appliqué représente la valeur de consigne et la tension de sortie de l'amplificateur, la valeur effective. Par rapport à la limita- tion commandée, la limitation réglée présente l'avantage que, dans le cas de limitation, elie poursuit le régulateur de telle sorte qu'un transfert sans délai du réglage de limitation au réglage originel est possible.Comme on peut le voir sur la figure 1, l'amplificateur n représente l'amplificateur du régulateur 7 de vitesse de rotation à limiter ; les amplificateurs Y2 et Y3, dans l'organe de limitation 8, sont les régulateurs de limitation proprement dits. Lorsque le rdgulateur 7- doit opérer sans -limitation, on doit- appliquer par exemple + 15V à l'entrée de limitation - de 3+ et- -15 V à l'entrée de limitation - de B-. Les diodes nl- et n2 découplent alors la tension de sortie négative ou positive des régulateurs de limitation Y2 et Y3.Si maintenant- la tension de sortie de l'amplificateur Yl par exemple doit être limitée à +5T (limitation maximale), une tension de +5V (valeur de consigne, grandeur-pilote) doit alors être appliquée à l'entrée B+. Pour une tension de sortie UÂ du régulateur, qui est inférieure à +5 V,- la limitation ne réagit pas.La tension positive à l'entrée moins de l'amplificateur Y2 est prépondérante et provoque l'apparition d'une tension de sortie négative Uc+, qui est bloquée par la diode ni. Si la tension de sortie du régulateur de vitesse de rotation 7 monte au-dessus de 5 V, la tension positive à l'entrée plus de 'amplificateur Y2 est prépondérante. Sous l'effet de la tension de sortie positive Uc+ l'amplificateur Y1 et avec lui le régulateur de vitesse de rotation 7, est commandé de telle sorte que sa tension de sortie retombe à +5V. Dans la situation satisfaisant au réglage, les tensions à l'entrée de la limitation et à la sortie du régulateur sont de même valeur.Si à l'entrée B+, une tension négative de -5 V par exemple est appliquée, la tension de sortie UA ne peut pas être plus positive que -5 V (limitation minimale) et ce, indépendamment de la tension dtentrée U. Tant que la tension de sortie est plus négative que -5 V, la tension négative à l'entrée plus de I' amplificateur Y1 est prépondérante, c'est-à-dire que la tension de sortie négative est bloquée par la-diode n1. Si la tension de sortie devient plus positive que -5 V, le régulateur est alors commandé de telle sorte par la tension de sortie positive de l'amplificateur Y2, que dans la situation stationnaire, la condition UÂ = U3+ = -5 V est valable. Pour l'entrée de limitation négative B-,- des considérations correspondantes sont valables. Une autre possibilité importante de la limitation réglée, c'est la conduite de l'amplificateur Y1 et par là, du régulateur de vitesse de rotation 7 seul par les régulateurs dé limitation. Par une tension d'entrée UE positive, le régulateur de vitesse de rotation se trouve pressé sur sa butée négative (UA = -12 V). Tant que la tension à ltentrée de limitation B- est plus négative ou égale à - 1t V, le régulateur de limitation Y3 n'est pas en prise et la tension de sortie du régulateur UA demeure sur -12 V. Si la tension UB devient plus positive que - 12 V, du fait des conditions de potentiel aux entrées de l'amplificateur Y3, une tension de sortie Uc négative apparat. Par cette tension, l'am plificateur Yl est commandé de telle-aorte que, dans la situation stationnaire, la condition UÂ = U3 est satisfaite. Comme le montage limiteur associé au régulateur proprement dit forme un circuit régulateur fermé, la caractéristique de fréquence du circuit régu lateur fermé est capitaie pour le comportement dynamique. Le régulateur à limiter - qui est construit en PI - sert en outre de système à asservir. Comme on le voit sur la figure 2, une première machine électrique 1, par exemple une machine à courant continu ou une machine asynchrone est accouplée, par une commande automatique 2 (convertisseur de couple à contrôler) à une deuxième machine élec trique 3. Par une commande et un réglage appropriés de la première machine et de la deuxième machine , on peut alors évoluer suivant toutes les courbes caractéristiques désirées de vitesse de rota tion/coupîs. Pour la commande des deux machines, électriques 1 et 3, on utilise des organes de