Brevet FR2494522A1 — publié le 19820521

- 1 - Dispositif de commande d'un moteur à courant continu On connart des dispositifs de commande d'un moteur à courant continu alimenté par une source de courant alternatif connectée à un redresseur à deux alternances, ces dispositifs comprenant un élément semi-conducteur à conductibilité commandée branché en série entre le redresseur et le moteur, des moyens fournis- sant à l'élément semi-conducteur des impulsions de commande en synchronisme avec la fréquence de la source et dont la durée est déterminée en fonction de la tension moyenne désirée pour l'alimentation du moteur. Dans ces dispositifs connus, le réglage s'obtient, en général, en agissant sur l'angle de conduction, l'allumage de l'élément semi- conducteur ayant lieu en un point quelconque de l'alternance, tandis que l'extinction se produit lors du passage par zéro du courant d'alimentation. Ces dispositifs présentent l'inconvénient d'introduire dans le courant des composantes à haute fréquence donnant lieu à l'émission de parasites radio- élec- triques importants. Dans le but de diminuer ces parasites, il a également été proposé de rendre un triac ou un thyristor conducteur pendant toute la durée d'une alternance de façon que l'établissement du courant et respectivement sa coupure aient lieu lors du passage de ce courant par zéro. Pour régler la tension moyenne à la valeur désirée, on ne commande la conduction de l'élément semi-conducteur que pour certaines des alternances. Les dispositifs de ce genre présentent l'inconvénient de ne pas permettre un réglage fin puisque celui-ci s'effectue obligatoirement par sauts successifs. De plus, l'alimentation du moteur peut être pulsée à une fréquence relativement basse ce qui provoque des à-coups indésirables sur le moteur et sur les organes mécaniques entraînés par celui-ci. L'invention a pour but de permettre la réalisation d'un dispositif de com- mande ne présentant pas les inconvénients précités. Ce but est atteint grâce au fait que le dispositif de commande est agencé pour fournir des impulsions dont le début colhcide avec le passage par zéro de la tension de la source et dont la durée est inférieure à celle d'une alternance. 2 - Le dessin annexé représente schématiquement, et à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif de commande du moteur à courant continu faisant l'objet de l'invention, dans le cas d'un moteur d'actionnement d'une machine à coudre. La fig. 1 représente schématiquement l'ensemble du dispositif de commande du moteur. La fig. 2 représente le schéma du circuit de commande. En référence à la fig. 1, un moteur M est alimenté à partir d'une source 1 de courant alternatif par l'intermédiaire d'un circuit 2 de commande. Ce circuit de commande est piloté par un circuit 3 de contr8le. Le circuit de contr8le reçoit plusieurs signaux, à savoir: - un signal Si de synchronisation,. - un signal S2 de mesure du courant circulant dans le moteur M, - un signal S3 de la vitesse réelle du moteur, ce signal étant fourni par un capteur 4 entraîné par le moteur M, - un signal S4 de consigne de la vitesse prescrite, ce signal étant fourni par un circuit 5, - un signal S5 de commande de réglage de l'alimentation du moteur et, - un signal S6 de mise en circuit ou hors circuit de l'alimentation du moteur ML Comme cela est représenté schématiquement à la partie supérieure de la fig.1, le signal SS est constitué par des impulsions d'allure générale rectangulaire, dont le début coïncide avec le début d'une alternance. Le début des impulsions S5 est déclenché par le signal de synchronisation Si qui peut être obtenu de façon connue à partir de la source 1 de courant alternatif. La durée tc détermine la tension moyenne d'alimentation du moteur. Comme le circuit de commande com- prend un redresseur à deux alternances, la fréquence des impulsions S5 est de 100 Hz dans le cas d'une alimentation par un réseau à 50 Hz. Le circuit 3 de contr8le ne sera pas décrit en détail car il peut être réalisé de différentes manières connues, notamment