Brevet FR2446031A1 — publié le 19800801

L'invention se rapporte à un procédé de commande d'un onduleur autopiloté à fréquence fondamentale variablessconsis tant essentiellement à déclencher des commutaUions additionnelles de phase prédéterminée à l'intérieur des impulsions à la fréquence de la fondamentale afin de réduire les harmoniques que contient la tension ou le courant de sortie résultant. L'ouvrage de B.D Bedford et R.G. Hoft t'Frinciples of Inverter Circuits" (principes des circuits inverseurs) New York, Wiley, 1964, décrit ce type de commande d'onduleurs qui permet par exemple de supprimer certains harmoniques de la tension de sortie par la phase correspondante, initialement fixée, d'une commutation intermédiaire. Lorsque la modulation de la fondamentale est variable, par exemple entre des plages proches de la fréquence maximale de commutation de l'onduleur et des plages très basses, un modèle initialement fixé de commutations intermédiaires (nombre et phase des commutations intermédiaires) ne permet pas d'obtenir une exploitation satisfaisante en particulier en raison de la croissance proportionnelle à la fréquence fondamentale fl de l'angle minimal A = 360".Tt.fl (tut = intervalle de temps minimal entre commutations successives) compris entre les commutations intermédiaires. L'invention a donc pour objet un procédé de commande du type tel que spécifié, qui autorise une large modulation de la fréquence fondamentale avec suppression relativement bonne d'harmoniques.Selon une particularité essentielle du procédé tel que spécifié et conforme à l'invention, il consiste essentiellement à passer automatiquement à un autre nombre de commutations additionnelles en le faisant varier en sens inverse de celui de la variation de la fréquence fondamentale en fonction d'un dépassement vers le bas ou vers le haut d'au moins un seuil prédéterminé de la fréquence fondamentale modulée ou d'une grandeur correspondant de manière univoque à cette fondamentale. La plage de modulation est ainsi subdivisée en plages partielles à nombres différents de commutations intermédiaires (M, par exem ple pour chaque quart de période de la fondamentale), la phase qui convient ou la phase optimale (al'a2""') pouvant se fixer pour ces plages partielles en particulier par des méthodes de calcul connues (voir plus haut) qui n'entrent pas dans le cadre de l'invention. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est un graphique représentant différentes grandeurs en fonction de l'écart angulaire minimal a proportionnel à fl, à savoir les différentes phases des commutations intermediaires al, a2 , les différentes fonctions de mesure des harmoniques F1, F2 qui correspondent aux plages de modulation à nombres différents de commutations intermédiaires M1, M2..... (pour un quart de période de la fondamentale fl) et qui servent à optimiser la phase des commutations intermédiaires dans ces plages, ainsi que l'amplitude, rapportée à un étalon, de la tension de sortie à la fréquence fondamentale ; et la figure 2 est un schéma fonctionnel de principe pour la mise en oeuvre du procédé de passage à un nombre différent de commutations intermédiaires selon la figure 1. La figure 1 représente quatre plages de modulation de a = 3600.Tt f1, donc aussi de la fréquence fl elle-même avec un facteur de proportionnalité correspondant, ces quatre plages étant comprises entre 0 et 150 et les nombres de commutations intermédiaires indiqués étant M = 4, 3, 2, 1. Cet exemple correspond dans la réalité approximativement à une modulation de fl entre 0 et 190 Hz, donc à une plage totale de modulation relativement grande et telle qu'il n'a pas été possible jusqu'à présent de la réaliser sans difficulté avec suppression acceptable des harmoniques. Les seuils supérieurs de ha pour le passage aux valeurs différentes de M sont désignés par #3, #2, #1.En principe, ces seuils de passage à des nom- bres différents de commutations intermédiaires peuvent aussi être prédéterminés par des valeurs correspondantes de fl. Des valeurs ou relations fonctionnelles déterminées des phases des commutations intermédiaires #&alpha; sont fixées de manière à correspondre à une suppression optimale d'harmoniques dans les différentes plages de modulation. Cette optimisation trouve son expression dans des segments correspondants de fonctions de mesure d'harmoniques F4 F1, et, dans le cas de l'exemple particulier, il s'agit d'une moyenne quadratique (proportionnelle à la racine carrée de la somme des carrés des amplitudes) des harmoniques. Le taux de distorsion harmonique défini de manière connue entre éventuellement aussi en considération pour ces fonctions de mesure.Dans le cas de l'exemple particulier, les seuils 4-- t2 CH2 sont avantageusement dé- terminés sous forme des abscisses des points d'intersection des courbes des fonctions F4 et F3, F3 et F2 ainsi que F2 et F1 de manière que la variation globale soit optimisée dans la plage de modulation, car les grandeurs des fonctions de mesure de chacune des plages voisines coïncident aux points de passage à un nombre différent de commutations. Le point le plus