réglage 5 et 6 qui peuvent être cons titués de convertisseurs statiques ou rotatifs connus en soi. Dans le présent cas, le réglage de la vitesse de rotation ou du couple est décrit plus en détail pour la première machine éleotrique 1. Comme l'illustre le dessin, la grandeur de commande pour l'organe de réglage 5 est fournie par un régulateur de vitesse de rotation 7, auquel on amène, d'une part, la valeur de consigne de la vitesse de rotation n8 et, d'autre part, la valeur effective de la vitesse de rotation ni cette valeur effective de la vitesse de rotation étant prélevée par une machine tachymétrique 4 accouplée à la première-machine électrique 1.Un organe de limitation 8 est affecté au régulateur de vitesse de rotation 7 de la manière exposée dans la figure 1, avec les entrées B+ et B-. Â l'entrée B+ de l'organe de limitation 8 se trouve raccordée la sortie d'un régulateur de vitesse de rotation minimale 9, à l'entrée duquel sont présentes, d'une part, la valeur de consigne de la vitesse de rotation minimale admissible prescrite n et d'autre part, la valeur effective de la vitesse de rotation ni. A l'entrée 3- de l'organe de limitation 8 se trouve raccordée la sortie d'un régulateur de couple 10, auquel sont amenées la valeur de consigne de couple MS et la valeur effective de couple MI. La-valeur effective de couple MI est, en outre, mesurée dans un dispositif 12., par exemple par la saisie du couple de l'arbre ou bien par calcul à partir des grandeurs électriques des machines participante. Le présent montage doit maintenant satisfaire, en plus de l'alternative vitesse de rotation ou réglage du couple, les conditions qui suivent 1. Dans le fonctionnement en moteur de la première machine électrique I, une vitesse de rotation maximale réglable ne doit pas titre dépassée en cas de défaillance de la deuxième machine électrique 3 ou si la valeur de consigne prescrite pour le couple est trop élevée. 2. Dans le fonctionnement en génératrice de la première machine électrique 1, une vitesse de rotation minimale une fois fixée, ne doit pas être franchie en cas de défaillance de la machine de charge ou ailla valeur de -consigne prescrite pour le couple est trop élevée. 3. Le réglage de couple ainsi que le réglage de la vitesse de rotation doivent pouvoir entre efficaces pour les deux sens de rotation. Une autre condition exige, en outre, qu'un transfert continu du réglage de la vitesse de rotation en réglage de couple et inversement, soit possible. Dans le fonctionnement de llinstallation avec réglage de la vitesse de rotation, on prescrit pour la valeur de consigne de couple MS , par exemple la valeur maximale pour le fonctionnement en moteur. La sortie du régulateur dé couple 10 se trouve alors sur sa butée négative,- o'est--dire que la limitation négative B- du régulateur de la vitesse de rotation 7 est libre. Tant que la. vitesse de rotation est supérieure è la valeur de consigne de la vitesse de- rotation minimale, la limitation positive B+ du régu mateur de la vitesse de rotation 7 Salement ne réagit pae, car la tension de sortie du régulateur de nmin 9 est de +12 à +15 V.Pour ce cas de fonctionnement, le régulateur de la vitesse de rotation 7 fonctionne de manière complètement libre dans les deux sens de tension. fln vue de la protection de la machine fascé 8 une surcharge, la tension de sortie du régulateur de la vitesse de rotation 7 peut toutefois titre limitée de la manière connue en soi, aux valeurs maximales admissibles pour le fonctionnement en moteur et en générateur.Si l'on prescrit une valeur de consigne de la vitesse de rotation n5 qui est plus petite que la valeur minimale de la -vitesse de rotation réglée de manière fixe nmin sur le régulateur de la vitesse de rotation minimale 9, une tension négative (changement de polarité) apparat alors à la sortie du régulateur de la vitesse de rotation minimale 9. La sortie du régulateur de la vitesse de rotation 7 est maintenue à la meme tension négative par la limi- tation positive B+ (limitation minimale).La tension est de ce fait juste assez grande pour que la vitesse de rotation minimale soit encore tenue Pour le fonctionnement de l'installation avec réglage de couple, on prescrit pour la valeur de consigne de la vitesse de rotation