Brevet FR2448809A1 — publié le 19800905

La presente invention concerne un dispositif de com- mande d'un moteur asynchrone, notamment utilise dans les véhicules-moteur à transmission électrique. On sait que les moteurs diesel doivent travailler à une vitesse pratiquement constante pour fournir un bon couple moteur De ce fait, un tel moteur est inapte à assurer la traction directe d'un train, dès lors qu'une puissance importante est requise pour le démarrage, donc à faible régime. Dans les automotrices à traction thermo-électrique, le moteur diesel entraine une génératrice électrique dont la tension de sortie est appliquée à un moteur électrique de traction, soit directement (continu) soit indirectement (alternatif redressé). Généralement, la génératrice est constituée par un alternateur triphasé au bornes duquel est connecté un redresseur Le moteur de traction peut etre un moteur électrique asynchrone ou synchrone commandé par variation de fréquence. Un ou plusieurs hacheurs sont pour cela disposés entre le redresseur et les moteurs électriques,de façon a reconstituer un courant pseudo-triphasé, @églé er impulsions de tension ou de cou- rant. Toutefois, un tel hâcheur est un élément coûteux puisque, assurant une commutation forcée du courant, il requiert des condensateurs et des inductances importantes ainsi que des thyristors à commutation rapide pour assurer le désamorçage de ceux du circuit principal de puissance. Un but de la pressente invention est d'éliminer ces composants coûteux dûs à une communtation forcée et d'utili ser des thyristors plus lents à commutation naturelle En outre, on sait que, du fait de l'alternateur et des pièces en rotation dans le dispositif de transmission du moteur diesel, il se produit un effet-gyroscopique très loin d'être négligeable avec les engins puissants et lourds, qui peut avoir tendance à renverser le véhicule dans certaines conditions et s'oppose en outre à la giration correcte de la caisse. Un second but de la présente invention est donc de contrarier cette tendance gyroscopique et d'assurer une meilleure tenue de voie des locomotives ou automotrices, notamment à traction thermo-électrique, en particulier à grande vitesse. Selon l'invention, ces buts sont atteints en rempla çant le hacheur, disposé entre le redresseur et le moteur asynchrone de traction par un ensemble constitué par un onduleur à commutation naturelle, disposé en- parallèle avec un compensateur synchrone dont l'axe est parallèle à celui de l'alternateur et tournant en sens inverse du rotor de ce dernier. Ainsi, le compensateur synchrone assure la commutation naturelle des thyristors de l'onduleur qui, dès lors, n'ont pas à présenter-des caractéristiques exceptionnelles de commutation rapide. En outre, en disposant convenablement le compensateur et en lui donnant un moment d'inertie voisin de celui des pièces en mouvement du moteur diesel et de l'alternateur, la tendance gyroscopique due an moteur peut hêtre complètement éliminée. L'invention sera mieux comprise, et d'-autres buts, avantages et caractéristiques apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui suit et a la lumière de dessin annexé, description et dessin étant donnés à titre non limitatif pour illustrer un mode de réalisation de l'invention. La figure unique représente le tableau synoptique du dispositif de commande conformément à l'invention. Sur cette figure, sont représentés sous la référence 1, le moteur diesel d'une locomotive automotrice à traction du type thermo-électrique et, sous la référence 2, un des moteurs électriques asynchrones de traction entrai- nant un ou plusieurs essieux du véhicule. Le moteur électrique proposé ici est du type asynchrone, car étant donné que sur une locomotive, il y a généralement de quatre à huit moteurs électriques pour développer la puissance nécessaire, il n'est pas possible d'assurer le synchronisme de tous les moteurs, en particulier lorsque les diamètres de roues diffèrent d'un moteur à l'autre;, ce que les glissements relatifs permettent. Le moteur diesel 1 entraîne en rotation le rotor d'un alternateur triphasé 3, dont les bornes de sortie sont