Brevet FR2461401A1 — publié le 19810130

La présente invention concerne un dispositif numérique pour commander un onduleur triphasé et notamment un dispositif électronique digital de faible puissance apte à actionner les trois commutateurs de commande à thyristors de grande puissance constituant les trois phases d'un onduleur triphasé servant en particulier pour la commande d'un moteur électrique. La commande d'un onduleur triphasé par des dispositifs analogiques est connue. On sait en effet utiliser trois sinusoIdes déphasées de 1200 et déduire de leurs intersections avec une dent de scie de fréquence triple à celle de la sinusoIde la génération d'impulsions rectangulaires de largeur variable servant à commander chacune des phases d'un onduleur. Cependant la synchronisation de chacune des trois sinusoïdes et celle de la dent de scie sont difficiles à obtenir dans l'électronique analogique. Il s'ensuit que pour les dispositifs classiques les impulsions positives et négatives obtenues par différence entre les impulsions de chacune des phases de l'onduleur et constituant une sinusoïde approchée optimisée apte à alimenter le moteur ne correspondent pas tout à fait aux critères requis. Le dispositif selon la présente invention remédie à cet inconvénient. Dans celui-ci en effet le procédé utilisé est numérique et fournit des résultats de fiabilité accrue. La présente invention a pour objet un dispositif numérique pour commander un onduleur triphasé comportant la génération de trois sinusoldes déphasées chacune de 1200 et d'une dent de scie de fréquence triple de celle de la sinusoïde caractérisé en ce que lesdites sinusoïdes et ladite dent de scie sont numériques eten ce qu'il comprend une première horloge délivrant des impulsions de fréquence N f (Ns étant le nombre de paliers caractéristiques de ladite sinusoïde et fs étant la fréquence de celle-ci) à un premier compteur bouclé sur lui-même et comptant périodiquement des mots binaires de O à N - 1, ledit s premier compteur alimentant en parallèle trois mémoires mortes programmées de telle sorte qu'elles délivrent des mots binaires représentatifs des amplitudes correspondantes auxdits paliers N et décrivant des s sinusoIdes numériques déphasées de 1200 l'une par rapport à l'autre, lesdits mots binaires étant appliqués à trois multiplieurs multipliant lesdites amplitudes Si par un nombre de consigne VC1, les produits de la multiplication V S. étant appliqués à trois premières entrées de trois comparateurs numériques et en ce que le dispositif comprend en outre une deuxième horloge délivrant des impulsions de fréquence N fd (Nd étant le nombre des paliers caractéristiques de ladite dent de scie et d étant la fréquence de celle-ci égale à 3 fs ) à un deuxième compteur bouclé sur lui-même et comptant périodiquement des mots binaires de O à Nd-l, ledit deuxième compteur alimentant une mémoire morte programmée de telle sorte qu'elle délivre des mots binaires D représentatifs des amplitudes correspondant auxdits paliers Nd et décrivant une dent de scie numérique, lesdits mots binaires D étant appliqués aux trois secondes entrées desdits comparateurs afin de délivrer comme résultat de la comparaison des signaux logiques 1 ou 0 selon que V S. est supérieur ou inférieur à D. L'invention sera mieux comprise à l'étude de l'exemple donné ci-après en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 représente un schéma de principe d'un onduleur triphasé de conception classique. Les figures 2 représentent les différents diagrammes utilisés pour faire fonctionner l'onduleur, la figure 2A étant une illustration de l'intersection d'une dent de scie d avec deux sinusoïdes s1 et s2 déphasées de 1200, la figure 2B représentant les créneaux VL1 correspondant aux intersections de d avec s1, la figure 2C représentant les créneaux VL2 correspondant aux intersections de d avec S2, la figure 2D étant la représentation de la tension obtenue par différence entre les phases VL1 et VL2. La figure 3 représente un diagramme d'une sinusoïde numérique composée de 24 paliers dont les amplitudes sont représentées par des nombres évoluant entre 1 et 255. La figure 4 représente le dispositif, selon l'invention, utilisé pour commander l'onduleur de la figure 1. Sur la figure 1 on voit un onduleur triphasé classique aux phases 1, 2 et 3 constituées de commutateurs schématisés, comportant des thyristors et actionnés soit vers le + de la haute tension continue Uc, soit vers le - sous l'action des tensions respectives VL1, VL2, VL3. La tension u, proportionnelle à la différence entre les tensions VL1 et VL2, est une tension alternative servant à alimenter par exemple un moteur. Le dispositif selon l'invention a pour but de générer les tensions VL1, VL2 et VL3. Sur la figure 2A on voit deux sinusoïdes S1 et S2 déphasées de 1200 et de