ns la valeur maximale admissible pour l'unité en contre le ou pour la machine d'essai (+lO V) ou bien une tension désire plus faible. Sans l'organe de limitation 8, la sortie du régulateur de la vitesse de rotation 7 devrait se trouver à Sa butée négative (ou à celle de la limitation).Toutefois, la tension de sortie du régulateur de la vitesse de rotation 7 est amenée, par l'intermédiaire de 1' organe de limitation 8, depuis le régulateur de couple 10 ou depuis lè régulateur de la vitesse de rotation minimale 9. Dans le fonctionnement. en moteur ( > zéro), une grandeur-pilote négative correspondante se trouve à la sortie du régulateur de couple 10. Par la limitation négative B-, la sortie du régulateur de la vitesse de rotation 7 est maintenue à la môme valeur négative (limitation maximale). Dans le fonctionnement en générateur, la sortie du régulateur de couple 10 fournit une grandeur-pilote positive qui, par l' entrée de limitation B-, contraint la sortie du régulateur de la vitesse de rotation 7 à avoir la môme tension positive (limitation minimale). Dans la discussion présente, on est toujours pati de ce que les régulateurs opéraient respectivement avec inversion du signe algébrique. Différents cas de charge sont maintenant envisageables, dans lesquels ltentratnement accroît sa vitesse de rotation de manière continue et, la vitesse de rotation maximale étant atteinte, le régulateur de vitesse prend le commandement et le régulateur de couple passe en surcharge ; pour d'autres cas de fonctionnement, l'entraînement ralentit sa vitesse de rotation de manière continue et, la vitesse de rotation minimale étant atteinte, le régulateur de la vitesse de rotation minimale prend le commandement et le régu- lateur de couple passe èn surcharge. Lors du transfert du réglage de la vitesse de rotation à celui du couple, une commutation par relais n'est pas nécessaire dans le présent montage. Lors du fonctionnement-en vitesse de rotation réglée, la valeur de consigne du couple est maintenue à une valeur i # zéro, tandis que la valeur de consigne de la vitesse de rotation est variée dans la marge nmin#nS#nmax nS MS # zéro. Le couple du générateur est excepté de cette restriction, mais peut toutefois titre également limité dans sa grandeur par la mise en service d'un autre amplificateur de réglage.En prescrivant MS = 0,1'entraînement tourne à la vitesse de rotation minimale et ne peut -pas titre accéléré. Dans un fonctionnement en couple réglé, la valeur de consigne de la vitesse de rotation na est maintenue à une valeur telle que 0 ttre atteinte est de ce fait limité à å la valeur de consigne ns du réglage. En prescrivant ng C nmin, ltentratnement 1 tourne à la vitesse de rotation minimale-et ne peut pas être accéléré à une vitesse de rotation~supérieure. Comme on le voit d'après ce qui précède, un banc d'essai réglable en vitesse de rotation ou- en couple, peut donc Outre construit relativement facilement avec le montage indiqué. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réglage du couple ou de la vitesse de rotation d'une première machine, d'une machine terminale ou des deux, sur un banc d'essai, en particulier un banc d'essai de convertisseur,- dans lequel le signal de sortie d'un régulateur de la vitesse de rotation fournit la grandeur de commande pour l'organe de réglage de la machine, caractérisé par le fait que la grandeur pilote pour la limitation réglable du régulateur de la vitesse de rotation peut être déterminée à partir du signal de sortie d'un régulateur de couple. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'uoe grandeur-pilote supplémentaire, pour la limitation, peut 8tre déterminée à partir du signal de sortie d'un rigu- lateur- de la vitesse de rotation minimise. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au régulateur de la vitesse de rotation est associé un organe de limiii;ion se composant d1 amplificateurs situés dans la contre-réaction du régulateur de la vitesse de rotation, auxquels sont respectivement applicables les signaux de sortie du régulateur de la vitesse de rotation minimale et du régulateur de couple. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le sens d'action des amplificateurs dans la limi- tation est déterminé par des diodes.