par un microprocesseur. De toute façon, il doit être adapté à la nature des signaux qui lui sont transmis et qu'il doit fournir. C'est ainsi que le capteur 4 peut atre réalisé pour fournir un signal élec- trique dont la fréquence est représentative de la vitesse du moteur. Toutefois, il existe aussi des capteurs fournissant une tension proportionnelle à la vitesse du moteur. - 3 - Le circuit 3 de contrôle a pour but d'agir sur la tension d'alimentation pour obtenir du moteur M la vitesse correspondant à la -vitesse donnée par le circuit 5. A cet effet, le circuit 3 établit la différence entre les signaux S3 et S4 et corn- mande un accroissement de la durée des impulsions S5 aussi longtemps que la vitesse réelle du moteur est inférieure à la vitesse de consigne donnée par le circuit 5 et vice-versa. Cet accroissement peut être proportionnel à la différence entre les signaux S3 et S4, de façon à obtenir un réglage doux à l'approche de la vitesse désirée. La durée des impulsions SS est également déterminée en tenant compte de l'intensité du courant circulant dans le moteur M, qui est représenté par le signal S2. Lorsque cette intensité dépasse une valeur prédéterminée, la durée tC est réduite proportionnellement à l'excédent du courant moyen. Si la valeur du signal S2 dépasse pendant un temps prédéterminé ladite valeur, le circuit de con- trôle 3 peut supprimer co.nplètement le signal S5. Le signal S6 est un signal de sécurité. Pour que le moteur puisse tourner, il est nécessaire que S5 et S6 soient présents tous deux. Le signal S6 apparart lorsque S4 dépasse une valeur prédéterminée signifiant que le moteur doit tourner. Il est présent durant toutes les alternances jusqu'à ce que S4 descende au-dessous de cette valeur prédéterminée, auquel cas, il n'est jamais présent. La fig. 2 représente le schéma du circuit de commande du moteur N. Ce moteuir reçoit une tension redressée obtenue par un pont redresseur 10 branché aux bornes 6 et 7 d'un réseau alternatif par un interrupteur 8. L'alimentation de ce redresseur 10 est contrôlée par un triac 16 branché en série dans le circuit d'ali- mentation et commandé par un photo-diac 17, sans alimentation extérieure. Le photo- diac 17 est piloté par le signal S6 provenant du circuit de contrôle 3 de la fig. 1. Le signal S6 doit donc être présent pour permettre l'alimentation du moteur M. Les bornes de sortie du redresseur 10 sont connectées à un montage en série comprenant le moteur M, un élément semi-conducteur 11 et une résistance R3. Cette dernière est prévue pour mesurer le courant circulant dans le moteur M. La chute de tension due au passage de ce courant est appliquée à une photo-diode 13 qui produit le signal lumineux S2. - 4 - L'élément 11 est un élément à transconductance et à faible résistance interne à l'état conducteur, par exemple, celui connu sous la désignation Hexfet IRF 830. L'électrode de commande 9 de l'élément il est pilotée par le signal S5 qui est transmis par le circuit de contrôle 3 de la fig. 1 sous la forme d'un signal lumineux. Ce signal S5 attaque un photo-transistor 12 qui produit une chute de tension sur une résistance R2, cette tension étant transmise par une diode D à l'électrode 9. Entre l'électrode 9 et la borne négative du redresseur 10 est branché un condensateur 14 en parallèle avec un transistor FET 15. Le transistor 15 est branché selon un schéma connu pour laisser passer un courant constant dans une gamme déterminée de tension. Ainsi lorsqu'une impulsion lumineuse du signal 55 rend le photo-transistor 12 conducteur, le condensateur 14 est chargé et l'élément semi-conducteur 15 devient conducteur. A la fin de l'impul- sion lumineuse, le condensateur 14, qui est déconnecté de la résistance R2 par la diode D, se décharge à courant constant dans l'élément 15. La tension aux bornes du condensateur 14 décroît linéairement et commande donc par l'élément semi- conducteur 11 une diminution progressive du courant du moteur pendant l'alternance considérée. La coupure du courant traversant le moteur est donc effectuée