fréquence F comportant des intersections avec une dent s de scie d de fréquence fd : 3 f5 Les intersections de S1 avec d permettent de générer des créneaux VLî. d'état 1 qu'on voit sur la figure 2B. Les intersections de S2 avec d permettent de générer des créneaux VL2 d'état 1 qu'on voit sur la figure 2C. Les créneaux VL1, VL2, VL3 (non représenté) sont appliqués aux trois phases 1, 2, 3 de l'onduleur, la figure 2d représentant la tension obtenue par différence par exemple entre les phases 1 et 2. La tension u peut être approximée sous forme de sinusoïde optimisée représentée en traits interrompus. La largeur des créneaux est d'autant plus grande que la tension de la fréquence fondamentale est élevée. La valeur de la tension de la fréquence fondamentale est grossièrement proportionnelle à la valeur de la tension crête de S1, S2, S3. Les sinusoïdes S1, S2, S3 sont réalisées ainsi que la dent de scie sous forme numérique. La figure 3 illustre un exemple de la sinusoïde s1 obtenue en affectant un nombre, par exemple, compris entre 1 et 255 correspondant aux différentes amplitudes discontinues des 24 paliers Ns par exemple, compris entre 0 et 23. Pour la dent de scie d on utilisera Nd paliers dont le nombre est proportionnel à la finesse de la représentation et qui peut être de 128. La figure 4 illustre le dispositif de l'invention. Une première horloge non représentée envoie des impulsions N f à un compteur 5 comptant de O à N - 1 selon une période correspondant à l'inverse s de la fréquence f5. Dans notre exemple fs peut être égal à 50 Hz et Ns à 24. Les mots binaires en sortie du compteur 5 sont appliqués en parallèle à trois mémoires mortes 6, 7, 8 qui sont programmées de telle sorte que pour des abscisses correspondant aux paliers Ns elles délivrent des nombres compris entre 1 et 255 correspondant aux ordonnées et décrivant des sinusoïdes décalées l'une par rapport à l'autre de 1200. Les trois nombres S1, 32, 53 représentatifs de ces sinusoïdes sont appliquées respectivement à des multiplieurs 9, 10, 11 multipliant les nombres s1, s2, s3 des sinusoldes par un nombre variable de consigne V 4 1. On fait varier ainsi l'amplitude des sinusoldes et par conséquent le premier harmonique de la tension alternative . En sortie de chacun des multiplieurs 9, 10, 11, les mots binaires VS1, VS2, VS3 sont appliqués respectivement à une entrée de comparateur numérique tel que 12, 13, 14. Une deuxième horloge non représentée envoie des impulsions Nd à à un compteur 15 comptant de O à Nd - 1 selon une période correspon dante à l'inverse de la fréquence 4 Dans notre exemple, fd peut être égal à 150 Hz (c'est-à-dire 3 fs) et Nd peut être égal à 128. Les mots binaires en sortie du compteur 15 sont appliqués à une mémoire morte 16 programmée de telle sorte qu'en sortie de celle-ci apparaissent des mots binaires D représentatifs d'une dent de scie échelonnée de 1 à 255. Les mots binaires D sont appliqués à une deuxième entrée des comparateurs numériques 12, 13 et 14/selon que VSi > D ou VSi i > la sortie du comparateur tel que 12 délivrera un signal VLi = O ou VLi = 1. Les diagrammes VLi des figures 2b et 2c sont ainsi réalisés d'une manière numérique. Les applications du dispositif selon l'invention concerne par exemple le contrôle de vitesse des moteurs électriques. REVENDICATION Dispositif numérique pour commander un onduleur triphasé comportant la génération de trois sinusoIdes déphasées chacune de 1200 et d'une dent de scie de fréquence triple de celle de la sinusoïde caractérisé en ce que lesdites sinusoïdes et ladite dent de scie sont numériques et en ce qu'il comprend une première horloge délivrant des impulsions de fréquence N f (Ns étant le nombre de paliers caractéristiques de ladite sinusoIde et fs étant la fréquence de celle-ci) à un premier compteur bouclé sur lui-même et comptant périodiquement des mots binaires de O à Ns - 1, ledit premier compteur alimentant en parallèle trois mémoires mortes programmées de telle sorte qu'elles délivrent des mots binaires représentatifs des amplitudes correspondantes auxdits palier N3 et décrivant des sinusoïdes numériques déphasées de 1200 l'une par rapport à l'autre, lesdits mots binaires étant appliqués à trois multiplieurs multipliant lesdites amplitudes par un nombre de consigne V fs ) à un deuxième compteur bouclé sur luimême et comptant périodiquement des mots binaires de O à Nd-1, ledit deuxième compteur alimentant une mémoire morte programmée de telle sorte qu'elle délivre des mots binaires D représentatifs des amplitudes correspondant auxdits paliers ND et décrivant une dent de scie numérique, lesdits mots binaires D étant appliqués aux trois secondes entrées desdits comparateurs afin de délivrer comme résultat de la comparaison des signaux logiques 1 ou O selon que VS. est supérieur ou inférieur 1 à D.