Brevet FR2498029A1 — publié le 19820716

DISPOSITIF DE COUPLAGE POUR LE REGLAGE DE COMMANDES E LEC TRIQUES La présente invention concerne un dispositif de couplage pour le réglage de commandes électriques, lequel comprend un redresseur triphasé, un régulateur et un onduleur triphasé influençable par un circuit de commande électronique. Lors du réglage de la vitesse de rotation de commandes à courant triphasé et alternatif, il est d'usage d'utiliser des changeurs de fréquences car on peut réaliser ainsi un réglage a faibles pertes de la vitesse de rotation. Dans ce cas, le taux de distorsion de la tension de sortie du changeur doit être maintenu aussi petit que pos- sible dans le domaine entier de la vitesse de rotation et, au surplus, le rapport entre la tension de sortie du changeur et sa fréquence doit être en relation spécifique pour chaque réglage de la vitesse de rota- tion. Ce n'est qu'en respectant ces deux conditions qu'une utilisation optimale de l'énergie est possible, Les dispositifs de couplage connus pour le réglage de la vites- se de rotation de commandes électriques font usage d'étages de com- mutation électroniques qui, par une commande spéciale de ces étages de commutation, produisent, avec l'onduleur la tension de sortie dé- sirée. Des opérations de couplage compliquées se déroulent dans les étages de commutation pour lesquels on peut utiliser, par exemple, des répartiteurs, des registres à décalage, des compteurs ou d'autres étages de commutation quasi dynamiques équivalents. Une dépense é- levée en circuits est donc nécessaire pour satisfaire aux exigences du caractère quasi dynamique. Mais, ce caractère quasi dynamique agit précisément d'une manière négative sur le taux de distorsion de la tension de sortie produite et ce, sur la gamme de fréquences en- tière (gamme de vitesses de rotation). Comme le taux de distorsion rend plus médiocre la transformation de l'énergie car, par exemple, l'énergie transformée en chaleur dans un moteur électrique est direc- tement proportionnelle au taux de distorsion, ces dispositifs produc- teurs de tension ne conviennent pas pour des utilisations o la trans- formation de l'énergie est optimale, par exemple, des pompes de chaleur. Comme déjà mentionné, une transformation optimale de l'énergie é- lectrique en énergie dynamique dépend aussi du rapport de la tension de sortie produite au moyen d'un onduleur à sa fréquence. Ce rap- port est linéaire contrairement à chacun des cas d'utilisation, de sor- te que, dans les dispositifs de couplage connus pour le réglage de commandes électriques, il est possible d'influencer faiblement le rap- port tension-fréquence à la limite inférieure et/ou à la limite supé- rieure de la gamme de vitesses de rotation. De cette façon, on s'ef- force de satisfaire en quelque sorte à chaque cas d'utilisation. Pour des commandes électriques déterminées, telles que, par exemple des commandes de pompes de chaleur ou des commandes de pompes d'a- limentation et de circulation, le rapport tension-fréquence n'est pas fondamentalement linéaire (par exemple, cubique pour la commande de ventilateurs), si bien que les procédés connus pour l'adaptation du développement tension-fréquence d'un changeur à chaque cas d'utilisa- tion sont totalement insuffisants. Dès lors, une commande réglable ainsi actionnée est entièrement non économique et par conséquent non satisfaisante par suite de sa médiocre utilisation d'énergie. Dans ces conditions, le but de la présente invention consiste à réaliser un dispositif de couplage pour le réglage de commandes-- électriques oh l'utilisation de l'énergie est optimale. Ce but est atteint, conformément à l'invention, en ce sens qu'une grandeur de valeur prescrite de la commande électrique, gran- deur modifiée par un convertisseur analogique-numérique, est adres- sée à une mémoire dont chaque adresse contient une grandeur de com- mande proportionnelle à la tension de sortie de l'onduleur et amenée au régulateur comme valeur prescrite après transformation dans un convertisseur numérique-analogique. La mesure conforme à l'invention offre la possibilité de mé- moriser, dans une mémoire conçue, par exemple, comme une mé- moire de constantes, plusieurs valeurs prescrites représentant le rap- port tension-fréquence et de les sélectionner par un étage de sélec- tion pour la mise en service d'une commande électrique. Dans ce cas, le régulateur peut être conçu comme un régulateur de tension et recevoir, du convertisseur numérique-analogique, la valeur de ten- -3- sion prescrite de l'onduleur triphasé. Le circuit de commande de l'onduleur triphasé peut comprendre ici une mémoire émettant des signaux pour l'onduleur et dont la vitesse de lecture est dérivée de chaque nombre de tours d'entraînement désiré (fréquence) du rapport tension- fréquence. L'invention est décrite en détail ci-après à l'aide des dessins ci-annexés, dans lesquels: la figure 1 est un schéma de montage; et la figure 2 est un diagramme. Le schéma de montage de la figure 1, représenté en partie comme un schéma synoptique, se compose du redresseur triphasé I suivi du régulateur de tension continue 2 monté en aval, ainsi que d'un onduleur triphasé 3. L'onduleur triphasé 3 est formé de six transistors npn 4 dont deux sont montés en série, par leur voie col- lecteur-émetteur, entre la tension de sortie