Brevet FR2459580A1 — publié le 19810109

La présente invention concerne un dispositif destiné aux systèmes d'entraînement à moteur comportant au moins un moteur synchrone ou asynchrone qui peut être alter- nativement connecté à un convertisseur de fréquence ou à un réseau électrique alternatif. Les sytèmes d'entraînement à moteur asynchrone à commande de fréquence, ainsi que les systèmes d'entraîne- ment à moteur synchrone ont l'avantage qui consiste en ce que les moteurs peuvent connectés soit à un convertisseur de fréquence pour obtenir une vitesse variable, soit au réseau électrique pour obtenir une vitesse constante. De cette manière, ces moteurs peuvent faire l'objet d'une commande de vitesse ou être connectés au réseau et tourner alors à une vitesse synchrone ou presque synchrone. On peut également employer cette méthode pour augmenter et diminuer la vitesse du moteur, par exemple pour le démarrage ou le ralentisse- ment des machines à papier, des machines textiles,desb3myeurs à baiues, deslaminoirs, etc. Dans de nombreux cas, il peut être favorable d'utiliser un seul convertisseur de fréquence pour plusieurs systèmes d'entraînement à moteur, ce qui est un moyen de réduire le coût de l'équipement. Le problème qui se pose dans ces systèmes consiste en ce que la commutation entre le convertisseur de fréquence et le réseau électrique doit être effectuée de façon synchro- ne, de telle manière que le réseau et le vecteur de force électromotrice du moteur soient en phase. Dans le cas con- traire, il apparaît des perturbations considérables dans le fonctionnement et éventuellement des perturbations sur le réseau. Un autre problème consiste en ce que le fonctionne- ment des dispositifs de synchronisation ordinaires est basé sur l'hypothèse que les deux tensions à synchroniser sont sinusoïdales, tandis qu'en pratique la tension qui est reçue du convertisseur de fréquence est très déformée et s'écarte de la forme sinusoïdale. Pour de telles tensions, il est difficile d'utiliser des dispositifs de synchronisa- tion pour la commutation sans faire apparaître de perturba- tions. L'invention a pour but de fournir une solution à ces problèmes ainsi qu'à d'autres problèmes associés, et elle est caractérisée par l'utilisation d'un dispositif qui com- pare le passage par zéro de la tension du réseau et la posi- tion d'une impulsion d'amorçage choisie convenablement dans l'onduleur du convertisseur de fréquence, la commutation du moteur du convertisseur vers le réseau, ou inversement, pouvant s'effectuer au moment du passage par zéro et de la coïncidence de phase entre la tension du réseau et le fonda- mental de la tension du convertisseur. La tension de l'ondu- leur (U) comprend un fondamental et des harmoniques, et on doit donc définir un passage par zéro dit synthétique, qu'on positionne au passage par zéro du fondamental. De cette manière, on obtient des possibilités de commutation dans le cas o le moteur est arrivé à la pleine vitesse comme dans le cas o on désire brancher au réseau un moteur synchrone ou asynchrone démagnétisé. Les conditions sont cependant beaucoup plus favorables dans le premier cas. On évite ainsi les perturbations sur le couple ainsi que d'autres perturba- tions qui pourraient se produire en cas de connexion erronée au réseau ou de commutation entre le convertisseur de fré- quence et le réseau. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre-d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est un schéma d'un dispositif corres- pondant à l'invention; et La figure 2 représente les tensions sur le réseau et du côté de la sortie du convertisseur de fréquence. La figure 2 représente la tension de sortie du convertisseur de fréquence qui est commandé de la manière normale à l'aide d'impulsions d'amorçage, xepésentéeseniue phase sur trois, tandis que la courbe supérieure montre la ten- sion sinusoïdale du réseau dans la phase correspondante. Le nombre de phases peut naturellement être différent de trois. La commutation entre le fonctionnement sur le convertisseur de fréquence et le fonctionnement sur le réseau, ou inverse- ment, doit avoir lieu lorsque la tension passe par zéro alors que les deux tensions sont en phase, comme par exemple à l'instant t1. Pour la tension de sortie de l'cnduleur, dont le passage par zéro peut ne pas être bien défini, on établi; un passage par zéro dit synthétique qu'on positionne au passage par zéro du fondamental. Le dispositif qui est repré- senté sur la figure 1 accomplit cette fonction. On voit sur la figure 1 un moteur synchrone ou asynchrone, triphasé ou autre, qui peut être connecté à un réseau 2 fournissant une tension alternative, ou à la sortie d'un convertisseur de fréquence 3 qui consiste en un redres- lu seur 4 et un onduleur 5, avec interposition de dispositifs de lissage 6 entre ces deux éléments. L'onduleur 5 comporte également des dispositifs de commande normaux 7. L'onduleur peut être connecté au moteur 1 par l'interrupteur 8. Un dispositif de synchronisation A, par exemple du type men- tionné précédemment (RASA) est connecté à l'onduleur et est destiné à détecter un passage par zéro, avec concidence de phase simultanée, pour la sortie de l'onduleur 5 et le réseau alternatif 2, afin de commander la commutation entre le fonctionnement sur le réseau et le fonctionnement sur le 2O convertisseur de fréquence. Le convertisseur de fréquence est commandé par impulsions de la manière habituelle, ce qui ressort également clairement de la courbe inférieure de la figure 2. Par exemple, pour faire démarrer le moteur 1, on ferme l'interrupteur 8 et on ouvre l'interrupteur 9, et le moteur est alors attaqué par le convertisseur de fréquence 3. On augmente éventuellement la fréquence de façon à aug- menter simultanément la vitesse du moteur 1 et lorsque le moteur 1 a atteint une vitesse synchrone ou presque synchrc- ne, si on désire effectuer une commutation au moment o le dispositif A détecte le passage par zéro on ouvre l'inter- rupteur 8 et on ferme l'interrupteur 9, grâce à quoi le moteur 1 est connecté au réseau 2 sans perturbations nota- bles de couple ou autres. D'une manière correspondante, on peut réduire la vitesse par une commutation du réseau 2 vers le convertisseur de fréquence 3. De plus, une fois que la vitesse a été réduite à zéro, on peut connecter directe- ment le moteur 1 au réseau 2, à condition d'observer un exemple intervalle de temps approprié, par/de une à deux secondes, pour éviter que le moteur soit excité lorsqu'il est connec- té au réseau. Après déconnexion par l'interrupteur 8, on peut également connecter le convertisseur de fréquence 3 à d'autres systèmes d'entraînement à moteur, et l'ensemble de l'installation peut donc être réalisé de façon très économi- que. Le dispositif correspondant à l'invention est également relativement peu sensible, du fait qu'il est relativement facile de trouver un passage par zéro simultané pour le réseau 2 et pour le convertisseur de fréquence 3, commandé par impulsions. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortie du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné aux systèmes d'entraînement à moteur comportant au moins un moteur synchrone ou asyn- chrone qui peut être alternativement connecté à un conver- tisseur de fréquence ou à un réseau électrique alternatif, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (A) qui compare le passage à zéro de la tension du réseau avec la position d'une impulsion d'amorçage choisie de façon appro- priée dans l'onduleur (5) du convertisseur de fréquence, la commutation du convertisseur (3) vers le réseau (2), ou inversement, pour le moteur (1) s'effectuant au moment o la tension passe par zéro et o la tension du secteur et le fondamental de la tension du convertisseur sont en phase. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le convertisseur de fréquence (3) peut être connecté alternativement à deux systèmes d'entraînement à moteur, ou davantage.