Brevet FR2260220A1 — publié le 19750829

Cette invention s'applique en particulier aux moteurs linéaires à induction triphasés, alimentEs par onduleurs à fré- quence variable. L'alimentation des moteurs électriques au moyen d'onduleurs demande, pour que le fonctionnement soit sar, que des précautions soient prises dans le choix des éléments constitutifs de ces onduleurs, en particulier des thyristors de puissance. Il faut en effet que ces éléments puissent supporter les contraintes imposées par le régime auquel ils ont soumis. Ils doivent être convenablement dimensionnés et protégés pour supporter la tension et l'intensité de fonctionnement ainsi que les perturbations causées par l'utilisation ou le matériel environnant: courts-circuits, surtensions etc... Les dimensions de ces thyristors augmentent avec leur puissance, mais quand la puissance demandée à une machine atteint une certaine valeur, il arrive que les plus gros thyristors existants ne puissent pas supporter la tension ou l'intensité demandées, ou meAme les deux à la fois. Il faut alors grouper les thyristors, d'une part en série en assez grand nombre pour que la tension supportée par chacun dteus soit admissible, d'autre part en parallèle pour que l'intensité qui revient à chacun soit également acceptable. Mais le groupement de ces éléments de cette manière, s'il permet l'utilisation d'un seul onduleur d'alimentation nécessite un dispositif compliqué pour l'équilibrage de puissance des thyristors (surtout dans le montage en parallèle)O De plus, cet équilibrage n'est jamais parfait ce qui empêche d'utiliser les thyristors à leur puissance nominale. Ltentratnement à vitesse variable selon l'invention permet, en utilisant par exemple deux onduleurs séparés plutôt qu'un seul onduleur de puissance double,de supprimer le dispositif compliqué d'équilibrage de puissance des thyristors, et de mieux utiliser les thyristors. On pourrait alimenter un moteur électrique classique à un seul bobinage en associant ces deux onduleurs à travers des bobines d'absorption ou bien encore utiliser un moteur électrique comprenant deux bobinages séparés, chacun des bobinages étant fixé sur une partie différente du moteur et étant alimenté par un onduleur. Cette dernière solution permettrait déjà de faire l'économie des bobines d'absorption mais lentraSnement, objet de la présente invention, propose une 5solution encore meilleure. Il utilise un moteur électrique à deux bobinages identiques séparés triphasés, imbriqués, ce qui permet une meilleure forme d'onde magntomotrice dans l'entrefer du moteur. Le facteur de bobinage est meilleur que dans le cas d'un moteur habituel à un seul bobinage, ce qui permet une puissance massique plus grande. Du fait que les harmoniques de courant se neutralisent en grande partie, la pulsation du couple (ou de la poussée dans le cas des moteurs électriques linéaires) est très réduite, Le système selon l'invention est caractérisé d'une part en ce qutil comporte: - un moteur polyphasé à p phases ayant n enroulements inducteurs séparés imbriqués décalés les uns à la suite des autres de 180/np degrés d'angle électrique, - un nombre n d'onduleurs commandés à p phases, chacun deux ali mentant un desdits enrouleménts inducteurs à une fréquence va riable, - un organe de commande desdits onduleurs de manière que leurs tensions de sortie soient égales de même fréquence mais dEpha- sées les unes à la suite des autres de 180/np degrés d'angle électrique de manière que chaque onduleur alimente l'enroule- ment inducteur homologue. Afin de mieux faire comprendre la nature et la disposition de ce système d'alimentation, on en donnera une explication plus détaillée en se reportant aux dessins annexés représentant de manière schématique selon la figure 1 un moteur électrique à deux bobinages inducteurs identiques séparés, triphasés, imbriqués et les deux onduleurs identiques séparés, triphasés, avec un montage étoile et selon la figure 2 le même moteur électrique et les deux onduleurs avec le montage triangle0 Sur la Fig. 1, en 1, 2,- 3, sont représentées les trois phases du