Brevet FR2481860A1 — publié le 19811106

"Procédé pour la commande d'un moteur asynchrone." La présente invention concerne un procédé pour la commande d'un moteur asynchrone, destiné notamment à des compresseurs des groupes frigorifiques prévus dans les réfrigérateurs ménagers ou appareils similaires, et qui utilise une commande par découpage de phase, laquelle adapte la tension de service au couple moteur requis au moment considéré, de telle façon que le moteur fonctionne toujours avec un rendement maximum. Dans le cadre du problème posé, qui était d'adapter un moteur asynchrone aux variations que présente la demande de couple moteur d'une machine de travail, et ce de manière à conférer à tout moment au moteur asynchrone en fonctionnement un rendement maximum, afin de réduire sa consommation d'énergie et son coût de fonctionnement, la présente invention part du fait connu que le rendement maximum d'un moteur asynchrone donné se situe à une vitesse de rotation qui est presque toujours la même, indépendamment de la charge, tant qu'il ne se produit pas de saturation dans le circuit magnétique du moteur. La présente invention a par conséquent pour objet de proposer un procédé simple et fiable qui permette de faire fonctionner à tout moment un moteur asynchrone à son rendement maximum, grâce à une régulation appropriée, et ceci indépendamment de la charge. La présente invention permet de résoudre ce problème en ce qu'indépendamment de la charge, la vitesse de rotation du moteur asynchrone qui correspond au rendement maximum dudit moteur est maintenue au moins approximativement constante par la régulation de la tension, par le fait que la valeur effective de la vitesse de rotation du moteur est déterminée à partir de la variation du courant du moteur, lequel varie au rythme de la fréquence de glissement, et qu'un signal obtenu à partir de cette valeur règle l'angle d'amorçage de la commande par découpage de phase selon la valeur de consigne. A l'aide du procédé selon la présente invention, d'après lequel la vitesse de rotation du moteur est déterminée à partir de la variation entre le courant du moteur et la fréquence de glissement, on réussit à déterminer de manière simple et avec exactitude la vitesse de rotation du moteur et à exercer une influence sur les variations provoquées par celles que présente la demande de couple moteur de la machine de travail, et ce par une modification appropriée de l'angle d'amorçage de la commande par découpage de phase, de telle manière que, par suite de la variation de la tension ainsi obtenue, la vitesse de rotation puisse être maintenue constante dans une gamme dans laquelle le moteur asynchrone presente son rendement maximum. Le procédé selon la présente invention peut être mis en oeuvre de façon particulièrement simple, avantageuse et efficace lorsque, selon un mode de réalisation préfë- rentiel, un signal de mesure, fourni par une résistance qui est incorporée dans le circuit électrique du moteur asynchrone, est converti en un signal de commande qui détermine l'angle d'amorçage de la commande par découpage de phase. Le signal de mesure obtenu de cette manière permet d'adapter l'angle d'amorçage de la commande par découpage de phase, de façon particulièrement simple et précise, à la valeur exigée selon les besoins du moment. Un autre mode de réalisation avantageux pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention prévoit qu'un signal de mesure amplifié soit produit grâce à une asymétrie de révolution, que l'on produit à dessein dans le rotor du moteur asynchrone. Grâce à l'amplification du signal de mesure ainsi obtenue, le procédé selon la présente invention peut aussi avantageusement etre appliqué à des mécanismes d'entralne- ment qui ne présentent pas de variations marquées du couple moteur pendant un tour du moteur. Une phase particulièrement préférée du présent procédé prévoit que la fréquence de glissement du courant du moteur soit obtenue par filtrage, au moyen d'un filtre passebas à flancs à forte pente, à partir d'une tension propor tionnelle au courant du moteur. Selon une autre caractéristique du procédé proposé par la présente invention, la fréquence de- glissement peut être obtenue à partir d'une tension proportionnelle au courant du moteur, par redressement de crête des demi-ondes positiveset négativeset par addition consécutive des valeurs de crête positives et négatives. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris comme exemple non limitatif, de la régulation d'un moteur asynchrone destiné à faire fonctionner le compresseur d'une petite machine frigorifique, cet exemple étant symboliquement représenté sous forme de schéma-bloc sur le dessin annexé. Sur ce schéma-bloc, la référence numérique 1 désigne un moteur asynchrone qui peut etre branché, par l'intermédiai- re des lignes 2 et 3, sur le réseau d'un système de distribution de courant alternatif. Une résistance 4, qui fait office de releveur ou de capteur de valeurs mesurées, est incorporée dans le circuit électrique du moteur asynchrone 1. Pour éviter les pertes, il faut que cette résistance 4 présente une impédance aussi faible que possible. Dans le cas du dispositif représenté, la valeur effective de la fréquence de glissement du moteur asynchrone 1 est prise dans le courant du moteur. Ceci est rendu possible par le fait que le courant du moteur varie au rythme de la fréquence de glissement du moteur asynchrone 1. Le signal de mesure, obtenu à la résistance à faible impédance 4 qui fait office de releveur ou de capteur de valeur mesurées et qui est incorporée dans le circuit du moteur, est ensuite amplifié dans un amplificateur portant la référence numérique 5 et retransmis à un redresseur de crête 6 prévu pour les amplitudes positiv et négatives.Par