élevé, en, correspond à un passage à la fréquence d'impulsions fondamentale exempte de commutations intermédiaires et pour laquelle M = 0. Les phases des commutations intermédiaires passent de la manière représentée sur la figure 1 de a = 0 par des segments de valeur constante à des plages à courbes légèrement incurvées correspondant à la fonction F4 jusqu'au point YV les écarts angulaires entre commutations ne descendant pas sous la valeur minimale Aa ainsi qu'il est prescrit. Compte non tenu de la régression de la pente des segments incurvés de courbe de aq a1, le point de passage t4 assume par lui-mEme le maintien de cette condition. En d'autres termes, les points d'intersection des fonctions F4 F1 ont aussi pour effet d'optimiser ces dernières.Dans les plages suivantes de modulation, les courbes de la phase des commutations intermédiaires deviennent des segments ascendants en se rapprochant des seuils correspondant à Aa, le dernier segment de la courbe a1 longeant la droite limite al = ha jusqu'à t1 et étant donc aussi ascendant . La modulation est ainsi optimisée dans sa plage totale de variation . Les segments représentés de la courbe de U1 montrent que le rendement en fréquence fondamentale est élevé dans la plage totale de modulation Dans le schéma fonctionnel de la figure 2, les points t 1 à t de passage à des nombres différents de commutations sont matérialisés par des commutateurs de seuil G1 à G4 qui sont câblés en formateurs de différence par rapport à une entrée réservée à a et qui délivrent des signaux de sortie bi naires correspondants dirigés sur des portes E. A1 à A . Une entre correspondante de chacune de ces dernières est connectée a un commutateur de seuil de différence G5 à G8 monte en anont et recevant d'une part directement un signal correspondant à fl et d'autre part un signal correspondant à un seuil prédéterminé fT/3, fT/5, fT/7, fT/9 Ces seuils correspondent aux fractions indiquées de la fréquence maximale de commutation f T et à une optimisation de la suppression d'harmoniques qui est indépendante du respect de la règle de écart entre commutations intermédiaires suivant ha. Donc, lorsque cette dernière règle n'est pas critique, les seuils fT/3 .... fT/9 demeurent seuls en vigueur et permettent d'améliorer encore l'optimisation. Le cas inverse a été admis sur la figure 1 pour les points de passage à des normes de commutation différentes. Des portes inhibitrices ET A5 à A7 montées en aval des portes ET A1 à A4 assurent le verrouillage mutuel des commutateurs de seuil selon la séquence prévue des passages à un nombre différent de commutations. Finalement, les signaux de sortie des circuits logiques ainsi formés attaquent les générateurs de signaux de commutation KSo à KS4 qui délivrent de manière non spécifiée en détail et bien évidente des signaux correspondants,aux instants déterminés par les angles égaux à 0 et 1800 (pour la fréquence d'impulsions fondamentale) ou égaux à al à a4, dans chaque cas suivant les combinaisons qui conviennent pour les plages de modulation avec M = 1 à M = 4. REVENDICATIONS 1 - Procédé de commande d'un onduleur autopiloté à fréquence fondamentale variable, procédé consistant à déclencher des commutations additionnelles de phase prédéterminée à l'intérieur des impulsions à la fréquence de la fondamentale afin de réduire les harmoniques que contient le courant ou la tension résultante de sortie, procédé caractérisé en ce qu'il consiste de plus à passer automatiquement à un nombre différent de commutations additionnelles (RI),en le faisant varier en sens inverse de celui de la variation de la fréquence fondamentale (1), en fonction du dépassement vers le bas ou vers ie haut d'au moins un seuil prédéterminé de la fréquence fondamentale ainsi modulée (fil) ou d'une grandeur a) correspondant d'une manière univoque à cette fréquence fondamentale. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'identité au moins approximative des nombres de commutations intermédiaires qui se déclenchent et des fonctions de mesure des harmoniques attribuées aux phases correspondantes de commutation (a1, a2 ) en particulier les moyennes quadratiques des amplitudes des harmoniques (F1, F2....)détermine au moins un seuil de fréquence fondamentale pour le passage entre nombres différents de commutations intermédiaires (M = 1, M = 2.. .). 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il consiste à passer d'une fréquence d'impulsions purement fondamentale (M = O) à un nombre minimal de commutations intermédiaires (M = 1) dans la plage supérieure de modulation de la fréquence fondamentale (fil). 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste par ailleurs à faire varier la phase des commutations intermédiaires dans le même sens qu'une modulation ascendante de la fréquence fondamentale (fil) pour chaque intervalle de cette modulation qui correspond à un nombre déterminé de commutations intermédiaires (M) lorsque l'écart angulaire (al, a2 - a1, a3 - a2 ) des commutations successives se rapproche d'un écart angulaire minimal admissible (écart angulaire minimal ha), proportionnel à la fondamentale (fl).