premier bobinage du moteur électrique,connectées en étoile,et en 4, l'onduleur d'alimentation de ce premier bobinage0 Les bornes a, b, c, de l'onduleur 4 étant respectivement reliées aux bornes Â B C du premier bobinage. En 1', 2', 3' sont représentées les trois phases du deuxième bobinage du moteur électrique,connectées également en étoile,et en 5, l'onduleur d'aXimentation de ce deuxième bobinage. Les bornes al b' c' de l'onduleur 5 étant respectivement re liées aux bornes A' B' C' du deuxième bobinage. Les deux onduleurs ont une source d'alimentation S, en courant continu, commune et un filtre F commun. L'angle de 300 que fait la phase 1' avec la phase 1 représente le décalage d'angle électrique de 300 de chaque phase du deuxième bobinage par rapport à la phase correspondante du premier. Dans l'exemple considéré, on a choisi pour les deux onduleurs 4 et le type le plus simple à six thyristors. Il s'agit d'onduleurs à six commutatiornpar période. L'organe de commande 6 envoie douze impulsions par période régulièrement espacées de 300. Les six impulsions impaires provoquent la. commutation des six thyristors du premier onduleur 4 et les six impulsions paires provoquent la commutation des six thyristors du deuxième onduleur 5. Les onduleurs 4 et 5 sont pilotés par le générateur d'impulsions de manière que la tension disponible sur la borne a1 soit égale en amplitude à celle disponible sur la borne a et déphasée par rapport à elle de 300. Il en est de mesme pour les bornes b' et b et les bornes c' et c. Le.moteur électrique doit avoir de préférence un nombre d1encochesmultiple de six pour que l'on puisse loger deux bobinages identiques séparés, triphasés, imbriqués. Sur la Fig. 2, en 1, 2, 3 sont représentées les trois phases du premier bobinage du moteur électrique connectées en triangle et en 4, l'onduleur d'alimentation de ce premier bobinage. Les bornes a b c de l'onduleur 4 étant respectivement reliées aux bornes A, B, C du triangle formé par le premier bobinage. En 1', 2', 3' sont représentées les trois phases-du deuxième bobinage connectées en triangle et en 5 l'onduleur d'a limentation de ce deuxième bobinage, les bornes a' b' c' de l'on- duleur 5 étant respectivement reliées aux bornes A' B' C' du triangle formé par le deuxième bobinage. L'angle de 300 que fait la phase 1 avec la phase 1 représente le décalage d'angle é ctri- que de 300 de chaque phase du deuxième bobinage par rapport à la phase correspondante du premier. L'organe de commande 6 fonctionne de la même manière que précédemment0 Les onduleurs 4 et 5 sont pilotés de manière que la tension disponible sur la borne ag soit égale en amplitude à celle disponible sur la borne a et déphasée par rapport à elle de 300. Il en est de même pour les bornes b' et b et les bornes c' et c. Dans l'exemple cité les onduleurs 4 et 5 ont la même source S à'alimentation en courant continu, mais ils peuvent généralement être alimentés par des sources séparées. Dans le cas d'une source S commune, on peut placer à la sortie de la source S un filtre F commun aux deux onduleurs dont le dimensionnement sera moitié plus petit que celui de chacun des filtres qu'on devrait mettre avec chaque onduleur dans le cas de deux onduleurs alimentés séparément. Le système est utilisable pour l'alimentation des moteurs à induction triphasés de grande puissance à l'aide d'ondu- leurs à fréquence variable, en particulier les moteurs linéaires utilisés dans la traction. REVENDICATION Entratnement à vitesse variable, caractérisé en ce qu'il comporte un moteur polyphasé à p phases ayant n enroulements inducteurs séparés imbriqués décalés les uns à la suite des autres de 180/np degrés d'angle électrique, - un nombre n d'onduleurs co commandés à p phases, chacun dteux alimentant un desdits enroulements inducteurs à une fréquence variable, - un organe de commande dedits onduleurs de manière que leurs tensions de sortie soient égales de même fréquence mais dépha sées les unes à la suite des autres de 180/np degrés d'angle électrique de manière que chaque onduleur alimente l'enroule- ment inducteur homologue.