progres- sivement, ce qui évite l'émission de parasites radio-électriques. Il est ainsi possible de renoncer à prévoir un filtre de déparasitage. Une diode Zener 18 est branchée sur l'élément pour le protéger contre des surtensions éventuelles. Il y a lieu de remarquer que la liaison entre le circuit de contrôle 3 et le circuit de commande 2 est assurée par des signaux lumineux, ce qui donne une séparation galvanique des circuits à basse tension du circuit de contrôle et des éléments sous haute tension dans le circuit de commande. Selon une variante intéressante, on pourrait supprimer la diode D et le transistor 15 de sorte qu'après la fin du signal optique SS, le condensateur 14 se décharge exponentiellement dans la résistance R2. La diminution exponentielle du courant d'alimentation du moteur M est aussi avantageuse au point de vue de l'absence de parasites HF. 2494522' Revendications 1. Dispositif de commande d'un moteur à courant continu alimenté par source de courant alternatif connectée à un redresseur à deux alternances, dispositif comprenant un élément semi-conducteur à conductibilité comma" branché en série entre le redresseur et le moteur, des moyens fournissant à-, $ ment semi-conducteur des impulsions de commande en synchronisme avec la? quence de la source et dont la durée est déterminée en fonction de la t moyenne désirée pour l'alimentation du moteur, c a r a c t é r i s é en ce q agencé pour fournir des impulsions dont le début coincide avec le passage pai de la tension de la source et dont la durée est inférieure à celle d'une alternae 2. Dispositif selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que le semi-conducteur est un élément à transconductance et à faible résistance inter l'état conducteur. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, c a r a c t é r i s é '" qu'il comprend des moyens pour fournir des impulsions de forme générale ri gulaire se terminant par un flanc à diminution progressive. 4. Dispositif selon la revendication 3, c a r a c t é r i s é en ce qu'il co' un circuit de contrôle fournissant des impulsions rectangulaires, ce circuia contrôle présentant au moins une entrée pour un signal déterminant la tex moyenne désirée pour le moteur, l'impulsion rectangulaire du circuit' de con étant appliquée à un circuit de commande comprenant des moyens pour donner pente au flanc arrière de l'impulsion pour obtenir une diminution progressl cette impulsion. 5. Dispositif selon la revendication 4, c a r a c t é r i s é en ce que 1l moyens produisent une diminution progressive sensiblement linéaire. 6. Dispositif selon la revendication 4, c a r a c t é r i s é en ce que les moyens produisent une diminution progressive d'allure exponentielle. -6- 7. Dispositif selon la revendication 4, c a r ac t 4 r i s é en ce que le circuit de contrôle comprend des moyens pour former des impulsions de commande lumineuses agissant sur un photo-transistor du circuit de commande, ce photo-tran- sistor pilotant l'élément semi-conducteur. 8. Dispositif selon la revendicatinn 4, c a r a c t 4 r i s 4 en ce qu'il comurend, pour des raisons de sécurité, un interrupteur électronique en série dans une ligne d'alimentation du redresseur, cet interrupteur étant constitué par un triac com- mandé, sans alimentation extérieure, par un photo-diac, cet interrupteur étant commandé pour couper l'alimentation du redresseur lorsque le signal d'entrée du circuit de contrôle correspond à une tension moyenne inférieure à un seuil de tension déterminé. 9. Dispositif selon la revendication 4, c a r a c t 4 r i s é en ce que le circuit de commande comprend une résistance, en série avec l'élément semi-conducteur, la tension aux bornes de cette résistance étant mesurée au moyen d'une photodiode. 10. Dispositif selon l'une des revendications 4, 7, 8 ou 9, c a r a c t é r i s é en ce que le circuit de commande à haute tension du moteur est séparé du circuit de contrôle à basse tension, la liaison entre ces deux circuits étant réalisée par des signaux optiques transmis par fibre optique.