Brevet FR2254903A1 — publié le 19750711

La présente invention se rapporte à un dispositif de régulation-de la vitesse de rotation d'un mécanisme d'entratnement à courant continu alimenté par un convertisseur avec dispositif d'inversion parcouru par un courant oscillatoire et équipé de bobines d'inductance de filtrage, la différence entre la valeur de consigne de la vitesse d rotation et la valeur réelle de cette vitesse de rotation servant, dans ce dispositif de régulation de signal de commande aux blocs de commande du convertisseur à dispositif d'inversion. Pour l'alimentation des mécanisme d'entraament à courant continu à dynamique rapide, en particulier pour les machines-outils, on utilise de plus en plus actuelJement des convertisseurs avec dispositif d'inversion à thyristors (voir, par exemple, Siemens-Zeitschrift, septembre 1964, pages 685 à 871, et avril 1971, pages 201 à 203). Les temps de régulation des mécanismes de commande de ce genre sont essentiellement déterminés par les constantes de temps électriques et mécaniques de la boucle de régulation.Pour des raisons d'encombrement et pour obtenir des temps de régulation de brève dur-ée, on s'efforce actuellement de réduire de plus en plus les bobines d'inductance à courant continu et de diminuer l'inductance. l'es inductances utilisées sont fonction du courant, de sorte que le comportement dans le temps de.l'installa- tion régulée varie de ce fait et selon la modulation du convertisseur, ce qui a'est pas souhaitable du point de vue de la technique de régulation. Pour s'opposer à ces variations de l'amplification de l'installation régulée, qui sont fonction du courant de charge, il est connu de faire varier 1' amplifi- cation du régulateur de courant en fonction du courant d'induit du mécanisme de commande à courant continu.On y parvient, par exemple, en insérant un diviseur de tension commandé dans le circuit de contre-réaction (voir par exemple la demande de brevet allemand 2 16rut 510). Dans ces circuits et les circuits similaires (voir par exemple la demande de brevet allemand 2 055 473) comportant des régulateurs de courant autoadaptables, on part to-ujours de circuits comprenant, en plus du circuit de régulation du courant, un circuit de régulation de la vitesse de rotation qui lui est superposé. Etant donné que le régulateur de courant comporte nécessairement des temps propres de réaction il est actuellement souvent imposé de s'en passer, pour améliorer la dynamique et pour des raisons de prix. En pareil cas, le régulateur de la vitesse de rotation doit alors partiellement assumer les fonctions d'adaptation de la régulation à l'installation régulée. La présente invention a donc pour objet, pour une installation du type précédemment indiqué, un dispositif de régulation de la vitesse de rotation qui permette une adaptation optimale de l'action de régulation à l'installation régulée pour les points de fonctionnement les plus divers, en dépit de la suppression du régulateur de courant. Dans le cas d'un dispositif o'li où la,dif- férence entre la valeur de consigne et la valeur réelle de la vitesse de rotation passe par un amplificateur proportionnel dont la sortie est envoyée, d'une part directement, et d'autre part par l'intermédiaire d'un amplificateur intégrateur, à l'entrée d'un amplificateur totalisateur sur lequel sontbran chues les blocs de commande du convertisseur, ce problème est résolu par le fait que l'amplitude de contre réaction de l'amplificateur proportionnel et le temps d'intégration de l'amplificateur intégrateur sont en fonction inverse de la valeur de consigne et/ou de la valeur réelle de la-vitesse de rotation. De cette manière, les actions proportionnelle et intégrale de la régulation de la vitesse de rotation, qui sont réglables indépendamment l'une de l'autre et séparément à la valeur optimale requise pour chaque mécanisme d'entraSnement ou convertisseur de courant, peuvent donc aussi être modulées automatiquement et indépendamment l'une de l'autre en fonction des variations de l'installation régulée. Dans ces conditions, on peut obtenir les variations de manière simple, par exemple en prévoyant des diviseurs de tension commandés en fonction de la vitesse de rotation dans les circuits de contre-réaction-de l'amplificateur.Pour réduire- la dépense, on munit, de préférence, les diviseurs de tension commandés de transistors