Brevet FR2452200A1 — publié le 19801017

CIRCUIT DE COIMANDE D'UN MOTEUR SYNCHRONE A DEUX ENROU LEMENTS INDUITS. La présente invention concerne un circuit de commande d'un moteur synchrone à deux enroulements induits, permettant en particulier un démarrage régulier du moteur. L'utilisation d'onduleurs à commutation naturelle pour commander un moteur synchrone à vitesse variable est bien connue. Toutefois certains artifices doivent être mis en oeuvre pour assurer le démarrage du moteur1 puisque le désamorçage naturel des thyristors de l'onduleur ne peut pas hêtre assuré par le moteur lui nifrie à bas régime du fait que le moteur ne produit pasune force électromotrice suffisante dans ce cas. De fa çon génerale, il est alors nécessaire d'annuler régulierement le courant continu dans l'onduleur pour désamorcer les thyristors utilisés, puis d'amorcer un nouveau jeu de thyristors après rétablissement du courant continu qui est applique. De cette annulation du courant puis de son rétablissement, résultent un couple moteur irrégulier au démarrage et par suite des à-coups inopportuns. L'utilisation de moteurs synchrones à deux enroulements induits déphasés électriquement, par exemple de 300 s'il s'agit de moteurs triphasés, permet d'at ténuer ces à-coups aux basses vitesses de rotation du moteur sans toutefois les supprimer totalement, et assure également une meilleure régularité du couple-moteur aux vitessessupérieures. La présente invention a pour objet un circuit de commande permettant de supprimer ces irrégularités dans le couple-moteur au démarrage. Selon l'invention, la diminution du couplemoteur résultant de l'annulation du courant dans un enroulement lors de la commutation des jeux de thyristors est compensée par une augmentation du courant appliqué à l'autre enroulement, de telle manière qu'aux faibles vitesses, et en particulier au démarrage du moteur1 la somme des courants instantanés circulant dans l'ensem- ble des enroulements du moteur soit constante. Dans ce but, le circuit de commande comprend au moins un redresseur à thyristors, deux onduleurs dont les sorties sont respectivement reliées à chaque enroulement, une unité centrale assurant l'amorçage des dif férents thyristors du circuit, et, en outre, un circuit adaptateur relié, d'une part, au redresseur et, d'autre part, aux onduleurs, ce circuit adaptateur incluant deux inductances de même valeur respectivement en série avec l'un des onduleurs, les inductances présentant un fort facteur de couplage par inductance mutuelle. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui suit, illustrée à l'aide de dessins, des modesIréférés de réa- lisation de l'invention appliqués de façon non limitati ve Q la commande de moteurs synchrones triphasés. La figure 1 représente le schéma général du circuit de commande conforme à l'invention, et Les figures 2 à 5 représentent respectivement divers modes de réalisation d'un tel circuit. En-référence maintenant à la figure 1, les deux enroulements induits du moteur synchrone 1 à commander sont respectivement connectés aux bornes de sortie de deux onduleurs 2 et 3 dont les bornes d'entrée sont reliées à un circuit adaptateur 4 connecté aux bornes d'au moins un redresseur à thyristors 5. Une unité centrale 6 assure l'amorçage des différents thyristors du circuit. Comme décrit ci-après à propos de divers modes de réalisation, le circuit adaptateur 4 inclut deux inductances à fort facteur de couplage par inductance mutuelle dont le rôle principal est d'assurer le trans fert instantané du courant d'un enroulement induit du moteur à l'autre lors du démarrage ou à faible-vitesse de rotation du moteur, étant entendu que dès que la vitesse du moteur atteint 5 à 10% de sa vitesse nominale, le moteur développe une force électromotrice suffisante pour assurer le désamorçage naturel des thyristors rendant inutile le circuit d'adaptation. Les deux inductances ci-dessus peuvent être réalisées à l'aide d'une inductance unique à point milieu sorti. Selon un premier mode de réalisation de l'in- vention représenté figure 2, le circuit adaptateur 4 comporte une branche comprenant deux thyristors 6 et 7 disposés en série, connectée entre les bornes d'entrée du circuit 4, ces dernières étant reliées aux bornes de sortie du redresseur 5. Lepoint commun 8 des deux thyristors est connecté aux bornes d'une entrée de polarité inverse des onduleurs 2 et 3 par l'intermédiaire respectif d'une des inductances réalisée ici à l'aide d'une inductance unique 9 à point milieu sorti, les au tres bornes d'entrée des onduleurs 2,3 étant respecti- vement reliées aux extrémités de la branche comprenant les deux thyristors 6 et 7. A bas régime, pour assurer le désamorçage des thyristors conducteurs d'un onduleur1 il est nécessaire d'interrompre le courant circulant dans ces thyristors. L'inductance 