du régulateur de tension continue 2. Les trois points de jonction de l'émetteur d'un transistor avec le collecteur d'un autre transistor forment chaque fois une sor- tie U, V, W de l'onduleur triphasé 3. Un étage excitateur 5 comman- de, par ses six sorties Q0 à Q5 les bases des six transistors 4, de sorte qu'il en résulte, aux sorties U, V, W, un courant triphasé d'une fréquence dépendant de l'excitation des transistors et d'une amplitude dépendant de la tension de sortie du régulateur de tension continue 2. Cet étage excitateur 5 est, de son côté, commandé par six sorties Q0 à Q5 d'une mémoire de constantes 6 dont la vitesse de lecture est influençable par les sorties Q0 à Q3 d'un compteur 7. Un étage de sélection 8 offre ici la possibilité de régler, pour un appel sélectif, des adresses déterminées de la mémoire de constan- tes et de choisir par conséquent des formes d'ondes déterminées pour la tension de sortie à produire. Dans ce cas, le compteur 7 est ap- provisionné en signaux d'un convertisseur tension-fréquence 9 (F/U) qui reçoit la tension d'entrée prescrite voire la fréquence prescrite. La partie essentielle de l'invention réside dans le circuit de commande décrit ci-après du régulateur de tension continue 2. A cet effet, on a prévu une mémoire de constantes 10 o sont mémori- sds plusieurs rapports tension-fréquence de commandes électriques déterminées, rapports sélectionnables par un étage de sélection 11. La mémoire 10 est adressée ici par les sorties Q à Q7 d'un con- vertisseur analogique-numérique 12 (ADC) qui, de son côté, est com- mandé par le signal de sortie d'un convertisseur fréquence-tension I 3 (U/F). Des données numériques sont par conséquent disponibles, selon le choix par l'étage de sélection 11, aux sorties Q0 à Q7 de la mémoire 10 et parviennent, par l'intermédiaire d'un convertisseur numérique- analogique 14 (DAC), comme valeur de tension prescrite, au régulateur de tension 2 qui reçoit la valeur de tension réelle. Il est donc possible de mémoriser, dans la mémoire 10, les données de plusieurs rapports tension-fréquence et de disposer ainsi de plu- sieurs lignes caractéristiques pour l'accélération et/ou le freinage optimal de chaque commande électrique. Mais, il est aussi possible, en plus d'un réglage de la tension, de régler le courant de charge et/ou la puissance de chaque commande. Les signaux Fin et Uin déjà mentionnés agissent dans ce cas sur le dispositif de couplage comme un réglage prioritaire. Tel que ceci se dégage du diagramme de la figure 2, les com- mandes électriques peuvent avoir des rapports tension-fréquence for- tement différents. Dans le diagramme, la tension est portée en or- donnée et la fréquence, en abscisse. La courbe 20 donne dans ce cas l'allure pour un ventilateur, tandis que la courbe 21 montre l'al- lure pour un moteur électrique, de préférence un moteur électrique monté dans des pompes de chaleur. A l'aide de l'invention, il est donc possible de décomposer les lignes caractéristiques en 2 sections partielles 22 dont les valeurs de tension correspondent aux données contenues dans la mémoire 10. Il en résulte donc une utilisation con- sidérablement améliorée de l'énergie lors de la transformation de l'énergie électrique en énergie dynamique, le taux de distorsion de la tension de sortie produite étant fortement réduite par la commande conforme à l'invention. - 5 - REVENDICATIONS 1. Dispositif de couplage destiné au réglage de commandes é- lectriques et comprenant un redresseur triphasé, un régulateur et un onduleur triphasé influençable par un circuit de commande électroni- que, caractérisé en ce qu'unegrandeur de valeur prescrite (Fin) de la commande électrique, grandeur modifiée par un convertisseur ana- logique-numérique (12), est adressée à une mémoire (10) dont chaque adresse contient une grandeur de commande proportionnelle à la ten- sion de sortie de l'onduleur (3) et amenée comme valeur prescrite au régulateur (2) après transformation dans un convertisseur numé- rique-analogique (14). 2. Dispositif de couplage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur de la valeur prescrite représente le rapport tension-fréquence de la commande électrique. 3. Dispositif de couplage selon l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que plusieurs rapports tension-fré- quence de commandes électriques déterminées, rapports sélection- nables par un étage de sélection (11), sont mémorisés dans la mé- moire (10). 4. Dispositif de couplage selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'une mémoire de constantes est uti- lisée comme mémoire (10). 5. Dispositif de couplage selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que le régulateur est conçu comme un régulateur de tension (2) et en ce que la valeur prescrite amenée au régulateur de tension (2) par le convertisseur nurnmérique-analogique (14) représente la valeur prescrite de la tension de sortie de l'ondu- leur triphasé (3). 6. Dispositif de couplage selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que le circuit de commande électroni- que de l'onduleur triphasé (3) comprend une mémoire (6) émettant des signaux de commande pour l'onduleur (3), de préférence une mémoire de constantes dont la vitesse de lecture est dérivée de chaque nombre de tours d'entraînement désiré (fréquence) du rapport tension-fréquence.