à effet de champ qui, à leurs entrées de signaux de commande, peuvent recevoir la valeur de consigne et/ou la valeur réelle de la vitesse de rotation, par l'intertédiaire d'un générateur de fonction réglable. Ledit générateur de fonctions peut alors, par exemple, être conçu de manière à fournir une tension de sortie synchronisée, dont le rapport cyclique soit inversement proportionnel à la grandeur de a valeur de consigne et/ou de la valeur réelle de la vitesse de rotation. La présente invention sera expliquée plus en détail à l'aide du dessin annexé, sur lequel la figure 1 est un schéma de principe du dispositif de régulation la figure 2 est u~ diagramme montrant l'action proportionnelle ou intégrale enfonction de la valeur de consigne de la vitesse de rotation , et la figure 3 eft ur diagramme lon- trant le comportement en fonction du temps du régulateur de la vitésse de rotation. Le convertisseur de courant avec dis positif d'inversion-2 schématiquement représenté sur la figure re 1 est branché sur le réseau triphasé RST et il est constitué par les deux groupes de redresseurs 24 et 25, qui, selon le- sens de rotation demandé, alimentent une machine à courant continu l par-ltintermédiaire de bobines d'inductance 3 de filtrage.Lorsque le groupe de redresseurs 24 fonctionne enqualité de redresseur, l'autre groupe 25 fonctionne en ondu- leur, afin qu'en cas de changement de couple, l'énergie puisse entre immédiatement reprise et inversement, le courant oscillatoire pouvant être maintenu à un niveau relativement bas par un chois approprié des angles d'amorçage de l'onduleur en question, Une génératrice tachyxétrique 4, dont la sortie émet un signal proportionnel à la valeur réelle de la vitesse de rotation nist est accouplée à la machine à courant continu 1. Ledit signal est transmis, en meame temps qu'une valeur de consigne de la vitesse de rotation +aux entrées d!un régulateur 8 de la vitesse de-rotation auto-adaptable, encadré par une ligne en trait mi te, qui fournit directement, à sa sortie, les grandeurs de référence pour les blocs de - commande 5 ou 6 des groupes de redresseurs 24 ou 25, un amplificateur-inverseur 7 étant de plus connecté en série avant le bloc-commande 5 pour assurer une modulation différente -pour chaque cas particulier. Le régulateur 8 de la vitesse de rotation est en principe constitué par trois amplificateurs, à savoir un amplificateur proportionnel 9, un amplificateur intégrateur 10 et un amplificateur totalisateur 11. L'amplificateur proportionnel 9 consiste en un amplificateur V , à la sortie duquel est branché un diviseur de tension réglable comprenant une résistance 13 et un potentiomètre 12. La partie de la tension de sortie appliquée au potentiomètre 12 est transmise, par l'intermédiaire d'une résistance 14, à l'une des entrées de l'amplificateur V, ainsi que la différence entre la valeur de consigne de la vitesse de rotation et la valeur réelle de celle-ci, de sorte que le signal de sortie de l'amplificateur 9 est proportionnel au signal de différence, la proportionnalité étant déterminée par le réglage du diviseur de tension réglable comprenant la résistance 13 et le potentiomètre 12.La tension de sortie -de l'amplificateur proportionnel 9 est transmise, d'une part directement à l'une des entrées de l'amplificateur totalisateur il, et d'autre part par l'intermédiaire d'un amplificateur intégrateur 10 a' - l'autre entrée de 1' amplificateur 11.Ledit amplificateur intégrateur 10 consiste en-un amplificateur opérationnel V, dont la tension de sortie est connectée à la masse M par l'in- termédiaire d'un diviseur de tension. réglable, comprenant une résistance 20 et un potentiomètre 21. -Une partie réglable de cette tension est ramenée à l'entrée par l'intermédiaire d'un condensateur 19, qui détermine l'action intégrante de l'amplificateur intégrateur 10. L'emploi des potentiomètres 12 et 21 dans les diviseurs de tension permet, comme l'indique la figure 3, de régler individuellement et indépeadamment l'une de l'autre l'action proportionne-lle, c' est-à-ire l'amplification Vp et l'action intégrale, c'est-à-dire le temps de dosage d'intégration Tn De plu8, il est encore demandé que l'amplification Vp et le temps de dosage d'intégration 4 varient automatiquemet en fonction des variations de l'amplification de l'installation régulée.On se fonde, à cet égard , sur le fait