9 a alors pour rôle de doubler sensiblement la valeur instantanée du courant circulant dans l'autre onduleur, de façon à assurer la ré- gularité du couple-moteur. Plus précisément, à bas ré- gime, le redresseur 5 fournit une tension moyenne très faible mais dont la valeur instantanée comporte des alternances positives et des alternances négatives. Lorsqu'une commutation des thyristors utilisés de l'onduleur 2 par exemple est nécessaire, au moment où la tension instantanée aux bornes du redresseur 5 devient négative, le thyristor 7 est amorcé de façon à former roue libre avec l'onduleur 3. Sous l'effet de l'inductance 9, le courant circulant dans l'onduleur 2 s'annule tandis que le courant circulant dans l'onduleur 3 a sa valeur doublée, étant bien entendu que les deux moitiés de l'inductance 9 présentent entre-elles un très fort facteur de couplage par inductance mutelle. Les thyristors précédemment amorcés de l'onduleur 2 se désamorcent naturellement, et il est alors possible d'amorcer un autre jeu de thyristors dans le même onduleur. Lorsque la tension instantanée aux bornes du redresseur 5 devient positive, un courant circule dans les thyristors conducteurs des deux onduleurs 2 et 3, et le thyristor 7 se désamorce naturellement. De la môme manière, lorsqu'une commutation des thyristors utilisés de l'onduleur 3 est nécessaire, au moment où la tension instantanée aux bornes du redresseur 5 devient négative, le thyristor 6 est amorcé. Le courant s'annule dans l'onduleur 3, tandis qu'il est doublé dans l'onduleur 2 sous l'effet de l'inductance 9. Les thyristors précédemment amorcés de l'onduleur 3 se désamorcent naturellement et un autre jeu de thyristors est amorcé dans cet onduleur. Lorsque la tension instantanée aux bornes du redresseur 5 redevient positive, le thyristor 6 se désamorce naturellement. Le cycle se poursuit ainsi jusqu'à ce que le moteur ait atteint une vitesse de rotation suffisante pour assurer seul le désamorçage des thyristors. Le circuit adaptateur 4 devient alors inutile mais il n'est pas nécessaire de prévoir un dispositif permettant de le mettre hors service. Un autre mode de réalisation du circuit de commande selon l'invention est représenté figure 3. Ce circuit est très similaire à celui de la figure 2. Toutefois, il inclut deux redresseurs à thyristors 51 et 52 dont les sorties sont connectées en serine, leur point commun 10 étant relié à l'une des extrémités d'une branche comportant deux thyristors disposés en parallèle tête-bêche, dont l'autre extrémité est reliée au point milieu de l'inductance 9 constituant les deux inductances de même valeur du circuit adaptateur 4. lorsqu'une commutation des thyristors utilisés de l'onduleur 2 est nécessaire, par exemple, les thy-ristors du redresseur 52 sont amorcés de façon à former roue libre à ses bornes de sortie, puis lorsque la tension instantanée aux bornes du redresseur 51 devient négative, le thyristor 12 est amorcé. De ce fait, le courant dans onduleur 2 s'annule tandis que, sous ltef:- fet de l'inductance 9, le courant dans l'onduleur 3 double de valeur. Par suite, les thyristors précédemment amorcés de l'onduleur 2 se désamorcent et un nouveau jeu de thyristors de cet onduleur- est amorcé. Lorsque la tension aux bornes du redresseur 51 devient positive, un courant circule dans les deux onduleurs et le thyristor 12 se désamorce.On obtient identiquement la commu talion des thyristors de l'onduleur 3 en amorçant le thyristor il après avoir mis les bornes de sortie du redresseur 51 en roue libre lorsque la tension aux bornes du redresseur 52 devient négative. Le mode de réalisation représenté figure 3 présente, bien sûr, l'inconvénient de nécessiter deux redresseurs 51 et 52. Toutefois, il permet de séduire sensiblement le retard à la commutation des thyristors des onduleurs puisque, dans ce cas, il n'est pas nécessaire d'attendre une alternance négative de la tension instantanée aux bornes de sortie de l'un des redresseurs 51 et 52 pour effectuer la commutation des thyristors de l'onduleur correspondant. En effet, par exemple pour assurer la commutation des thyristors de l'onduleur 2 pendant une alternance positive de la tension instantanée aux bornes du redresseur 52, il suffit d'amorcer les thyristors du redresseur 51 de façon à mettre ses bornes de sortie en roue libre, puis d'amorcer le thyristor 12. De ce fait, grâce à cette disposition, les thyristors utilisés des onduleurs peuvent être commutés lorsque la tension instantanée aux bornes de sortie du redresseur correspondant est positive ou négative. D'autres modes simplifiés de réalisation incluant deux redresseurs 51, 52 dont les sorties sont en série,ont été représentés figures 4 et 5, mais ils ne permettent pas le contrôle des commutations. Dans le circuit de la figure 4, le point commun de sortie 10 