connectées aux entrées d'un redresseur 4. Entre ce redresseur 4 et le moteur électrique asynchrone 2 de traction, est disposé un onduleur 5 dont la commutation naturelle est assurée par un compensateur synchrone 6 relié en parallèle avec l'onduleur 5. La fréquence du courant développée par l'alternateur 3 est du même ordre de grandeur que la fréquence admissible du courant appliqué au moteur asynchrone 2, et reste généralement inférieure a 200 Hz. Le compensateur synchrone fonctionne à la même fréquence et à une vitesse proportionnelle à celle-ci, mais il est avantageux qu'il ait une vitesse de rotation aussi élevée que possible, de façon à réduire son encombrement tout en compensant par le produit masse-vitesse, l'effet gyroscopique dû à l'alternateur. Par exemple, lorsque l'alternateur tourne a 1000 tours/minute, le compensateur peut tourner à 3000 tours/minute, avec un nombre de pôles réduit, en sens inverse, les masses et diamètres des rotors étant en proportion (non linéaire) inverse. Lorsque le moteur électrique de traction atteint la vitesse pour laquelle la fréquence du courant qui lui est appliquée est égale à celle de l'alternateur, l'interrupteur 7 peut être fermé de manière à court-circuiter l'ensemble constitué par le redresseur 4, l'onduleur 5 et le compensateur synchrone 6, et alimenter le moteur, en circuit direct, en courant alternatif polyphasé. De façon préférée, on peut faire démarrer le compensateur synchrone 6 avec un peu d'avance sur le moteur de traction, de façon à tenir compte du glissement de la phase au démarrage. Le démarrage de ce compensateur synchrone peut être assuré de diverses façons. Il peut être obtenu en le faisant fonctionner en asynchrone, ou bien à l'aide d'un moyen auxiliaire lui permettant d'engager la phase et de commuter, par exemple avec un hacheur auxiliaire ou un onduleur de faible puissance, en particulier si le compensateur est couplé en permanénce au moteur de traction, ce qui n'est pas toujours favorable, le circuit de charge étant alors équivalent à une résistance pure. Il peut d'ailleurs être souhaitable de découpler le compensateur synchrone juste avant démarrage, pour le lancer lui-même en rotation à très faible vitesse, par exemple à 1 ou 2 Hz, et de le coupler ensuite sur les moteurs de traction qui démarrent aussitôt à plein courant lorsque la vitesse normale de glissement d'asynchronisme est atteinte par le compensateur luimême. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de commande d'un moteur asynchrone, notamment utilisé dans les véhicules-moteur à transmission électrique, dans lesquels un premier moteur est cou plé à un alternateur polyphasé, ledit dispositif étant connecté en série entre les bornes de sortie dudit alter nateuret les bornes d'entrée dudit moteur asynchrone, caractérisé en ce que il comprend un redresseur en série avec un onduleur, un compensateur synchrone étant connectés aux bornes dudit onduleur, 2.- Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que ledit compensateur synchrone a son axe de rotation parallèle à celui dudit alternateur et tourne en sens inverse par rapport à ce dernier. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il inclut en outre un interrupteur disposé en parallèle avec l'ensemble constitué par ledit redresseur, ledit onduleur et ledit compensateur synchrone, de façon à alimenter directement ledit moteur asynchrone à partir de l'alternateur lorsque la fréquence du courant appliqué audit moteur asynchrone est égale à la fréquence du courant engendré par l'alternateur. 4.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le démarrage dudit compensateur synchrone est as suré en asynchrone à l'aide d'un onduleur ou hacheur additionnel de faible puissance. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit compensateur synchrone est couplé mécaniquement audit moteur asynchrone. 6.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit compensateur synchrone est découplé des moteurs de traction au moment du démarrage, puis ensuite couplé à ceux-ci lorsque la vitesse normale de glissement d'asynchronisme est atteinte par ledit compensateur synchrone.