qu'à de faibles vitesses de rotation devraient correspondre une forte amplification et une faible constante du temps d'intégration du régulateur de la vitesse de rotation, tandis qu'à de grandes vitesses de rotation devrait orrespondre un comportement inverse I1 suffit alors de ne modifier ce comportement que dans une gamme bien déterminée des vitesses de rotation ta* , car à des vitesses de rotation très faibles ou très grandes, les adaptations ne fournissent plus de variations utilisables dans la technique de régulation.La figure 2 représente, à titre d'exemple, une évolution des actions proportionnelle et intégrale ale en fonc- tion de la valeur de consigne de la vitesse de rotation n Comme précédemment mentionné, on peut faire varier-l'action proportionnelle ou intégrale par les diviseurs de tension réglables prévus dans les circuits de contre-réaction. Â cet effet, le potentiel entre la résistance 13 et le potentiomètre 12 peut etre réglé par un transistor à effet de champ 16, qui est relié à la masse par l'intermédiaire d'une résistance réglable 15. Selon la conductibilité du transistor à effet de champ 16, la tension est réduite au point de connexion, ce qui entraxe une diminution de la tension réinfectée en contre-réaction par l'intermédiaire de la résistance 14.Ceci se solde par une augmentation de l'amplification proportionnelle. La meme possibilité de réglage in dividuel de l'amplitude de la tension réinjectée en contre- réaction est prévue dans le cas de l'amplificateur intégrateur 10, où le potentiel entre la résistance 20 et le potentiomètre 21 est piloté au moyen d'un transistor à effet de champ 23 connecté à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 22 Pour la modulation dans le sens de l'action de régalage représentée su;; la figure 2, la valeur de consigne de la vitesse de rotation n* est transmise aux entrées des signaux de commande des transistors à effet de champ 16 et 23, par l'intermédiaire d'un générateur de fonctions 18 à action réglable, de sorte qu'au moins dans une gamme bien déterminée, l'amplification se trouve réduite d'une manière prédéterminée, et le temps d'intégration augmenté, lorsque la valeur de consigne de la vitesse de rotation augmente . En variante, le générateur de fonctions peut aussi recevoir de manière prédéterminée la valeur réelle ou ia somme de la valeur de consigne et de la valeur reelle, pondérées de façon approprie, pour obtenir, par exemple, dans ce dernier cas, une adaptation identique du régulateur, tant én cas d'accélération que de ralentissement du moteur Pour que l'on ne dépende plus des courbes caractéristiques des transistors à effet de champ, ces derniers fonctionnent en régime de commutation synchronisée par le générateur de fonctions. REVENDICATIONS le Dispositif de régulation de la vitesse de rotation d'bon mécanisme d'entratnement à courant continu alimenté par un convertisseur avec dispositif dtinver- sion parcouru par un courant oscillatoire et équipé de bobines d' inductance de fiitrage, la différence entre la valeur de consigne de la vitesse de rotation et la valeur réelle de cette vitesse de rotation passant, dans ce dispositif de régulation, par un amplificateur proportionnel dont la sortie est reliée, d'une part directement et d'autre part par l'in terméiaire d'un amplificateur intégrateur, aux entrées d'un amplificateur totalisateur sur lequel sont branchés les blocs de commande du convertisseur, caractérisé en ce que 1'amplitu- dedelacontre-réaction de l'amplificateur proportionnel et le temps dtintégration de l'amplificateur intégrateur peuvent être modulés en fonction inverse de l'amplitude de la valeur de consigne et/ou de la valeur réelle de la vitesse de rotation 2. Dispositif de régulation selon la revendication li caractérisé en ce luron peut faire varier les amplitudes de la contre-réaction de l'amplificateur proportionnel et de l'amplificateur intégrateur au moyen de diviseurs de tension commandés oirévus dans les circuits de contre-réaction. 3. Dispositif de régulation selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les diviseurs de tension réglables coopèrent avec des transistors à effet de champ aux entrées de signaux de commande desquels peut être transmise la valeur de consigne de la vitesse derotation , sous forme d'une tension synchonisée par l'inter- médiaire d'un générateur de fonctions réglable