addition consécutive des valeurs de crête, on supprime les modulations d'amplitude perturbatrices du courant du moteur et l'on détermine seulement la fréquence de glissement résultant de la différence entre la fréquence du secteur et la fréquence de rotation du rotor. Ce signal qui correspond à la fréquence de glissement, est amplifié dans un amplificateur 7, monté en série en aval du redresseur de crête 6, et ensuite converti par un déclencheur de Schmitt 8, conformément aux symboles inscrits, en un signal rectangulaire. Le déclencheur de Schmitt 8 est suivi d'une bascule bistable 9 et d'un filtre passe-bas 10 , qui constituent ensemble un convertisseur fréquence-tension . A la sortie du filtre passe-bas 10, on obtient une tension continue U, qui est proportionnelle à la fréquence de glissement du moteur asynchrone 1. Le circuit de régulation est fermé par un élément de comparaison des valeurs de consigne et effectives A et par un régulateur intégral 11 succédant à celui-ci et qui règle l'angle d'amorçage d'une commande par découpage de phase 12, de telle façon que la valeur effective de la fréquence de glissement corresponde à la valeur de consigne requise au moment considéré. Sur le schéma-bloc représenté, la référence numérique 13 désigne un élément de temporisation qui, lorsque ce circuit est utilisé dans une machine frigorifique à compresseur équipé d'un système de chauffage de dégivrage, sert à exercer une influence sur le régulateur de température de telle manière que la commande par découpage de phase 12 mette en action la pleine tension du secteur, Ceci est nécessaire, tant pour le fonctionnement du système de chauffage de dégivrage que pour le démarrage du moteur . Lorsque le moteur 1 a démarré, l'élément ou système de temporisation 13 intègre les impulsions du signal de glissement; la régulation est ensuite libérée avec un retard de quelques secondes. Dans le cas du dispositif représenté et décrit, la valeur effective de la vitesse de rotation est prise dans le courant du moteur. Ceci est possible parce que le courant du moteur varie au rythme de la fréquence de glissement. La variation du couple moteur à chaque tour du mécanisme d'entrainement, qui est caractéristique d'un compresseur à piston, doit être considérée comme étant la cause de ce phénomène. Le courant du moteur est ainsi modulé avec la fréquence de rotation du rotor. Cependant, étant donné que les deux fréquences participant à la modulation sont très près l'une de l'autre, l'évolution du courant du moteur en fonction du temps n'a pas l'aspect de la modulation connue, mais prend celui de la superposition de la fréquence du moteur à la somme et à la différence des fréquences participant à la modulation. Cette différence est obtenue, de la façon précédemment décrite, par filtrage à l'aide du filtre passe-bas 10 à flancs à forte pente. Selon un autre variante, la fréquence de glissement peut aussi être obtenue par redressement de crête des demi-ondes positive et négativeset addition consécutive. Le procédé décrit, destiné à mesurer la vitesse de rotation par l'intermédiaire de la fréquence de glissement, peut aussi être appliqué lorsque le couple moteur est constant. On obtient alors un signal de mesure plus faible, causé par les caractéristiques d'asymétrie du rotor, telles que, par exemple, des enroulements rotoriques asymétriques, ou le fait que l'entrefer varie pendant un tour du rotor. Pour amplifier ce signal de mesure, on peut aussi augmenter à dessein, par la construction, de telles caractéristiques d'asymétrie. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la commande d'un moteur asynchrone, destiné notamment aux compresseurs des groupes frigorifi ques prévus dans les réfrigérateurs ménagers ou appareils similaires, et qui utilise une commande par découpage de phase, laquelle adapte la tension de service au couple moteur requis au moment considéré, de telle façon que le moteur fonctionne toujours avec un rendement maximum, caracos ~ térisé en ce qu'indépendamment de la charge, la vitesse de rotation du moteur asynchrone (1) quoi correspond au rendement maximum dudit moteur est maintenue au moins approximativement constante par la régulation de la tension, par le fait que la valeur effective de la vitesse de rotation du moteur est déterminée à partir de la variation du courant du moteur, lequel varie au rythme de la fréquence de glissement, et qu'un signal obtenu à partir de cette valeur règle l'angle d'amorçage de la commande par découpage de phase (12) selon la valeur de consigne. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un signal de mesure, fourni par une résistance (4) qui est incorporée dans le circuit électrique du moteur asynchrone (1), est converti en un signal de commande qui détermine l'angle d'amorçage de la commande par découpage de phase (12). 3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un signal de mesure amplifié est produit grâce à une asymétrie de révolution, que l'on produit à dessein dans le rotor du moteur asynchrone (1). 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la fréquence de glissement du courant du moteur est obtenue par filtrage, au moyen d'un filtre passe-bas (10) à flancs à forte pente, à partir d'une tension proportionnelle au courant du moteur. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la fréquence de glissement est obtenue par redressement de crête, à partir d'une tension proportionnelle au courant du moteur. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5 , caractérisé en ce que la fréquence de glissement est obtenue à partir d'une tension proportionnelle au courant du moteur, par redressement de crête des demi-ondes positiveset négatives et par addition consécutive des valeurs de crête positives et négatives.