des redresseurs 51 et 52 est relié à l'une des extrémités d'une inductance unique 91 dans laquelle viennent se confondre les deux inductances 9 des cas précédents, l'autre extrémité de cette inductance 91 étant reliée aux bornes d'entrée de même polarité des deux onduleurs 2 et 3, tandis que dans le circuit de la figure 5, le point commun 10 est relié à l'une des extrémités d'une inductance 13 de valeur relativement faible, dont l'autre extrémité est reliée au point milieu de l'inductance 9, cette dérnière, constituant les deux inductances du circuit adaptateur 4, étant connectée comme dans les figures 2 et 3 aux bornes d'entrée de polarité inverse des deux onduleurs 2 et 3. Pour réaliser la commutation des thyristors utilisés dans l'un des onduleurs à bas régime, il suffit de commander l'amorçage des thyristors des redresseurs de telle façon que, la tension instantanée délivrée par l'un des redresseurs, soit inférieure à celle délivrée par l'autre redresseur. Sous l'effet de l'inductance 9 du circuit adaptateur 4, le courant dans l'un des onduleurs s'annule alors, désamorçant les thyristors correspondants, tandis que le courant circulant dans l'autre onduleur est doublé. De ce fait, la valeur du couple du moteur est maintenue sensiblement constante pendant toute la durée nécessaire à la commutation des jeux des thyristors des onduleurs pendant le démarrage du moteur et pendant son fonctionnement à bas régime. Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et toute modification apportée pår l'Homme de l'Art ne sortirait pas du cadre de la présente invention. Par exemple, le moteur synchrone à double enroulement 1 peut etre aussi bien monophasé que triphasé,seuleSaconfiguration propre des onduleurs 2 et 3 étant, dans ce cas, modifiée. Les signaux-alternatifs appliqués respectivement aux bornes d'entrée des redresseurs 51 et 52 peuvent être favorablement obtenus à partir d'une ligne unique connectée à l'enroulement primaire d'un transformateur à double enroulement secondaire. REVENDICATIONS 1.- Circuit de commande d'un moteur synchrone à deux enroulements induits permettant en particulier un fonctionnement sans à-coup du couple au démarrage et à bas régime dudit moteur, ledit circuit comprenant au moins un redresseur à thyristors, deux onduleurs dont les sorties sont respectivement reliées à chaque enroulement du dit moteur, une unité centrale assurant l'amorçage des différents thyristors du circuit, ledit circuit étant caractérisé en ce qu'iL comprend en outre un circuit adaptateur (4) relié d'une part, audit redresseur (5) et, d'autre part, aux dits onduleurs (2,3), incluant deux inductances de même valeur respectivement en série avec l'un des onduleurs, lesdites inductances présentant un fort facteur de couplage par inductance mutuelle, de façon à doubler sensiblement la valeur du courant instantané circulant dans l'un desdits onduleurs lorsque, dans l'autre onduleur, le courant a été annulé pour assurer la commutation du jeu des thyristors utilisés. 2.- Circuit de commande selon la revendication 1, comprenant un seul redresseur, caractérisé en ce que ledit circuit adaptateur (4) comprend une branche constituée par deux thyristors (6,7) disposés en série, et connectée entre les bornes d'entrée dudit circuit adaptateur (4), le'point commun (8) des deux thyristors (6,7) étant relié respectivement à deux bornes de polarité inverse prises sur chacun des deux onduleurs (2,3) par l'intermédiaire respectif d'une des inductances d'égale valseur. 3.- Circuit de commande selon la revendication 1, comprenant deux redresseurs connectés en série côté continu, caractérisé en ce que le circuit adaptateur (4) comprend une branche constituée par deux thyristors (11,12) disposés en parallèle tête-bêche et reliée, d'une part, au point commun (10) des sorties des deux redresseurs (51,52) et, d'autre part1 respectivement à deux bornes de polarité inverse prise sur chacun des deux onduleurs (2-,3) par l'intermédiaire respectif d'une des inductances. 4.- Circuit de commande selon la revendication 1, comprenant deux redresseurs connectés en série côté continu, caractérisé en ce que les inductances du circuit adaptateur (4) sont confondues dans une inductance unique (91) connectée, d'une part, au point commun (10) des sorties desdits redresseurs (51,52) et, d'autre part, à deux bornes même polarité prise sur chacun desdits onduleurs (2,3) 5.- Circuit de commande selon la revendication 1, comprenant deux redresseurs connectés en série côté continu, caractérisé en ce que le circuit adaptateur(4) comprend une inductance auxiliaire (13) connectée, d'une part, au point commun (10) des sorties desdits redresseurs (51,52) et, d'autre part, respectivement à deux bornes de polarité inverse prise sur chacun des deux onduleurs (2,3) par l'intermédiaire d'une des inductances.